PROTEÏNES TRANSPORTADORES DE MEMBRANA: FUNCIONS I TIPUS - BIOLOGIA - 2025

Els transportadors de membrana són proteïnes integrals de membrana especialitzades en dur a terme el transport específic de ions i petites molècules hidrosolubles a banda i banda de les membranes cel·lulars.

Atès que aquestes molècules no poden travessar per si soles el cor hidrofòbic de les bicapes lipídiques, aquestes proteïnes li permeten a la cèl·lula: mantenir ambients diferencialment definits, ingerir nutrients, excretar productes residuals de l'metabolisme i regular les concentracions d'ions i molècules.

Proteïna transportadora de membrana. By Emma Dittmar - Own work, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64.036.780

Les proteïnes transportadores s'han classificat en dos grans grups: els canals i els transportadors. Els transportadors s'uneixen de manera específica la molècula a transportar i pateixen canvis conformacionals per poder mobilitzar-les. Al seu torn, els canals no uneixen molècules, sinó que formen un túnel a partir d'qual aquestes transiten lliurement, excloses simplement per la seva ràdio molecular.

A més d'aquesta classificació, hi ha altres que tenen en compte la quantitat de molècules a ser transportades, la direcció en què són transportades, la dependència o no d'energia i la font d'energia que utilitzen.

Transport a través de la membrana cel·lular

La síntesi d'una membrana va ser l'esdeveniment evolutiu final que va permetre donar origen a les cèl·lules.

Absolutament totes les membranes cel·lulars constitueixen barreres que s'oposen a l'lliure pas d'ions i molècules feia dins i fora de les cèl·lules. No obstant això, han de permetre l'entrada d'aquelles que siguin vitals per al seu funcionament així com la sortida de deixalles.

Per tant, el tràfic de molècules en les dues direccions és dut a terme de manera selectiva. És a dir, la cèl·lula decideix a qui deixa entrar o sortir d'ella i en quin moment.

Per aconseguir això, es val de l'existència de proteïnes transmembranales especialitzades que funcionen com a canals o comportes de pas, denominades transportadors de membrana.

Al voltant de l'20% dels gens d'una cèl·lula codifiquen per aquestes proteïnes transportadores de membrana. Això ens dóna una idea de la rellevància que el transport té per al funcionament cel·lular.

En aquest sentit, l'estudi d'aquestes proteïnes cobra gran importància tant en la identificació de blancs quimioterapèutics, així com de possibles mitjans de transport per a fàrmacs a l'interior de cèl·lules diana.

Funcions dels transportadors de membrana

Els transportadors cel·lulars són els responsables de realitzar la transferència de soluts de naturalesa orgànica i inorgànica a través de les membranes cel·lulars.

Aquesta transferència és duta a terme de manera específica només en els moments en què la cèl·lula ho necessita a fi de:

- Mantenir els gradients electroquímics cel·lulars, indispensables per a la realització de funcions vitals com ara la producció d'energia demandada per la cèl·lula i la resposta a estímuls en membranes excitables.

- Agafar el medi macro i micronutrients necessaris per proveir a la cèl·lula dels monòmers que constituiran els esquelets dels seus macromolècules constituents (àcids nucleics, proteïnes, carbohidrats i lípids).

- Respondre a estímuls i per tant participar en processos de senyalització cel·lular.

Tipus de proteïnes transportadores de membrana

Els transportadors de membrana s'han classificat segons el tipus de transport que duen a terme en dues grans categories: els canals i els transportadors.

Tipus de proteïnes transportadores de membrana. By LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons.

proteïnes canal

Les proteïnes canal mitjançant el transport passiu de molècules d'aigua, així com de diversos tipus específics d'ions. Aquest tipus de transport no requereix energia per a ser dut a terme i transcorre de manera espontània a favor de el gradient de concentració de la molècula a ser transportada.

El nom de canals s'ho deuen al fet que l'estructura que adquireixen aquestes proteïnes s'assembla a un túnel, a través del qual passa el pas simultani de nombroses molècules que són seleccionades en base a la seva ràdio molecular. És per aquesta raó que aquests transportadors poden ser considerats un tamís molecular.

Entre les funcions associades a aquests transportadors destaquen la creació, manteniment i disrupció de gradients electroquímics a través de les membranes cel·lulars.

No obstant això, molts altres canals alternen entre estats oberts o tancats en resposta a l'arribada o eliminació de determinats estímuls.

Aquests estímuls poden ser de naturalesa elèctrica en canals dependents de voltatge, química en canals dependents de lligant o física en canals que responen a canvis mecànics com de tensió o deformació.

transportadors

Les proteïnes transportadores també són denominades carriers o permeasas. Es valen dels gradients electroquímics per a realitzar el transport a un o altre costat de la membrana.

Aquest tipus de proteïnes transportadores, poden intervenir dos tipus de transport. El transport passiu facilitat d'una molècula en una sola direcció ia favor d'un gradient de concentració o el cotransporte de dues molècules diferents.

Al seu torn, el cotransporte en una mateixa direcció és dut a terme per simportadores i en direccions oposades per antiportadores.

D'altra banda, a diferència dels canals, els quals permeten el pas simultani de moltes molècules al seu través, els transportadors només permeten el pas limitat i específic d'un determinat nombre de molècules. Per assegurar això, presenten llocs específics d'unió.

En aquest cas, una vegada que ocorre la unió de la molècula a l'transportador aquest últim pateix un canvi conformacional que exposa el lloc d'unió a l'altre costat de la membrana, afavorint d'aquesta manera el transport.

Aquesta dependència d'un canvi estructural en proteïnes transportadores disminueix la velocitat a la qual són transportades les molècules.

Tipus de transportadors

D'acord amb la dependència o no d'energia per poder dur a terme el transport, les proteïnes transportadores poden ser classificades en: transportadors facilitadors passius i transportadors actius.

- Transportadors facilitadors passius

Els transportadors facilitadors passius no requereixen de l'subministrament d'energia i realitzen el transport de molècules des d'una zona d'alta concentració a una de baixa concentració.

- Transportadors facilitadors actius

En contrast, els transportadors actius requereixen de l'aportació d'energia per moure substàncies en contra del seu gradient de concentració. Aquest mecanisme respon a un procés de transport actiu.

Transportadors Primaris (bombes)

Les bombes duen a terme el transport d'ions i molècules feia els mitjans intracel·lular i extracel·lular, emprant un mecanisme de transport actiu primari.

És a dir, empren l'energia provinent de la hidròlisi d'ATP per aconseguir que el moviment "costa amunt d'ions i molècules" es converteixi en un procés energèticament favorable.

Una de les funcions associades a aquest tipus de transportadors és la generació de l'medi àcid intern característic dels lisosomes de cèl·lules animals, dels vacúols de cèl·lules vegetals i de l'lumen estomacal.

Transportadors actius secundaris

Aquests transportadors aprofiten l'energia alliberada durant el cotransporte d'un ió a favor del seu gradient electroquímic per poder transportar una altra molècula en contra del seu gradient de concentració. En altres paraules, porten a terme el transport actiu secundari de molècules.

referències

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4th edition. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. The concepts of membrane flow and membrane vesiculation es mechanisms for activi transport and ió pumping. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model of activi transport of protein through the lipid membrane. UKR Biokhim Zh. 1965; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Crossing biological barriers for advanced drug delivery. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Membrane transporter research in times of countless structures. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transporter assays es useful in vitro tools in drug discovery and development. Expert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang I, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Recent progress of cell-Penetrating peptides es new carriers for intracellular càrrec delivery. J Control Release. 2014; 174: 126-136.