Proteínas se inserem no interior das membranas celulares, em conformação
alfa-hélice, esta é a conformação secundária das proteínas, suas cadeias
laterais ficam para fora da hélice, mergulhadas no meio de ácidos graxos. A
cada volta da hélice encontram-se 3,6 resíduos de aminoácidos, sendo necessário
em torno de 20 a 23 aminoácidos para atravessar a membrana, esses apresentam
características obrigatórias de hidrofobia, ou seja, se repelem da água.
No geral as hélices atravessam diversas vezes a membrana, sendo raro as
que atravessam somente uma vez. Os ângulos da alfa-hélice apresentam pontes de
hidrogênio que estabilizam átomos como oxigênio, deixando dessa forma a hélice
parada no lugar. No entanto as cadeias laterais da alfa hélice tem que ser
obrigatoriamente todas hidrofóbicas para se ligarem aos ácidos graxos e ajudar
na estabilização da proteína na membrana. O que determina o volume da proteína
é sua hidrofobicidade, a conformação que ela apresenta para “fugir” da água,
não apresentando água dentro dela. Nas diversas escalas de hidrofobicidade
quanto maior a nota de uma proteína maior sua aversão à água, isso pode ser
analisado através de plots de hidropatia onde as expressões acima da linha
média correspondem aos mais hidrofóbicos e abaixo mais hidrofílicos.
As concentrações de proteínas presentes na membrana variam de célula para
célula, depende da sua função, podendo ser 50% proteínas e 50% lipídios, ou
predomínio lipídico como por exemplo na bainha de mielina que tem função
transmissão de sinal, necessitando de um meio condutivo como os lipídios. Num
outro extremo se encontram as membranas mitocondriais que apresentam na sua
composição 75% de proteínas, por sua função de fotossintese. Nas técnicas de
criofratura a membrana se quebra do lado mais fraco, nas interações
hidrofóbicas que são ligações fracas, o lado que apresenta mais proteínas é o
lado citoplasmático na criofratura.
As funções das proteínas de membrana incluem o transporte de íons e
moléculas através da membrana biológica de um meio para outro celular,
funcionam também como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de
substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de
células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o
citoesqueleto.
Quanto a sua principal função que é o transporte de íons e moléculas, de
um lado para outro da membrana e apresentam se em dois tipos de proteínas
transportadoras:
- Canais: São poros hidrofílicos que fazem o transporte passivo, sua a velocidade de transporte é maior. Se abertos moléculas de tamanho e carga específicas podem passar, por sua característica de ser somente para moléculas adequadas tanto em tamanho como em características, o transporte se torna mais rápido dessa forma.
- Canais: São poros hidrofílicos que fazem o transporte passivo, sua a velocidade de transporte é maior. Se abertos moléculas de tamanho e carga específicas podem passar, por sua característica de ser somente para moléculas adequadas tanto em tamanho como em características, o transporte se torna mais rápido dessa forma.
- Carreadoras: Realizam
tanto o transporte ativo e passivo, apresentam em sua composição um sítio de
ligação de um lado, dessa forma é necessário que a substância se ligue ao
sitio, alterando a conformação da proteína e então liberando o soluto do outro
lado.
Esses dois tipos de proteína realizam alguns tipos de transportes
específicos:
PASSIVO: Sem
gasto energético, acontece pela mudança de conformação das proteínas,
direcionado das regiões de maior concentração para as de menor concentração ou
seja, a favor do gradiente de concentração. Tem dois subtipos: 1)Difusão
Simples: acontece através da bicamada, seus únicos dependentes são a
temperatura, o tipo de molécula, sua hidrofobicidade e tamanho. 2)Difusão
facilitada: necessita de uma proteína de transporte, as mais comuns são as
carreadoras, porém os canais iônicos também realizam. O sítio ativo das
carreadoras reconhece grupos de moléculas devidos suas características químicas
(menos seletivo).
ATIVO: Necessita
de energia para acontecer, acontece contra o gradiente de concentração. Onde há
quebra da molécula de ATP. 1º primário: realizado pelas ATPases, como por
exemplo a bomba de sódio-potássio, que tem por função manter o potencial
eletroquímico das células 2º secundário: não são as ATPases, pegam “carona”,
dentre esses existem os tipos co-transporte vão no mesmo sentido e
contra-transporte sentidos opostos.
As células que mais realizam transporte são as células epiteliais,
renais, e epitélio do tubo digestivo. Um exemplo é o intestino delgado, onde
apresenta muito mais de passagem de carga e água paracelular entre uma célula e
outra.