- Transport preko membrana
- - pumpe
- - Proteini kanala
- - Transportni proteini
- Vrste proteinskih nosača
- karakteristike
- vrste
- kanali
- Transporteri ili
- Primjeri
- Reference
Izraz uniport koristi se u biologiji za opis transporta pojedinih molekula u jednom smjeru kroz staničnu membranu i niz njezin gradijent koncentracije (olakšan transport).
Ova vrsta transporta kroz membrane, koja nameće selektivnu barijeru propusnosti, pretpostavlja održavanje više ili manje konstantnog unutarćelijskog okruženja, što omogućava uspostavljanje mnogih staničnih funkcija koje ovise o fino molekularnoj i energetskoj ravnoteži.
Reprezentativna shema transporta Uniporte (Izvor: Emma Dittmar putem Wikimedia Commonsa)
Komunikacija između stanica, kao i između stanica i okoliša koje ih okružuje, bitan je proces za život svih organizama i u velikoj mjeri ovisi o skupini transmembranskih proteina poznatih kao "transportni proteini".
Ovi proteini su odgovorni za transport onih tvari koje zbog svoje kemijske prirode ne mogu lako preći membrane, poput iona i molekula topljivih u vodi poput aminokiselina i glukoze.
Valja napomenuti da je transport ove vrste molekula iz ili izvan stanice ili iz citosola u lumen organele posredovan specifičnim proteinima transportera koji su sposobni da "prepoznaju" ili identificiraju supstrat koji moraju prevoziti.
Transport preko membrana
Neki autori smatraju da u staničnim membranama postoje tri vrste transportera: pumpe, kanalni proteini i transporterski proteini.
- pumpe
Crpke su proteini koji prevoze male molekule protiv gradijenata koncentracije ili njihovog električnog potencijala i koriste energetsku silu koja dolazi iz hidrolize ATP-a (oni su ATPaze). Ti proteini obavljaju ono što se naziva "aktivni transport", jer im je potrebna energija.
- Proteini kanala
Kanalni proteini olakšavaju transport različitih iona i vode u korist gradijenta koncentracije ili njihovog električnog potencijala. Sastoje se od "kanala" formiranih od proteina koji prelaze membranu u cijeloj debljini, kroz koju molekule putuju velikom brzinom.
Postoje proteini kanala koji su trajno otvoreni, dok se drugi mogu zatvoriti, otvarajući se za posebne podražaje.
- Transportni proteini
U proteini nosači su klasa proteina koji olakšava kretanje mnogih iona i molekula preko bioloških membrana.
Ti proteini izravno komuniciraju sa supstratima koje transportiraju i ta interakcija stvara konformacijske promjene u njihovoj strukturi, tako da je transport osjetljivo selektivan i sporiji od ostale dvije opisane vrste.
Vrste proteinskih nosača
U znanstvenoj literaturi uobičajeno je pronaći tekstove koji se odnose na tri vrste transporterskih proteina: simporter, anti-nosač i uni-nosač.
Simport i antisport imaju veze s istodobnim kretanjem dviju molekula. To spaja kretanje jednog od njih s njegovim gradijentom koncentracije ili električnim potencijalom s kretanjem drugog (ili više) u korist njegovog gradijenta (obično iona).
Naime, symport surađuje s transportom dvije molekule u istom smjeru, dok protuporaba uključuje kretanje molekule u jednom, a u drugom u suprotnom smjeru.
Uniport je najjednostavnija klasa transporta membrane, jer se sastoji od transporta pojedine molekule u isto vrijeme i favorizira njezin gradijent koncentracije, pa se može reći da nekako olakšava jednostavnu difuziju.
Unicarrier proteini su na primjer oni poput onih koji šećere, aminokiseline i nukleotide prenose izvana u unutrašnjost životinjskih stanica.
Neke bakterije, biljke i niži eukarioti posjeduju predstavnike super porodice porodica proteina, čiji članovi kataliziraju i nesportski, i sportski i antport. Ova superfamilija poznata je kao "glavna facilitator superfamily".
karakteristike
Unicarrier proteini ubrzavaju kretanje molekula s jedne strane plazma membrane na drugu.
Ovaj je pokret energetski povoljan, jer se molekuli transportiraju u korist njihovog koncentracijskog gradijenta, to jest od mjesta gdje je „više“ do mjesta gdje je „manje“. Iz tog razloga uniport se često smatra nekom vrstom olakšane difuzije ili olakšanog prijevoza.
Neke specifične karakteristike razlikuju ovu vrstu prijevoza:
- Brzina prolaska molekule s jedne na drugu stranu, u korist njezina gradijenta kroz jednokorenski protein, veća je od one koja bi se dogodila jednostavnom difuzijom.
- Kao i kod svih prijevoza koji kataliziraju prijevoznici (uključujući simport i antport), i uniport je specifičan, jer svaki protein prepoznaje određenu molekulu.
- Za razliku od jednostavne difuzije, uniport se događa na posebnim membranskim mjestima (na kojima se nalaze proteinski transporteri) i, budući da postoji ograničen broj proteina, on ima maksimalnu brzinu, određenu brojem transportera i koncentracijom supstrata koje se transportira.
vrste
Unicarrier proteini, prema Woelfersberger (1994), mogu se klasificirati kao kanali i kao prijevoznici ili "nosači".
kanali
Kao što se može razumjeti iz prethodne izjave, kanalni proteini potpadaju pod klasifikaciju jednokorenih prijenosnih proteina. Ove vrste proteina su u osnovi hidrofilne pore (povezane s vodom) koje prolaze kroz membranu i kroz koje se voda i drugi soluti mogu difuzijskim kretanjem kretati, jer se događa u korist njihovog gradijenta koncentracije.
Unutrašnjost ili lumen svakog proteinskog kanala organiziran je u membrani na takav način da je istovremeno dostupan objema stranama membrane.
Transporteri ili
Transporteri ili nosači su također transmembranski proteini koji tvore svojevrsni kanal kroz čitavu debljinu staničnih membrana. Međutim, iako imaju mjesta vezivanja supstrata s obje strane membrane, nisu istovremeno izložena.
Iz tog razloga prevoznici mogu olakšati kretanje u oba smjera i također prevesti prijevoz, dok kanalni proteini ne mogu.
Primjeri
Među najreprezentativnijim primjerima uniporta je slučaj transporta glukoze kroz plazma membranu stanica sisavaca. Ovaj transport katalizira grupa proteina poznata kao GLUT (za kraticu na engleskom jeziku Glucose Transporters).
Kristalna struktura GLUT1, prijenosnika glukoze u staničnoj membrani sisavaca (Izvor: A2-33 putem Wikimedia Commons)
To su transmembranski proteini sastavljeni iz peptidnog lanca koji najmanje 12 puta prelazi plazma membranu i koji ima spojna mjesta za glukozu i izvana i iznutra.
Ova vrsta bjelančevina ima dvije konformacije, jednu kada nije vezana za glukozu i drugu kad je na nju vezana. Konformacijske promjene ovih proteina su reverzibilne i slučajne i ovise o vezanju glukoze.
Uz to, kataliziraju transport u oba smjera, ovisno o koncentraciji glukoze s jedne ili druge strane membrane.
Reference
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., i Walter, P. (2015). Molekularna biologija stanice (6. izd.). New York: Garland Science.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molekularna stanična biologija (5. izd.). Freeman, WH & Company.
- Beavis, AD i Vercesi, AE (1992). Unij aniona u mitohondrijama biljaka posreduje Mg2 +-neosjetljivi unutarnji membranski anionski kanal. Časopis za biološku kemiju, 267 (5), 3079-3087.
- Wolfersberger, MG (1994). Uniporteri, simporteri i antiporteri. Časopis za eksperimentalnu biologiju, 196, 5–6.
- Kakuda, DK, i MacLeod, CL (1994). Na + - neovisan transport (uniport) aminokiselina i glukoze u stanicama sisavaca. Časopis za eksperimentalnu biologiju, 196, 93-108.
- Marger, MD, i Saier, MH (1993). Velika super obitelj porodica transmembranskih pokretača koji kataliziraju uniport, symport i antiport. Trendovi u biokemijskim znanostima, 18 (1), 13–20.
- Bonifacino, JS, i Lippincott-Schwartz, J. (2003). Proteini dlake: oblikovanje transporta membrane. Priroda, 4. (svibanj), 409–414