UNIPORTE: TRANSPORT A TRAVÉS DE LES MEMBRANES, CARACTERÍSTIQUES - BIOLOGIA - 2025

El terme uniporte és emprat en biologia per descriure el transport de molècules individuals en una sola direcció a través d'una membrana cel·lular ia favor del seu gradient de concentració (transport facilitat).

Aquest tipus de transport a través de les membranes, que imposen una barrera de permeabilitat selectiva, suposa el manteniment d'un ambient intracel·lular més o menys constant, el que permet l'establiment de moltes funcions cel·lulars que depenen de fins equilibris moleculars i energètics.

Esquema representatiu de l'transport Uniporte (Font: Emma Dittmar via Wikimedia Commons)

La comunicació entre cèl·lules, així com entre les cèl·lules i l'ambient que les envolta, és un procés essencial per a la vida de tots els organismes i depèn, en gran mesura, d'un grup de proteïnes transmembranales conegudes com "proteïnes transportadores".

Aquestes proteïnes s'encarreguen de transportar aquelles substàncies que, per la seva naturalesa química, no poden travessar fàcilment les membranes, com ara ions i molècules hidrosolubles com els aminoàcids i la glucosa.

Cal destacar que el transport d'aquest tipus de molècules des de o cap a l'exterior cel·lular, o des del citosol cap a la llum d'algun orgànul, és mediat per proteïnes transportadores específiques, capaços de "reconèixer" o identificar el substrat que han de transportar.

El transport a través de les membranes

Alguns autors consideren que hi ha tres tipus de transportadors en les membranes cel·lulars: les bombes, les proteïnes canal i les proteïnes transportadores.

- Bombes

Les bombes són proteïnes que transporten molècules petites en contra dels seus gradients de concentració o del seu potencial elèctric, i fan ús de la força energètica provinent de la hidròlisi de l'ATP (són ATPases). Aquestes proteïnes realitzen el que s'anomena "transport actiu", ja que requereix d'energia.

- Proteïnes canal

Les proteïnes canal faciliten el transport de diferents ions i d'aigua a favor del seu gradient de concentració o del seu potencial elèctric. Consisteixen en "conductes" formats per proteïnes que travessen la membrana en tot el seu gruix, pels quals transiten les molècules a gran velocitat.

Hi proteïnes canal que estan permanentment obertes, mentre que altres poden estar tancades, obrint-se davant d'estímuls especials.

- Proteïnes transportadores

Les proteïnes transportadores són una classe de proteïnes que facilita el moviment de gran varietat d'ions i molècules a través de les membranes biològiques.

Aquestes proteïnes interactuen directament amb els substrats que transporten i tal interacció genera canvis conformacionals en la seva estructura, de manera que el transport és delicadament selectiu i de menor velocitat que els altres dos tipus descrits.

Tipus de proteïnes transportadores

En la literatura científica és comú trobar textos que fan referència a tres tipus de proteïnes transportadores: les simportadoras, les antiportadoras i les uniportadoras.

El simporte i el antiporte té a veure amb el moviment simultani de dues molècules. Aquest s'acobla el moviment d'una d'elles en contra del seu gradient de concentració o potencial elèctric amb el moviment de l'altra (o més) a favor del seu gradient (usualment ions).

Específicament, el simporte col·labora amb el transport de dues molècules en la mateixa direcció, mentre que el antiporte implica el moviment d'una molècula en una direcció i una altra en la direcció contrària.

El uniporte és la classe més simple de transport membranal, doncs consisteix en el transport d'una sola molècula alhora ia favor del seu gradient de concentració, de manera que es pot dir que d'alguna manera facilita la difusió simple.

Les proteïnes uniportadoras són, per exemple, aquelles com les que traslladen sucres, aminoàcids i nucleòtids des de l'exterior cap a l'interior de les cèl·lules animals.

Alguns bacteris, plantes i eucariotes inferiors posseeixen representants d'una superfamília de proteïnes transportadores, els membres catalitzen tant uniporte com simporte i antiporte. Aquesta superfamília es coneix com la "superfamília major de facilitadors".

Característiques

Les proteïnes uniportadoras acceleren el moviment de molècules d'un costat a un altre de la membrana plasmàtica.

Aquest moviment és energèticament favorable, ja que les molècules es transporten en favor del seu gradient de concentració, és a dir, des d'on hi ha "més" cap a on hi ha "menys". Per aquesta raó, moltes vegades el uniporte es considera un tipus de difusió facilitada o transport facilitat.

Algunes característiques específiques distingeixen aquest tipus de transport:

- La velocitat de el pas d'una molècula d'un costat a un altre, a favor del seu gradient a través d'una proteïna uniportadora, és més gran que la que succeiria per simple difusió.

- Així com tot transport catalitzat per transportadors (incloent el simporte i el antiporte), el uniporte és específic, ja que cada proteïna reconeix una molècula en particular.

- A diferència de la difusió simple, el uniporte passa en llocs especials de la membrana (on es troben les proteïnes transportadores) i, com hi ha un nombre limitat de proteïnes, aquest té una velocitat màxima, definida pel nombre de transportadors i la concentració de el substrat que es transporta.

tipus

Les proteïnes uniportadoras, segons Woelfersberger (1994), poden classificar-se com canals i com transportadors o "carriers".

canals

Com es pot entendre de l'enunciat anterior, les proteïnes canal entren en la classificació de proteïnes transportadores uniportadoras. Aquest tipus de proteïnes són bàsicament porus hidrofílics (afins a l'aigua) que travessen la membrana i pels quals es poden moure aigua i altres soluts per difusió, ja que passa a favor del seu gradient de concentració.

L'interior o lumen de cada proteïna canal està organitzat a la membrana, de tal manera que és accessible a qualsevol costat de la membrana a el mateix temps.

transportadors o

Els transportadors o carriers també són proteïnes transmembranales que formen una mena de producte a través de tot el gruix de les membranes cel·lulars. No obstant això, encara que posseeixen llocs d'unió als seus substrats a banda i banda de la membrana, aquests no estan simultàniament exposats.

Per aquesta raó els transportadors poden facilitar el moviment en ambdues direccions i també el contratransporte, mentre que les proteïnes canal no poden.

exemples

Entre els exemples més representatius de l'uniporte hi ha el cas de l'transport de glucosa a través de la membrana plasmàtica de les cèl·lules dels mamífers. Aquest transport és catalitzat per un grup de proteïnes conegut com GLUT (per les sigles en anglès de Glucose Transporters).

Estructura cristal·lina GLUT1, un transportador de glucosa de les membranes de les cèl·lules animals dels mamífers (Font: A2-33 via Wikimedia Commons)

Es tracta de proteïnes transmembranales compostes per una cadena peptídica que travessa la membrana plasmàtica a l'almenys 12 vegades, i que té llocs d'unió per a la glucosa tant a la cara externa com a la interna.

Aquest tipus de proteïnes té dues conformacions, un quan no està unida a la glucosa i una altra quan s'uneix a aquesta. Els canvis de conformació en aquestes proteïnes són reversibles i aleatoris i depenen de la unió de glucosa.

A més, catalitzen el transport en ambdues direccions, depenent de la concentració de glucosa a un o altre costat de la membrana.

referències

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). New York: Garland Science.
2. Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5th ed.). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). Anion Uniport in plant mitocondri is mediated by a Mg2 + -insensitive inner membrane anion channel. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters and antiporters. The Journal of Experimental Biology, 196, 5-6.
5. Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Na + -independent transport (Uniport) of amino àcids and glucose in mammalian cells. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
6. Marger, MD, & SAIER, MH (1993). A major superfamily of transmembrane facilitador that Catalyse Uniport, symport and antiport. Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13-20.
7. Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Coat proteins: shaping membrane transport. Nature Reviews, 4 (May), 409-414