Definição de proteína de transporte
As proteínas de transporte são proteínas que transportam substâncias para as membranas biológicas. As proteínas de transporte são encontradas dentro da própria membrana, onde formam um canal, ou um mecanismo de transporte, para permitir que seu substrato passasse de um lado para o outro.
As substâncias transportadas por essas proteínas podem incluir íons como sódio e potássio; açúcares como glicose; proteínas e moléculas mensageiras; e muitos mais.
As proteínas de transporte geralmente realizam dois tipos de transporte: “difusão facilitada”, onde uma proteína de transporte simplesmente cria uma abertura para uma substância difundir seu gradiente de concentração; e “transporte ativo”, onde a célula gasta energia para mover uma substância contra seu gradiente de concentração.
Função da proteína de transporte
A vida como o conhecemos depende da capacidade das células de mover seletivamente substâncias quando precisam. Certas moléculas importantes, como o DNA, devem ser mantidas dentro da célula o tempo todo; Mas outras moléculas, como íons, açúcares e proteínas, podem precisar entrar e sair para que a célula funcione corretamente.
Cada proteína de transporte é projetada para transportar uma substância específica, conforme necessário. Algumas proteínas do canal, por exemplo, abertas apenas quando recebem o sinal correto, permitindo que as substâncias transportem fluir sob demanda. Os transportadores ativos, da mesma forma, podem ser “ligados e desligados” por moléculas mensageiras.
Ao mover substâncias entre membranas, as proteínas de transporte tornam possível de tudo, desde impulsos nervosos até o metabolismo celular.
Sem proteínas de transporte, por exemplo, o gradiente de sódio-potássio que permite que nossos nervos acordem não.
Tipos de proteínas de transporte
Canais/poros
Conforme sugerido pelo nome, proteínas “canais” ou “poros” abrem orifícios na membrana de uma célula.
Essas proteínas são caracterizadas por serem abertas ao espaço intracelular e extracelular ao mesmo tempo. Por outro lado, as proteínas transportadoras estão abertas apenas para dentro ou fora de uma célula a qualquer momento.
Canais ou poros são normalmente projetados para que apenas uma substância específica possa passar.
Por exemplo, os canais de íons dependentes de voltagem geralmente usam aminoácidos carregados, espaçados em distâncias precisas, para atrair o íon desejado e repelir todos os outros. O íon desejado pode então fluir através do canal, enquanto outras substâncias não podem.
Os canais de íons dependentes de tensão são bons exemplos de proteínas de transporte que atuam conforme necessário. Freqüentemente encontrado nos neurônios, os canais de íons dependentes de tensão se abrem em resposta a alterações no potencial eletroquímico de uma membrana.
Quando fechado, o canal dependente de tensão não permite que os íons passem pela membrana celular. Mas, quando aberto, permite que grandes quantidades de íons passem muito rapidamente, permitindo que a célula altere seu potencial de membrana rapidamente e dispare um impulso nervoso.
Proteínas transportadoras
As proteínas transportadoras são proteínas de transporte que estão abertas apenas a um lado da membrana ao mesmo tempo.
Eles são frequentemente projetados dessa maneira porque transportam substâncias contra seu gradiente de concentração. Estar aberto a ambos os lados da membrana simultaneamente pode permitir que essas substâncias simplesmente fluam de volta ao longo de seu gradiente de concentração, cancelando o trabalho da proteína transportadora.
Para realizar seu trabalho, as proteínas transportadoras normalmente usam energia para mudar de forma.
A bomba de sódio-potássio, por exemplo, usa a energia do ATP para alterar sua forma de ser aberto para a solução intracelular, para estar aberto à solução extracelular. Isso permite coletar íons dentro da célula e liberá -los fora dela e depois vice -versa.
Outras proteínas transportadoras podem usar outras fontes de energia, como gradientes de concentração existentes, para realizar “transporte ativo secundário”. Isso significa que seu transporte é possível através da energia de gasto de células, mas a própria proteína não usa diretamente o ATP.
Como isso é possível? Essas proteínas transportadoras geralmente usam a energia de uma substância que “deseja” descer seu gradiente de concentração para mudar sua forma. A mesma mudança de forma permite transportar uma substância que “não deseja” se mover ao mesmo tempo.
Um bom exemplo é a proteína de transporte de sódio-glicose, que usa o gradiente de concentração do sódio-originalmente criado pela bomba de sódio-potássio-para mover a glicose contra seu gradiente de concentração.
Discutimos a bomba de sódio-potássio e a proteína de transporte de sódio-glicose em detalhes abaixo.
Exemplos de proteínas de transporte
A bomba de sódio-potássio
O exemplo mais famoso de uma proteína de transporte ativo primário é a bomba de sódio-potássio. É essa bomba que cria o gradiente de íons que permite que os neurônios disparem.
A bomba de sódio-potássio começa com seus locais de ligação de sódio voltados para o interior da célula. Esses locais atraem íons de sódio e seguram -os.
Quando cada um dos seus três locais de ligação ao sódio liga um íon de sódio, a proteína se liga a uma molécula de ATP e a divide no grupo ADP + um fosfato. A proteína usa a energia liberada nesse processo para mudar de forma.
Agora, os locais de ligação ao sódio estão enfrentando a solução extracelular. Eles liberam os três íons de sódio fora da célula, enquanto os locais de ligação ao potássio da proteína se ligam a dois íons de potássio.
Quando os dois locais de ligação ao potássio estão cheios, a proteína reverte para sua forma original. Agora, os íons potássio são liberados dentro da célula e os locais de ligação a sódio vazios podem ligar mais íons de sódio.
Para cada ATP que essa bomba usa, transporta três íons carregados positivamente para fora da célula, enquanto transporta apenas dois de volta para ela. Isso cria um gradiente eletroquímico, com o interior da célula sendo carregado negativamente em relação à solução externa. Ele também cria um forte gradiente de concentração, com muito mais potássio dentro da célula e muito mais sódio fora dele.
Quando chega a hora de uma célula nervosa disparar, os fortes gradientes elétricos e químicos permitem que a célula produza uma enorme mudança instantânea, abrindo seus canais de íons dependentes de tensão.
Proteínas de transporte de sódio-glicose
A proteína de transporte de sódio-glicose usa transporte ativo secundário para mover a glicose para as células. Eles são ativos em células intestinais e células renais, as quais precisam mover a glicose para os sistemas do corpo contra seu gradiente de concentração.
Esta operação requer energia, porque as células em questão têm uma maior concentração de glicose do que o líquido extracelular. Portanto, seria impossível que a glicose se difunda nas células por conta própria; a energia deve ser aplicada.
Nesse caso, a energia vem do gradiente de concentração do sódio. Graças à ação da bomba de sódio-potássio, há muito mais sódio fora da célula do que dentro dela. Há um forte gradiente de concentração, então, favorecendo o movimento de sódio na célula.
Esse gradiente de concentração pode ser considerado um tipo de “energia armazenada”. A bomba de sódio-potássio pega energia do ATP e a transforma nesse gradiente de concentração, que pode ser usado para outros fins, como a proteína de transporte de sódio-glicose.
Canais de íons fechados na cóclea
Os canais de íons fechados são proteínas de transporte passivas que se abrem em resposta a estímulos específicos. Você pode estar familiarizado com os canais de íons dependentes de tensão, como aqueles que fazem com que nossos neurônios disparem em resposta à entrada de outros neurônios.
Menos conhecidos são os canais de íons fechados da cóclea-que são abertos por pressão mecânica em vez de alterações de tensão. Esses canais de íons notáveis permitem que os nervos do nosso ouvido interno disparem em resposta às vibrações do som. É assim que ouvimos.
Na cóclea, células especiais chamadas “células ciliadas” são responsáveis por nossa audiência. “Células ciliadas externas” balançam em resposta a ondas sonoras, ampliando suas vibrações.
As células ciliadas internas, por outro lado, têm um trabalho muito especial. Em resposta a essas vibrações, eles abrem canais de íons em suas membranas celulares e liberam neurotransmissores – assim como um neurônio faria.
Esses neurotransmissores causam o disparo de nervos adjacentes. E é assim que o som é convertido em impulsos neurais!
Termos de biologia relacionados
- Transporte ativo – Transporte de substâncias através de membranas biológicas, que exigem que a célula gaste energia.
- Canal de íons fechado – uma proteína que permite que os íons passem quando abertos, que abre em resposta a um estímulo específico.
- Transporte passivo – Transporte de substâncias através de membranas biológicas que acontecem naturalmente, sem a necessidade de gastar energia.
Questionário
1. Por que é chamado de “difusão facilitada?” A. porque a substância se difunde naturalmente em seu gradiente de concentração, sem ajuda de uma proteína de transporte. B. porque a substância exige uma proteína de transporte para gastar energia para facilitar seu movimento. C. porque a substância se difunde naturalmente em seu gradiente de concentração, mas é ajudada por uma proteína que abre um canal ou poro na membrana celular através da qual ela pode passar. D. porque a substância tenta difundir, mas é interrompida pela membrana celular.
Resposta à pergunta nº 1
C está correto. Na difusão facilitada, as proteínas de transporte “facilitam” abrindo canais ou poros na membrana celular impermeável.
2. Qual é a diferença entre transporte ativo primário e secundário? A. O transporte ativo primário usa proteínas transportadoras, enquanto o transporte ativo secundário usa proteínas de canal. B. O transporte ativo primário só pode transportar uma substância por vez, enquanto o transporte ativo secundário pode transportar dois. C. O transporte ativo primário requer energia; O transporte ativo secundário não. D. As proteínas de transporte ativo primário usam diretamente o ATP. As proteínas de transporte ativo secundárias usam energia derivada de outros processos dependentes de ATP.
Resposta à pergunta nº 2
D está correto. Todos os tipos de transporte ativo exigem que a célula gaste energia. As proteínas de transporte ativo primário tomam energia diretamente do ATP; As proteínas de transporte ativo secundárias usam energia de processos derivados de ATP.
3. Qual das alternativas a seguir não é um exemplo de transporte ativo? A. A bomba de sódio-potássio move sódio e potássio, tanto contra seu gradiente de concentração. B. Os canais de íons das células ciliadas se abrem em resposta à pressão, permitindo que os íons fluam. C. O transportador de sódio-glicose usa o gradiente de concentração do sódio para mover a glicose para a célula. D. Nenhuma das opções acima.
Resposta à pergunta nº 3
B está correto. Os canais de íons são uma forma de transporte passivo; Eles permitem que os íons desça seu gradiente de concentração, o que não requer gasto de energia.
Referências
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- Lever, J.E. (1992). Biologia celular e molecular de Na /glicose Symport. Transporte de membrana em biologia, 56-72. doi: 10.1007/978-3-642-76983-2_2
Última atualização em 19 de agosto de 2022