Proteína transportadora

A proteína transportadora é um tipo de proteína da membrana celular envolvida na difusão facilitada e no transporte ativo de substâncias para fora ou para dentro da célula. As proteínas transportadoras são responsáveis pela difusão de açúcares, aminoácidos e nucleosídeos. Eles também são as proteínas que absorvem moléculas de glicose e transportam-nas e outras moléculas (por exemplo, sais, aminoácidos, etc.) dentro da célula. Por exemplo, proteínas transportadoras, como as proteínas transmembrana integrais incorporadas na membrana celular, teriam uma alta afinidade para substâncias específicas no exterior da célula e, em seguida, sofreria uma mudança conformacional para facilitar a passagem dessas substâncias para o interior da célula através das barreiras da membrana .

Definição de proteína transportadora

Em biologia, uma proteína transportadora é um tipo de proteína que transporta uma substância específica através compartimentos intracelulares, no fluido extracelular, ou através das células em oposição às proteínas do canal, que são outras proteínas de transporte de membrana, que são menos seletivas na molécula de transporte. Semelhante a outras proteínas de transporte de membrana, as proteínas transportadoras estão localizadas em estruturas celulares de bicamada lipídica, como membranas celulares, mitocôndrias e cloroplastos.

Portadores vs. formadores de canal

Proteínas transportadoras são proteínas de transporte de membrana junto com o proteínas do canal. Como proteínas de transporte de membrana, elas estão localizadas nas membranas biológicas e sua função principal é mover moléculas de um local para outro. No entanto, esses transportadores diferem em alguns aspectos. As proteínas do canal, como o nome indica, formam um “canal” que serve como uma passagem para a passagem das moléculas. Eles estão firme e permanentemente situados na membrana plasmática, com seus domínios hidrofóbicos interagindo com os lipídios da membrana. Os canais que permanecem abertos tanto para o interior quanto para o exterior da célula são chamados de poros. Aquaporina é um exemplo de uma proteína de canal na membrana celular que permite que as moléculas de água fluam. Por outro lado, as proteínas transportadoras não formam canais. Em vez disso, eles têm locais de ligação a partir dos quais as moléculas podem se ligar. Em seguida, eles transportam as moléculas em direção ao seu destino, ou seja, o interior ou exterior da membrana. Ter sítios de ligação indica que as proteínas transportadoras são mais seletivas para as moléculas que transportam. Além disso, eles não estão abertos simultaneamente para o interior e para o exterior da célula, ao contrário de certas proteínas de canal, especificamente, porinas, que estão abertas em ambos os lados ao mesmo tempo. Assim, ao contrário dos canais de porina, as proteínas carreadoras são capazes de transportar moléculas contra seu gradiente de concentração, como no transporte ativo.

Tipos de proteínas carreadoras

Proteínas carreadoras que estão envolvidas no transporte ativo de moléculas ou substâncias podem ser classificadas com base na atividade de transporte em que estão. As proteínas transportadoras que estão envolvidas na difusão mediada por transportadores são aquelas que são conduzidas por um gradiente de concentração e não por hidrólise de ATP. Eles transportam moléculas de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração. Exemplos são proteínas transportadoras envolvidas na difusão facilitada de açúcares, aminoácidos e nucleosídeos através das membranas celulares da maioria das células. (Ref. 1)

As proteínas transportadoras que transportam moléculas contra o gradiente de concentração são aquelas que usam energia substancial. Dependendo da fonte de energia, as proteínas transportadoras podem ser classificadas como (1) acionadas por ATP, (2) acionadas por potencial eletroquímico ou (3) acionadas por luz. As proteínas transportadoras conduzidas por ATP são aquelas que requerem ATP para transportar moléculas, enquanto as proteínas conduzidas por potencial eletroquímico são aquelas alimentadas por potencial eletroquímico. Bombas acionadas por luz são bombas acionadas por fótons. Essas bombas são comumente encontradas em células bacterianas. (Ref.2) Os dois primeiros são descritos mais detalhadamente abaixo.

Proteínas transportadoras conduzidas por ATP

Proteínas transportadoras conduzidas por ATP são aquelas que requerem acoplamento de ATP para mover moléculas. Um exemplo de portador específico que é acionado por ATP é a bomba de sódio-potássio na membrana plasmática das células animais. A bomba se liga especificamente aos íons sódio e potássio. A fim de sustentar], esta bomba mantém níveis adequados de tais íons.Para fazer isso, a bomba move ativamente 3 íons de sódio (Na +) de dentro de uma célula e os substitui por 2 íons de potássio (K +) de fora para cada molécula de ATP que usa. Esta forma de transporte ativo em que a energia química (ATP) abastece o processo é chamada de transporte ativo primário.

Proteínas transportadoras impulsionadas pelo potencial eletroquímico

Proteínas transportadoras impulsionadas pelo potencial eletroquímico são aquelas em que um gradiente de potencial eletroquímico alimenta sua atividade de transporte. Esta forma de transporte ativo é conhecida como transporte ativo secundário. É também chamado de transporte acoplado porque duas moléculas são transportadas simultaneamente através de uma membrana. Se a proteína transportadora carrega duas moléculas na mesma direção, ela é chamada de simportadora. Se a proteína transportadora move duas moléculas em direções opostas, ela é chamada de antiporter. No entanto, alguns carregadores transportam uma única molécula de um lado para o outro da membrana. Eles são chamados de uniporters. Para as visualizações esquemáticas dos três tipos de carregadores, procure o diagrama que descreve as três formas de transporte mediado por transportadora neste conteúdo.

Funções de proteínas transportadoras

As proteínas transportadoras estão envolvidas tanto na passiva quanto na ativa tipos de processos de transporte biológico. No transporte passivo, as moléculas são transportadas colina abaixo, ou seja, de uma concentração mais alta para a mais baixa. A diferença nas concentrações entre duas regiões cria um gradiente de concentração que é suficiente para acionar o transporte passivo. No entanto, devido à natureza da bicamada lipídica da membrana celular, nem todas as moléculas serão capazes de se mover para fora ou para dentro da célula de acordo com seu gradiente de concentração. Moléculas polares e íons não podem se difundir facilmente através da membrana. Eles precisam de proteínas de transporte de membrana, como transportadores, para facilitar seu transporte. Se uma proteína carreadora for utilizada no processo, a molécula “se assenta” na proteína carreadora de um lado da membrana e, em seguida, carregada para o outro lado para ser liberada. Esta forma de difusão (ou transporte passivo) que faz o uso de uma proteína de membrana para transporte descendente no gradiente de concentração é chamado de difusão facilitada.

Embora algumas proteínas de membrana não sejam capazes de transporte ativo, as proteínas transportadoras permitem o transporte ativo. As moléculas ligadas às proteínas transportadoras podem se mover para cima, ou seja, da área de menor concentração para a área de maior concentração. Esta forma de transporte é chamada de transporte ativo, onde as moléculas se movem contra o gradiente de concentração, ou seja, na direção para a qual normalmente não iriam porque a área já está concentrada. , uma fonte de energia (por exemplo, ATP) é necessária para alimentar o processo. Isso é o que ocorre durante o transporte ativo de Na + e K + e também de NADH à medida que move prótons através da mitocôndria interna membrana rial onde o ATP é acoplado ao seu transporte.

Mecanismo de transporte

Tanto no transporte passivo quanto no ativo, as proteínas transportadoras movem as moléculas ligando-se ao último e então sofrem uma mudança conformacional. Eles mudam de forma à medida que carregam as moléculas de um lado para o outro da membrana. Em um transporte ativo, porém, a energia química é necessária. Por meio da hidrólise do ATP, a energia é liberada quando as ATPases catalisam a decomposição do ATP em ADP. A liberação de um fosfato inorgânico do ATP causa a liberação concomitante da energia também. Nem todos os processos de transporte ativo são alimentados por acoplamento direto de ATP. Outra forma de transporte ativo faz uso de um gradiente eletroquímico em vez de ATP. Por exemplo, cátions se movendo passivamente geram entropia que pode alimentar o transporte ativo de outro grupo de íons.

Exemplos de proteínas transportadoras

Transportadores de glicose

Os “transportadores de glicose” na membrana celular das células animais absorvem moléculas de glicose sem utilizar ATP quando a célula tem menos glicose do que o exterior.A glicose é uma biomolécula vital, pois atua como fonte de energia. Em células humanas, existem 14 transportadores de glicose. Eles são uniporter, ligando-se especificamente a moléculas de glicose e transportando-as. O GLUT1, por exemplo, é um transportador de glicose expresso em quase todos os tipos de células. Em adultos, é expresso em níveis mais elevados nas células vermelhas do sangue.

Bomba de sódio-potássio (bomba Na + / K +)

A bomba Na + / K + é um antiporter. Possui sítios de ligação para íons Na + e íons K +. Como o movimento desses íons é contra seus gradientes de concentração, a bomba requer uma fonte de energia. Assim, ele se liga ao ATP para hidrolisá-lo em ADP, causando a liberação de energia. A bomba usa essa energia para alterar sua forma. Após a mudança conformacional, os íons se dissociam da bomba, mas são liberados em direções opostas. Os íons Na + são bombeados para fora enquanto os íons K + são bombeados para a célula. A função da bomba Na + / K + é crucial, pois está envolvida na transmissão dos impulsos nervosos e na manutenção do potencial da membrana celular. Sem íons K + suficientes, a função dos neurônios motores pode ser interrompida e, subsequentemente, os músculos alvo.

Proteínas de transporte de glicose-sódio

As proteínas de transporte de glicose-sódio são proteínas transportadoras simbólicas que transportar glicose ativamente. Quando a célula tem muita glicose dentro e ainda quer absorver mais, ela faz uso do transportador de glicose-sódio. Este transportador possui locais de ligação para glicose e dois íons Na +. Como a célula inicialmente tem menos íons Na +, os íons Na + se difundem passivamente. Consequentemente, um gradiente de potencial eletroquímico é gerado e isso leva o transportador a mover a molécula de glicose ativamente para dentro da célula.

FAQ

Uma proteína carreadora é uma proteína de transporte?
Uma proteína carreadora é um tipo de proteína de transporte de membrana. Outro tipo importante de proteína de transporte de membrana é uma proteína de canal. Uma maneira de distinguir uma proteína carreadora de uma proteína de canal é seu local de ligação que seleciona as moléculas para transporte. Quando uma molécula ou um soluto se liga a esse local, a proteína transportadora os move para o outro lado da membrana. Alguns portadores precisarão de uma fonte de energia (por exemplo, ATP ou gradiente de potencial eletroquímico) ou um fóton para incitar o portador a alterar sua forma, resultando na liberação da molécula ligada ou de um soluto.

O que isso significa para uma proteína carreadora a ser saturada?
Uma proteína carreadora é saturada quando todos os seus sítios de ligação estão ocupados. Consequentemente, a taxa de transporte será máxima. Referida como Vmax, a taxa de transporte delineia uma propriedade da portadora específica que reflete a taxa na qual ela pode mudar entre seus dois estados conformacionais. Quando a taxa de transporte é a metade de seu valor máximo, a constante de ligação de um determinado transportador para seu soluto (Km) será igual à concentração de soluto. (Ref. 2)

Termos relacionados

• Proteína transportadora de acila
• Proteína transportadora de lactose

Veja também

• Difusão facilitada
• Transporte ativo