Uniporte: transporte através de membranas, características

O termo uniporte é usado em biologia para descrever o transporte de moléculas individuais em uma única direção através de uma membrana celular e a favor de seu gradiente de concentração (transporte facilitado).

Esse tipo de transporte através das membranas, que impõe uma barreira de permeabilidade seletiva, implica a manutenção de um ambiente intracelular mais ou menos constante, que permite o estabelecimento de muitas funções celulares que dependem de finos equilíbrios moleculares e energéticos.

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Esquema representativo do transporte da Uniporte (Fonte: Emma Dittmar [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

A comunicação entre as células, bem como entre as células e o ambiente circundante, é um processo essencial para a vida de todos os organismos e depende, em grande parte, de um grupo de proteínas transmembranares conhecidas como “proteínas de transporte”.

Essas proteínas são responsáveis ​​pelo transporte de substâncias que, devido à sua natureza química, não podem atravessar facilmente membranas, como íons e moléculas solúveis em água, como aminoácidos e glicose.

Deve-se notar que o transporte desses tipos de moléculas de ou para a célula externa, ou do citosol para a luz de uma organela, é mediado por proteínas de transporte específicas, capazes de “reconhecer” ou identificar o substrato que eles devem transportar.

O transporte através das membranas

Alguns autores consideram que existem três tipos de transportadores nas membranas celulares: bombas, proteínas de canal e proteínas de transporte.

– Bombas

Bombas são proteínas que carregam pequenas moléculas contra seus gradientes de concentração ou seu potencial elétrico, e fazem uso da força de energia da hidrólise do ATP (são ATPases). Essas proteínas realizam o que é chamado de “transporte ativo”, pois requer energia.

– Proteínas de canal

As proteínas dos canais facilitam o transporte de diferentes íons e água em favor do gradiente de concentração ou do potencial elétrico. Eles consistem em “dutos” formados por proteínas que atravessam a membrana por toda a sua espessura, através das quais as moléculas viajam em alta velocidade.

Existem proteínas de canal que estão permanentemente abertas, enquanto outras podem ser fechadas, abrindo-se diante de estímulos especiais.

– Proteínas de transporte

As proteínas de transporte são uma classe de proteínas que facilite o movimento de muitos iões e moléculas através de membranas biológicas.

Essas proteínas interagem diretamente com os substratos que transportam e essa interação gera alterações conformacionais em sua estrutura, de modo que o transporte é delicadamente seletivo e de menor velocidade do que os outros dois tipos descritos.

Tipos de proteínas de transporte

Na literatura científica, é comum encontrar textos que se refiram a três tipos de proteínas de transporte: os simpatizantes, os anti-transportadores e os uni-transportadores.

O simulador e o antiportos têm a ver com o movimento simultâneo de duas moléculas. Isso está associado ao movimento de um deles contra seu gradiente de concentração ou potencial elétrico com o movimento do outro (ou mais) em favor de seu gradiente (geralmente íons).

Especificamente, o symport colabora com o transporte de duas moléculas na mesma direção, enquanto o anti-transporte envolve o movimento de uma molécula em uma direção e outra na direção oposta.

O uniporte é o tipo mais simples de transporte de membrana, uma vez que consiste no transporte de uma única molécula de cada vez e a favor de seu gradiente de concentração, portanto, pode-se dizer que de alguma forma facilita a difusão simples.

As proteínas uniportadoras são, por exemplo, aquelas como as que transferem açúcares, aminoácidos e nucleotídeos do exterior para o interior das células animais.

Algumas bactérias, plantas e eucariotos inferiores têm representantes de uma superfamília de proteínas de transporte, cujos membros catalisam tanto a uniporte quanto a simpatizante e antiportal. Essa superfamília é conhecida como a “grande superfamília dos facilitadores”.

Caracteristicas

As proteínas Uniporter aceleram o movimento de moléculas de um lado da membrana plasmática para o outro.

Esse movimento é energeticamente favorável, pois as moléculas são transportadas em favor de seu gradiente de concentração, ou seja, de onde há “mais” para onde há “menos”. Por esse motivo, o uniporte é frequentemente considerado um tipo de difusão ou transporte facilitado.

Algumas características específicas distinguem esse tipo de transporte:

– A velocidade da passagem de uma molécula de um lado para o outro, em favor de seu gradiente através de uma proteína uniporter, é maior do que o que aconteceria por simples difusão.

– Como em todo transporte catalisado pelos transportadores (incluindo a quantidade e o anti-transporte), o uniporte é específico, pois cada proteína reconhece uma molécula em particular.

– Ao contrário da difusão simples, o uniporte ocorre em locais especiais da membrana (onde são encontradas proteínas transportadoras) e, como há um número limitado de proteínas, possui uma velocidade máxima, definida pelo número de transportadores e pela concentração do substrato que é transportado.

Tipos

As proteínas uniporter, de acordo com Woelfersberger (1994), podem ser classificadas como canais e como transportadoras ou “transportadoras” .

Canais

Como pode ser entendido a partir da afirmação anterior, as proteínas do canal se enquadram na classificação de proteínas transportadoras transportadoras. Esses tipos de proteínas são basicamente poros hidrofílicos (relacionados à água) que atravessam a membrana e através dos quais a água e outros solutos podem se mover por difusão, uma vez que ocorre em favor de seu gradiente de concentração.

O interior ou lúmen de cada canal de proteína é organizado na membrana, de modo que seja acessível a ambos os lados da membrana ao mesmo tempo.

Transportadores ou transportadoras

Transportadores ou transportadores também são proteínas transmembranares que formam um tipo de duto em toda a espessura das membranas celulares. No entanto, embora tenham locais de ligação aos seus substratos nos dois lados da membrana, eles não são expostos simultaneamente.

Por esse motivo, os transportadores podem facilitar o movimento em ambas as direções e também o contra-transporte, enquanto as proteínas do canal não.

Exemplos

Entre os exemplos mais representativos da uniporte está o caso do transporte de glicose através da membrana plasmática das células de mamíferos. Esse transporte é catalisado por um grupo de proteínas conhecidas como GLUT ( Glucose Transporters ).

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Estrutura cristalina do GLUT1, um transportador de glicose das membranas celulares de mamíferos (Fonte: A2-33 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Estas são proteínas transmembranares compostas por uma cadeia peptídica que atravessa a membrana plasmática pelo menos 12 vezes e que possui locais de ligação à glicose nos lados externo e interno.

Este tipo de proteína tem duas conformações, uma quando não está ligada à glicose e outra quando se liga a ela. As alterações de conformação nessas proteínas são reversíveis e aleatórias e dependem da ligação à glicose.

Além disso, eles catalisam o transporte em ambas as direções, dependendo da concentração de glicose em ambos os lados da membrana.

Referências

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. e Walter, P. (2015). Biologia Molecular da Célula (6a ed.). Nova York: Garland Science.
  2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5ª ed.). Freeman, WH & Company.
  3. Beavis, AD & Vercesi, AE (1992). A união de ânions nas mitocôndrias vegetais é mediada por um canal aniônico de membrana interna sensível a Mg2 +. Journal of Biological Chemistry , 267 (5), 3079-3087.
  4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, simpatizantes e antiporters. The Journal of Experimental Biology , 196 , 5-6.
  5. Kakuda, DK e MacLeod, CL (1994). Transporte independente de Na + (uniport) de aminoácidos e glicose em células de mamíferos. Journal of Experimental Biology , 196 , 93-108.
  6. Marger, MD, e Saier, MH (1993). Uma superfamília importante de facilitadores transmembranares que catalisam uniport, symport e antiport. Trends in Bioochemical Sciences , 18 (1), 13–20.
  7. Bonifacino, JS; Lippincott-Schwartz, J. (2003). Proteínas do revestimento: moldando o transporte da membrana. Nature Reviews , 4 (maio), 409-414

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