ユニポート、シンポート、アンチポートの大きな違いは、ユニポートは他の分子とは無関係に膜を越えて分子を移動させ、シンポートは2種類の分子を同じ方向に移動させるが、アンチポートは2種類の分子を逆向きに移動させるという点です。

さらに、チャネルタンパク質はすべてユニポートの例であり、Na/グルコースシムポーターはシンポートの例であり、Na/Hアンチポーターはアンチポートの例です。

つまり、ユニポート、シンポート、アンチポートは、細胞膜を介した分子の移動に関与する3種類の膜タンパク質です。

具体的には、エネルギーを使って濃度勾配に逆らって分子を移動させる能動輸送に関与している。

主な対象分野

1. 能動輸送とは
        – 定義、一次輸送、二次輸送
2. ユニポートとは
        – 定義、輸送の仕組み、例
3. シンポートとは
        – 定義、輸送の仕組み、使用例
4. アンチポートとは
        – 定義、輸送の仕組み、例
5. ユニポートシンポートとアンチポートの類似点とは？
        – 共通点の概要
6. Uniport SymportとAntiportの違いとは？
        – 主な違いの比較

この記事の重要な単語

能動輸送、アンチポート、輸送体タンパク質、積分型膜タンパク質、一次能動輸送、二次能動輸送、シンポート、ユニポート

アクティブ・トランスポートとは

能動輸送とは、エネルギーを利用して、濃度勾配に逆らって細胞膜を越えて分子を輸送する機構です。

一般に、このプロセスには膜貫通タンパク質が関与している。

また、細胞内で起こる活性輸送機構は、使用する細胞エネルギーの種類によって、一次活性輸送と二次活性輸送の2種類に分類される。

一次有効輸送量

一般に、一次活性輸送とは、細胞エネルギーの形態としてATPを用い、膜を越えて分子を輸送するタイプの活性輸送のことである。

また、一次活性輸送に用いられる膜貫通タンパク質はキャリアータンパク質であり、必ずATPアーゼと結合している。

重要なのは、Na+、K+、Mg2+、Ca2+などの金属イオンが一次活性輸送で輸送される物質であることだ。

基本的には、イオンチャネルと呼ばれる。

ここで、一次能動輸送の代表的な例は、Na+イオン3個を細胞内に、K+イオン2個を細胞外に移動させるNa-Potassiumポンプです。

図1：Na/Kポンプ

しかし、ナトリウム・カリウムポンプは2種類のイオンを同じポンプで輸送するが、それぞれのイオンは1種類ずつ輸送される。

重要なことは、ナトリウム・カリウムポンプが細胞の電位維持に役立っていることである。

二次的なアクティブ輸送

これに対し、二次活性輸送は、細胞膜の両側のイオンの電気化学的勾配を利用して分子を輸送する。

そのため、ある種の分子をその濃度勾配を利用して輸送する際に放出されるエネルギーを利用して、別の種の分子を濃度勾配に逆らって輸送するのです。

したがって、二次的な能動輸送に関わる膜貫通型タンパク質は共輸送体です。

重要なのは、共輸送体の主な特徴の1つが、膜タンパク質を介して2種類の分子を同時に輸送することである。

基本的に、共輸送体には、シンポートとアンチポートの2種類があります。

ユニポートとは

ユニポートとは、一次的な能動輸送機構により、細胞膜を越えて一種類の基質を輸送する膜蛋白質の一種である。

活性輸送の他に、拡散勾配に沿って基質を輸送する促進拡散も可能である。

通常、ユニポートは一度に1分子の基質と結合することで機能するが、刺激に反応してチャネルが開き、特定の分子の自由な流れを可能にすることもある。

 ユニポートは、神経細胞の活動電位の伝達など、生物学的なプロセスに関与していることが重要です。

シムポートとは

Symportとは、二次的な活性輸送機構を利用する2種類の共輸送体のうちの1つです。

しかし、異なる2種類の基質の輸送方向は同じです。

また、二次的な能動輸送機構を利用しているため、シンポートは電気化学的勾配を利用して分子を輸送する。

例えば、腸管上皮に存在するSGLT1はシンポートです。

血液中に吸収されるために、ナトリウムイオンとグルコースを上皮細胞の内腔膜を通過させて輸送する。

 さらに、ヘンレループにあるNa+/K+/2Cl-シンポーターもシンポートの一例です。

アンチポートとは

アンチポートは、二次的な活性輸送機構を利用する共輸送体の第二のタイプです。

共輸送とは対照的に、アンチポートは2つの異なる分子を反対方向に輸送する。

例えば、N general、Na/H antiporter、Na/Ca exchangerなどがアンチポートです。

このうち、Na/Ca交換体は、1個のカルシウムイオンと3個のナトリウムイオンを交換して、細胞質内のカルシウムを除去するもので、多くの細胞が利用している。

図3：Na/アミノ酸ポンプ

ユニポートシンポートとアンチポートの類似性

• ユニポート、シンポート、アンチポートの3種類は、細胞膜に恒常的に付着している膜タンパク質です。
• また、膜貫通型タンパク質であり、チャネルタンパク質、キャリアタンパク質です。
• さらに、疎水性、静電性、非共有結合性の相互作用で結合しながら、リン脂質二重膜を貫通する。
• また、細胞膜を越えて分子を移動させるために、能動輸送を行う。
• そのため、細胞エネルギーを使って、分子、特にイオンを濃度勾配に逆らって移動させる。

ユニポートシンポートとアンチポートの違い

定義

ユニポートとは、細胞膜を通過して1種類の基質種を輸送する膜タンパク質です。

また、symportとは、細胞膜を介した同じ方向の2種類の分子の輸送に関与する別の積分膜タンパク質のことである。

一方、antiportは、2つの異なる分子を反対方向に二次的に活性輸送する第3のタイプの積分膜タンパク質を指す。

輸送される分子の種類

単一種類の分子はユニポートで移動するが、2種類の分子はシンポートとアンチポートの両方で移動する。

運動の方向性

ユニポートもシンポートも分子を一方向に輸送するが、アンチポートは分子を両方向に輸送する。

トランスポータータンパク質の種類

ユニポートはキャリアータンパク質であるが、シンポートもアンチポートもコトランスポーターです。

アクティブ輸送の種類

ユニポートは一次能動輸送だが、シンポート、アンチポートは二次能動輸送です。

原動力

ユニポートはATPをエネルギー源として分子を輸送するが、シンポート、アンチポートは電気化学的な電位差をエネルギー源としている。

例

チャネルタンパク質はすべてユニポートの例であり、Na/グルコースシムポーターはシムポートの例であり、Na/Hアンチポーターはアンチポートの例です。

結論

ユニポートは積分型膜タンパク質の一種であり、細胞膜を越えて一種類の分子を一方向に輸送する。

また、一次能動輸送を行うキャリアタンパク質です。

また、一次能動輸送を行うキャリアータンパク質であり、分子の輸送にATPのエネルギーを用いる。

一方、シムポートとアンチポートはともに二次的な能動輸送を行い、分子の駆動力は電気化学的勾配です。

さらに、どちらも異なる2種類の分子を同時に輸送する。

しかし、シンポートは2種類の分子を同じ方向に輸送し、アンチポートは2種類の分子を反対方向に輸送する。

そのため、ユニポート、シンポート、アンチポートの主な違いは、輸送のメカニズムにある。