UNIPORTE: TRANSPORT PRIN MEMBRANE, CARACTERISTICI - BIOLOGIE - 2025

Termenul uniport este utilizat în biologie pentru a descrie transportul moleculelor individuale într-o singură direcție pe o membrană celulară și în jos gradientul său de concentrație (transport facilitat).

Acest tip de transport prin membrane, care impune o barieră de permeabilitate selectivă, presupune menținerea unui mediu intracelular mai mult sau mai puțin constant, ceea ce permite stabilirea multor funcții celulare care depind de echilibrele moleculare și energetice fine.

Schema reprezentativă a transportului Uniporte (Sursa: Emma Dittmar prin Wikimedia Commons)

Comunicarea între celule, precum și între celule și mediul care le înconjoară, este un proces esențial pentru viața tuturor organismelor și depinde, în mare măsură, de un grup de proteine ​​transmembranare cunoscute sub numele de „proteine ​​de transport”.

Aceste proteine ​​sunt responsabile pentru transportul acelor substanțe care, datorită naturii lor chimice, nu pot traversa cu ușurință membranele, cum ar fi ioni și molecule solubile în apă, cum ar fi aminoacizii și glucoza.

Trebuie menționat că transportul acestui tip de molecule din sau spre exteriorul celulei sau de la citosol la lumenul unei organele este mediat de proteine ​​transportoare specifice, capabile să „recunoască” sau să identifice substratul pe care trebuie să-l transporte.

Transport pe membrane

Unii autori consideră că există trei tipuri de transportoare în membranele celulare: pompe, proteine ​​de canal și proteine ​​transportoare.

- Pompe

Pompele sunt proteine ​​care transportă molecule mici împotriva gradienților lor de concentrație sau a potențialului lor electric și utilizează forța energetică provenită din hidroliza ATP (sunt ATPaze). Aceste proteine ​​efectuează ceea ce se numește „transport activ”, deoarece necesită energie.

- Canalizează proteinele

Proteinele canalului facilitează transportul diferitelor ioni și apă în favoarea gradientului lor de concentrare sau a potențialului electric. Ele constau din „conducte” formate din proteine ​​care traversează membrana în întreaga sa grosime, prin care moleculele circulă cu viteză mare.

Există proteine ​​de canal care sunt permanent deschise, în timp ce altele pot fi închise, deschizându-se către stimuli speciali.

- Transport proteine

Cele Proteinele purtătoare sunt o clasă de proteine care facilitează deplasarea multor ioni si molecule in intreaga membranele biologice.

Aceste proteine ​​interacționează direct cu substraturile pe care le transportă și această interacțiune generează modificări conformaționale în structura lor, astfel încât transportul este delicat selectiv și mai lent decât celelalte două tipuri descrise.

Tipuri de proteine ​​purtătoare

În literatura științifică, este comună găsirea de texte care se referă la trei tipuri de proteine ​​transportoare: simporteri, anti-transportatori și uni-purtători.

Simportul și antisportul au legătură cu mișcarea simultană a două molecule. Aceasta îmbină mișcarea unuia dintre ei împotriva gradientului său de concentrație sau a potențialului electric cu mișcarea celuilalt (sau mai mulți) în favoarea gradientului său (de obicei ioni).

Concret, symport colaborează cu transportul a două molecule în aceeași direcție, în timp ce anti-sprijin implică mișcarea unei molecule într-o direcție și alta în direcția opusă.

Uniportul este cea mai simplă clasă de transport cu membrană, deoarece constă în transportul unei singure molecule la un moment dat și în favoarea gradientului său de concentrație, astfel încât se poate spune că facilitează cumva difuzarea simplă.

Proteinele unicarrier sunt, de exemplu, cele precum cele care transferă zaharurile, aminoacizii și nucleotidele din exterior în interiorul celulelor animale.

Unele bacterii, plante și eucariote inferioare au reprezentanți ai unei superfamilii de proteine ​​purtătoare, ale căror membri catalizează atât unport, symport și antport. Această superfamilie este cunoscută sub numele de „superfamilia de facilitator major”.

caracteristici

Proteinele Unicarrier accelerează mișcarea moleculelor dintr-o parte a membranei plasmatice în cealaltă.

Această mișcare este favorabilă din punct de vedere energetic, deoarece moleculele sunt transportate în favoarea gradientului lor de concentrație, adică de unde există „mai mult” până unde este „mai puțin”. Din acest motiv, uniportul este adesea considerat un tip de difuziune sau de transport facilitat.

Unele caracteristici specifice disting acest tip de transport:

- Viteza de trecere a unei molecule dintr-o parte în alta, în favoarea gradientului său printr-o proteină unicarrier, este mai mare decât cea care s-ar produce prin difuzie simplă.

- Ca și în cazul tuturor transporturilor catalizate de transportatori (inclusiv symport și antport), uniportul este specific, deoarece fiecare proteină recunoaște o anumită moleculă.

- Spre deosebire de difuzarea simplă, uniportul apare în site-uri speciale de membrană (unde se găsesc proteine ​​transportoare) și, deoarece există un număr limitat de proteine, are o viteză maximă, definită de numărul de transportori și de concentrație a substratului transportat.

Tipuri

Proteinele Unicarrier, conform Woelfersberger (1994), pot fi clasificate ca canale și ca transportatori sau „transportatori”.

canale

După cum se poate înțelege din afirmația anterioară, proteinele canalului se încadrează în clasificarea proteinelor transportoare unicarrier. Aceste tipuri de proteine ​​sunt, practic, pori hidrofili (în legătură cu apa) care traversează membrana și prin care apa și alte solute se pot deplasa prin difuzie, deoarece apare în favoarea gradientului lor de concentrare.

Interiorul sau lumenul fiecărui canal proteic este organizat în membrană astfel încât să fie accesibil ambelor părți ale membranei în același timp.

Transportoare sau

Transportatorii sau purtătorii sunt, de asemenea, proteine ​​transmembranare care formează un fel de conductă pe întreaga grosime a membranelor celulare. Cu toate acestea, deși au situri de legare la substrat pe ambele părți ale membranei, acestea nu sunt expuse simultan.

Din acest motiv transportatorii pot facilita mișcarea în ambele direcții și, de asemenea, contra-transport, în timp ce proteinele canalului nu pot.

Exemple

Printre cele mai reprezentative exemple ale uniportului este cazul transportului de glucoză pe membrana plasmatică a celulelor mamifere. Acest transport este catalizat de un grup de proteine ​​cunoscute sub numele de GLUT (pentru acronimul în limba engleză a Glucose Transporters).

Structura cristalină a GLUT1, un transportor de glucoză al membranelor celulelor animale de mamifere (Sursa: A2-33 prin Wikimedia Commons)

Sunt proteine ​​transmembranare compuse dintr-un lanț peptidic care traversează membrana plasmatică de cel puțin 12 ori, și care are situri de legare pentru glucoză atât la exterior cât și la interior.

Acest tip de proteine ​​are două conformații, una când nu este legată de glucoză și alta când este legată de aceasta. Modificările conformaționale ale acestor proteine ​​sunt reversibile și aleatorii și depind de legarea glucozei.

În plus, catalizează transportul în ambele direcții, în funcție de concentrația de glucoză de pe una sau cealaltă parte a membranei.

Referințe

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Biologia moleculară a celulei (ediția a 6-a). New York: Știința Garlandului.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Biologie moleculară celulară (ediția a 5-a). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). Anionul uniport din mitocondriile plantelor este mediat de un canal anion sensibil la membrana internă Mg2 +. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporteri, simporteri și antiporteri. The Journal of Experimental Biology, 196, 5-6.
5. Kakuda, DK și MacLeod, CL (1994). Transportul independent (Na +) de aminoacizi și glucoză în celulele mamiferelor. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
6. Marger, MD, & Saier, MH (1993). O superfamilie majoră de facilitatori transmembranari care catalizează uniportul, simportul și antiportul. Tendințe în științele biochimice, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS și Lippincott-Schwartz, J. (2003). Proteinele stratului: modelarea transportului membranei. Recenzii despre natură, 4 (mai), 409–414