UNIPORTE: KULJETUS KALVOJEN LÄPI, OMINAISUUDET - BIOLOGIA - 2025

Termiä uniport käytetään biologiassa kuvaamaan yksittäisten molekyylien kuljetusta yhteen suuntaan solukalvon läpi ja sen pitoisuusgradientin alaspäin (helpotettu kuljetus).

Tämäntyyppinen kuljetus kalvojen läpi, joka asettaa selektiivisen läpäisevyysesteen, edellyttää enemmän tai vähemmän vakiona solunsisäisen ympäristön ylläpitämistä, mikä mahdollistaa monien solutoimintojen perustamisen, jotka riippuvat hienoista molekyyli- ja energiatasapainoista.

Uniporte-kuljetusten edustava järjestelmä (Lähde: Emma Dittmar Wikimedia Commonsin kautta)

Kommunikaatio solujen välillä, samoin kuin solujen ja niitä ympäröivän ympäristön välillä on olennainen prosessi kaikkien organismien elämälle ja riippuu suuressa määrin kalvonläpäisevien proteiinien ryhmästä, jota kutsutaan "kuljetusproteiineiksi".

Nämä proteiinit ovat vastuussa niiden aineiden kuljettamisesta, jotka kemiallisen luonteensa vuoksi eivät pysty helposti ylittämään kalvoja, kuten ionit ja vesiliukoiset molekyylit, kuten aminohapot ja glukoosi.

On huomattava, että tämän tyyppisten molekyylien kuljetus solun ulkopuolelle tai solun ulkopuolelle tai sytosolista organellin luumeniin välittyy spesifisillä kuljetusproteiineilla, jotka kykenevät "tunnistamaan" tai tunnistamaan substraatin, jonka niiden on kuljetettava.

Kuljetus kalvojen yli

Jotkut kirjoittajat katsovat, että solukalvoissa on kolmen tyyppisiä kuljettajia: pumput, kanavaproteiinit ja kuljetusproteiinit.

- Pumput

Pumput ovat proteiineja, jotka kuljettavat pieniä molekyylejä niiden konsentraatiogradienteja tai sähköistä potentiaalia vastaan ​​ja käyttävät ATP: n hydrolyysistä johtuvaa energiavoimaa (ne ovat ATPaaseja). Nämä proteiinit suorittavat niin kutsutun "aktiivisen kuljetuksen", koska se vaatii energiaa.

- Kanavaproteiinit

Kanavaproteiinit helpottavat erilaisten ionien ja veden kuljetusta niiden pitoisuusgradientin tai niiden sähköisen potentiaalin hyväksi. Ne koostuvat "kanavista", jotka muodostuvat proteiineista, jotka ylittävät kalvon koko paksuudessaan, jonka läpi molekyylit kulkevat suurella nopeudella.

On kanavaproteiineja, jotka ovat pysyvästi avoimia, kun taas toiset voidaan sulkea, avautuen erityisille ärsykkeille.

- Kuljetusproteiineja

Kantajaproteiineja ovat luokka proteiineja, jotka helpottaa liikkumista monien ionien ja molekyylien koko biologisia kalvoja.

Nämä proteiinit ovat vuorovaikutuksessa suoraan kuljettamiensa substraattien kanssa ja tämä vuorovaikutus aiheuttaa konformaatiomuutoksia niiden rakenteessa, joten kuljetus on herkkä selektiivistä ja hitaampaa kuin kaksi muuta kuvattua tyyppiä.

Kantajaproteiinityypit

Tieteellisessä kirjallisuudessa on yleistä löytää tekstejä, jotka viittaavat kolmen tyyppisiin kuljetusproteiineihin: symportereihin, anti-kantajiin ja uni-kantajiin.

Symport- ja antisport -elokuvat liittyvät kahden molekyylin samanaikaiseen liikkeeseen. Tämä yhdistää yhden niistä liikkeen sen konsentraatiogradienttia tai sähköpotentiaalia vasten toisen (tai useamman) liikkeen kanssa sen gradientin (yleensä ionien) hyväksi.

Erityisesti symport toimii yhdessä kahden samaan suuntaan kulkevan molekyylin kuljetuksen kanssa, kun taas epäsporttiin sisältyy molekyylin liikkuminen toiseen suuntaan ja toinen vastakkaiseen suuntaan.

Uniport on kalvojen kuljetuksen yksinkertaisin luokka, koska se koostuu yksittäisen molekyylin kuljettamisesta kerrallaan ja sen pitoisuusgradientin hyväksi, joten voidaan sanoa, että se helpottaa jotenkin yksinkertaista diffuusiota.

Yksisarjan proteiineja ovat esimerkiksi sellaiset, jotka siirtävät sokereita, aminohappoja ja nukleotideja eläinsolujen ulkopuolelta sisäpuolelle.

Joillakin bakteereilla, kasveilla ja alemmilla eukaryooteilla on kantajaproteiinien superperheen edustajia, joiden jäsenet katalysoivat sekä unport-, symport- ja antport-ominaisuuksia. Tätä superperhettä kutsutaan "tärkeimmäksi avustajaperheeksi".

ominaisuudet

Yksisarjan proteiinit nopeuttavat molekyylien liikettä plasmamembraanin toiselta puolelta toiselle.

Tämä liike on energisesti suotuisa, koska molekyylit kuljetetaan niiden konsentraatiogradientin hyväksi, toisin sanoen mistä on enemmän “mihin” mihin on ”vähemmän”. Tästä syystä purkautumista pidetään usein helpotetun diffuusion tai helpotetun kuljetuksen tyyppinä.

Jotkut erityispiirteet erottavat tämän tyyppisen kuljetuksen:

- Molekyylin kulkunopeus sivuilta toiselle, sen gradientin hyväksi yksikantaisen proteiinin läpi, on suurempi kuin nopeus, joka tapahtuisi yksinkertaisella diffuusiolla.

- Kuten kaikilla kuljettajilla, joita kuljettajat katalysoivat (mukaan lukien symport ja antport), purkaminen on spesifistä, koska kukin proteiini tunnistaa tietyn molekyylin.

- Toisin kuin yksinkertainen diffuusio, purkautumista esiintyy erityisissä membraanikohdissa (joissa kuljetusproteiineja löytyy) ja koska proteiineja on rajoitetusti, sillä on suurin nopeus, joka määritetään kuljettajien lukumäärän ja pitoisuuden perusteella kuljetettavasta substraatista.

Tyypit

Yksisarjan proteiinit voidaan Woelfersbergerin (1994) mukaan luokitella kanaviksi ja kuljettajiksi tai "kantajiksi".

kanavat

Kuten edellisestä lausunnosta voidaan ymmärtää, kanavaproteiinit kuuluvat yksikantajien kuljettajaproteiinien luokitukseen. Tämäntyyppiset proteiinit ovat pohjimmiltaan hydrofiilisiä (veteen liittyviä) huokosia, jotka ylittävät kalvon ja joiden läpi vesi ja muut liuenneet aineet voivat liikkua diffuusiolla, koska se tapahtuu niiden pitoisuusgradientin hyväksi.

Kunkin proteiinikanavan sisäpuoli tai ontelo on järjestetty kalvoon siten, että siihen pääsee samanaikaisesti kalvon kummallekin puolelle.

Kuljettimet tai

Kuljettajat tai kantajat ovat myös kalvon läpi läpäiseviä proteiineja, jotka muodostavat eräänlaisen kanavan solumembraanien koko paksuuden läpi. Vaikka niillä on substraatin sitoutumiskohtia membraanin molemmilla puolilla, niitä ei kuitenkaan paljasteta samanaikaisesti.

Tästä syystä kuljettajat voivat helpottaa liikkumista molempiin suuntiin ja myös vastakuljetusta, kun taas kanavaproteiinit eivät voi.

esimerkit

Yksi edustavimmista esimerkistä uniportista on glukoosin kuljetus nisäkässolujen plasmamembraanin läpi. Tätä kuljetusta katalysoi proteiiniryhmä, joka tunnetaan nimellä GLUT (lyhenne englanniksi nimeltä Glucose Transporters).

Nisäkkäiden eläinten solumembraanien glukoosin kuljettajan GLUT1: n kiderakenne (Lähde: A2-33 Wikimedia Commonsin kautta)

Ne ovat kalvon läpäiseviä proteiineja, jotka koostuvat peptidiketjusta, joka ylittää plasmamembraanin vähintään 12 kertaa ja jolla on glukoosia sitovat kohdat sekä ulkopuolella että sisällä.

Tämän tyyppisellä proteiinilla on kaksi konformaatiota, toinen, kun se ei ole sitoutunut glukoosiin, ja toinen, kun se on sitoutunut siihen. Näiden proteiinien konformaatiomuutokset ovat palautuvia ja satunnaisia ​​ja riippuvat glukoosin sitoutumisesta.

Lisäksi ne katalysoivat kuljetusta molempiin suuntiin riippuen glukoosipitoisuudesta kalvon toisella tai toisella puolella.

Viitteet

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Solun molekyylibiologia (6. painos). New York: Garland Science.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. painos). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD, ja Vercesi, AE (1992). Anionin purkautumista kasvien mitokondrioissa välittää Mg2 + -herkkä sisäkalvon anionikanava. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079 - 3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters ja antiporters. Lehti Experimental Biology, 196, 5–6.
5. Kakuda, DK, ja MacLeod, CL (1994). Aminohappojen ja glukoosin Na + -riippumaton kuljetus (uniport) nisäkässoluissa. Journal of Experimental Biology, 196, 93 - 108.
6. Marger, MD, & Saier, MH (1993). Merkittävä superperhe transmembraanisista helpottimista, jotka katalysoivat uniportia, symportia ja antiporttia. Biokemiallisten tieteiden trendit, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS, ja Lippincott-Schwartz, J. (2003). Karvaproteiinit: kalvon kuljetuksen muotoilu. Luontoarvostelut, 4. (toukokuuta) 409–414