- النقل عبر الأغشية
- - مضخات
- - بروتينات القناة
- - نقل البروتينات
- أنواع البروتينات الحاملة
- مميزات
- أنواع
- القنوات
- سيور ناقلة أو
- أمثلة
- المراجع
يستخدم المصطلح uniport في علم الأحياء لوصف نقل الجزيئات الفردية في اتجاه واحد عبر غشاء الخلية وأسفل تدرج التركيز (النقل الميسر).
هذا النوع من النقل عبر الأغشية ، والذي يفرض حاجزًا انتقائيًا للنفاذية ، يفترض الحفاظ على بيئة داخل الخلايا ثابتة إلى حد ما ، مما يسمح بإنشاء العديد من الوظائف الخلوية التي تعتمد على توازن الجزيئات والطاقة الدقيقة.
مخطط تمثيلي لنقل Uniporte (المصدر: إيما ديتمار عبر ويكيميديا كومنز)
يعتبر الاتصال بين الخلايا ، وكذلك بين الخلايا والبيئة المحيطة بها ، عملية أساسية لحياة جميع الكائنات الحية وتعتمد ، إلى حد كبير ، على مجموعة من بروتينات الغشاء المعروفة باسم "بروتينات النقل".
هذه البروتينات مسؤولة عن نقل تلك المواد التي ، بسبب طبيعتها الكيميائية ، لا يمكنها عبور الأغشية بسهولة ، مثل الأيونات والجزيئات القابلة للذوبان في الماء مثل الأحماض الأمينية والجلوكوز.
وتجدر الإشارة إلى أن نقل هذا النوع من الجزيئات من أو إلى خارج الخلية ، أو من العصارة الخلوية إلى تجويف العضية ، يتم بوساطة بروتينات ناقلة محددة ، قادرة على "التعرف" أو تحديد الركيزة التي يجب نقلها.
النقل عبر الأغشية
يعتبر بعض المؤلفين أن هناك ثلاثة أنواع من الناقلات في أغشية الخلايا: المضخات وبروتينات القناة والبروتينات الناقلة.
- مضخات
المضخات عبارة عن بروتينات تنقل جزيئات صغيرة ضد تدرجات تركيزها أو إمكاناتها الكهربائية ، وتستفيد من القوة النشطة الناتجة عن التحلل المائي لـ ATP (وهي عبارة عن ATPases). تؤدي هذه البروتينات ما يسمى "النقل النشط" ، لأنها تتطلب طاقة.
- بروتينات القناة
تسهل بروتينات القناة نقل الأيونات المختلفة والمياه لصالح تدرج تركيزها أو إمكاناتها الكهربائية. وهي تتكون من "قنوات" تتكون من بروتينات تعبر الغشاء بكامل سمكه ، والتي تنتقل عبرها الجزيئات بسرعة عالية.
هناك بروتينات قناة مفتوحة بشكل دائم ، بينما يمكن إغلاق البعض الآخر ، والانفتاح على محفزات خاصة.
- نقل البروتينات
و البروتينات الحاملة هي فئة من البروتينات التي تسهل حركة العديد من الأيونات والجزيئات عبر الأغشية البيولوجية.
تتفاعل هذه البروتينات بشكل مباشر مع الركائز التي تنقلها ويولد هذا التفاعل تغييرات توافقية في بنيتها ، بحيث يكون النقل انتقائيًا بدقة وأبطأ من النوعين الآخرين الموصوفين.
أنواع البروتينات الحاملة
في الأدبيات العلمية ، من الشائع العثور على نصوص تشير إلى ثلاثة أنواع من البروتينات الناقلة: المتعايشين ، والمضادات الحاملة ، والناقلات الأحادية.
يرتبط الرمز والمضاد للرياضة بالحركة المتزامنة لجزيئين. يقرن هذا بين حركة أحدهما مقابل تدرج تركيزه أو جهده الكهربائي مع حركة الآخر (أو أكثر) لصالح تدرجه (عادةً أيونات).
على وجه التحديد ، يتعاون symport مع نقل جزيئين في نفس الاتجاه ، بينما يتضمن مضاد الرياضة حركة جزيء في اتجاه واحد وآخر في الاتجاه المعاكس.
المنفذ الأحادي هو أبسط فئة من أنواع النقل الغشائي ، لأنه يتكون من نقل جزيء واحد في كل مرة ولصالح تدرج تركيزه ، لذلك يمكن القول أنه يسهل بطريقة ما الانتشار البسيط.
البروتينات أحادية الحمل هي ، على سبيل المثال ، تلك التي تنقل السكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات من الخارج إلى داخل الخلايا الحيوانية.
تمتلك بعض البكتيريا والنباتات وحقيقيات النوى السفلية ممثلين عن عائلة فائقة من البروتينات الحاملة ، والتي تحفز أعضاؤها كلاً من unport و symport و antport. تُعرف هذه العائلة الفائقة باسم "الأسرة الفائقة للميسرين".
مميزات
تعمل البروتينات أحادية الحامل على تسريع حركة الجزيئات من جانب واحد من غشاء البلازما إلى الجانب الآخر.
هذه الحركة مواتية بقوة ، حيث يتم نقل الجزيئات لصالح تدرج تركيزها ، أي من حيث يوجد "أكثر" إلى حيث يوجد "أقل". لهذا السبب ، غالبًا ما يُعتبر uniport نوعًا من الانتشار الميسر أو النقل الميسر.
تميز بعض الخصائص المحددة هذا النوع من النقل:
- سرعة مرور الجزيء من جانب إلى آخر ، لصالح تدرجه من خلال بروتين وحيد الناقل ، أكبر من السرعة التي قد تحدث عن طريق الانتشار البسيط.
- كما هو الحال مع جميع وسائل النقل التي يتم تحفيزها بواسطة الناقلات (بما في ذلك symport و antport) ، فإن uniport محدد ، حيث يتعرف كل بروتين على جزيء معين.
- على عكس الانتشار البسيط ، يحدث uniport في مواقع الأغشية الخاصة (حيث توجد البروتينات الناقلة) ، وبما أن هناك عددًا محدودًا من البروتينات ، فإن لها سرعة قصوى ، محددة بعدد الناقلات والتركيز من الركيزة التي يتم نقلها.
أنواع
يمكن تصنيف البروتينات أحادية النواة ، وفقًا لـ Woelfersberger (1994) ، كقنوات وناقلات أو "ناقلات".
القنوات
كما يمكن فهمه من البيان السابق ، تندرج بروتينات القناة تحت تصنيف بروتينات الناقل الأحادي. هذه الأنواع من البروتينات هي في الأساس مسام محبة للماء (مرتبطة بالماء) تعبر الغشاء والتي من خلالها يمكن للماء والمواد المذابة الأخرى أن تتحرك بالانتشار ، لأنها تحدث لصالح تدرج تركيزها.
يتم تنظيم الجزء الداخلي أو التجويف لكل قناة بروتين في الغشاء بطريقة يمكن الوصول إليها من أي جانب من الغشاء في نفس الوقت.
سيور ناقلة أو
الناقلات أو الحاملات هي أيضًا بروتينات عبر الغشاء تشكل نوعًا من القنوات عبر السماكة الكاملة لأغشية الخلايا. ومع ذلك ، على الرغم من وجود مواقع ربط الركيزة على جانبي الغشاء ، إلا أنها لا تتعرض في وقت واحد.
لهذا السبب ، يمكن للناقلات تسهيل الحركة في كلا الاتجاهين وأيضًا النقل المضاد ، بينما لا تستطيع بروتينات القناة ذلك.
أمثلة
من بين الأمثلة الأكثر تمثيلا للمنفذ الأحادي حالة نقل الجلوكوز عبر غشاء البلازما لخلايا الثدييات. يتم تحفيز هذا النقل بواسطة مجموعة من البروتينات المعروفة باسم GLUT (لاختصار في اللغة الإنجليزية لـ Glucose Transporters).
التركيب البلوري لـ GLUT1 ، ناقل الجلوكوز لأغشية الخلايا الحيوانية في الثدييات (المصدر: A2-33 عبر ويكيميديا كومنز)
وهي عبارة عن بروتينات عبر الغشاء تتكون من سلسلة ببتيدية تعبر غشاء البلازما 12 مرة على الأقل ، ولها مواقع ربط للجلوكوز من الخارج والداخل.
يحتوي هذا النوع من البروتين على شكلين ، أحدهما عندما لا يكون مرتبطًا بالجلوكوز والآخر عندما يكون مرتبطًا به. التغييرات التوافقية في هذه البروتينات قابلة للعكس وعشوائية وتعتمد على ارتباط الجلوكوز.
بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تحفز النقل في كلا الاتجاهين ، اعتمادًا على تركيز الجلوكوز في أحد الجانبين أو الجانب الآخر من الغشاء.
المراجع
- ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ ، لويس ، ج. ، مورغان ، د. ، راف ، إم ، روبرتس ، ك. ، ووالتر ، ب. (2015). البيولوجيا الجزيئية للخلية (الطبعة السادسة). نيويورك: جارلاند ساينس.
- لوديش ، هـ ، بيرك ، أ ، كايزر ، كاليفورنيا ، كريجر ، إم ، بريتشر ، إيه ، بلوج ، هـ ،… مارتن ، ك. (2003). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الخامسة). فريمان ، دبليو إتش وشركاه.
- بيفيس ، ميلادي ، وفيرسيسي ، إيه إي (1992). يتم توسط أنيون أحادي النواة في الميتوكوندريا النباتية بواسطة قناة أنيون غشاء داخلي حساس لـ Mg2 +. مجلة الكيمياء البيولوجية ، 267 (5) ، 3079-3087.
- ولفرسبرجر ، إم جي (1994). Uniporters ، symporters و antiporters. مجلة البيولوجيا التجريبية ، 196 ، 5-6.
- كاكودا ، دي كيه ، وماكلويد ، سي إل (1994). النقل المستقل Na + (uniport) من الأحماض الأمينية والجلوكوز في خلايا الثدييات. مجلة البيولوجيا التجريبية ، 196 ، 93-108.
- Marger ، MD ، & Saier ، MH (1993). عائلة كبيرة من ميسرات الغشاء التي تحفز المنفذ الأحادي ، والرمز والمضاد. الاتجاهات في العلوم البيوكيميائية ، 18 (1) ، 13-20.
- Bonifacino، JS، & Lippincott-Schwartz، J. (2003). بروتينات الغلاف: تشكيل نقل الغشاء. مراجعات الطبيعة ، 4 (مايو) ، 409-414