17. Transporte Interno e Externo





"Mapa rodoviário" simplificado do tráfego de proteínas.

As proteínas podem mover-se de um compartimento a outro por tranporte controlado (vermelho), transporte transmembrana (azul) ou transporte vesicular (verde). Os sinais que dirigem o movimento de uma dada proteína através do sistema. e, portanto, determinam sua localização eventual na célula, estão contidos em sua seqüência de aminoácidos. A viagem começa com a síntese da proteína nos ribossomos e termina quando o destino final é atingido. Em cada estação intermediária (caixas), uma decisão é tomada ou a proteína é retida ou transportada adiante. Em príncipio, um sinal pode ser necessário tanto para a retenção como para a saída de cada um dos compartimentos mostrados, sendo o destino alternativo a via default ( aquele que não exige sinal especial). O transporte vesicular de proteínas do RE, através do aparelho de Golgi para a superfície celular, por exemplo, parece não necessitar sinais de distribuição específicos; estes sinais de localização específicos são, portanto, necessários para reter no RE e no aparelho de Golgi àquelas proteínas especializadas que aí residem.

Tipos de transporte realizados pelas membranas celulares


Figura representando a permeabilidade relativa de uma bicamada lipícica sintética a diferentes classes de moléculas.


















Princípios de transporte transmembrana.

A permeabilidade de bicamadas lipídicas para uma determinada substância depende em parte do seu tamanho e principalmente de sua solubilidade relativa em óleo. Em geral, quanto menor a molécula e quanto mais solúvel ela for em óleo (isto é, quanto mais hidrofóbica, ou não polar ela for) mais rapidamente ela se difundirá através de uma bicamada. Moléculas não-polares pequenas, tais como o oxigênio (32 daltons) e o gás carbônico (44 daltons), facilmente se dissolvem em bicamadas lipídicas e portanto difundem-se rapidamente através delas. Moléculas polares sem carga também difundem-se rapidamente atavés de uma bicamada se forem o suficientemente pequenas. A água (18 daltons), o etanol (46 daltons), e a uréia (60 daltons), por exemplo, passam rapidamente, o glicerol (92 daltons) difunde-se menos rapidamente, e a glicose (180 daltons), praticamente não difunde-se.

As bicamadas lipídicas são altamente impermeáveis moléculas carregadas (íons), não importa o quão pequenas: a carga e o alto grau de hidratação de tais moléculas impede-as de entrar a fase hidrocarboneto da bicamada.

À semelhança das bicamada lipídicas sintéticas, as membranas celulares permitem a passagem da água e de moléculas não polares por simples difusão, também devem permitir a passagem de várias moléculas polares, tais como íons, açúcares, aminoácidos, nucleotídeos e muitos metabólitos celulares. Proteínas especiais na membrana são responsáveis pela transferência de tais solutos através das membranas celulares. Estas proteínas, denominadas proteinas transportadoras da membrana, existem em muitas formas e em todos os tipos de membranas biológicas. Cada proteína tem sua especificidade e transporta uma classe particular de moléculas e frequentemente apenas uma determinada espécie molecular de uma classe.

Existem duas classes principais de proteínas transportadora de membrana: as proteínas carreadoras ligam um soluto específico a ser transportado e sofrem uma série de mudanças conformacionais, de modo a transferir através da membrana o soluto a elas ligado. As proteínas- canal, por outro lado, não necessitam ligar o soluto. Ao contrário, elas formam poros hidrofílicos que se estendem através da bicamada lipídica. Quando esses poros estão abertos, eles permitem que solutos específicos (geralmente íons inorgânicos do tamanho e da carga apropriados) passem através deles e portanto cruzem a membrana. Como é de se esperar, o transporte através de proteínas-canal ocorre a uma velocidade muito maior do que o transporte mediado por proteínas carreadoras.

Transporte passivo através da membrana.

Todas as proteínas canal e muitas proteínas carreadoras permitem os solutos cruzarem a membrana apenas passivamente num processo denominado transporte passivo ou difusão facilitada. A diferença de concentração e o gradiente elétrico entre os dois lados da membrana (o seu gradiente eletroquímico) é que impulsiona o transportte passivo e determina a sua direção.

Transporte ativo através da membrana.

As células também necessitam de proteínas que ativamente bombeiem certos solutos através da membrana contra seus gradientes eletroquímicos. Esse processo, conhecido como transporte ativo é sempre mediado por proteínas carreadoras. No transporte ativo, proteínas carreadoras podem agir como bombas para transportar um soluto contra o seu gradiente eletroquímico, usando energia fornecida pela hidrólise de ATP.

A energia livre liberada durante o movimento de um íon inorgânico a favor de seu gradiente eletroquímico é usada como a fonte de energia para bombear outros solutos contra seus gradientes eletroquímicos. Assim, essas proteínas funcionam como transportadores acoplados - algumas como sim portadores outras como anti portadores. Na membrana plasmática de célualas animais, o sódio é o íons usualemente co-transportador, cujo gradiente eletroquímico fornece a força impulsora para o transporte ativo de uma segunda molécula. O sódio que entra na célula durante o transporte é subsequentemente bombeado para fora pela sódio potássio ATPase a qual, por manter o gradiente de sódio, indiretamente fornece energia para o transporte.

Por essa razão diz-se que os carreadores impulsionados por íons medeiam o transporte ativo secundário, enquanto as ATPases transportadoras medeiam o transporte ativo primário.

Assim, o transporte por proteínas carreadoras pode ser ativo ou passivo enquanto o transporte por proteínas-canal é sempre passivo.

A clonagem de DNA e os estudos de sequenciamento mostraram que as proteínas carreadoras pertencem a um pequeno número de famílias, cada uma das quais compreende proteínas com seqüências similares de aminoácidos e que se supõem terem evoluído de uma proteína ancestral comum atuarem por um mecanismo similar.

A família de ATPases transportadoras de cátions, a qual incluem a bomba de sódio e potássio, é um exemplo importante, cada uma dessas ATPases contêm uma subunidade catalítica grande, que é seqüencialmente fosforilada e desfosforilada durante o ciclo de bombeamento.

A superfamília de transportadores ABC é particularmente importante do ponto de vista clínico: ela inclui proteínas que são responsáveis pela fibrose cística, bem como pela resistência a drogas em células cancerosas e em parasitas causadores de malária.