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As células eucarióticas são envoltas em uma membrana plasmática que protege o interior da célula. Embora esta barreira seja selectivamente permeável, permite a passagem de certas substâncias essenciais para a função celular.

Características da membrana celular

A membrana plasmática consiste em uma bicamada fosfolipídica que equilibra as superfícies externas hidrofílicas com um núcleo hidrofóbico. Incorporadas nesta bicamada estão proteínas que regulam o fluxo de moléculas para dentro e para fora da célula.

As proteínas se enquadram em duas categorias:proteínas extrínsecas que abrangem apenas parte da bicamada e proteínas intrínsecas ou transmembrana que atravessam toda a camada. Juntas, estas proteínas representam cerca de metade da massa de uma membrana e podem mover-se livremente ou permanecer ancoradas, dependendo da sua função.

Fundamentos da Biologia dos Transportes

As células dependem de um espectro de mecanismos de transporte – osmose, difusão passiva, difusão facilitada e transporte ativo – para adquirir nutrientes e expelir resíduos. Esses processos são mediados por proteínas de membrana que atuam como canais, transportadores ou bombas.

Mecanismos de transporte passivo

O transporte passivo não requer energia celular. Moléculas pequenas como água, íons, oxigênio e dióxido de carbono podem se mover ao longo de gradientes de concentração por meio de difusão simples ou osmose. A difusão facilitada emprega proteínas transportadoras que se ligam a moléculas específicas, sofrem alterações conformacionais e liberam sua carga no lado oposto da membrana.

Transporte Ativo

Quando as moléculas devem se mover contra um gradiente de concentração ou possuir grande carga, as células empregam transporte ativo. Proteínas transportadoras ou bombas acionadas por ATP ligam-se ao substrato, aproveitam a energia e transportam a molécula através da membrana.

Organelas que auxiliam no transporte da membrana

Além das proteínas da membrana, várias organelas orquestram o movimento das moléculas dentro da célula. Essas organelas – parte do sistema endomembranar – utilizam tráfego vesicular e maquinário de transporte especializado.

Retículo Endoplasmático (RE) produz e integra proteínas de membrana e secretoras. Os translocons do RE, como o Sec61, formam canais que guiam os polipeptídeos nascentes para dentro ou através da membrana do RE. Uma vez dentro, as proteínas são dobradas e modificadas antes de serem embaladas em vesículas para transporte para outras organelas ou para a membrana plasmática.

Aparelho de Golgi refina as proteínas recebidas do RE adicionando grupos de carboidratos e classificando-os em vesículas. Proteínas de revestimento como a clatrina moldam essas vesículas, garantindo uma entrega precisa à superfície celular ou aos lisossomos.

Mitocôndrias possuem um sistema de membrana dupla. Enquanto a membrana externa é permeável a pequenas moléculas, a membrana interna abriga numerosas proteínas que medeiam a importação de metabólitos essenciais e a exportação de ATP, permitindo a produção de energia.

Peroxissomos especializar-se em β-oxidação de ácidos graxos e desintoxicação de peróxido de hidrogênio. Estudos recentes descobriram grandes poros que permitem que proteínas dobradas entrem nos peroxissomos, guiadas por sinais específicos de direcionamento peroxissômico.

A compreensão destas intrincadas vias de transporte ilumina a base celular de muitas doenças ligadas ao mau enrolamento de proteínas ou defeitos de transporte, e oferece caminhos para intervenção terapêutica.