Uniporte: transporte a través de las membranas, características
El término uniporte es empleado en biología para describir el transporte de moléculas individuales en una sola dirección a través de una membrana celular y a favor de su gradiente de concentración (transporte facilitado).
Este tipo de transporte a través de las membranas, que imponen una barrera de permeabilidad selectiva, supone el mantenimiento de un ambiente intracelular más o menos constante, lo que permite el establecimiento de muchas funciones celulares que dependen de finos equilibrios moleculares y energéticos.
La comunicación entre células, así como entre las células y el ambiente que las rodea, es un proceso esencial para la vida de todos los organismos y depende, en gran medida, de un grupo de proteínas transmembranales conocidas como “proteínas transportadoras”.
Dichas proteínas se encargan de transportar aquellas sustancias que, debido a su naturaleza química, no pueden atravesar fácilmente las membranas, como por ejemplo iones y moléculas hidrosolubles como los aminoácidos y la glucosa.
Cabe destacar que el transporte de este tipo de moléculas desde o hacia el exterior celular, o desde el citosol hacia la luz de algún orgánulo, es mediado por proteínas transportadoras específicas, capaces de “reconocer” o identificar el sustrato que deben transportar.
Índice del artículo
Algunos autores consideran que existen tres tipos de transportadores en las membranas celulares: las bombas, las proteínas canal y las proteínas transportadoras.
Las bombas son proteínas que transportan moléculas pequeñas en contra de sus gradientes de concentración o de su potencial eléctrico, y hacen uso de la fuerza energética proveniente de la hidrólisis del ATP (son ATPasas). Estas proteínas realizan lo que se denomina “transporte activo”, pues requiere de energía.
Las proteínas canal facilitan el transporte de diferentes iones y de agua a favor de su gradiente de concentración o de su potencial eléctrico. Consisten en “conductos” formados por proteínas que atraviesan la membrana en todo su espesor, por los cuales transitan las moléculas a gran velocidad.
Existen proteínas canal que están permanentemente abiertas, mientras que otras pueden estar cerradas, abriéndose frente a estímulos especiales.
Las proteínas transportadoras son una clase de proteínas que facilita el movimiento de gran variedad de iones y moléculas a través de las membranas biológicas.
Estas proteínas interactúan directamente con los sustratos que transportan y tal interacción genera cambios conformacionales en su estructura, de modo que el transporte es delicadamente selectivo y de menor velocidad que los otros dos tipos descritos.
Tipos de proteínas transportadoras
En la literatura científica es común encontrar textos que hacen referencia a tres tipos de proteínas transportadoras: las simportadoras, las antiportadoras y las uniportadoras.
El simporte y el antiporte tiene que ver con el movimiento simultáneo de dos moléculas. Este se acopla el movimiento de una de ellas en contra de su gradiente de concentración o potencial eléctrico con el movimiento de la otra (o más) a favor de su gradiente (usualmente iones).
Específicamente, el simporte colabora con el transporte de dos moléculas en la misma dirección, mientras que el antiporte implica el movimiento de una molécula en una dirección y otra en la dirección contraria.
El uniporte es la clase más simple de transporte membranal, pues consiste en el transporte de una sola molécula a la vez y a favor de su gradiente de concentración, por lo que se puede decir que de algún modo facilita la difusión simple.
Las proteínas uniportadoras son, por ejemplo, aquellas como las que trasladan azúcares, aminoácidos y nucleótidos desde el exterior hacia el interior de las células animales.
Algunas bacterias, plantas y eucariotas inferiores poseen representantes de una superfamilia de proteínas transportadoras, cuyos miembros catalizan tanto uniporte como simporte y antiporte. Esta superfamilia se conoce como la “superfamilia mayor de facilitadores”.
Las proteínas uniportadoras aceleran el movimiento de moléculas de un lado a otro de la membrana plasmática.
Este movimiento es energéticamente favorable, pues las moléculas se transportan en favor de su gradiente de concentración, es decir, desde donde hay “más” hacia donde hay “menos”. Por esta razón, muchas veces el uniporte se considera un tipo de difusión facilitada o transporte facilitado.
Algunas características específicas distinguen este tipo de transporte:
– La velocidad del paso de una molécula de un lado a otro, a favor de su gradiente a través de una proteína uniportadora, es mayor que la que sucedería por simple difusión.
– Así como todo transporte catalizado por transportadores (incluyendo el simporte y el antiporte), el uniporte es específico, pues cada proteína reconoce una molécula en particular.
– A diferencia de la difusión simple, el uniporte ocurre en sitios especiales de la membrana (donde se encuentran las proteínas transportadoras) y, como existe un número limitado de proteínas, este tiene una velocidad máxima, definida por el número de transportadores y la concentración del sustrato que se transporta.
Las proteínas uniportadoras, según Woelfersberger (1994), pueden clasificarse como canales y como transportadores o “carriers”.
Como puede entenderse del enunciado anterior, las proteínas canal entran en la clasificación de proteínas transportadoras uniportadoras. Este tipo de proteínas son básicamente poros hidrofílicos (afines al agua) que atraviesan la membrana y por los cuales pueden moverse agua y otros solutos por difusión, ya que ocurre a favor de su gradiente de concentración.
El interior o lumen de cada proteína canal está organizado en la membrana, de tal modo que es accesible a cualquier lado de la membrana al mismo tiempo.
Los transportadores o carriers también son proteínas transmembranales que forman una especie de ducto a través de todo el grosor de las membranas celulares. Sin embargo, aunque poseen sitios de unión a sus sustratos a ambos lados de la membrana, estos no están simultáneamente expuestos.
Por esta razón los transportadores pueden facilitar el movimiento en ambas direcciones y también el contratransporte, mientras que las proteínas canal no pueden.
Entre los ejemplos más representativos del uniporte está el caso del transporte de glucosa a través de la membrana plasmática de las células de los mamíferos. Este transporte es catalizado por un grupo de proteínas conocido como GLUT (por las siglas en inglés de Glucose Transporters).
Se trata de proteínas transmembranales compuestas por una cadena peptídica que atraviesa la membrana plasmática al menos 12 veces, y que tiene sitios de unión para la glucosa tanto en la cara externa como en la interna.
Este tipo de proteínas tiene dos conformaciones, una cuando no está unida a la glucosa y otra cuando se une a esta. Los cambios de conformación en estas proteínas son reversibles y aleatorios y dependen de la unión de glucosa.
Además, catalizan el transporte en ambas direcciones, dependiendo de la concentración de glucosa a uno u otro lado de la membrana.
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