UNIPORTE: TRANSPORT DURCH MEMBRANEN, EIGENSCHAFTEN - BIOLOGIE - 2025

Der Begriff Uniport wird in der Biologie verwendet, um den Transport einzelner Moleküle in einer einzigen Richtung durch eine Zellmembran und entlang ihres Konzentrationsgradienten (erleichterter Transport) zu beschreiben.

Diese Art des Transports durch Membranen, die eine selektive Permeabilitätsbarriere auferlegt, setzt die Aufrechterhaltung einer mehr oder weniger konstanten intrazellulären Umgebung voraus, die die Herstellung vieler zellulärer Funktionen ermöglicht, die von feinen Molekül- und Energiebilanzen abhängen.

Repräsentatives Schema des Uniporte-Transports (Quelle: Emma Dittmar über Wikimedia Commons)

Die Kommunikation zwischen Zellen sowie zwischen Zellen und der sie umgebenden Umgebung ist ein wesentlicher Prozess für das Leben aller Organismen und hängt in hohem Maße von einer Gruppe von Transmembranproteinen ab, die als "Transportproteine" bekannt sind.

Diese Proteine ​​sind für den Transport der Substanzen verantwortlich, die aufgrund ihrer chemischen Natur Membranen wie Ionen und wasserlösliche Moleküle wie Aminosäuren und Glucose nicht leicht durchqueren können.

Es sollte beachtet werden, dass der Transport dieser Art von Molekülen von oder zur Außenseite der Zelle oder vom Cytosol zum Lumen einer Organelle durch spezifische Transporterproteine ​​vermittelt wird, die das zu transportierende Substrat "erkennen" oder identifizieren können.

Transport über Membranen

Einige Autoren gehen davon aus, dass es drei Arten von Transportern in Zellmembranen gibt: Pumpen, Kanalproteine ​​und Transporterproteine.

- Pumpen

Die Pumpen sind Proteine, die kleine Moleküle gegen ihren Konzentrationsgradienten oder ihr elektrisches Potential transportieren und die energetische Kraft nutzen, die aus der Hydrolyse von ATP stammt (sie sind ATPasen). Diese Proteine ​​führen einen sogenannten "aktiven Transport" durch, da sie Energie benötigen.

- Kanalproteine

Kanalproteine ​​erleichtern den Transport verschiedener Ionen und Wasser zugunsten ihres Konzentrationsgradienten oder ihres elektrischen Potentials. Sie bestehen aus "Kanälen", die von Proteinen gebildet werden, die die Membran in ihrer gesamten Dicke durchqueren und durch die sich die Moleküle mit hoher Geschwindigkeit bewegen.

Es gibt Kanalproteine, die permanent offen sind, während andere geschlossen werden können und sich für spezielle Reize öffnen.

- Transportproteine

Die Trägerproteine sind eine Klasse von Proteinen, die die Bewegung vieler Ionen und Moleküle über biologische Membranen erleichtern.

Diese Proteine ​​interagieren direkt mit den Substraten, die sie transportieren, und diese Wechselwirkung erzeugt Konformationsänderungen in ihrer Struktur, so dass der Transport fein selektiv und langsamer ist als die beiden anderen beschriebenen Typen.

Arten von Trägerproteinen

In der wissenschaftlichen Literatur finden sich häufig Texte, die sich auf drei Arten von Transporterproteinen beziehen: Symporter, Anti-Träger und Uni-Träger.

Symport und Antisport haben mit der gleichzeitigen Bewegung zweier Moleküle zu tun. Dies koppelt die Bewegung eines von ihnen gegen seinen Konzentrationsgradienten oder sein elektrisches Potential mit der Bewegung des anderen (oder mehr) zugunsten seines Gradienten (normalerweise Ionen).

Insbesondere arbeitet symport mit dem Transport von zwei Molekülen in die gleiche Richtung zusammen, während Anti-Support die Bewegung eines Moleküls in die eine und eine andere Richtung in die entgegengesetzte Richtung beinhaltet.

Der Uniport ist die einfachste Klasse des Membrantransports, da er aus dem Transport eines einzelnen Moleküls zu einem Zeitpunkt und zugunsten seines Konzentrationsgradienten besteht. Man kann also sagen, dass er irgendwie die einfache Diffusion erleichtert.

Unicarrier-Proteine ​​sind beispielsweise solche, die Zucker, Aminosäuren und Nukleotide von außen nach innen in tierische Zellen übertragen.

Einige Bakterien, Pflanzen und niedere Eukaryoten besitzen Vertreter einer Superfamilie von Trägerproteinen, deren Mitglieder sowohl Unport als auch Symport und Antport katalysieren. Diese Überfamilie ist als "Hauptvermittler-Überfamilie" bekannt.

Eigenschaften

Unicarrier-Proteine ​​beschleunigen die Bewegung von Molekülen von einer Seite der Plasmamembran zur anderen.

Diese Bewegung ist energetisch günstig, da die Moleküle zugunsten ihres Konzentrationsgradienten transportiert werden, dh von dort, wo es „mehr“ gibt, zu dem Ort, an dem es „weniger“ gibt. Aus diesem Grund wird Uniport oft als eine Art erleichterte Diffusion oder erleichterter Transport angesehen.

Einige spezifische Merkmale zeichnen diese Art des Transports aus:

- Die Geschwindigkeit des Durchgangs eines Moleküls von einer Seite zur anderen zugunsten seines Gradienten durch ein Einträgerprotein ist größer als die, die durch einfache Diffusion auftreten würde.

- Wie bei allen durch Transporter katalysierten Transporten (einschließlich Symport und Antport) ist Uniport spezifisch, da jedes Protein ein bestimmtes Molekül erkennt.

- Im Gegensatz zur einfachen Diffusion tritt der Uniport an speziellen Membranstellen (wo sich die Transporterproteine ​​befinden) auf und hat, da es eine begrenzte Anzahl von Proteinen gibt, eine maximale Geschwindigkeit, die durch die Anzahl der Transporter und die Konzentration definiert wird des zu transportierenden Substrats.

Typen

Unicarrier-Proteine ​​können nach Woelfersberger (1994) als Kanäle und als Transporter oder "Träger" klassifiziert werden.

Kanäle

Wie aus der vorherigen Aussage ersichtlich ist, fallen Kanalproteine ​​unter die Klassifizierung von Einträgertransporterproteinen. Diese Arten von Proteinen sind im Grunde genommen hydrophile Poren (bezogen auf Wasser), die die Membran durchqueren und durch die sich Wasser und andere gelöste Stoffe durch Diffusion bewegen können, da dies zugunsten ihres Konzentrationsgradienten auftritt.

Das Innere oder Lumen jedes Proteinkanals ist in der Membran so organisiert, dass es gleichzeitig für beide Seiten der Membran zugänglich ist.

Förderer oder

Transporter oder Träger sind auch Transmembranproteine, die über die gesamte Dicke der Zellmembranen eine Art Kanal bilden. Obwohl sie Substratbindungsstellen auf beiden Seiten der Membran aufweisen, werden sie nicht gleichzeitig freigelegt.

Aus diesem Grund können Transporter die Bewegung in beide Richtungen und auch den Gegentransport erleichtern, während Kanalproteine ​​dies nicht können.

Beispiele

Zu den repräsentativsten Beispielen für den Uniport gehört der Fall des Glucosetransports durch die Plasmamembran von Säugetierzellen. Dieser Transport wird durch eine Gruppe von Proteinen katalysiert, die als GLUT bekannt sind (für das englische Akronym für Glukosetransporter).

Kristallstruktur von GLUT1, einem Glukosetransporter von Säugetierzellzellmembranen (Quelle: A2-33 über Wikimedia Commons)

Es handelt sich um Transmembranproteine, die aus einer Peptidkette bestehen, die die Plasmamembran mindestens 12 Mal durchquert und sowohl außen als auch innen Bindungsstellen für Glucose aufweist.

Diese Art von Protein hat zwei Konformationen, eine, wenn es nicht an Glucose gebunden ist, und eine andere, wenn es daran gebunden ist. Die Konformationsänderungen in diesen Proteinen sind reversibel und zufällig und hängen von der Bindung von Glucose ab.

Zusätzlich katalysieren sie den Transport in beide Richtungen, abhängig von der Glucosekonzentration auf der einen oder anderen Seite der Membran.

Verweise

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