Proteína portadora

La proteína transportadora es un tipo de proteína de la membrana celular que participa en la difusión facilitada y el transporte activo de sustancias fuera o dentro de la célula. Las proteínas transportadoras son responsables de la difusión de azúcares, aminoácidos y nucleósidos. También son las proteínas que absorben moléculas de glucosa y las transportan a ellas y a otras moléculas (por ejemplo, sales, aminoácidos, etc.) dentro de la célula. Por ejemplo, las proteínas transportadoras, como las proteínas transmembrana integrales incrustadas en la membrana celular, tendrían una alta afinidad por sustancias específicas en el exterior de la célula y luego sufrirían un cambio conformacional para facilitar el paso de estas sustancias al interior de la célula a través de las barreras de la membrana. .

Definición de proteína transportadora

En biología, una proteína transportadora es un tipo de proteína que transporta una sustancia específica a través de compartimentos intracelulares, en el líquido extracelular, o a través de las células en oposición a las proteínas de canal, que es otra proteína de transporte de membrana, que es menos selectiva en el transporte de moléculas. Al igual que otras proteínas transportadoras de membrana, las proteínas transportadoras se encuentran en estructuras celulares de bicapa lipídica, como membranas celulares, mitocondrias y cloroplastos.

Transportadores frente a formadores de canales

Las proteínas transportadoras son proteínas de transporte de membrana junto con proteínas de canal. Como proteínas de transporte de membrana, están ubicadas en membranas biológicas y su función principal es mover moléculas de un sitio a otro. Sin embargo, estos transportadores difieren en ciertos aspectos. Las proteínas de canal, como su nombre lo indica, forman un «canal» que sirve como pasaje por donde pasan las moléculas. Están situados firme y permanentemente en la membrana plasmática, con sus dominios hidrófobos interactuando con los lípidos de la membrana. Los canales que permanecen abiertos tanto al interior como al exterior de la celda se denominan poros. La acuaporina es un ejemplo de una proteína de canal en la membrana celular que permite que fluyan las moléculas de agua. Por el contrario, las proteínas transportadoras no forman canales. Más bien, tienen sitios de unión desde donde las moléculas pueden unirse. Luego, transportan las moléculas hacia su destino, es decir, el interior o el exterior de la membrana. Tener sitios de unión indica que las proteínas transportadoras son más selectivas para las moléculas que transportan. Además, no están abiertos simultáneamente tanto al interior como al exterior de la célula, a diferencia de ciertas proteínas de canal, específicamente, las porinas, que están abiertas en ambos lados al mismo tiempo. Así, a diferencia de los canales de la porina, las proteínas transportadoras son capaces de transportar moléculas en contra de su gradiente de concentración, como en el transporte activo.

Tipos de proteínas transportadoras

Proteínas transportadoras que participan en el transporte activo de moléculas o sustancias pueden clasificarse en función de la actividad de transporte en la que se encuentran. Las proteínas transportadoras que participan en la difusión mediada por transportadores son aquellas que son impulsadas por un gradiente de concentración y no por la hidrólisis de ATP. Transportan moléculas desde un área de alta concentración a un área de baja concentración. Algunos ejemplos son las proteínas transportadoras que participan en la difusión facilitada de azúcares, aminoácidos y nucleósidos a través de las membranas celulares de la mayoría de las células. (Ref. 1)

Las proteínas portadoras que transportan moléculas contra el gradiente de concentración son aquellas que utilizan una energía sustancial. Dependiendo de la fuente de energía, las proteínas transportadoras pueden clasificarse como (1) impulsadas por ATP, (2) impulsadas por potencial electroquímico o (3) impulsadas por luz. Las proteínas transportadoras impulsadas por ATP son aquellas que requieren ATP para transportar moléculas, mientras que las proteínas impulsadas por potencial electroquímico son aquellas impulsadas por potencial electroquímico. Las bombas impulsadas por luz son bombas impulsadas por fotones. Estas bombas se encuentran comúnmente en células bacterianas. (Ref.2) Los dos primeros se describen con más detalle a continuación.

Proteínas portadoras impulsadas por ATP

Las proteínas transportadoras impulsadas por ATP son aquellas que requieren el acoplamiento de ATP para mover moléculas. Un ejemplo de portador específico impulsado por ATP es la bomba de sodio-potasio en la membrana plasmática de las células animales. La bomba se une específicamente a los iones sodio y potasio. Para sostener], esta bomba mantiene niveles apropiados de tales iones.Para hacer eso, la bomba mueve activamente 3 iones de sodio (Na +) desde el interior de una célula y luego los reemplaza con 2 iones de potasio (K +) desde el exterior por cada molécula de ATP que utiliza. Esta forma de transporte activo en la que la energía química (ATP) alimenta el proceso se denomina transporte activo primario.

Proteínas portadoras impulsadas por potencial electroquímico

Las proteínas transportadoras impulsadas por potencial electroquímico son aquellas en las que un gradiente de potencial electroquímico alimenta su actividad de transporte. Esta forma de transporte activo se conoce como transporte activo secundario. También se denomina transporte acoplado porque dos moléculas se transportan simultáneamente a través de una membrana. Si la proteína transportadora transporta dos moléculas en la misma dirección, se llama simportador. Si la proteína transportadora mueve dos moléculas en direcciones opuestas, se denomina antiportador. Sin embargo, algunos porteadores transportan una sola molécula de un lado de la membrana al otro. Se llaman uniportadores. Para ver las vistas esquemáticas de los tres tipos de maleteros, busque el diagrama que muestra las tres formas de transporte mediado por el transportista en este contenido.

Funciones de las proteínas transportadoras

Las proteínas transportadoras están involucradas tanto en la actividad pasiva como en la activa. tipos de procesos de transporte biológico. En el transporte pasivo, las moléculas se transportan cuesta abajo, es decir, de mayor a menor concentración. La diferencia en las concentraciones entre dos regiones crea un gradiente de concentración que es suficiente para activar el transporte pasivo. Sin embargo, debido a la naturaleza de la bicapa lipídica de la membrana celular, no todas las moléculas podrán moverse hacia afuera o hacia adentro de la célula de acuerdo con su gradiente de concentración. Las moléculas y los iones polares no pueden difundirse fácilmente a través de la membrana. Necesitan proteínas de transporte de membrana, como portadores, para facilitar su transporte. Si se utiliza una proteína transportadora en el proceso, la molécula «se asienta» en la proteína transportadora de un lado de la membrana y luego se lleva al otro lado para ser liberada. Esta forma de difusión (o transporte pasivo) que hace El uso de una proteína de membrana para el transporte por el gradiente de concentración se denomina difusión facilitada.

Si bien algunas proteínas de membrana no son capaces de realizar un transporte activo, las proteínas transportadoras permiten el transporte activo. Las moléculas unidas a las proteínas transportadoras pueden moverse cuesta arriba, es decir, del área de menor concentración al área de mayor concentración. Esta forma de transporte se denomina transporte activo donde las moléculas se mueven contra el gradiente de concentración, es decir, hacia la dirección a la que normalmente no irían ya que el área ya está concentrada. , se necesita una fuente de energía (por ejemplo, ATP) para alimentar el proceso. Esto es lo que ocurre durante el transporte activo de Na + y K + y también de NADH a medida que mueve protones a través de la mitocondria interna Membrana rial donde el ATP se acopla a su transporte.

Mecanismo de transporte

Tanto en el transporte pasivo como en el activo, las proteínas transportadoras mueven moléculas uniéndose a estas últimas y luego experimentan un cambio conformacional. Cambian de forma a medida que transportan las moléculas de un lado de la membrana al otro. Sin embargo, en un transporte activo, se requiere energía química. A través de la hidrólisis de ATP, se libera energía cuando las ATPasas catalizan la descomposición de ATP en ADP. La liberación de un fosfato inorgánico del ATP también provoca la liberación concomitante de energía. No todos los procesos de transporte activo son impulsados por el acoplamiento ATP directo. Otra forma de transporte activo utiliza un gradiente electroquímico en lugar de ATP. Por ejemplo, los cationes que se mueven pasivamente generarán entropía que puede impulsar el transporte activo de otro grupo de iones.

Ejemplos de proteínas transportadoras

Transportadores de glucosa

Los «transportadores de glucosa» en la membrana celular de las células animales absorben moléculas de glucosa sin utilizar ATP cuando la célula tiene menos glucosa que el exterior.La glucosa es una biomolécula vital, ya que sirve como fuente de energía. En las células humanas, hay 14 transportadores de glucosa. Son uniportadores, se unen específicamente y transportan moléculas de glucosa. GLUT1, por ejemplo, es un transportador de glucosa expresado en casi todos los tipos de células. En los adultos, se expresa en niveles más altos en los glóbulos rojos.

Bomba de sodio-potasio (bomba de Na + / K +)

La bomba de Na + / K + es un antiportador. Tiene sitios de unión para iones Na + e iones K +. Dado que el movimiento de estos iones va en contra de sus gradientes de concentración, la bomba requiere una fuente de energía. Por lo tanto, se une al ATP para hidrolizarlo a ADP, lo que provoca la liberación de energía. La bomba utiliza esta energía para alterar su forma. Después del cambio conformacional, los iones se disocian de la bomba pero se liberan en direcciones opuestas. Los iones de Na + se bombean mientras que los iones de K + se bombean hacia la celda. La función de la bomba de Na + / K + es crucial, ya que participa en la transmisión de impulsos nerviosos y el mantenimiento del potencial de la membrana celular. Sin suficientes iones K +, la función de las neuronas motoras puede verse alterada y, posteriormente, los músculos diana.

Proteínas transportadoras de glucosa-sodio

Las proteínas transportadoras de glucosa-sodio son proteínas transportadoras simportantes que transportar glucosa de forma activa. Cuando la célula tiene mucha glucosa en su interior y aún quiere absorber más, utiliza un transportador de glucosa-sodio. Este transportador tiene sitios de unión para glucosa y dos iones de Na +. Dado que la célula tiene inicialmente menos iones Na +, los iones Na + se difunden pasivamente. En consecuencia, se genera un gradiente de potencial electroquímico que impulsa al transportador a mover la molécula de glucosa de forma activa hacia la célula.

Preguntas frecuentes

¿Es una proteína transportadora una proteína transportadora?
Una proteína transportadora es un tipo de proteína de transporte de membrana. Otro tipo importante de proteína de transporte de membrana es una proteína de canal. Una forma de distinguir una proteína transportadora de una proteína de canal es su sitio de unión que selecciona moléculas para transportar. Cuando una molécula o un soluto se une a este sitio, la proteína transportadora los mueve al otro lado de la membrana. Algunos portadores necesitarán una fuente de energía (p. Ej., ATP o gradiente de potencial electroquímico) o un fotón para incitar al portador a alterar su forma dando como resultado la liberación de la molécula unida o un soluto.

¿Qué significa para ¿Una proteína transportadora está saturada?
Una proteína transportadora está saturada cuando todos sus sitios de unión están ocupados. En consecuencia, la tasa de transporte será máxima. Conocida como Vmax, la velocidad de transporte delinea una propiedad del portador específico que refleja la velocidad a la que puede cambiar entre sus dos estados conformacionales. Cuando la velocidad de transporte es la mitad de su valor máximo, la constante de unión de un transportador particular para su soluto (Km) será igual a la concentración de soluto. (Ref. 2)

Términos relacionados

• Proteína portadora de acilo
• Proteína portadora de lactosa

Ver también

• Difusión facilitada
• Transporte activo