UNIPORTE: PENGANGKUTAN MELALUI MEMBRAN, CIRI - BIOLOGI - 2025

Istilah uniport digunakan dalam biologi untuk menggambarkan pengangkutan molekul individu dalam satu arah melintasi membran sel dan penurunan gradien kepekatannya (pengangkutan difasilitasi).

Jenis pengangkutan melalui membran, yang memaksakan penghalang kebolehtelapan selektif, mengandaikan pemeliharaan persekitaran intraselular yang lebih kurang berterusan, yang memungkinkan pembentukan banyak fungsi selular yang bergantung pada keseimbangan molekul dan tenaga halus.

Skim perwakilan pengangkutan Uniporte (Sumber: Emma Dittmar melalui Wikimedia Commons)

Komunikasi antara sel, serta antara sel dan lingkungan yang mengelilinginya, adalah proses penting untuk kehidupan semua organisme dan bergantung, pada umumnya, pada sekumpulan protein transmembran yang dikenal sebagai "protein pengangkutan".

Protein ini bertanggungjawab untuk mengangkut zat-zat yang, kerana sifat kimianya, tidak mudah melintasi membran, seperti ion dan molekul larut air seperti asid amino dan glukosa.

Perlu diingatkan bahawa pengangkutan molekul jenis ini dari atau ke luar sel, atau dari sitosol ke lumen organel, dimediasi oleh protein pengangkut tertentu, yang mampu "mengenali" atau mengenal pasti substrat yang mesti mereka bawa.

Angkut merentasi membran

Beberapa penulis menganggap bahawa terdapat tiga jenis pengangkut dalam membran sel: pam, protein saluran, dan protein transporter.

- Pam

Pam adalah protein yang mengangkut molekul kecil terhadap kecerunan kepekatannya atau potensi elektriknya, dan menggunakan daya energik yang berasal dari hidrolisis ATP (mereka adalah ATPases). Protein ini melakukan apa yang disebut "pengangkutan aktif", kerana memerlukan tenaga.

- Saluran protein

Protein saluran memudahkan pengangkutan ion dan air yang berbeza di sepanjang kecerunan kepekatannya atau potensi elektrik. Mereka terdiri daripada "saluran" yang dibentuk oleh protein yang melintasi membran di seluruh ketebalannya, di mana molekul bergerak dengan kelajuan tinggi.

Terdapat protein saluran yang terbuka secara kekal, sementara yang lain dapat ditutup, membuka rangsangan khas.

- Mengangkut protein

The protein pembawa adalah kelas protein yang memudahkan pergerakan banyak ion dan molekul merentasi membran biologi.

Protein ini berinteraksi secara langsung dengan substrat yang mereka bawa dan interaksi tersebut menghasilkan perubahan konformasi dalam strukturnya, sehingga pengangkutannya selektif dan lebih lambat daripada dua jenis lain yang dijelaskan.

Jenis protein pembawa

Dalam literatur ilmiah, lazimnya terdapat teks yang merujuk kepada tiga jenis protein transporter: symporters, anti-carrier dan uni-carrier.

Symport dan antisport mempunyai kaitan dengan pergerakan dua molekul secara serentak. Ini menghubungkan pergerakan salah satunya melawan kecerunan kepekatannya atau potensi elektrik dengan pergerakan yang lain (atau lebih) memihak kepada kecerunannya (biasanya ion).

Secara khusus, symport bekerjasama dengan pengangkutan dua molekul ke arah yang sama, sementara anti-sokongan melibatkan pergerakan molekul ke satu arah dan yang lain ke arah yang berlawanan.

Uniport adalah kelas pengangkutan membran yang paling sederhana, kerana terdiri daripada pengangkutan molekul tunggal pada satu masa dan memihak kepada kecerunan kepekatannya, sehingga dapat dikatakan bahawa entah bagaimana memudahkan penyebaran sederhana.

Protein unicarrier, misalnya, seperti protein yang memindahkan gula, asid amino dan nukleotida dari luar ke bahagian dalam sel haiwan.

Sebilangan bakteria, tumbuh-tumbuhan, dan eukariota rendah mempunyai wakil protein pembawa keluarga super, anggotanya yang menjadi pemangkin baik unport, symport, dan antport. Keluarga super ini dikenali sebagai "keluarga besar fasilitator."

ciri-ciri

Protein unicarrier mempercepat pergerakan molekul dari satu sisi membran plasma ke sisi lain.

Pergerakan ini sangat disukai, kerana molekul-molekul diangkut dengan kecenderungan kepekatannya, iaitu, dari mana ada "lebih" ke mana ada "kurang". Atas sebab ini, uniport sering dianggap sebagai jenis penyebaran yang difasilitasi atau pengangkutan yang difasilitasi.

Beberapa ciri khas membezakan jenis pengangkutan ini:

- Kelajuan laluan molekul dari satu sisi ke sisi lain, memihak kepada kecerunannya melalui protein unicarrier, lebih besar daripada yang berlaku melalui penyebaran sederhana.

- Seperti semua pengangkutan yang dikatalisis oleh pengangkut (termasuk symport dan antport), uniport adalah spesifik, kerana setiap protein mengenali molekul tertentu.

- Tidak seperti penyebaran sederhana, uniport berlaku di laman membran khas (di mana protein transporter dijumpai) dan, kerana terdapat sejumlah protein yang terhad, ia mempunyai kelajuan maksimum, yang ditentukan oleh jumlah pengangkut dan kepekatannya substrat yang diangkut.

Jenis-Jenis

Protein unicarrier, menurut Woelfersberger (1994), dapat diklasifikasikan sebagai saluran dan sebagai pengangkut atau "pembawa".

Saluran

Seperti yang dapat difahami dari pernyataan sebelumnya, protein saluran berada di bawah klasifikasi protein transporter unicarrier. Jenis protein ini pada asasnya adalah liang hidrofilik (berkaitan dengan air) yang melintasi membran dan melalui mana air dan zat terlarut lain dapat bergerak melalui penyebaran, kerana ia berlaku demi kecerunan kepekatannya.

Bahagian dalam atau lumen setiap saluran protein disusun dalam membran sedemikian rupa sehingga dapat diakses ke kedua sisi membran pada masa yang sama.

Penghantar atau

Pengangkut atau pembawa juga protein transmembran yang membentuk sejenis saluran melalui ketebalan keseluruhan sel membran. Walau bagaimanapun, walaupun mereka mempunyai tapak pengikat substrat di kedua sisi membran, mereka tidak terkena serentak.

Atas sebab ini pengangkut dapat mempermudah pergerakan ke dua arah dan juga pengangkutan balik, sedangkan protein saluran tidak dapat.

Contoh

Antara contoh uniport yang paling mewakili adalah kes pengangkutan glukosa melintasi membran plasma sel mamalia. Pengangkutan ini dikatalisis oleh sekumpulan protein yang dikenali sebagai GLUT (untuk singkatan dalam Bahasa Inggeris Glucose Transporters).

Struktur kristal GLUT1, pengangkut glukosa membran sel haiwan mamalia (Sumber: A2-33 melalui Wikimedia Commons)

Mereka adalah protein transmembran yang terdiri dari rantai peptida yang melintasi membran plasma sekurang-kurangnya 12 kali, dan yang mempunyai tempat mengikat glukosa di bahagian luar dan dalam.

Jenis protein ini mempunyai dua konformasi, satu ketika tidak terikat dengan glukosa dan satu lagi ketika terikat dengannya. Perubahan konformasi dalam protein ini boleh dibalikkan dan secara rawak dan bergantung pada pengikatan glukosa.

Di samping itu, mereka memangkin pengangkutan ke kedua arah, bergantung pada kepekatan glukosa pada satu atau sisi membran yang lain.

Rujukan

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Biologi Molekul Sel (edisi ke-6). New York: Sains Garland.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekul (edisi ke-5). Freeman, WH & Syarikat.
3. Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). Anion uniport dalam mitokondria tumbuhan dimediasi oleh saluran anion membran dalaman yang tidak peka Mg2 +. Jurnal Kimia Biologi, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters dan antiporters. Jurnal Biologi Eksperimen, 196, 5-6.
5. Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Na + pengangkutan bebas (uniport) asid amino dan glukosa dalam sel mamalia. Jurnal Biologi Eksperimen, 196, 93-108.
6. Marger, MD, & Saier, MH (1993). Suatu fasilitator utama keluarga transmembran yang menjadi pemangkin uniport, symport dan antiport. Trend Sains Biokimia, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Protein lapisan: membentuk pengangkutan membran. Ulasan Alam, 4 (Mei), 409–414