- Prevoz po membranah
- - Črpalke
- - Kanalni proteini
- - Transportne beljakovine
- Vrste beljakovin-nosilcev
- značilnosti
- Vrste
- Kanali
- Transporterji oz
- Primeri
- Reference
Izraz uniport se v biologiji uporablja za opis transporta posameznih molekul v eni smeri čez celično membrano in navzdol po njenem koncentracijskem gradientu (olajšan transport).
Ta vrsta transporta po membranah, ki postavlja selektivno oviro za prepustnost, predvideva vzdrževanje bolj ali manj konstantnega medceličnega okolja, kar omogoča vzpostavitev številnih celičnih funkcij, ki so odvisne od ravnovesja molekul in energije.
Reprezentativna shema prevoza Uniporte (Vir: Emma Dittmar prek Wikimedia Commons)
Komunikacija med celicami, pa tudi med celicami in okoljem, ki jih obdaja, je bistven postopek za življenje vseh organizmov in je v veliki meri odvisna od skupine transmembranskih beljakovin, znanih kot "transportni proteini".
Ti proteini so odgovorni za prevoz tistih snovi, ki zaradi svoje kemijske narave ne morejo zlahka prečkati membran, kot so ioni in vodotopne molekule, kot so aminokisline in glukoza.
Treba je opozoriti, da prevoz te vrste molekul iz celice ali zunaj nje ali iz citosola v lumen organele posredujejo specifični transporterski proteini, ki jih lahko "prepoznajo" ali identificirajo substrat, ki ga morajo prevažati.
Prevoz po membranah
Nekateri avtorji menijo, da obstajajo tri vrste prenašalcev v celičnih membranah: črpalke, kanalni proteini in transporterski proteini.
- Črpalke
Črpalke so beljakovine, ki prevažajo majhne molekule proti koncentracijskim gradientom ali njihovemu električnemu potencialu in izkoriščajo energijsko silo, ki izhaja iz hidrolize ATP (gre za ATPaze). Ti proteini opravljajo tako imenovani "aktivni transport", saj zahtevajo energijo.
- Kanalni proteini
Kanalni proteini olajšajo transport različnih ionov in vode v korist njihovega koncentracijskega gradienta ali njihovega električnega potenciala. Sestavljajo jih "kanali", ki jih tvorijo proteini, ki prečkajo membrano v celotni debelini, skozi katero molekule potujejo z veliko hitrostjo.
Obstajajo kanalski proteini, ki so stalno odprti, medtem ko se drugi lahko zaprejo, odpirajo se posebnim dražljajem.
- Transportne beljakovine
Na nosilni proteini so razred proteinov, ki omogoča gibanje mnogih ionov in molekul po bioloških membran.
Ti proteini neposredno komunicirajo s substrati, ki jih prevažajo, in ta interakcija ustvarja konformacijske spremembe v njihovi strukturi, tako da je transport občutljivo selektiven in počasnejši od drugih dveh opisanih vrst.
Vrste beljakovin-nosilcev
V znanstveni literaturi je običajno najti besedila, ki se nanašajo na tri vrste transporterskih beljakovin: simporterje, anti-nosilce in uni-nosilce.
Symport in antisport imata istočasno gibanje dveh molekul. To povezuje gibanje enega od njih proti njegovemu koncentracijskemu gradientu ali električnemu potencialu z gibanjem drugega (ali več) v prid njegovemu gradientu (navadno ioni).
Konkretno symport sodeluje s prevozom dveh molekul v isti smeri, antisport pa vključuje gibanje molekule v eno smer in drugo v nasprotno smer.
Uniport je najpreprostejši razred membranskega transporta, saj je sestavljen iz transporta ene same molekule naenkrat in v prid njenemu koncentracijskemu gradientu, zato lahko rečemo, da nekako olajša preprosto difuzijo.
Unicarrier proteini so na primer tisti, ki prenašajo sladkorje, aminokisline in nukleotide od zunaj v notranjost živalskih celic.
Nekatere bakterije, rastline in nižji evkarionti imajo predstavnike naddružine beljakovin-nosilcev, katerih člani katalizirajo tako neport, simport kot antport. Ta naddružina je znana kot "glavni moderator superfamily".
značilnosti
Unicarrier proteini pospešujejo gibanje molekul z ene strani plazemske membrane na drugo.
To gibanje je energetsko ugodno, saj se molekule prevažajo v prid koncentracijskemu gradientu, torej od tam, kjer je "več" do mesta, kjer je "manj". Zaradi tega uniport pogosto velja za vrsto olajšane difuzije ali olajšanega prevoza.
Nekatere posebne značilnosti razlikujejo to vrsto prevoza:
- Hitrost prehoda molekule z ene strani na drugo v korist njenega gradienta skozi beniarrični protein je večja od hitrosti, ki bi nastala s preprosto difuzijo.
- Kot pri vseh prevozih, ki jih katalizirajo prevozniki (vključno s simportom in antportom), je tudi uniport specifičen, saj vsak protein prepozna določeno molekulo.
- Za razliko od preproste difuzije, se uniport pojavlja na posebnih membranskih mestih (kjer najdemo transporterjeve beljakovine) in, ker je omejeno število beljakovin, ima največjo hitrost, določeno s številom prenašalcev in koncentracijo podlage, ki se prevaža.
Vrste
Unicarrier proteini se po Woelfersberger (1994) lahko razvrstijo kot kanali in prenašalci ali "prenašalci".
Kanali
Kot lahko razberemo iz prejšnje trditve, kanalni proteini sodijo v kategorijo enicirričnih transporterskih proteinov. Te vrste beljakovin so v bistvu hidrofilne pore (povezane z vodo), ki prečkajo membrano in skozi katero se voda in drugi topljenci lahko premikajo z difuzijo, saj se to zgodi v prid njihovega koncentracijskega gradienta.
Notranjost ali lumen vsakega proteinskega kanala je v membrani organiziran tako, da je hkrati dostopen na obeh straneh membrane.
Transporterji oz
Prenašalci ali nosilci so tudi transmembranski proteini, ki tvorijo nekakšen kanal skozi celotno debelino celičnih membran. Kljub temu, da imajo mesta vezave substrata na obeh straneh membrane, niso hkrati izpostavljena.
Zaradi tega lahko prevozniki olajšajo gibanje v obe smeri in tudi prevozi, medtem ko kanalski proteini ne morejo.
Primeri
Med najbolj reprezentativnimi primeri uniporta je primer prenosa glukoze po plazemski membrani celic sesalcev. Ta transport katalizira skupina beljakovin, znana kot GLUT (za kratico v angleščini Glucose Transporters).
Kristalna struktura GLUT1, prenašalca glukoze membran živalskih celic (Vir: A2-33 prek Wikimedia Commons)
Gre za transmembranske beljakovine, sestavljene iz peptidne verige, ki vsaj 12-krat prečka plazemsko membrano in ima mesta vezave glukoze tako na zunanji kot znotraj.
Ta vrsta beljakovin ima dve obliki, eno, kadar ni vezano na glukozo, in drugo, ko je vezano nanj. Konformacijske spremembe teh beljakovin so povratne in naključne ter so odvisne od vezave glukoze.
Poleg tega katalizirajo transport v obe smeri, odvisno od koncentracije glukoze na eni ali drugi strani membrane.
Reference
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molekularna biologija celice (6. izd.). New York: Garland Science.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molekularna celična biologija (5. izd.). Freeman, WH & Company.
- Beavis, AD, Vercesi, AE (1992). Anionski uniport v rastlinskih mitohondrijah posreduje Mg2 +-neobčutljiv anionski kanal notranje membrane. Časopis za biološko kemijo, 267 (5), 3079-3087.
- Wolfersberger, MG (1994). Uniporterji, simporterji in antiportirke. Časopis za eksperimentalno biologijo, 196, 5–6.
- Kakuda, DK, in MacLeod, CL (1994). Na + -odvisen transport (uniport) aminokislin in glukoze v celicah sesalcev. Journal of Experimental Biology, 196, 93–108.
- Marger, dr. Med. In Saier, MH (1993). Velika superdružina transmembranskih spodbujevalcev, ki katalizirajo uniport, symport in antiport. Trendi v biokemijskih znanostih, 18 (1), 13–20.
- Bonifacino, JS in Lippincott-Schwartz, J. (2003). Prevleke za plašč: oblikovanje membranskega transporta. Pregledi narave, 4. (maj), 409–414