UNIPORTE: DIANGKUT MELALUI MEMBRAN, KARAKTERISTIK - BIOLOGI - 2025

Istilah uniport digunakan dalam biologi untuk menggambarkan pengangkutan molekul individu dalam satu arah melintasi membran sel dan menuruni gradien konsentrasinya (transpor yang difasilitasi).

Jenis pengangkutan melalui membran ini, yang memberlakukan penghalang permeabilitas selektif, mengandaikan pemeliharaan lingkungan intraseluler yang kurang lebih konstan, yang memungkinkan pembentukan banyak fungsi seluler yang bergantung pada keseimbangan molekul dan energi yang halus.

Skema perwakilan transportasi Uniporte (Sumber: Emma Dittmar via Wikimedia Commons)

Komunikasi antar sel, juga antara sel dan lingkungan yang mengelilinginya, merupakan proses penting bagi kehidupan semua organisme dan sebagian besar bergantung pada sekelompok protein transmembran yang dikenal sebagai "protein transpor".

Protein ini bertanggung jawab untuk mengangkut zat-zat yang, karena sifat kimianya, tidak dapat dengan mudah melintasi membran, seperti ion dan molekul yang larut dalam air seperti asam amino dan glukosa.

Perlu dicatat bahwa pengangkutan jenis molekul ini dari atau ke luar sel, atau dari sitosol ke lumen organel, dimediasi oleh protein transporter spesifik, yang mampu "mengenali" atau mengidentifikasi substrat yang harus diangkut.

Transportasi melintasi membran

Beberapa penulis menganggap bahwa ada tiga jenis transporter dalam membran sel: pompa, protein saluran, dan protein transporter.

- Pompa

Pompa adalah protein yang mengangkut molekul kecil melawan gradien konsentrasi atau potensi listriknya, dan menggunakan gaya energetik yang berasal dari hidrolisis ATP (disebut ATPase). Protein ini melakukan apa yang disebut "transpor aktif" karena membutuhkan energi.

- Protein saluran

Protein saluran memfasilitasi pengangkutan ion dan air yang berbeda untuk mendukung gradien konsentrasi atau potensi listriknya. Mereka terdiri dari "saluran-saluran" yang dibentuk oleh protein yang melintasi membran dengan seluruh ketebalannya, yang melaluinya molekul bergerak dengan kecepatan tinggi.

Ada protein saluran yang terbuka secara permanen, sementara yang lain dapat ditutup, membuka rangsangan khusus.

- Mengangkut protein

The protein pembawa adalah kelas protein yang memfasilitasi pergerakan banyak ion dan molekul melintasi membran biologis.

Protein ini berinteraksi langsung dengan substrat yang mereka transpor dan interaksi ini menghasilkan perubahan konformasi dalam strukturnya, sehingga transpor menjadi selektif dan lebih lambat daripada dua jenis lainnya yang dijelaskan.

Jenis protein pembawa

Dalam literatur ilmiah, teks yang merujuk pada tiga jenis protein transporter adalah hal yang umum: symporters, anti carrier dan uni-carrier.

Symport dan antisport berkaitan dengan pergerakan dua molekul secara simultan. Ini menggabungkan gerakan salah satunya melawan gradien konsentrasi atau potensial listriknya dengan gerakan yang lain (atau lebih) mendukung gradiennya (biasanya ion).

Secara khusus, symport berkolaborasi dengan pengangkutan dua molekul ke arah yang sama, sedangkan antisport melibatkan pergerakan molekul ke satu arah dan yang lain ke arah yang berlawanan.

Uniport adalah kelas transpor membran yang paling sederhana, karena ia terdiri dari transpor satu molekul pada satu waktu dan mendukung gradien konsentrasinya, sehingga dapat dikatakan bahwa ia memfasilitasi difusi sederhana.

Misalnya, protein unicarrier adalah yang mentransfer gula, asam amino, dan nukleotida dari luar ke dalam sel hewan.

Beberapa bakteri, tumbuhan, dan eukariota rendah memiliki perwakilan dari superfamili protein pembawa, yang anggotanya mengkatalisasi baik unport, symport, dan antport. Keluarga super ini dikenal sebagai "keluarga super fasilitator utama".

karakteristik

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

Gerakan ini secara energetik menguntungkan, karena molekul-molekul diangkut untuk mendukung gradien konsentrasinya, yaitu, dari mana ada "lebih" ke tempat "lebih sedikit". Untuk alasan ini, uniport sering dianggap sebagai jenis difusi terfasilitasi atau transpor terfasilitasi.

Beberapa karakteristik khusus membedakan jenis transportasi ini:

- Kecepatan lewatnya suatu molekul dari satu sisi ke sisi lain, yang mendukung gradiennya melalui protein unicarrier, lebih besar daripada yang terjadi dengan difusi sederhana.

- Seperti semua transpor yang dikatalisasi oleh transporter (termasuk symport dan antport), uniport bersifat spesifik, karena setiap protein mengenali molekul tertentu.

- Tidak seperti difusi sederhana, uniport terjadi di situs membran khusus (di mana protein transporter ditemukan) dan, karena jumlah proteinnya terbatas, ia memiliki kecepatan maksimum, ditentukan oleh jumlah transporter dan konsentrasinya. substrat yang sedang diangkut.

Jenis

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

Saluran

Seperti yang dapat dipahami dari pernyataan sebelumnya, protein saluran termasuk dalam klasifikasi protein transporter unicarrier. Jenis protein ini pada dasarnya adalah pori-pori hidrofilik (terkait dengan air) yang melintasi membran dan di mana air dan zat terlarut lainnya dapat bergerak melalui difusi, karena ia mendukung gradien konsentrasinya.

Interior atau lumen dari setiap saluran protein diatur dalam membran sedemikian rupa sehingga dapat diakses ke kedua sisi membran pada waktu yang bersamaan.

Konveyor atau

Transporter atau pembawa juga merupakan protein transmembran yang membentuk semacam saluran melalui seluruh ketebalan membran sel. Namun, meskipun memiliki tempat pengikatan substrat di kedua sisi membran, keduanya tidak terbuka secara bersamaan.

Untuk alasan ini transporter dapat memfasilitasi pergerakan di kedua arah dan juga countertransport, sedangkan protein saluran tidak bisa.

Contoh

Di antara contoh paling representatif dari uniport adalah kasus transpor glukosa melintasi membran plasma sel mamalia. Transpor ini dikatalisasi oleh sekelompok protein yang dikenal sebagai GLUT (singkatan dari Glucose Transporters).

Struktur kristal GLUT1, pengangkut glukosa dari membran sel hewan mamalia (Sumber: A2-33 via Wikimedia Commons)

Mereka adalah protein transmembran yang terdiri dari rantai peptida yang melintasi membran plasma setidaknya 12 kali, dan yang memiliki situs pengikatan glukosa baik di luar maupun di dalam.

Jenis protein ini memiliki dua konformasi, satu bila tidak terikat pada glukosa dan satu lagi bila terikat padanya. Perubahan konformasi pada protein ini bersifat reversibel dan acak serta bergantung pada pengikatan glukosa.

Selain itu, mereka mengkatalisasi pengangkutan di kedua arah, tergantung pada konsentrasi glukosa di satu atau sisi lain membran.

Referensi

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular Biology of the Cell (edisi ke-6th). New York: Ilmu Garland.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (edisi ke-5th). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). Anion uniport dalam mitokondria tumbuhan dimediasi oleh saluran anion membran dalam yang tidak sensitif Mg2 +. Jurnal Kimia Biologi, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporter, symporters dan antiporter. The Journal of Experimental Biology, 196, 5–6.
5. Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Transpor bebas Na + (uniport) dari asam amino dan glukosa dalam sel mamalia. Jurnal Biologi Eksperimental, 196, 93-108.
6. Marger, MD, & Saier, MH (1993). Superfamili fasilitator transmembran utama yang mengkatalisasi uniport, symport dan antiport. Tren Ilmu Biokimia, 18 (1), 13-20.
7. Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Melapisi protein: membentuk transpor membran. Nature Reviews, 4 (Mei), 409–414