UNIPORTE: TRANSPORT DOOR MEMBRANEN, KENMERKEN - BIOLOGIE - 2026

De term uniport wordt in de biologie gebruikt om het transport van individuele moleculen in een enkele richting door een celmembraan en naar beneden over de concentratiegradiënt (gefaciliteerd transport) te beschrijven.

Dit type transport door membranen, dat een selectieve permeabiliteitsbarrière oplegt, veronderstelt het behoud van een min of meer constante intracellulaire omgeving, die het mogelijk maakt om vele cellulaire functies tot stand te brengen die afhankelijk zijn van fijne moleculaire en energiebalansen.

Representatief schema van het Uniporte-transport (Bron: Emma Dittmar via Wikimedia Commons)

Communicatie tussen cellen, maar ook tussen cellen en de omgeving die hen omringt, is een essentieel proces voor het leven van alle organismen en hangt in grote mate af van een groep transmembraaneiwitten die bekend staan ​​als "transporteiwitten".

Deze eiwitten zijn verantwoordelijk voor het transporteren van die stoffen die vanwege hun chemische aard niet gemakkelijk door membranen kunnen gaan, zoals ionen en in water oplosbare moleculen zoals aminozuren en glucose.

Opgemerkt moet worden dat het transport van dit type moleculen van of naar de buitenkant van de cel, of van het cytosol naar het lumen van een organel, wordt gemedieerd door specifieke transporteiwitten die in staat zijn om het substraat dat ze moeten transporteren, te "herkennen" of te identificeren.

Transport over membranen

Sommige auteurs zijn van mening dat er drie soorten transporteiwitten in celmembranen zijn: pompen, kanaaleiwitten en transporteiwitten.

- Pompen

De pompen zijn eiwitten die kleine moleculen transporteren tegen hun concentratiegradiënten of hun elektrische potentiaal in, en gebruik maken van de energetische kracht afkomstig van de hydrolyse van ATP (het zijn ATPases). Deze eiwitten voeren het zogenaamde "actieve transport" uit, aangezien het energie vereist.

- Kanaaleiwitten

Kanaaleiwitten vergemakkelijken het transport van verschillende ionen en water ten gunste van hun concentratiegradiënt of hun elektrische potentiaal. Ze bestaan ​​uit "kanalen" die worden gevormd door eiwitten die het membraan over de hele dikte doorkruisen, waardoor de moleculen zich met hoge snelheid verplaatsen.

Er zijn kanaaleiwitten die permanent open zijn, terwijl andere kunnen worden gesloten, waardoor ze openstaan ​​voor speciale prikkels.

- Transporteiwitten

De dragereiwitten zijn een klasse van eiwitten die de beweging van vele ionen en moleculen door biologische membranen vergemakkelijken.

Deze eiwitten hebben een directe interactie met de substraten die ze transporteren en deze interactie genereert conformationele veranderingen in hun structuur, zodat het transport subtiel selectief en langzamer is dan de andere twee beschreven typen.

Soorten dragereiwitten

In de wetenschappelijke literatuur is het gebruikelijk om teksten te vinden die verwijzen naar drie soorten transporteiwitten: symporters, anti-dragers en uni-dragers.

De symport en antisport heeft te maken met de gelijktijdige beweging van twee moleculen. Dit koppelt de beweging van een van hen tegen zijn concentratiegradiënt of elektrisch potentieel met de beweging van de andere (of meer) ten gunste van zijn gradiënt (meestal ionen).

Concreet werkt symport samen met het transport van twee moleculen in dezelfde richting, terwijl anti-ondersteuning de beweging van een molecuul in de ene richting en een andere in de tegenovergestelde richting inhoudt.

De uniport is de eenvoudigste klasse van membraantransport, omdat het bestaat uit het transport van een enkel molecuul per keer en in het voordeel van de concentratiegradiënt, dus kan worden gezegd dat het op de een of andere manier eenvoudige diffusie mogelijk maakt.

Unicarrier-eiwitten zijn bijvoorbeeld eiwitten die suikers, aminozuren en nucleotiden van buiten naar binnen in dierlijke cellen transporteren.

Sommige bacteriën, planten en lagere eukaryoten bezitten vertegenwoordigers van een superfamilie van dragereiwitten, waarvan de leden zowel unport, symport als antport katalyseren. Deze superfamilie staat bekend als de "belangrijkste facilitator-superfamilie".

kenmerken

Unicarrier-eiwitten versnellen de beweging van moleculen van de ene kant van het plasmamembraan naar de andere.

Deze beweging is energetisch gunstig, aangezien de moleculen worden getransporteerd ten gunste van hun concentratiegradiënt, dat wil zeggen van waar er "meer" is naar waar er "minder" is. Om deze reden wordt uniport vaak beschouwd als een soort gefaciliteerde diffusie of gefaciliteerd transport.

Enkele specifieke kenmerken onderscheiden dit type transport:

- De snelheid waarmee een molecuul van de ene kant naar de andere gaat, ten gunste van de gradiënt door een eendragend eiwit, is groter dan die welke zou optreden bij eenvoudige diffusie.

- Zoals met al het transport dat wordt gekatalyseerd door transporters (inclusief symport en antport), is uniport specifiek, aangezien elk eiwit een bepaald molecuul herkent.

- In tegenstelling tot eenvoudige diffusie, vindt uniport plaats op speciale membraansites (waar transporteiwitten worden gevonden) en, aangezien er een beperkt aantal eiwitten is, heeft het een maximale snelheid, bepaald door het aantal transporteurs en de concentratie van het getransporteerde substraat.

Soorten

Unicarrier-eiwitten kunnen volgens Woelfersberger (1994) worden geclassificeerd als kanalen en als transporters of "dragers".

Kanalen

Zoals uit de vorige verklaring kan worden begrepen, vallen kanaaleiwitten onder de classificatie van unicarrier-transporteiwitten. Dit soort eiwitten zijn in feite hydrofiele poriën (gerelateerd aan water) die het membraan kruisen en waardoor water en andere opgeloste stoffen door diffusie kunnen bewegen, aangezien dit optreedt ten gunste van hun concentratiegradiënt.

Het inwendige of lumen van elk eiwitkanaal is zodanig in het membraan georganiseerd dat het tegelijkertijd toegankelijk is voor beide zijden van het membraan.

Transportbanden of

Transporters of dragers zijn ook transmembraaneiwitten die een soort kanaal vormen door de gehele dikte van celmembranen. Hoewel ze substraatbindingsplaatsen aan beide zijden van het membraan hebben, worden ze niet tegelijkertijd blootgesteld.

Om deze reden kunnen transporteurs beweging in beide richtingen vergemakkelijken en ook contra-transporteren, terwijl kanaaleiwitten dat niet kunnen.

Voorbeelden

Een van de meest representatieve voorbeelden van de uniport is het geval van glucosetransport door het plasmamembraan van zoogdiercellen. Dit transport wordt gekatalyseerd door een groep eiwitten die bekend staat als GLUT (voor het acroniem in het Engels van Glucose Transporters).

Kristalstructuur van GLUT1, een glucosetransporteur van celmembranen van zoogdieren (Bron: A2-33 via Wikimedia Commons)

Het zijn transmembraaneiwitten die zijn samengesteld uit een peptideketen die het plasmamembraan minstens 12 keer passeert, en die zowel aan de buitenkant als aan de binnenkant bindingsplaatsen voor glucose heeft.

Dit type eiwit heeft twee conformaties, een wanneer het niet aan glucose is gebonden en een ander wanneer het eraan is gebonden. De conformatieveranderingen in deze eiwitten zijn omkeerbaar en willekeurig en hangen af ​​van de binding van glucose.

Bovendien katalyseren ze het transport in beide richtingen, afhankelijk van de glucoseconcentratie aan de ene of de andere kant van het membraan.

Referenties

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Moleculaire biologie van de cel (6e ed.). New York: Garland Science.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Moleculaire celbiologie (5e ed.). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD en Vercesi, AE (1992). Anion uniport in planten mitochondriën wordt gemedieerd door een Mg2 + -ongevoelig binnenmembraan anion kanaal. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters en antiporters. The Journal of Experimental Biology, 196, 5-6.
5. Kakuda, DK, en MacLeod, CL (1994). Na + -onafhankelijk transport (uniport) van aminozuren en glucose in zoogdiercellen. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
6. Marger, MD, en Saier, MH (1993). Een belangrijke superfamilie van transmembraan facilitators die uniport, symport en antiport katalyseren. Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS en Lippincott-Schwartz, J. (2003). Manteleiwitten: vormgeven van membraantransport. Nature Reviews, 4 (mei), 409-414