- ขนส่งผ่านเมมเบรน
- - ปั๊ม
- - โปรตีนช่อง
- - ขนส่งโปรตีน
- ประเภทของโปรตีนตัวพา
- ลักษณะเฉพาะ
- ประเภท
- ช่อง
- สายพานลำเลียงหรือ
- ตัวอย่าง
- อ้างอิง
คำว่าUniportใช้ในทางชีววิทยาเพื่ออธิบายการขนส่งโมเลกุลแต่ละตัวในทิศทางเดียวผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และลดระดับความเข้มข้นลง (การขนส่งที่สะดวก)
การขนส่งประเภทนี้ผ่านเมมเบรนซึ่งกำหนดกำแพงกั้นการซึมผ่านแบบเลือกได้นั้นจะต้องมีการบำรุงรักษาสภาพแวดล้อมภายในเซลล์ให้คงที่มากขึ้นหรือน้อยลงซึ่งช่วยให้สามารถสร้างฟังก์ชันของเซลล์จำนวนมากที่ขึ้นอยู่กับสมดุลของโมเลกุลและพลังงานที่ละเอียด
โครงการตัวแทนของการขนส่ง Uniporte (ที่มา: Emma Dittmar ผ่าน Wikimedia Commons)
การสื่อสารระหว่างเซลล์เช่นเดียวกับระหว่างเซลล์และสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบ ๆ เซลล์เป็นกระบวนการที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและขึ้นอยู่กับกลุ่มของโปรตีนในเซลล์ที่เรียกว่า "โปรตีนขนส่ง" เป็นส่วนใหญ่
โปรตีนเหล่านี้มีหน้าที่ในการขนส่งสารเหล่านั้นเนื่องจากลักษณะทางเคมีของพวกมันไม่สามารถข้ามเยื่อหุ้มเช่นไอออนและโมเลกุลที่ละลายน้ำได้เช่นกรดอะมิโนและกลูโคส
ควรสังเกตว่าการขนส่งของโมเลกุลประเภทนี้จากหรือไปยังภายนอกเซลล์หรือจากไซโตซอลไปยังลูเมนของออร์แกเนลล์นั้นได้รับการไกล่เกลี่ยโดยโปรตีนขนย้ายที่เฉพาะเจาะจงซึ่งสามารถ "จดจำ" หรือระบุสารตั้งต้นที่ต้องขนส่งได้
ขนส่งผ่านเมมเบรน
ผู้เขียนบางคนพิจารณาว่าตัวลำเลียงในเยื่อหุ้มเซลล์มีสามประเภท ได้แก่ ปั๊มโปรตีนช่องทางและโปรตีนขนย้าย
- ปั๊ม
ปั๊มเป็นโปรตีนที่ขนส่งโมเลกุลขนาดเล็กเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้นหรือศักย์ไฟฟ้าและใช้ประโยชน์จากพลังที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของ ATP (คือ ATPases) โปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่เรียกว่า "แอคทีฟทรานสปอร์ต" เนื่องจากต้องใช้พลังงาน
- โปรตีนช่อง
โปรตีนแชนแนลอำนวยความสะดวกในการขนส่งไอออนและน้ำที่แตกต่างกันเพื่อช่วยในการไล่ระดับความเข้มข้นหรือศักย์ไฟฟ้า ประกอบด้วย "ท่อ" ที่เกิดจากโปรตีนที่เชื่อมผ่านเมมเบรนในความหนาทั้งหมดซึ่งโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง
มีโปรตีนช่องที่เปิดอย่างถาวรในขณะที่อื่น ๆ สามารถปิดได้โดยเปิดรับสิ่งเร้าพิเศษ
- ขนส่งโปรตีน
โปรตีนผู้ให้บริการที่มีระดับของโปรตีนที่อำนวยความสะดวกในการเคลื่อนไหวของไอออนจำนวนมากและโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพ
โปรตีนเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับสารตั้งต้นที่ขนส่งและปฏิสัมพันธ์นี้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามโครงสร้างในโครงสร้างดังนั้นการขนส่งจึงมีการคัดเลือกอย่างประณีตและช้ากว่าอีกสองประเภทที่อธิบายไว้
ประเภทของโปรตีนตัวพา
ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์มักจะพบข้อความที่กล่าวถึงโปรตีนขนย้ายสามประเภท: symporters, anti-carriers และ uni-carrier
symport และ antisport เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่พร้อมกันของสองโมเลกุล สิ่งนี้จับคู่การเคลื่อนที่ของหนึ่งในนั้นกับการไล่ระดับความเข้มข้นหรือความต่างศักย์ไฟฟ้ากับการเคลื่อนที่ของอีกอัน (หรือมากกว่า) เพื่อสนับสนุนการไล่ระดับสี (โดยปกติคือไอออน)
โดยเฉพาะ symport ทำงานร่วมกับการขนส่งโมเลกุลสองตัวในทิศทางเดียวกันในขณะที่ antisport เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในทิศทางเดียวและอีกทิศทางหนึ่งในทิศทางตรงกันข้าม
Uniport เป็นคลาสที่ง่ายที่สุดของการขนส่งเมมเบรนเนื่องจากประกอบด้วยการขนส่งโมเลกุลเดี่ยวในแต่ละครั้งและสอดคล้องกับการไล่ระดับความเข้มข้นดังนั้นจึงสามารถกล่าวได้ว่ามันช่วยให้การแพร่กระจายอย่างง่าย
ยกตัวอย่างเช่นโปรตีน Unicarrier เช่นโปรตีนที่ถ่ายโอนน้ำตาลกรดอะมิโนและนิวคลีโอไทด์จากภายนอกเข้าสู่ภายในเซลล์สัตว์
แบคทีเรียพืชและยูคาริโอตที่อยู่ต่ำกว่าบางชนิดมีตัวแทนของโปรตีนที่เป็นพาหะซึ่งเป็นสัตว์ชั้นยอดซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทั้ง unport, symport และ antport ครอบครัว Superfamily นี้เรียกว่า "ผู้อำนวยความสะดวกที่สำคัญ Superfamily"
ลักษณะเฉพาะ
โปรตีน Unicarrier เร่งการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจากด้านหนึ่งของพลาสมาเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง
การเคลื่อนไหวนี้เป็นที่ชื่นชอบอย่างมากเนื่องจากโมเลกุลถูกเคลื่อนย้ายไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นนั่นคือจากที่ที่มี "มากกว่า" ไปยังที่ที่มี "น้อยกว่า" ด้วยเหตุนี้ยูนิพอร์ตจึงถูกมองว่าเป็นประเภทของการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกหรือการขนส่งที่อำนวยความสะดวก
ลักษณะเฉพาะบางประการทำให้การขนส่งประเภทนี้แตกต่าง:
- ความเร็วของการส่งผ่านของโมเลกุลจากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งซึ่งเป็นไปตามการไล่ระดับสีของมันผ่านโปรตีนยูนิคาริเออร์นั้นมากกว่าที่จะเกิดขึ้นจากการแพร่กระจายอย่างง่าย
- เช่นเดียวกับการขนส่งทั้งหมดที่เร่งปฏิกิริยาโดยตัวขนส่ง (รวมถึง symport และ antport) Uniport มีความเฉพาะเจาะจงเนื่องจากโปรตีนแต่ละตัวจะรับรู้โมเลกุลเฉพาะ
- ซึ่งแตกต่างจากการแพร่กระจายแบบธรรมดา Uniport เกิดขึ้นในไซต์เมมเบรนพิเศษ (ซึ่งพบโปรตีนตัวขนส่ง) และเนื่องจากมีโปรตีนจำนวน จำกัด จึงมีความเร็วสูงสุดซึ่งกำหนดโดยจำนวนตัวขนส่งและความเข้มข้น ของวัสดุพิมพ์ที่ขนส่ง
ประเภท
โปรตีน Unicarrier ตาม Woelfersberger (1994) สามารถจำแนกเป็นช่องทางและเป็นตัวขนส่งหรือ "พาหะ"
ช่อง
ดังที่สามารถเข้าใจได้จากคำแถลงก่อนหน้านี้โปรตีนแชนแนลตกอยู่ภายใต้การจำแนกประเภทของโปรตีนขนย้ายยูนิคาร์เรียร์ โปรตีนประเภทนี้มีลักษณะเป็นรูขุมขนที่ชอบน้ำ (เกี่ยวข้องกับน้ำ) ที่ข้ามเมมเบรนและน้ำและตัวถูกละลายอื่น ๆ สามารถเคลื่อนที่ได้โดยการแพร่กระจายเนื่องจากมันเกิดขึ้นในการไล่ระดับความเข้มข้น
ภายในหรือลูเมนของแต่ละช่องโปรตีนจะถูกจัดระเบียบในเมมเบรนในลักษณะที่สามารถเข้าถึงได้ทั้งสองด้านของเมมเบรนในเวลาเดียวกัน
สายพานลำเลียงหรือ
ตัวขนส่งหรือพาหะยังเป็นโปรตีนที่ผ่านเมมเบรนซึ่งก่อตัวเป็นท่อผ่านความหนาทั้งหมดของเยื่อหุ้มเซลล์ อย่างไรก็ตามแม้ว่าพวกมันจะมีไซต์ยึดวัสดุพิมพ์ทั้งสองด้านของเมมเบรน แต่ก็ไม่ได้สัมผัสพร้อมกัน
ด้วยเหตุนี้ผู้ขนส่งจึงสามารถอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่ได้ทั้งสองทิศทางและยังตอบโต้การขนส่งในขณะที่โปรตีนในช่องสัญญาณไม่สามารถทำได้
ตัวอย่าง
ตัวอย่างที่เป็นตัวแทนส่วนใหญ่ของ Uniport คือกรณีของการขนส่งกลูโคสผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การขนส่งนี้เร่งปฏิกิริยาโดยกลุ่มของโปรตีนที่เรียกว่า GLUT (สำหรับคำย่อในภาษาอังกฤษของ Glucose Transporters)
โครงสร้างผลึกของ GLUT1 ซึ่งเป็นตัวลำเลียงกลูโคสของเยื่อหุ้มเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (ที่มา: A2-33 ผ่าน Wikimedia Commons)
พวกมันเป็นโปรตีน transmembrane ซึ่งประกอบด้วยห่วงโซ่เปปไทด์ที่ข้ามเยื่อหุ้มพลาสมาอย่างน้อย 12 ครั้งและมีสถานที่จับกลูโคสทั้งด้านนอกและด้านใน
โปรตีนชนิดนี้มีสองรูปแบบหนึ่งเมื่อไม่ถูกผูกไว้กับกลูโคสและอีกชนิดหนึ่งเมื่อมันถูกผูกไว้กับมัน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโปรตีนเหล่านี้สามารถย้อนกลับได้และเป็นแบบสุ่มและขึ้นอยู่กับการจับตัวกันของกลูโคส
นอกจากนี้ยังกระตุ้นการขนส่งในทั้งสองทิศทางขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกลูโคสที่ด้านใดด้านหนึ่งของเมมเบรน
อ้างอิง
- Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Morgan, D. , Raff, M. , Roberts, K. , & Walter, P. (2015). อณูชีววิทยาของเซลล์ (6th ed.). นิวยอร์ก: วิทยาศาสตร์การ์แลนด์.
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, CA, Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , … Martin, K. (2003) ชีววิทยาระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 5). ฟรีแมน WH & Company
- Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). มหาวิทยาลัยแอนไอออนในไมโทคอนเดรียของพืชถูกสื่อกลางโดยช่องแอนไอออนด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ไวต่อ Mg2 + วารสารเคมีชีวภาพ, 267 (5), 3079-3087.
- Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters และ antiporters วารสารชีววิทยาเชิงทดลอง, 196, 5–6
- Kakuda, DK และ MacLeod, CL (1994) Na + - การขนส่งอิสระ (Uniport) ของกรดอะมิโนและกลูโคสในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม วารสารชีววิทยาทดลอง, 196, 93-108
- Marger, MD, & Saier, MH (1993) Superfamily ที่สำคัญของผู้อำนวยความสะดวกในการรับส่งข้อมูลที่กระตุ้น Uniport, symport และ antiport Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13–20.
- Bonifacino, JS, และ Lippincott-Schwartz, J. (2003). โปรตีนเคลือบ: สร้างการขนส่งเมมเบรน Nature Reviews, 4 (พ.ค. ), 409–414