- Транспорт по мембранах
- - Насоси
- - білки каналів
- - транспортні білки
- Види білків-носіїв
- характеристики
- Типи
- Канали
- Конвеєри або
- Приклади
- Список літератури
Термін унипорт використовується в біології для опису транспорту окремих молекул в одному напрямку через клітинну мембрану та вниз по її градієнту концентрації (полегшений транспорт).
Цей вид транспорту через мембрани, який накладає селективний бар'єр проникності, передбачає підтримку більш-менш постійного внутрішньоклітинного середовища, що дозволяє встановити багато клітинних функцій, які залежать від тонкомолекулярних та енергетичних балансів.
Представницька схема транспорту Uniporte (Джерело: Емма Діттмар через Wikimedia Commons)
Комунікація між клітинами, а також між клітинами та навколишнім середовищем, яке їх оточує, є важливим процесом для життя всіх організмів і значною мірою залежить від групи трансмембранних білків, відомих як "транспортні білки".
Ці білки відповідають за транспортування тих речовин, які через свою хімічну природу не можуть легко перетнути мембрани, такі як іони та водорозчинні молекули, такі як амінокислоти та глюкоза.
Слід зазначити, що транспортування молекул цього типу з клітини або назовні, або з цитозолу до просвіту органели, опосередковується специфічними білками-транспортерами, здатними "розпізнавати" або ідентифікувати субстрат, який вони повинні транспортувати.
Транспорт по мембранах
Деякі автори вважають, що в клітинних мембранах є три типи транспортерів: насоси, канальні білки та транспортерні білки.
- Насоси
Насоси - це білки, які транспортують невеликі молекули проти градієнтів їх концентрації або їх електричного потенціалу і використовують енергетичну силу, що виходить від гідролізу АТФ (вони є АТФазами). Ці білки виконують те, що називають "активним транспортом", оскільки воно вимагає енергії.
- білки каналів
Канал-білки полегшують транспортування різних іонів і води на користь їх градієнта концентрації або їх електричного потенціалу. Вони складаються з «проток», утворених білками, які перетинають мембрану на всю її товщину, через яку молекули рухаються з великою швидкістю.
Є білкові канали, які постійно відкриваються, а інші можуть закриватися, відкриваючись до спеціальних подразників.
- транспортні білки
Ці білки - носіїв являють собою клас білків , які полегшують рух багатьох іонів і молекул через біологічні мембрани.
Ці білки взаємодіють безпосередньо з субстратами, які вони транспортують, і така взаємодія породжує конформаційні зміни в їх структурі, так що транспорт є делікатно вибірковим і повільнішим, ніж інші два описані типи.
Види білків-носіїв
У науковій літературі часто зустрічаються тексти, в яких йдеться про три типи транспортерних білків: симпортери, антиносії та одноносії.
Симпорт і антиспорт пов'язані з одночасним рухом двох молекул. Це з’єднує рух одного з них проти його градієнта концентрації або електричного потенціалу з рухом іншого (або більше) на користь його градієнта (як правило, іонів).
Зокрема, симпорт співпрацює з транспортом двох молекул в одному і тому ж напрямку, тоді як антипідтримка передбачає рух молекули в одну сторону, а іншу в протилежному напрямку.
Уніпорт є найпростішим класом транспорту мембрани, оскільки складається з транспорту однієї молекули за один раз і на користь її градієнта концентрації, тому можна сказати, що якимось чином полегшує просту дифузію.
Білок без носія є, наприклад, такими, які переносять цукор, амінокислоти та нуклеотиди ззовні назовні всередину клітин тварин.
Деякі бактерії, рослини та нижчі еукаріоти мають представників надсімейства білків-носіїв, члени яких каталізують як неспортивний, так і симпортний. Ця надсімейність відома як "головний фасилітатор надсімейства".
характеристики
Білки без носія прискорюють рух молекул з однієї сторони плазматичної мембрани в іншу.
Цей рух є енергетично сприятливим, оскільки молекули транспортуються на користь градієнта їх концентрації, тобто звідки є "більше" до того, де є "менше". З цієї причини уніпорт часто вважають типом полегшеної дифузії або полегшеного транспорту.
Деякі специфічні характеристики відрізняють цей вид транспорту:
- Швидкість проходження молекули з однієї сторони в іншу, на користь її градієнта через білок без носія, більша за швидкість, що відбудеться простою дифузією.
- Як і у всіх транспортних засобах, каталізованих транспортерами (включаючи симпорт та антиспорт), уніпорт є специфічним, оскільки кожен білок розпізнає певну молекулу.
- На відміну від простої дифузії, уніпорт відбувається на спеціальних мембранних ділянках (де знаходяться транспортерні білки) і, оскільки існує обмежена кількість білків, він має максимальну швидкість, визначену кількістю транспортерів та концентрацією субстрату, що транспортується.
Типи
Білки без носія, згідно з Вольферсбергер (1994), можна класифікувати як канали і як транспортери або "носії".
Канали
Як можна зрозуміти з попереднього твердження, канальні білки підпадають під класифікацію білків-транспортерів без носія. Ці типи білків - це в основному гідрофільні пори (пов'язані з водою), які перетинають мембрану і через які вода та інші розчинники можуть переміщуватися шляхом дифузії, оскільки це відбувається на користь їхнього градієнта концентрації.
Внутрішня частина або просвіт кожного білкового каналу організовані в мембрані таким чином, щоб вона була одночасно доступною для будь-якої сторони мембрани.
Конвеєри або
Транспортери або носії - це також трансмембранні білки, які утворюють своєрідний протоку через всю товщу клітинних мембран. Однак, хоча вони мають місця зв'язування субстрату по обидва боки мембрани, вони не піддаються одночасному впливу.
З цієї причини транспортери можуть полегшити рух в обох напрямках, а також контрперевезення, тоді як канальні білки не можуть.
Приклади
Серед найбільш репрезентативних прикладів універпорту - випадок транспорту глюкози через плазматичну мембрану клітин ссавців. Цей транспорт каталізується групою білків, відомим як GLUT (для абревіатури англійською мовою Glucose Transports).
Кристалічна структура GLUT1, транспортера глюкози мембран клітин тварин ссавців (Джерело: A2-33 через Wikimedia Commons)
Вони є трансмембранними білками, що складаються з пептидного ланцюга, який перетинає плазматичну мембрану щонайменше 12 разів і має місця зв’язування глюкози як зовні, так і всередині.
Цей тип білка має дві конформації - одну, коли він не пов'язаний з глюкозою, та іншу, коли він пов'язаний з ним. Конформаційні зміни цих білків є оборотними та випадковими і залежать від зв'язування глюкози.
Крім того, вони каталізують транспорт в обох напрямках, залежно від концентрації глюкози на тій чи іншій стороні мембрани.
Список літератури
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Молекулярна біологія клітини (6-е видання). Нью-Йорк: Гарленд Наука.
- Лодіш, Х., Берк, А., Кайзер, Каліфорнія, Крігер, М., Бретчер, А., Плое, Х., … Мартін, К. (2003). Молекулярна клітинна біологія (5-е видання). Фрімен, WH & Company.
- Beavis, AD, Vercesi, AE (1992). Уніпорт аніонів у рослинних мітохондріях опосередковується аніонним каналом внутрішньої мембрани Mg2 + - нечутливим. Журнал біологічної хімії, 267 (5), 3079-3087.
- Wolfersberger, MG (1994). Уніпортери, симпортери та антипортери. Журнал експериментальної біології, 196, 5–6.
- Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Na + -незалежний транспорт (унипорт) амінокислот і глюкози в клітинах ссавців. Журнал експериментальної біології, 196, 93-108.
- Маргер, штат Меріленд, і Saier, MH (1993). Основна надсімейство трансмембранних фасилітаторів, які каталізують uniport, symport та antiport. Тенденції біохімічних наук, 18 (1), 13–20.
- Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Білки оболонки: формують транспорт мембрани. Огляди природи, 4 (травень), 409–414