UNIPORTE: TRANSPORT PŘES MEMBRÁNY, VLASTNOSTI - BIOLOGIE - 2025

Termín uniport se v biologii používá k popisu transportu jednotlivých molekul v jednom směru přes buněčnou membránu a dolů její koncentrační gradient (usnadněný transport).

Tento typ transportu přes membrány, který ukládá selektivní bariéru pro propustnost, předpokládá udržování více či méně konstantního intracelulárního prostředí, které umožňuje vytvoření mnoha buněčných funkcí, které závisí na rovnováze jemných molekul a energie.

Reprezentativní schéma dopravy Uniporte (Zdroj: Emma Dittmar prostřednictvím Wikimedia Commons)

Komunikace mezi buňkami, jakož i mezi buňkami a prostředím, které je obklopuje, je nezbytným procesem pro život všech organismů a do značné míry závisí na skupině transmembránových proteinů známých jako „transportní proteiny“.

Tyto proteiny jsou zodpovědné za transport těch látek, které kvůli své chemické povaze nemohou snadno procházet membránami, jako jsou ionty a ve vodě rozpustné molekuly, jako jsou aminokyseliny a glukóza.

Je třeba poznamenat, že transport tohoto typu molekul z nebo ven z buňky nebo z cytosolu do lumen organely je zprostředkován specifickými transportními proteiny, schopnými "rozpoznávat" nebo identifikovat substrát, který musí transportovat.

Transport přes membrány

Někteří autoři se domnívají, že v buněčných membránách existují tři typy transportérů: pumpy, kanálové proteiny a transportní proteiny.

- Čerpadla

Čerpadla jsou proteiny, které transportují malé molekuly proti jejich koncentračním gradientům nebo jejich elektrickému potenciálu a využívají energetickou sílu pocházející z hydrolýzy ATP (jsou to ATPázy). Tyto proteiny provádějí tzv. Aktivní transport, protože vyžadují energii.

- Kanálové proteiny

Kanálové proteiny usnadňují transport různých iontů a vody ve prospěch jejich koncentračního gradientu nebo jejich elektrického potenciálu. Skládají se z „kanálů“ tvořených proteiny, které procházejí membránou v celé své tloušťce, skrz které molekuly putují vysokou rychlostí.

Existují kanálové proteiny, které jsou trvale otevřené, zatímco jiné mohou být uzavřeny a otevírají se zvláštním podnětům.

- Transportní proteiny

Tyto nosné proteiny jsou skupinou proteinů, které usnadňuje pohyb mnoha iontů a molekul přes biologické membrány.

Tyto proteiny interagují přímo se substráty, které transportují, a tato interakce generuje konformační změny ve své struktuře, takže transport je jemně selektivní a pomalejší než ostatní popsané dva typy.

Druhy nosných proteinů

Ve vědecké literatuře je běžné najít texty, které odkazují na tři typy transportních proteinů: symporterů, anti-nosičů a uni-nosičů.

Symport a antisport mají co do činění se současným pohybem dvou molekul. Toto spojuje pohyb jednoho z nich proti jeho koncentračnímu gradientu nebo elektrickému potenciálu s pohybem druhého (nebo více) ve prospěch jeho gradientu (obvykle iontů).

Konkrétně, symport spolupracuje s transportem dvou molekul ve stejném směru, zatímco anti-support zahrnuje pohyb molekuly v jednom směru a další v opačném směru.

Uniport je nejjednodušší třídou membránového transportu, protože sestává z transportu jedné molekuly najednou a ve prospěch jejího koncentračního gradientu, takže lze říci, že nějakým způsobem usnadňuje jednoduchou difúzi.

Unicarrier proteiny jsou například takové, jako jsou ty, které přenášejí cukry, aminokyseliny a nukleotidy z vnějšku do vnitřku živočišných buněk.

Některé bakterie, rostliny a nižší eukaryoty mají zástupce nadrodiny nosičových proteinů, jejichž členové katalyzují neport, symport a antport. Tato nadrodina je známá jako „nadrodina hlavních facilitátorů“.

vlastnosti

Nevyvolávací proteiny urychlují pohyb molekul z jedné strany plazmatické membrány na druhou.

Tento pohyb je energeticky příznivý, protože molekuly jsou transportovány ve prospěch jejich koncentračního gradientu, tj. Odkud je „více“ do „méně“. Z tohoto důvodu je uniport často považován za druh usnadněné difúze nebo usnadněné dopravy.

Tento typ dopravy odlišují některé specifické vlastnosti:

- Rychlost průchodu molekuly z jedné strany na druhou, ve prospěch jejího gradientu přes nevodičový protein, je větší než rychlost, k níž by došlo jednoduchou difúzí.

- Stejně jako u všech transportů katalyzovaných transportéry (včetně symportu a antportu) je uniport specifický, protože každý protein rozpoznává určitou molekulu.

- Na rozdíl od jednoduché difúze se uniport vyskytuje ve zvláštních místech membrány (kde se nacházejí transportní proteiny) a protože existuje omezený počet proteinů, má maximální rychlost definovanou počtem transportérů a koncentrací přepravovaného substrátu.

Typy

Unicarrier bílkoviny, podle Woelfersberger (1994), mohou být klasifikovány jako kanály a jako transportéry nebo "nosiče".

Kanály

Jak je zřejmé z předchozího tvrzení, kanálové proteiny spadají do klasifikace ne-nosných transportních proteinů. Tyto typy proteinů jsou v podstatě hydrofilní póry (vztažené na vodu), které procházejí membránou a skrze které se voda a další rozpuštěné látky mohou pohybovat difúzí, protože se vyskytují ve prospěch jejich koncentračního gradientu.

Vnitřek nebo lumen každého proteinového kanálu je uspořádán v membráně takovým způsobem, že je přístupný na obě strany membrány současně.

Dopravníky nebo

Transportéry nebo nosiče jsou také transmembránové proteiny, které tvoří určitý druh kanálu v celé tloušťce buněčných membrán. Přestože mají vazebná místa pro substrát na obou stranách membrány, nejsou současně vystaveny.

Z tohoto důvodu mohou transportéry usnadnit pohyb v obou směrech a také protiproud, zatímco kanálové proteiny to nemohou.

Příklady

Mezi nejreprezentativnější příklady uniportu patří transport glukózy přes plazmatickou membránu savčích buněk. Tento transport je katalyzován skupinou bílkovin známých jako GLUT (pro zkratku v angličtině pro glukózové transportéry).

Krystalová struktura GLUT1, transportéru glukózy u savčích buněčných buněčných membrán (Zdroj: A2-33 přes Wikimedia Commons)

Jsou to transmembránové proteiny složené z peptidového řetězce, který prochází plazmatickou membránou nejméně 12krát a který má vazebná místa pro glukózu jak na vnější, tak na vnitřní straně.

Tento typ proteinu má dvě konformace, jednu, když není vázána na glukózu, a druhou, když je na ni vázána. Konformační změny v těchto proteinech jsou reverzibilní a náhodné a závisí na vázání glukózy.

Kromě toho katalyzují transport v obou směrech v závislosti na koncentraci glukózy na jedné nebo druhé straně membrány.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molekulární biologie buňky (6. vydání). New York: Garland Science.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. ed.). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD a Vercesi, AE (1992). Uniportový anion v mitochondriích rostlin je zprostředkován aniontovým kanálem vnitřní membrány necitlivým na Mg2 +. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Jednotlivci, sympatici a protivníci. The Journal of Experimental Biology, 196, 5–6.
5. Kakuda, DK a MacLeod, CL (1994). Na + nezávislý transport (uniport) aminokyselin a glukózy v savčích buňkách. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
6. Marger, MD, a Saier, MH (1993). Hlavní nadrodina transmembránových facilitátorů, kteří katalyzují uniport, symport a antiport. Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS, a Lippincott-Schwartz, J. (2003). Proteiny srsti: formující transport membrány. Nature Reviews, 4 (May), 409–414