- הובלה על פני ממברנות
- - משאבות
- - חלבוני תעלה
- - הובלת חלבונים
- סוגי חלבונים נשאים
- מאפיינים
- סוגים
- ערוצים
- מסועים או
- דוגמאות
- הפניות
המונח uniport משמש בביולוגיה לתיאור הובלת מולקולות אינדיבידואליות בכיוון יחיד על פני קרום תא ומורד את שיפוע הריכוז שלו (הובלה מקלה).
תחבורה מסוג זה דרך ממברנות, המטילה מחסום חדירות סלקטיבי, מניחה שמירה על סביבה תוך-תאית קבועה פחות או יותר, המאפשרת ליצור פונקציות סלולריות רבות התלויות במאזן מולקולרי ואנרגיה עדין.
תכנית נציגת התחבורה יוניפורטה (מקור: אמה דיטמר באמצעות ויקימדיה Commons)
תקשורת בין תאים, כמו גם בין תאים לסביבה הסובבת אותם, היא תהליך חיוני לחיי כל האורגניזמים ותלויה, במידה רבה, בקבוצה של חלבונים טרנסמברנריים המכונים "חלבוני תעבורה".
חלבונים אלה אחראים להובלת אותם חומרים שבשל טבעם הכימי אינם יכולים לחצות בקלות קרומים, כגון יונים ומולקולות מסיסות מים כמו חומצות אמינו וגלוקוזה.
יש לציין כי הובלת מולקולות מסוג זה מצידו של התא או אל מחוץ לו, או מהציטוזול לומן של אברון, מתווכת על ידי חלבוני טרנספורטר ספציפיים, המסוגלים "לזהות" או לזהות את המצע שעליו להעביר.
הובלה על פני ממברנות
חלק מהמחברים סבורים כי ישנם שלושה סוגים של הובלות בקרומי התא: משאבות, חלבוני תעלה וחלבוני טרנספורטר.
- משאבות
המשאבות הן חלבונים המעבירים מולקולות קטנות כנגד מדרגות הריכוז שלהן או הפוטנציאל החשמלי שלהן, ועושות שימוש בכוח האנרגטי שמגיע מהידרוליזה של ATP (הן ATPases). חלבונים אלה מבצעים את מה שנקרא "תחבורה פעילה", מכיוון שהוא דורש אנרגיה.
- חלבוני תעלה
חלבוני תעלה מקלים על הובלת יונים ומים שונים לטובת שיפוע הריכוז שלהם או הפוטנציאל החשמלי שלהם. הם מורכבים מ"תעלות "הנוצרות על ידי חלבונים שחוצים את הממברנה בכל עוביה, דרכם עוברים מולקולות במהירות גבוהה.
ישנם חלבוני תעלה הפתוחים לצמיתות, בעוד שאחרים יכולים להיות סגורים, ונפתחים לגירויים מיוחדים.
- הובלת חלבונים
חלבונים מנשא הם מחלקה של חלבונים המאפשר תנועה של הרבה יונים ומולקולות פני ממברנות ביולוגיות.
חלבונים אלה מקיימים אינטראקציה ישירה עם המצעים שהם מעבירים ואינטראקציה זו מחוללת שינויים קונפורמציונליים במבנה שלהם, כך שההובלה היא סלקטיבית בעדינות ואיטית יותר משני הסוגים האחרים שתוארו.
סוגי חלבונים נשאים
בספרות המדעית מקובל למצוא טקסטים המתייחסים לשלושה סוגים של חלבוני טרנספורטר: סימפטרים, אנטי-נשאים ואוני-נשאים.
הסימפוט והאנטיספורט קשורים לתנועה בו זמנית של שתי מולקולות. זה מקשר את תנועתו של אחד מהם כנגד שיפוע הריכוז או הפוטנציאל החשמלי שלו עם תנועתו של השני (או יותר) לטובת שיפועו (בדרך כלל יונים).
באופן ספציפי, סימפורט משתף פעולה עם הובלת שתי מולקולות באותו כיוון, ואילו אנטי -פורט כרוך בתנועה של מולקולה בכיוון זה וכיוון אחר בכיוון ההפוך.
יוניפורט הוא המחלקה הפשוטה ביותר של הובלת קרום, מכיוון שהוא מורכב מהובלת מולקולה בודדת בכל פעם ובעד לטובת שיפוע הריכוז שלה, כך שניתן לומר שהוא איכשהו מקל על דיפוזיה פשוטה.
חלבונים חד-קרביים הם למשל כאלה כמו אלה שמעבירים סוכרים, חומצות אמינו ונוקלאוטידים מבחוץ אל פנים תאי בעלי החיים.
ישנם חיידקים, צמחים ואוקריוטים תחתונים שיש בהם נציגים של משפחת סופר-על של חלבונים נשאים, שחבריהם מזרזים גם לא יציאה, סימפורט וגם נמלים. סופר-משפחתית זו ידועה כ" superfamily המנחה העיקרית. "
מאפיינים
חלבונים Unicarrier מאיצים את תנועת המולקולות מצד אחד של קרום הפלזמה לצד שני.
תנועה זו חיובית באנרגיה, מכיוון שהמולקולות מועברות לטובת שיפוע הריכוז שלהן, כלומר מאיפה שיש "יותר" למקום שיש "פחות". מסיבה זו, uniport נחשב לעתים קרובות לסוג של דיפוזיה מקלה או להובלה מקלה.
כמה מאפיינים ספציפיים מבחינים בסוג זה של הובלה:
- מהירות מעבר מולקולה מצד אחד לצד אחר, לטובת שיפועו דרך חלבון חד-סדיר, גדולה מזו שתתרחש על ידי דיפוזיה פשוטה.
- כמו בכל הובלה שמוזרמת על ידי הובלות (כולל סימפורט ונמלים), יוניפורט הוא ספציפי, מכיוון שכל חלבון מזהה מולקולה מסוימת.
- שלא כמו דיפוזיה פשוטה, יוניפורט מתרחש באתרי קרום מיוחדים (בהם נמצאים חלבוני טרנספורטר), וכיוון שיש מספר מוגבל של חלבונים, יש לו מהירות מקסימאלית, המוגדרת על ידי מספר הובילים והריכוז. של המצע המובל.
סוגים
חלבונים Unicarrier, על פי וולפרסברגר (1994), יכולים להיות מסווגים כתעלות וכמובילים או "נשאים".
ערוצים
כפי שניתן להבין מההצהרה הקודמת, חלבוני תעלה נופלים תחת סיווג של חלבוני טרנספורטר חד-נושאי. סוגים אלה של חלבונים הם בעצם נקבוביות הידרופיליות (הקשורות למים) שחוצים את הממברנה ודרכם יכולים מים ומומסים אחרים לנוע על ידי דיפוזיה, מכיוון שהם מתרחשים לטובת שיפוע הריכוז שלהם.
החלק הפנימי או הלומן של כל תעלת חלבון מסודר בקרום בצורה כזו שהוא נגיש לשני צידי הממברנה בו זמנית.
מסועים או
הובלות או נשאים הם גם חלבוני טרנסממברנה המהווים מעין צינור דרך כל עובי קרומי התא. עם זאת, למרות שיש להם אתרי קשירת מצע משני צידי הממברנה, הם לא נחשפים בו זמנית.
מסיבה זו יכולים המובילים להקל על התנועה בשני הכיוונים וגם בתובלה נגדית, ואילו חלבוני תעלה אינם יכולים.
דוגמאות
בין הדוגמאות המייצגות ביותר לאוניפורט הוא המקרה של הובלת גלוקוז על פני קרום הפלזמה של תאי יונקים. הובלה זו מנותזת על ידי קבוצת חלבונים המכונה GLUT (עבור ראשי תיבות באנגלית של Glucose Transporters).
מבנה גבישי של GLUT1, טרנספורטר גלוקוז ממברנות תאים של בעלי חיים של יונקים (מקור: A2-33 דרך ויקימדיה Commons)
מדובר בחלבוני טרנסממברנה המורכבת משרשרת פפטיד שחוצה את קרום הפלזמה לפחות 12 פעמים, ויש בהם אתרי קשירה לגלוקוז גם מבחוץ וגם מבפנים.
לסוג זה של חלבון יש שתי קונפורמציות, האחת כאשר היא אינה קשורה לגלוקוזה ואחרת כאשר היא קשורה אליו. השינויים הקונפורמציונליים בחלבונים אלה הם הפיכים ואקראיים ותלויים בכריכת הגלוקוזה.
בנוסף, הם מזרזים את ההובלה לשני הכיוונים, תלוי בריכוז הגלוקוז בצד אחד או בצד השני של הממברנה.
הפניות
- אלברטס, ב., ג'ונסון, א., לואיס, ג'יי, מורגן, ד., רף, מ., רוברטס, ק., וולטר, פ. (2015). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 6). ניו יורק: גרלנד מדע.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה חמישית). פרימן, WH & Company.
- Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). יוניפורט יוניון במיטוכונדריה צמחית מתווך על ידי תעלת אניון ממברנה פנימית Mg2 + רגיש. כתב העת לכימיה ביולוגית, 267 (5), 3079-3087.
- וולפרסברגר, מ.ג (1994). Uniporters, symporters and antiporters. כתב העת לביולוגיה ניסיונית, 196, 5-6.
- Kakuda, DK, ו- MacLeod, CL (1994). הובלה בלתי תלויה של Na + (uniport) של חומצות אמינו וגלוקוזה בתאי יונקים. כתב העת לביולוגיה ניסיונית, 196, 93-108.
- Marger, MD, & Saier, MH (1993). סופרפמיליה עיקרית של מנחי טרנסממברנה המזרזת יוניפורט, סימפורט ואנטי -פורט. מגמות במדעים ביוכימיים, 18 (1), 13-20.
- Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). חלבוני מעיל: עיצוב הובלת קרום. ביקורות על טבע, 4 (מאי), 409–414