„UNIPORTE“: GABENIMAS PER MEMBRANAS, CHARAKTERISTIKOS - BIOLOGIJA - 2025

Terminas „ uniport“ yra naudojamas biologijoje apibūdinant atskirų molekulių transportavimą viena kryptimi per ląstelės membraną ir žemyn jo koncentracijos gradientą (palengvintą pernešimą).

Šio tipo pernešimas per membranas, sukuriantis selektyvųjį pralaidumo barjerą, reiškia, kad reikia palaikyti daugiau ar mažiau pastovią tarpląstelinę aplinką, kuri leidžia nustatyti daugybę ląstelių funkcijų, kurios priklauso nuo smulkiosios molekulinės ir energijos pusiausvyros.

Reprezentacinė „Uniporte“ transporto schema (Šaltinis: Emma Dittmar per „Wikimedia Commons“)

Ryšys tarp ląstelių, taip pat tarp ląstelių ir aplinkos, kuri juos supa, yra svarbus visų organizmų gyvenimo procesas ir didžiąja dalimi priklauso nuo transmembraninių baltymų grupės, vadinamos „transportavimo baltymais“.

Šie baltymai yra atsakingi už gabenimą tų medžiagų, kurios dėl savo cheminės prigimties negali lengvai kirsti membranų, tokių kaip jonai ir vandenyje tirpios molekulės, tokios kaip amino rūgštys ir gliukozė.

Reikėtų pažymėti, kad šio tipo molekulių pernešimą iš ląstelės ar į jos vidų, arba iš citozolio į kai kurių organelių liumenus veža specifiniai transporterio baltymai, galintys „atpažinti“ arba identifikuoti substratą, kurį jie turi pernešti.

Gabenimas per membranas

Kai kurie autoriai mano, kad ląstelių membranose yra trijų rūšių pernešėjai: siurbliai, kanalų baltymai ir transporterių baltymai.

- Siurbliai

Siurbliai yra baltymai, kurie perneša mažas molekules pagal jų koncentracijos gradientus ar elektrinį potencialą ir naudoja energinę jėgą, atsirandančią dėl ATP hidrolizės (jos yra ATPazės). Šie baltymai atlieka vadinamąjį „aktyvųjį transportą“, nes tam reikia energijos.

- Kanalo baltymai

Kanalo baltymai palengvina skirtingų jonų ir vandens pernešimą, atsižvelgiant į jų koncentracijos gradientą ar elektrinį potencialą. Jie susideda iš „latakų“, kuriuos suformuoja baltymai, per visą membraną kertantys membraną, per kurią molekulės keliauja dideliu greičiu.

Yra kanalų baltymai, kurie yra nuolat atviri, o kiti gali būti uždaryti, atsidarant specialiems dirgikliams.

- Transportiniai baltymai

Į vežėjas baltymai yra baltymai klasė, kuri palengvina daugelio jonų ir molekulių visoje biologinių membranų judėjimą.

Šie baltymai tiesiogiai sąveikauja su substratais, kuriuos jie perneša, ir tokia sąveika sukelia jų struktūros pokyčius, todėl pernešimas yra subtiliai selektyvus ir lėtesnis nei kiti du aprašyti tipai.

Nešančiųjų baltymų rūšys

Mokslinėje literatūroje įprasta rasti tekstus, kuriuose nurodomi trys baltymų pernešėjų tipai: simporteriai, anti-nešėjai ir uni-nešėjai.

Simportas ir antisportas susijęs su tuo pačiu dviejų molekulių judėjimu. Tai sujungia vieno iš jų judėjimą pagal jo koncentracijos gradientą ar elektrinį potencialą su kito (ar daugiau) judėjimu jo gradiento (paprastai jonų) naudai.

Tiksliau sakant, „symport“ bendradarbiauja su dviejų molekulių transportavimu ta pačia kryptimi, tuo tarpu anti-atrama apima molekulės judėjimą viena, o kita priešinga kryptimi.

Uniport yra paprasčiausia membranos pernašos klasė, nes ji susideda iš vienos molekulės pernešimo vienu metu ir jos koncentracijos gradiento naudai, todėl galima sakyti, kad tai kažkaip palengvina paprastą difuziją.

Vienaragiai baltymai yra, pavyzdžiui, tie, kurie perneša cukrų, aminorūgštis ir nukleotidus iš gyvūnų ląstelių į išorę.

Kai kurios bakterijos, augalai ir žemesnieji eukariotai turi nešančiųjų baltymų, priklausančių nešiotojui, nesimportuojančiam ir antivirusiniam, šeimą. Ši super šeima yra vadinama „pagrindine pagalbininkų šeima“.

charakteristikos

Vienarūšiai baltymai pagreitina molekulių judėjimą iš vienos plazmos membranos pusės į kitą.

Šis judėjimas yra energetiškai palankus, nes molekulės yra gabenamos jų koncentracijos gradiento link, tai yra, iš kur yra „daugiau“, ten, kur yra „mažiau“. Dėl šios priežasties uniportas dažnai laikomas palengvintos difuzijos ar palengvinto transportavimo rūšimi.

Šią transporto rūšį išskiria kelios specifinės savybės:

- Molekulės, einančios iš vienos pusės į kitą, perėjimo link vienaragio baltymo greitis yra didesnis nei greitis, kuris vyktų paprastos difuzijos būdu.

- Kaip ir bet kokio transporto, kurį katalizuoja transporteriai (įskaitant „symport“ ir „anport“) atveju, uniport yra specifinis, nes kiekvienas baltymas atpažįsta tam tikrą molekulę.

- Skirtingai nuo paprastos difuzijos, uniportas įvyksta specialiose membranų vietose (kur randami transporterių baltymai) ir, kadangi baltymų yra ribotas skaičius, jo maksimalus greitis nustatomas pagal pernešėjų skaičių ir koncentraciją. gabenamo pagrindo.

Tipai

Vienarūšiai baltymai, pasak Woelfersbergerio (1994), gali būti klasifikuojami kaip kanalai ir kaip pernešėjai ar „nešiotojai“.

Kanalai

Kaip galima suprasti iš ankstesnio teiginio, kanalų baltymai priskiriami vienarūšių transporterių baltymų klasifikacijai. Šios rūšies baltymai iš esmės yra hidrofilinės poros (susijusios su vandeniu), kurios kerta membraną ir pro kurias vanduo ir kitos tirpios medžiagos gali judėti difuzijos būdu, nes tai yra naudinga jų koncentracijos gradientui.

Kiekvieno baltymo kanalo vidus arba liumenas yra išdėstytas membranoje taip, kad tuo pačiu metu jis būtų prieinamas abipus membranos.

Konvejeriai arba

Nešikliai ir nešiotojai taip pat yra transmembraniniai baltymai, kurie sudaro tam tikrą ortakį per visą ląstelių membranų storį. Tačiau nors jie turi substrato rišimo vietas abiejose membranos pusėse, jie nėra veikiami vienu metu.

Dėl šios priežasties pernešėjai gali palengvinti judėjimą abiem kryptimis, taip pat ir kontraportą, tuo tarpu kanalo baltymai negali.

Pavyzdžiai

Tarp labiausiai reprezentatyvių uniport pavyzdžių yra gliukozės pernešimas per žinduolių ląstelių plazminę membraną. Šį pernešimą katalizuoja baltymų grupė, žinoma kaip GLUT (angliškai sutrumpinant Glucose Transporters).

GLUT1, žinduolių gyvūnų ląstelių membranų gliukozės pernešėjo, kristalinė struktūra (Šaltinis: A2-33 per „Wikimedia Commons“)

Tai yra transmembraniniai baltymai, sudaryti iš peptidų grandinės, kuri bent 12 kartų kerta plazmos membraną ir turi gliukozės surišimo vietas tiek išorėje, tiek viduje.

Šio tipo baltymai turi dvi konfigūracijas: vieną, kai jis nėra prisijungęs prie gliukozės, o kitą, kai jis yra prisijungęs prie jo. Šių baltymų konformaciniai pokyčiai yra grįžtami ir atsitiktiniai bei priklauso nuo gliukozės jungimosi.

Be to, jie katalizuoja transportavimą abiem kryptimis, atsižvelgiant į gliukozės koncentraciją vienoje ar kitoje membranos pusėje.

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Ląstelės molekulinė biologija (6-asis leidimas). Niujorkas: girliandų mokslas.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molekulinių ląstelių biologija (5-asis leidimas). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD, ir Vercesi, AE (1992). Anijonų nepastovumą augalų mitochondrijose tarpininkauja Mg2 + jautrus vidinės membranos anijonų kanalas. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Neparduodami, nešantys ir nešantys. Žurnalas „Experimental Biology“, 196, 5–6.
5. „Kakuda“, DK ir „MacLeod“, CL (1994). Na + nepriklausomas aminorūgščių ir gliukozės pernešimas (vienkartinis) žinduolių ląstelėse. Journal of Experimental Biology, 196, 93–108.
6. Marger, MD ir Saier, MH (1993). Pagrindinė transmembraninių pagalbininkų šeima, katalizuojanti nelygumus, pralaidumą ir priešportą. Biocheminių mokslų tendencijos, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS, ir Lippincott-Schwartz, J. (2003). Palto baltymai: formuojantis membranos transportavimui. Gamtos apžvalgos, 4 (gegužė), 409–414