O proteină transportoare membranară este un tip de proteine care ajută substanțele să traverseze membrana celulară – stratul subțire de fosfolipide și proteine care separă interiorul celulei de mediul exterior. Membrana celulară prezintă o permeabilitate selectivă, ceea ce înseamnă că ea permite doar anumitor molecule să treacă. Unele molecule, cum sunt oxigenul și dioxidul de carbon, pot traversa liber membrana, prin difuzie, în timp ce alte molecule, cum sunt ionii, zaharurile și aminoacizii, au nevoie de ajutorul proteinelor transportoare pentru a traversa membrana plasmatică.
Există două tipuri principale de proteine transportoare: canale și transportori. Canalele se aseamănă cu porii sau tunelurile care permit unor molecule specifice să treacă prin membrană în sensul gradientului lor de concentrație – adică diferența dintre cantitățile de molecule de o parte și de alta a membranei. Proteinele-canal cu au nevoie de energie pentru a funcționa și pot fi fie deschise, fie închise, în funcție de semnalele pe care le primesc. Exemple de proteine-canal sunt acvaporinele, care permit apei să traverseze membrana celulară, canalele de ioni, care permit ionilor precum sodiul, potasiul, calciul și clorură să traverseze membrana.
Transportorii sunt ca niște navete care se leagă de molecule specifice și le transportă prin membrana celulară modificându-și forma. Transportorii pot funcționa fie prin difuzie facilitată, care nu necesită energie și transportă moleculele în sensul gradientului lor de concentrație, fie prin transport activ, care are nevoie de energie și deplasează moleculele împotriva gradientului lor de concentrație. Exemple de transportori sunt proteinele care transportă glucoza în celule și pompele de sodiu-potasiu, care scot sodiul din celule și introduc potasiul în celule utilizând energia furnizată de ATP.
Membrana celulară (partea a III-a): transportul activ
Dacă o substanță trebuie să se deplaseze în celulă împotriva gradientului său de concentrație, celula trebuie să folosească energie liberă...
Proteinele transportoare membranare sunt esențiale pentru supraviețuirea și funcționarea celulelor, deoarece ele permit celulelor să-și mențină echilibrul intern al moleculelor și să răspundă la semnalele din exterior. Aceste proteine sunt implicate, de asemenea, în numeroase procese biologice, cum sunt impulsurile nervoase, contracția musculară, secreția hormonilor și absorbția medicamentelor.
Structura proteinelor transportoare membranare
Structura unei proteine transportoare membranare depinde tipul și funcția acesteia. După cum s-a menționat mai sus, există două tipuri de proteine transportoare: proteine-canal și transportori.
Proteinele-canal sunt proteine care formează pori sau tuneluri prin membrană, care permit anumitor molecule specifice să treacă. De obicei, proteinele-canal sunt alcătuite din mai multe subunități care se asamblează sub forma unui inel sau cilindru, creând un orificiu central deschis pe ambele fețe ale membranei celulare. Orificiul este adesea căptușit cu aminoacizi ce interacționează cu moleculele care îl traversează, ceea ce face canalul să fie selectiv pentru anumite substanțe. Unele canale își pot modifica chiar forma sau conformația ca răspuns la semnale, cum sunt curentul electric, liganzii sau stresul mecanic, pentru a închide sau deschis canalul.
Transportorii sunt proteine care se leagă de molecule specifice și le transportă prin membrană în urma modificării formei. Transportorii sunt formați, de obicei, din unul sau mai multe lanțuri polipeptidice care se asamblează sub forma unei structuri globulare, având unul sau mai multe situsuri de legare a moleculelor care le transportă. Situsurile de legare sunt expuse fie la interiorul, fie la exteriorul celulei, în funcție de conformația transportorului. Atunci când o moleculă se leagă de transportor, acesta suferă o modificare de conformație care deplasează molecula de partea cealaltă a membranei celulare, unde este eliberată. Transportorii pot funcționa prin difuzie facilitată (care nu necesită energie) sau prin transport activ (care are nevoie de energie).
Structura canalului de potasiu KcsA la bacterii. Pentru simplitate, sunt figurate doar două subunități ale tetramerului (cu verde). Ionii de potasiu (situsurile S2 și S4) și atomii de oxigen ai moleculelor de apă (S1 și S3) sunt reprezentați sub forma sferelor de culoare violet, respectiv roșu. | Ilustrație: WIKIMEDIA COMMONS (PUBLIC DOMAIN)
Sursa: Wikipedia, Biology LibreTexts, Nature