Proteínas transportadoras de membrana: funções e tipos - Ciência - 2023

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o transportadores de membrana Eles são proteínas integrais de membrana especializadas em realizar o transporte específico de íons e pequenas moléculas solúveis em água para ambos os lados das membranas celulares.

Uma vez que essas moléculas não podem por si mesmas atravessar o coração hidrofóbico das bicamadas lipídicas, essas proteínas permitem que a célula: mantenha ambientes definidos diferencialmente, ingerir nutrientes, excretar resíduos do metabolismo e regular as concentrações de íons e moléculas.

As proteínas transportadoras foram classificadas em dois grandes grupos: canais e transportadores. Os transportadores se ligam especificamente à molécula a ser transportada e passam por mudanças conformacionais para serem capazes de mobilizá-los. Por sua vez, os canais não ligam moléculas, mas formam um túnel pelo qual viajam livremente, simplesmente excluídos por seu raio molecular.

Além dessa classificação, existem outras que levam em consideração a quantidade de moléculas a serem transportadas, a direção em que são transportadas, a dependência ou não de energia e a fonte de energia que utilizam.

Transporte através da membrana celular

A síntese de uma membrana foi o evento evolutivo final que deu origem às células.

Absolutamente todas as membranas celulares são barreiras que se opõem à passagem livre de íons e moléculas para dentro e para fora das células. No entanto, devem permitir a entrada daqueles que são vitais para o seu funcionamento, bem como a saída de resíduos.

Portanto, o tráfego de moléculas em ambas as direções é realizado de forma seletiva. Em outras palavras, a célula decide quem deixar entrar ou sair e a que horas.

Para isso, utiliza a existência de proteínas transmembrana especializadas que funcionam como canais ou gateways, chamados transportadores de membrana.

Cerca de 20% dos genes em uma célula codificam essas proteínas transportadoras de membrana. Isso nos dá uma ideia da relevância que o transporte tem para a função celular.

Nesse sentido, o estudo dessas proteínas é de grande importância tanto na identificação de alvos quimioterápicos, quanto de possíveis meios de transporte de fármacos para as células-alvo.

Funções dos transportadores de membrana

Os transportadores celulares são responsáveis por realizar a transferência de solutos de natureza orgânica e inorgânica através das membranas celulares.

Esta transferência é realizada especificamente apenas nos momentos em que a célula precisa dela para:

- Manter gradientes eletroquímicos celulares, essenciais para o desempenho de funções vitais, como a produção de energia demandada pela célula e a resposta a estímulos em membranas excitáveis.

- Retirar macro e micronutrientes do meio necessário para fornecer à célula os monômeros que constituirão os esqueletos de suas macromoléculas constituintes (ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos e lipídios).

- Responder a estímulos e, portanto, participar de processos de sinalização celular.

Tipos de proteínas transportadoras de membrana

Os transportadores de membrana foram classificados de acordo com o tipo de transporte que realizam em duas grandes categorias: canais e transportadores.

Proteínas de canal

As proteínas do canal medeiam o transporte passivo de moléculas de água, bem como vários tipos específicos de íons. Este tipo de transporte não requer energia para ser realizado e ocorre espontaneamente a favor do gradiente de concentração da molécula a ser transportada.

O nome de canais se deve ao fato de que a estrutura que essas proteínas adquirem se assemelha a um túnel, por onde ocorre a passagem simultânea de inúmeras moléculas que são selecionadas a partir de seu raio molecular. É por isso que esses transportadores podem ser considerados uma peneira molecular.

Entre as funções associadas a esses transportadores estão a criação, manutenção e interrupção de gradientes eletroquímicos através das membranas celulares.

No entanto, muitos outros canais alternam entre os estados aberto e fechado em resposta à chegada ou remoção de certos estímulos.

Esses estímulos podem ser de natureza elétrica em canais dependentes de voltagem, químicos em canais dependentes de ligantes ou físicos em canais que respondem a mudanças mecânicas, como estresse ou tensão.

Transportadores

As proteínas transportadoras também são chamadas de transportadoras ou permeases. Eles usam gradientes eletroquímicos para realizar o transporte para um ou outro lado da membrana.

Este tipo de proteínas transportadoras pode mediar dois tipos de transporte. O transporte passivo facilitado de uma molécula em uma única direção e a favor de um gradiente de concentração ou o co-transporte de duas moléculas diferentes.

Por sua vez, o co-transporte na mesma direção é realizado por simportadores e em direções opostas por antitransportadores.

Por outro lado, ao contrário dos canais, que permitem a passagem simultânea de muitas moléculas através deles, os transportadores permitem apenas a passagem limitada e específica de um determinado número de moléculas. Para garantir isso, eles têm locais de ligação específicos.

Nesse caso, uma vez ocorrida a ligação da molécula ao transportador, este sofre uma alteração conformacional que expõe o sítio de ligação para o outro lado da membrana, favorecendo o transporte.

Essa dependência de uma mudança estrutural nas proteínas transportadoras retarda a taxa de transporte das moléculas.

Tipos de transportadores

Com base na dependência ou não de energia para realizar o transporte, as proteínas transportadoras podem ser classificadas em: transportadores facilitadores passivos e transportadores ativos.

- Transportadores facilitadores passivos

Os transportadores de facilitadores passivos não requerem fornecimento de energia e realizam o transporte de moléculas de uma zona de alta concentração para uma zona de baixa concentração.

- Transportadores facilitadores ativos

Em contraste, os transportadores ativos requerem entrada de energia para mover as substâncias contra seu gradiente de concentração. Este mecanismo responde a um processo de transporte ativo.

Transportadores primários (bombas)

As bombas realizam o transporte de íons e moléculas para os meios intracelular e extracelular, usando um mecanismo de transporte ativo primário.

Ou seja, eles usam a energia proveniente da hidrólise do ATP para fazer com que o “movimento ascendente de íons e moléculas” se torne um processo energeticamente favorável.

Uma das funções associadas a este tipo de transportador é a geração do meio ácido interno característico dos lisossomas das células animais, dos vacúolos das células vegetais e da luz do estômago.

Transportadores ativos secundários

Esses transportadores aproveitam a energia liberada durante o co-transporte de um íon em favor de seu gradiente eletroquímico para poder transportar outra molécula contra seu gradiente de concentração. Em outras palavras, eles realizam o transporte ativo secundário de moléculas.

Referências

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