Il trasportatori a membrana sono proteine integrali di membrana specializzate nell'effettuare il trasporto specifico di ioni e piccole molecole idrosolubili su entrambi i lati delle membrane cellulari.
Poiché queste molecole non possono da sole attraversare il cuore idrofobo dei doppi strati lipidici, queste proteine consentono alla cellula di: mantenere ambienti definiti in modo differenziato, ingerire sostanze nutritive, eliminare i prodotti di scarto del metabolismo e regolare le concentrazioni di ioni e molecole..
Le proteine trasportatrici sono state classificate in due grandi gruppi: canali e trasportatori. I trasportatori legano specificamente la molecola da trasportare e subiscono cambiamenti conformazionali per poterli mobilitare. A loro volta, i canali non legano le molecole, ma piuttosto formano un tunnel dal quale viaggiano liberamente, semplicemente escluse dal loro raggio molecolare..
Oltre a questa classificazione, ce ne sono altre che tengono conto della quantità di molecole da trasportare, della direzione in cui vengono trasportate, della dipendenza o meno dall'energia e della fonte di energia che utilizzano..
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La sintesi di una membrana è stato l'evento evolutivo finale che ha dato origine alle cellule.
Assolutamente tutte le membrane cellulari sono barriere che si oppongono al libero passaggio di ioni e molecole dentro e fuori le cellule. Tuttavia, devono consentire l'ingresso di coloro che sono vitali per il loro funzionamento nonché l'uscita dei rifiuti.
Pertanto, il traffico di molecole in entrambe le direzioni viene effettuato in modo selettivo. Cioè, la cellula decide chi far entrare o uscire e a che ora.
Per ottenere ciò, utilizza l'esistenza di proteine transmembrana specializzate che funzionano come canali o gateway, chiamati trasportatori di membrana..
Circa il 20% dei geni in un codice cellulare per queste proteine trasportatrici di membrana. Questo ci dà un'idea della rilevanza che il trasporto ha per la funzione cellulare..
In questo senso, lo studio di queste proteine è di grande importanza sia nell'identificazione di bersagli chemioterapici, sia come possibili mezzi di trasporto dei farmaci nelle cellule bersaglio..
I trasportatori cellulari sono responsabili del trasferimento di soluti di natura organica e inorganica attraverso le membrane cellulari..
Questo trasferimento viene effettuato specificamente solo nei momenti in cui la cellula ne ha bisogno per:
- Mantenere gradienti elettrochimici cellulari, essenziali per lo svolgimento di funzioni vitali come la produzione di energia richiesta dalla cellula e la risposta agli stimoli nelle membrane eccitabili.
- Prendi i macro e i micronutrienti necessari per fornire alla cellula i monomeri che costituiranno gli scheletri delle sue macromolecole costituenti (acidi nucleici, proteine, carboidrati e lipidi).
- Rispondi agli stimoli e quindi partecipa ai processi di segnalazione cellulare.
I trasportatori a membrana sono stati classificati in base al tipo di trasporto che effettuano in due grandi categorie: canali e trasportatori..
Le proteine del canale mediano il trasporto passivo delle molecole d'acqua, così come vari tipi specifici di ioni. Questo tipo di trasporto non necessita di energia per essere effettuato e avviene spontaneamente a favore del gradiente di concentrazione della molecola da trasportare..
Il nome dei canali è dovuto al fatto che la struttura che queste proteine acquisiscono assomiglia a un tunnel, attraverso il quale avviene il passaggio simultaneo di numerose molecole che vengono selezionate in base al loro raggio molecolare. È per questo motivo che questi trasportatori possono essere considerati un setaccio molecolare..
Le funzioni associate a questi trasportatori includono la creazione, il mantenimento e l'interruzione di gradienti elettrochimici attraverso le membrane cellulari..
Tuttavia, molti altri canali si alternano tra stati aperti e chiusi in risposta all'arrivo o alla rimozione di determinati stimoli..
Detti stimoli possono essere di natura elettrica nei canali dipendenti dalla tensione, chimica nei canali dipendenti dal ligando o fisici nei canali che rispondono a cambiamenti meccanici come stress o deformazione..
Le proteine trasportatrici sono anche chiamate trasportatori o permeasi. Usano gradienti elettrochimici per effettuare il trasporto su uno o l'altro lato della membrana.
Questo tipo di proteine trasportatrici può mediare due tipi di trasporto. Il trasporto passivo facilitato di una molecola in un'unica direzione ea favore di un gradiente di concentrazione o il cotrasporto di due molecole differenti.
A sua volta, il cotrasporto nella stessa direzione viene effettuato da simpatizzanti e in direzioni opposte da anti-portanti..
D'altra parte, a differenza dei canali, che consentono il passaggio simultaneo di più molecole attraverso di essi, i trasportatori consentono solo il passaggio limitato e specifico di un certo numero di molecole. Per garantire ciò, presentano siti di legame specifici.
In questo caso, una volta avvenuto il legame della molecola al trasportatore, quest'ultimo subisce un cambiamento conformazionale che espone il sito di legame all'altro lato della membrana, favorendone il trasporto..
Questa dipendenza da un cambiamento strutturale nelle proteine di trasporto diminuisce la velocità con cui le molecole vengono trasportate..
In base alla dipendenza o meno dall'energia per effettuare il trasporto, le proteine trasportatrici possono essere classificate in: trasportatori facilitatori passivi e trasportatori attivi.
I trasportatori facilitanti passivi non richiedono l'apporto di energia ed effettuano il trasporto di molecole da una zona ad alta concentrazione ad una a bassa concentrazione..
Al contrario, i trasportatori attivi richiedono un input di energia per spostare le sostanze contro il loro gradiente di concentrazione. Questo meccanismo risponde a un processo di trasporto attivo.
Le pompe effettuano il trasporto di ioni e molecole nei mezzi intracellulari ed extracellulari, utilizzando un meccanismo di trasporto attivo primario.
Cioè, usano l'energia dell'idrolisi dell'ATP per rendere il "movimento in salita di ioni e molecole" un processo energeticamente favorevole..
Una delle funzioni associate a questo tipo di trasportatore è la generazione del mezzo acido interno caratteristico dei lisosomi delle cellule animali, dei vacuoli delle cellule vegetali e del lume dello stomaco..
Questi trasportatori sfruttano l'energia rilasciata durante il cotrasporto di uno ione a favore del suo gradiente elettrochimico per poter trasportare un'altra molecola contro il suo gradiente di concentrazione. In altre parole, svolgono il trasporto attivo secondario delle molecole..
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