UNIPORTE: MEMBRANLARDAN TAŞIMA, ÖZELLIKLER - BIYOLOJI - 2025

Uniport terimi , biyolojide, tek tek moleküllerin bir hücre zarı boyunca tek bir yönde ve konsantrasyon gradyanı (kolaylaştırılmış taşıma) boyunca taşınmasını tanımlamak için kullanılır.

Seçici bir geçirgenlik bariyeri uygulayan zarlar yoluyla bu tür taşıma, ince moleküler ve enerji dengelerine bağlı birçok hücresel işlevin kurulmasına izin veren az çok sabit bir hücre içi ortamın sürdürüldüğünü varsayar.

Uniporte taşımacılığının temsili şeması (Kaynak: Emma Dittmar, Wikimedia Commons)

Hücreler arasındaki ve ayrıca hücreler ile onları çevreleyen çevre arasındaki iletişim, tüm organizmaların yaşamı için gerekli bir süreçtir ve büyük ölçüde "taşıma proteinleri" olarak bilinen bir grup transmembran proteine ​​bağlıdır.

Bu proteinler, kimyasal yapıları nedeniyle, iyonlar ve amino asitler ve glikoz gibi suda çözünür moleküller gibi zarları kolayca geçemeyen maddelerin taşınmasından sorumludur.

Bu tip moleküllerin hücrenin dışına veya dışına veya sitozolden bir organelin lümenine taşınmasına, taşımaları gereken substratı "tanıyabilen" veya tanımlayabilen özel taşıyıcı proteinler aracılık etmektedir.

Membranlar arasında taşıma

Bazı yazarlar hücre zarlarında üç tip taşıyıcı olduğunu düşünür: pompalar, kanal proteinleri ve taşıyıcı proteinler.

- Pompalar

Pompalar, küçük molekülleri konsantrasyon gradyanlarına veya elektrik potansiyellerine karşı taşıyan ve ATP'nin hidrolizinden gelen enerjik kuvveti kullanan proteinlerdir (bunlar ATPazlardır). Bu proteinler enerjiye ihtiyaç duydukları için "aktif taşıma" denen şeyi gerçekleştirirler.

- Kanal proteinleri

Kanal proteinleri, konsantrasyon gradyanı veya elektriksel potansiyelleri lehine farklı iyonların ve suyun taşınmasını kolaylaştırır. Moleküllerin içinden yüksek hızda geçtiği, tüm kalınlığı boyunca zarı geçen proteinlerin oluşturduğu "kanallar" dan oluşurlar.

Kalıcı olarak açık olan kanal proteinleri vardır, diğerleri ise kapatılabilir ve özel uyaranlara açılır.

- Taşıma proteinleri

Taşıyıcı proteinler , birçok iyonları ve biyolojik zarların üzerinden moleküllerin hareketini kolaylaştıran bir protein sınıfıdır.

Bu proteinler, taşıdıkları substratlar ile doğrudan etkileşime girer ve bu etkileşim yapılarında konformasyonel değişiklikler oluşturur, böylece taşıma, hassas bir şekilde seçici ve açıklanan diğer iki tipten daha yavaştır.

Taşıyıcı protein türleri

Bilimsel literatürde, üç tür taşıyıcı proteine ​​atıfta bulunan metinlerin bulunması yaygındır: simporterler, anti-taşıyıcılar ve tek taşıyıcılar.

Symport ve antisport, iki molekülün eşzamanlı hareketi ile ilgilidir. Bu, birinin konsantrasyon gradyanına veya elektrik potansiyeline karşı hareketini, diğerinin (veya daha fazlasının) gradyan (genellikle iyonlar) lehine hareketiyle birleştirir.

Özellikle, symport, iki molekülün aynı yönde taşınmasıyla işbirliği yaparken, anti-destek, bir molekülün bir yönde ve diğerinin ters yönde hareketini içerir.

Uniport, bir seferde tek bir molekülün taşınmasından oluştuğu ve konsantrasyon gradyanı lehine olduğu için, en basit membran taşıma sınıfıdır, bu nedenle bir şekilde basit difüzyonu kolaylaştırdığı söylenebilir.

Tek taşıyıcı proteinler, örneğin şekerleri, amino asitleri ve nükleotitleri dışarıdan hayvan hücrelerinin içine aktaranlar gibi proteinlerdir.

Bazı bakteriler, bitkiler ve düşük ökaryotlar, üyeleri hem unport, hem de symport ve antport'u katalize eden bir üst taşıyıcı protein ailesinin temsilcilerine sahiptir. Bu üst aile, "başlıca kolaylaştırıcı üst aile" olarak bilinir.

karakteristikleri

Tek taşıyıcılı proteinler, moleküllerin plazma zarının bir tarafından diğerine hareketini hızlandırır.

Bu hareket enerjik olarak elverişlidir, çünkü moleküller konsantrasyon gradyanları lehine, yani "daha fazla" nın olduğu yerden "daha azının" olduğu yere taşınır. Bu nedenle, uniport genellikle bir tür kolaylaştırılmış difüzyon veya kolaylaştırılmış taşıma olarak kabul edilir.

Bazı özel özellikler bu tür taşımayı ayırt eder:

- Bir molekülün tek taşıyıcılı bir proteinden geçiş eğimi lehine bir taraftan diğerine geçiş hızı, basit difüzyonla meydana gelenden daha yüksektir.

- Taşıyıcılar tarafından katalize edilen tüm taşımalarda olduğu gibi (symport ve antport dahil), uniport spesifiktir çünkü her protein belirli bir molekülü tanır.

- Basit difüzyonun aksine, uniport özel zar bölgelerinde (taşıyıcı proteinlerin bulunduğu) oluşur ve sınırlı sayıda protein olduğu için, taşıyıcı sayısı ve konsantrasyonla tanımlanan maksimum bir hıza sahiptir. taşınan substratın.

Türleri

Woelfersberger'e (1994) göre tek taşıyıcı proteinler, kanallar olarak ve taşıyıcılar veya "taşıyıcılar" olarak sınıflandırılabilir.

Kanallar

Önceki ifadeden anlaşılacağı gibi, kanal proteinleri, tek taşıyıcılı taşıyıcı proteinlerin sınıflandırmasına girer. Bu tür proteinler, esas olarak zarı geçen ve su ve diğer çözünen maddelerin, konsantrasyon gradyanı lehine meydana geldiği için difüzyon yoluyla hareket edebildiği hidrofilik gözeneklerdir (suyla ilgili).

Her bir protein kanalının iç kısmı veya lümeni, aynı anda zarın her iki tarafından da erişilebilir olacak şekilde zarda düzenlenir.

Konveyörler veya

Taşıyıcılar veya taşıyıcılar, hücre zarlarının tüm kalınlığı boyunca bir tür kanal oluşturan transmembran proteinlerdir. Bununla birlikte, zarın her iki tarafında substrat bağlama bölgelerine sahip olmalarına rağmen, aynı anda maruz kalmazlar.

Bu nedenle, taşıyıcılar her iki yönde hareketi ve karşı aktarımı kolaylaştırabilirken, kanal proteinleri bunu yapamaz.

Örnekler

Uniport'un en temsili örnekleri arasında, memeli hücrelerinin plazma membranı boyunca glikoz taşınması durumu vardır. Bu taşıma, GLUT olarak bilinen bir grup protein tarafından katalize edilir (İngilizcenin Glucose Transporters kısaltması için).

Memeli hayvan hücre zarlarının bir glikoz taşıyıcısı olan GLUT1'in kristal yapısı (Kaynak: A2-33, Wikimedia Commons)

Plazma zarını en az 12 kez geçen bir peptit zincirinden oluşan ve hem dışarıda hem de içeride glikoz için bağlanma bölgelerine sahip olan transmembran proteinlerdir.

Bu tip protein, biri glikoza bağlı olmadığında ve diğeri ona bağlı olduğunda olmak üzere iki şekle sahiptir. Bu proteinlerdeki konformasyonel değişiklikler tersine çevrilebilir ve rastgeledir ve glukozun bağlanmasına bağlıdır.

Ek olarak, membranın bir veya diğer tarafındaki glikoz konsantrasyonuna bağlı olarak her iki yönde de taşınmayı katalize ederler.

Referanslar

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. ve Walter, P. (2015). Hücrenin Moleküler Biyolojisi (6. baskı). New York: Garland Bilimi.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Moleküler Hücre Biyolojisi (5. baskı). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD ve Vercesi, AE (1992). Bitki mitokondrilerindeki anyon uniportu, bir Mg2 + -hassas olmayan iç zar anyon kanalı tarafından yönetilir. Biyolojik Kimya Dergisi, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters ve antiporters. Deneysel Biyoloji Dergisi, 196, 5-6.
5. Kakuda, DK ve MacLeod, CL (1994). Memeli hücrelerinde amino asitlerin ve glikozun Na + 'dan bağımsız taşınması (uniport). Deneysel Biyoloji Dergisi, 196, 93-108.
6. Marger, MD ve Saier, MH (1993). Uniport, symport ve antiport'u katalize eden önemli bir transmembran kolaylaştırıcı süper ailesi. Biyokimyasal Bilimlerdeki Eğilimler, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS ve Lippincott-Schwartz, J. (2003). Kat proteinleri: membran taşınmasını şekillendirme. Doğa İncelemeleri, 4 (Mayıs), 409–414