- Transport cez membrány
- - Čerpadlá
- - Kanálové proteíny
- - Transportné proteíny
- Druhy nosných proteínov
- vlastnosti
- druhy
- kanály
- Dopravníky alebo
- Príklady
- Referencie
Termín uniport sa v biológii používa na opis transportu jednotlivých molekúl v jednom smere cez bunkovú membránu a dole jej koncentračný gradient (uľahčený transport).
Tento typ transportu cez membrány, ktorý ukladá selektívnu bariéru priepustnosti, predpokladá udržiavanie viac-menej konštantného vnútrobunkového prostredia, ktoré umožňuje vytvorenie mnohých bunkových funkcií, ktoré závisia od jemných molekulárnych a energetických rovnováh.
Reprezentatívna schéma dopravy Uniporte (Zdroj: Emma Dittmar prostredníctvom Wikimedia Commons)
Komunikácia medzi bunkami, ako aj medzi bunkami a prostredím, ktoré ich obklopuje, je nevyhnutným procesom pre život všetkých organizmov a do veľkej miery závisí od skupiny transmembránových proteínov známych ako „transportné proteíny“.
Tieto proteíny sú zodpovedné za prepravu tých látok, ktoré z dôvodu svojej chemickej povahy nemôžu ľahko prechádzať cez membrány, ako sú ióny a vo vode rozpustné molekuly, ako sú aminokyseliny a glukóza.
Malo by sa poznamenať, že transport tohto typu molekúl z alebo von z bunky alebo z cytosolu do lúmenu organely je sprostredkovaný špecifickými transportnými proteínmi schopnými "rozoznať" alebo identifikovať substrát, ktorý musia transportovať.
Transport cez membrány
Niektorí autori sa domnievajú, že v bunkových membránach existujú tri typy transportérov: pumpy, kanálové proteíny a transportné proteíny.
- Čerpadlá
Čerpadlá sú proteíny, ktoré transportujú malé molekuly proti ich koncentračným gradientom alebo ich elektrickému potenciálu a využívajú energetickú silu prichádzajúcu z hydrolýzy ATP (sú to ATPázy). Tieto proteíny vykonávajú to, čo sa nazýva „aktívny transport“, pretože vyžadujú energiu.
- Kanálové proteíny
Kanálové proteíny uľahčujú transport rôznych iónov a vody v prospech ich koncentračného gradientu alebo elektrického potenciálu. Pozostávajú z „kanálikov“ tvorených proteínmi, ktoré prechádzajú membránou v celej svojej hrúbke, cez ktorú molekuly putujú vysokou rýchlosťou.
Existujú kanálové proteíny, ktoré sú trvalo otvorené, zatiaľ čo iné môžu byť uzavreté a otvárajú sa špeciálnym stimulom.
- Transportné proteíny
Tieto nosné proteíny sú skupinou proteínov, ktoré uľahčuje pohyb mnohých iónov a molekúl cez biologické membrány.
Tieto proteíny interagujú priamo so substrátmi, ktoré transportujú, a táto interakcia generuje konformačné zmeny v ich štruktúre, takže transport je jemne selektívny a pomalší ako iné opísané dva typy.
Druhy nosných proteínov
Vo vedeckej literatúre je bežné nájsť texty, ktoré odkazujú na tri typy transportných proteínov: symbolov, anti-nosičov a uni-nosičov.
Symport a antisport súvisia so súčasným pohybom dvoch molekúl. Toto spája pohyb jedného z nich proti jeho koncentračnému gradientu alebo elektrickému potenciálu s pohybom druhého (alebo viacerých) v prospech jeho gradientu (zvyčajne iónov).
Konkrétne, sympport spolupracuje s transportom dvoch molekúl v rovnakom smere, zatiaľ čo antisport zahŕňa pohyb molekuly v jednom smere a druhý v opačnom smere.
Uniport je najjednoduchšou triedou membránového transportu, pretože pozostáva z transportu jednej molekuly v rovnakom čase a v prospech jej koncentračného gradientu, takže možno povedať, že nejakým spôsobom uľahčuje jednoduchú difúziu.
Neviazané proteíny sú napríklad také, ako sú proteíny, ktoré prenášajú cukry, aminokyseliny a nukleotidy zvonka do vnútra živočíšnych buniek.
Niektoré baktérie, rastliny a nižšie eukaryoty majú predstaviteľov superrodiny proteínov nosiča, ktorých členovia katalyzujú neport, sympport a antport. Táto nadrodina je známa ako „nadrodina hlavných sprostredkovateľov“.
vlastnosti
Nekovodičné proteíny urýchľujú pohyb molekúl z jednej strany plazmatickej membrány na druhú.
Tento pohyb je energeticky priaznivý, pretože molekuly sa transportujú v prospech ich koncentračného gradientu, tj z miesta „viac“ do miesta „menej“. Z tohto dôvodu sa uniport často považuje za typ uľahčeného šírenia alebo uľahčeného transportu.
Tento typ prepravy odlišujú niektoré špecifické vlastnosti:
- Rýchlosť prechodu molekuly z jednej strany na druhú v prospech jej gradientu cez nevodičový proteín je vyššia ako rýchlosť, ktorá by nastala jednoduchou difúziou.
- Rovnako ako u všetkých transportov katalyzovaných transportérmi (vrátane symportov a antportov), uniport je špecifický, pretože každý proteín rozpoznáva konkrétnu molekulu.
- Na rozdiel od jednoduchej difúzie sa uniport vyskytuje na špeciálnych membránových miestach (kde sa nachádzajú transportné proteíny) a keďže existuje obmedzený počet proteínov, má maximálnu rýchlosť definovanú počtom transportérov a koncentráciou prepravovaného substrátu.
druhy
Unicarrier bílkoviny, podľa Woelfersberger (1994), môžu byť klasifikované ako kanály a ako transportéry alebo "nosiče".
kanály
Ako je zrejmé z predchádzajúceho tvrdenia, kanálové proteíny spadajú do klasifikácie ne-nosných transportných proteínov. Tieto typy proteínov sú v podstate hydrofilné póry (vztiahnuté na vodu), ktoré prechádzajú cez membránu a cez ktoré sa voda a ďalšie rozpustené látky môžu pohybovať difúziou, pretože sa vyskytujú v prospech ich koncentračného gradientu.
Interiér alebo lúmen každého proteínového kanála je usporiadaný v membráne tak, že je prístupný na obidve strany membrány súčasne.
Dopravníky alebo
Transportéry alebo nosiče sú tiež transmembránové proteíny, ktoré tvoria určitý druh kanálu cez celú hrúbku bunkových membrán. Aj keď majú na oboch stranách membrány väzbové miesta pre substrát, nie sú súčasne exponované.
Z tohto dôvodu môžu transportéry uľahčiť pohyb v oboch smeroch a tiež protiprenos, zatiaľ čo kanálové proteíny nie.
Príklady
Medzi najreprezentatívnejšie príklady uniportu patrí transport glukózy cez plazmatickú membránu buniek cicavcov. Tento transport je katalyzovaný skupinou proteínov známych ako GLUT (pre skratku v angličtine pre glukózové transportéry).
Kryštálová štruktúra GLUT1, glukózového transportéra membrán živočíšnych buniek cicavcov (Zdroj: A2-33 cez Wikimedia Commons)
Sú to transmembránové proteíny zložené z peptidového reťazca, ktorý prechádza plazmatickou membránou najmenej 12-krát a ktorý má väzobné miesta pre glukózu tak na vonkajšej, ako aj na vnútornej strane.
Tento typ proteínu má dve konformácie, jedna, keď nie je naviazaná na glukózu, a druhá, keď je na ňu naviazaná. Konformačné zmeny v týchto proteínoch sú reverzibilné a náhodné a závisia od väzby glukózy.
Okrem toho katalyzujú transport v oboch smeroch v závislosti od koncentrácie glukózy na jednej alebo druhej strane membrány.
Referencie
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular Biology of Cell (6. vydanie). New York: Garland Science.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, Kalifornia, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Celí Biology (5. vydanie). Freeman, WH & Company.
- Beavis, AD a Vercesi, AE (1992). Uniónový anión v mitochondriách rastlín je sprostredkovaný aniónovým kanálom vnútornej membrány necitlivým na Mg2 +. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079-3087.
- Wolfersberger, MG (1994). Spotrebitelia, sympatici a protivládcovia. The Journal of Experimental Biology, 196, 5–6.
- Kakuda, DK a MacLeod, CL (1994). Na + nezávislý transport (uniport) aminokyselín a glukózy v bunkách cicavcov. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
- Marger, MD, a Saier, MH (1993). Hlavná nadrodina transmembránových facilitátorov, ktorí katalyzujú uniport, sympport a antiport. Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13–20.
- Bonifacino, JS, a Lippincott-Schwartz, J. (2003). Obalené bielkoviny: formujú transport membrány. Nature Reviews, 4 (máj), 409 - 414