UNIPORTE: ТРАНСПОРТИРОВКА ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Термин унипорт используется в биологии для описания транспорта отдельных молекул в одном направлении через клеточную мембрану и вниз по градиенту ее концентрации (облегченный транспорт).

Этот тип транспорта через мембраны, который создает барьер избирательной проницаемости, предполагает поддержание более или менее постоянной внутриклеточной среды, что позволяет установить многие клеточные функции, которые зависят от тонкого молекулярного и энергетического баланса.

Типовая схема транспорта Uniporte (Источник: Эмма Диттмар через Wikimedia Commons)

Коммуникация между клетками, а также между клетками и окружающей их средой является важным процессом для жизни всех организмов и в значительной степени зависит от группы трансмембранных белков, известных как «транспортные белки».

Эти белки отвечают за транспортировку тех веществ, которые из-за своей химической природы не могут легко проникать через мембраны, таких как ионы и водорастворимые молекулы, такие как аминокислоты и глюкоза.

Следует отметить, что транспорт этого типа молекул из или за пределы клетки или из цитозоля в просвет органеллы опосредуется специфическими белками-переносчиками, способными «распознавать» или идентифицировать субстрат, который они должны транспортировать.

Транспортировка через мембраны

Некоторые авторы считают, что в клеточных мембранах есть три типа транспортеров: насосы, канальные белки и белки-транспортеры.

- насосы

Насосы - это белки, которые переносят небольшие молекулы против их градиентов концентрации или их электрического потенциала и используют энергетическую силу, возникающую в результате гидролиза АТФ (они являются АТФазами). Эти белки выполняют так называемый «активный транспорт», поскольку для этого требуется энергия.

- Канальные белки

Белки каналов облегчают транспорт различных ионов и воды в пользу градиента их концентрации или их электрического потенциала. Они состоят из «каналов», образованных белками, которые пересекают мембрану по всей ее толщине, по которым молекулы движутся с высокой скоростью.

Некоторые белки каналов открыты постоянно, а другие могут быть закрыты, открываясь для особых стимулов.

- Транспортные белки

Эти белки - носителей представляют собой класс белков , которые облегчают движение многих ионов и молекул через биологические мембраны.

Эти белки напрямую взаимодействуют с субстратами, которые они транспортируют, и такое взаимодействие вызывает конформационные изменения в их структуре, так что транспорт является деликатно селективным и более медленным, чем у двух других описанных типов.

Типы белков-носителей

В научной литературе часто встречаются тексты, относящиеся к трем типам белков-переносчиков: симпортерам, анти-переносчикам и уни-переносчикам.

Симпорт и антиспорт связаны с одновременным движением двух молекул. Это связывает движение одного из них против его градиента концентрации или электрического потенциала с движением другого (или нескольких) в пользу его градиента (обычно ионов).

В частности, симпорт взаимодействует с транспортом двух молекул в одном и том же направлении, в то время как антиопор включает движение молекулы в одном направлении, а другой - в противоположном.

Унипорт - это простейший класс мембранного транспорта, поскольку он заключается в переносе отдельной молекулы за раз и в пользу градиента ее концентрации, поэтому можно сказать, что он каким-то образом способствует простой диффузии.

Белки-уникарьеры - это, например, те, которые переносят сахара, аминокислоты и нуклеотиды извне внутрь клеток животных.

Некоторые бактерии, растения и низшие эукариоты обладают представителями суперсемейства белков-переносчиков, члены которого катализируют как unport, symport, так и antport. Это суперсемейство известно как «суперсемейство главных посредников».

характеристики

Белки-уникарриеры ускоряют перемещение молекул от одной стороны плазматической мембраны к другой.

Это движение является энергетически выгодным, так как молекулы переносятся в пользу градиента их концентрации, то есть от того места, где «больше», где «меньше». По этой причине uniport часто считается видом облегченного распространения или облегченного транспорта.

Некоторые особенности отличают этот вид транспорта:

- Скорость прохождения молекулы от одной стороны к другой в пользу ее градиента через белок-носитель больше, чем та, которая могла бы происходить при простой диффузии.

- Как и весь транспорт, катализируемый транспортерами (включая симпорт и антпорт), унипорт специфичен, поскольку каждый белок распознает определенную молекулу.

- В отличие от простой диффузии, унипорт происходит в специальных участках мембраны (где находятся белки-переносчики) и, поскольку количество белков ограничено, он имеет максимальную скорость, определяемую количеством переносчиков и концентрацией транспортируемого субстрата.

Типы

Белки-уникарьеры, согласно Woelfersberger (1994), можно классифицировать как каналы и как переносчики или «переносчики».

каналы

Как можно понять из предыдущего утверждения, канальные белки подпадают под классификацию белков-переносчиков единственного носителя. Эти типы белков в основном представляют собой гидрофильные поры (связанные с водой), которые пересекают мембрану и через которые вода и другие растворенные вещества могут перемещаться путем диффузии, поскольку это происходит в пользу градиента их концентрации.

Внутреннее пространство или просвет каждого белкового канала организован в мембране таким образом, что он доступен для любой стороны мембраны одновременно.

Конвейеры или

Транспортеры или переносчики также являются трансмембранными белками, которые образуют своего рода проток через всю толщину клеточных мембран. Однако, хотя они имеют сайты связывания субстрата на обеих сторонах мембраны, они не подвергаются одновременному воздействию.

По этой причине транспортеры могут облегчить движение в обоих направлениях, а также встречный транспорт, тогда как канальные белки не могут.

Примеры

Среди наиболее характерных примеров унипорта - транспорт глюкозы через плазматическую мембрану клеток млекопитающих. Этот транспорт катализируется группой белков, известных как GLUT (от английского аббревиатуры переносчиков глюкозы).

Кристаллическая структура GLUT1, переносчика глюкозы мембран клеток животных млекопитающих (Источник: A2-33 через Wikimedia Commons)

Это трансмембранные белки, состоящие из пептидной цепи, которая пересекает плазматическую мембрану не менее 12 раз и имеет участки связывания глюкозы как снаружи, так и внутри.

Этот тип белка имеет две конформации: одна, когда она не связана с глюкозой, а другая, когда она связана с ней. Конформационные изменения в этих белках обратимы и случайны и зависят от связывания глюкозы.

Кроме того, они катализируют транспорт в обоих направлениях, в зависимости от концентрации глюкозы на одной или другой стороне мембраны.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Джонсон, А., Льюис, Дж., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., и Уолтер, П. (2015). Молекулярная биология клетки (6-е изд.). Нью-Йорк: Наука о гирляндах.
2. Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, Калифорния, Кригер, М., Бретчер, А., Плоег, Х., … Мартин, К. (2003). Молекулярная клеточная биология (5-е изд.). Фриман, WH & Company.
3. Бивис, А.Д., и Верчези, А.Е. (1992). Анионный унипорт в митохондриях растений опосредуется анионным каналом внутренней мембраны, нечувствительным к Mg2 +. Журнал биологической химии, 267 (5), 3079-3087.
4. Вольферсбергер, MG (1994). Унипортеры, сторонники и антипортеры. Журнал экспериментальной биологии, 196, 5–6.
5. Какуда, Д.К., и МакЛауд, К.Л. (1994). Na + -независимый транспорт (унипорт) аминокислот и глюкозы в клетках млекопитающих. Журнал экспериментальной биологии, 196, 93-108.
6. Марджер, доктор медицины, и Сайер, М.Н. (1993). Основное надсемейство трансмембранных фасилитаторов, которые катализируют унипорт, симпорт и антипорт. Тенденции в биохимических науках, 18 (1), 13–20.
7. Бонифачино, Дж. С., и Липпинкотт-Шварц, Дж. (2003). Белки оболочки: формирование мембранного транспорта. Nature Reviews, 4 (май), 409–414