Proteine di trasporto

Le proteine ​​di trasporto facilitano sia il trasporto passivo che il trasporto attivo di determinati substrati attraverso le membrane biologiche. Le proteine ​​di trasporto consentono alle sostanze chimiche di attraversare la membrana cellulare contro un gradiente di concentrazione o quando il doppio strato fosfolipidico della membrana è impermeabile a una sostanza chimica.

Il processo mediante il quale le proteine di trasporto trasferiscono una molecola di soluto attraverso il doppio strato lipidico mostra una similitudine con una reazione enzima-substrato in cui i trasportatori sono assimilabili agli enzimi. A differenza delle normali reazioni enzima-substrato, tuttavia, il soluto trasportato non viene modificato covalentemente dalla proteina trasportatrice, ma viene invece condotto inalterato all’altro lato della membrana.

Le proteine ​​di trasporto hanno uno o più siti di legame specifici per il loro soluto definito come substrato e, nel trasferimento del soluto attraverso il doppio strato lipidico subiscono cambiamenti conformazionali reversibili che espongono alternativamente il sito di legame del soluto prima su un lato della membrana e poi sull’altro. Molte proteine ​​di trasporto si trovano nella membrana di una cellula, sebbene possano essere trovate anche nelle membrane di organelli interni come, ad esempio, i mitocondri, i cloroplasti, i nucleoli e altri.

Trasporto attivo e proteine ​​di trasporto

Nel trasporto attivo le particelle si muovono contro il gradiente di concentrazione utilizzando energia abitualmente sotto forma di ATP ottenuta dal metabolismo cellulare. Per il trasporto attivo è necessaria la presenza di proteine di ​​trasporto specifiche o pompe per facilitare il movimento ovvero uniporter, note anche come proteine di trasporto di soluti o di trasporto facilitate che trasportano uno ione o una molecola specifica.

Vi sono poi le simporter, proteine integrali di membrana coinvolte nel trasporto di due diverse molecole attraverso la membrana cellulare nella stessa direzione che dipendono dal corretto folding delle proteine, dalle modifiche post-traduzionali, dalla polarità cellulare e dall’organizzazione cellulare per la sua funzione.

Il terzo tipo di proteine di trasporto è costituito dagli antiporter, proteine di membrana che trasportano due molecole contemporaneamente nella direzione opposta e svolgono un ruolo importante nel pH e nell’omeostasi dello ione sodio delle cellule in tutto il regno biologico, dai batteri agli esseri umani e alle piante superiori.

Esempi di proteine di trasporto

Tra gli esempi di proteine di trasporto vi è la pompa sodio–potassio, detta anche pompa Na⁺/K⁺ ATP-dipendente, proteina integrale di membrana che utilizza l’energia fornita dall’idrolisi dell’ATP per spostare gli ioni attraverso la membrana cellulare contro il loro gradiente elettrochimico.

La funzione principale della pompa sodio-potassio è quella di trasportare gli ioni sodio fuori dalla cellula e gli ioni potassio dentro la cellula. Tuttavia tale passaggio di ioni questi ioni viola le leggi della diffusione, che stabiliscono che le sostanze tendono a muoversi da aree ad alta concentrazione ad aree a bassa concentrazione ed è quindi necessaria l’energia prodotta dall’ATP.

La pompa sodio-potassio utilizza l’energia di una molecola di ATP per scambiare tre ioni sodio intracellulari con due ioni potassio extracellulari pertanto al netto, ad ogni ciclo viene portata all’esterno della cellula una carica positiva. Per questo motivo la pompa sodio-potassio è detta elettrogenica, perché è generatrice di una differenza tra le concentrazioni delle cariche elettriche intracellulari rispetto a quelle esterne. Ciò implica che all’esterno della membrana vi sarà un accumulo di cariche positive, mentre all’interno di cariche negative.

La natura elettrogenica della pompa sodio-potassio implica che essa ha un ruolo nella stabilizzazione del potenziale di membrana a riposo della cellula, nella regolazione del volume cellulare e nella trasduzione del segnale della cellula

Un altro esempio di proteine di trasporto è costituito dai trasportatori del glucosio (GLUTs), gruppo di proteine ​​transmembrana che catalizzano la diffusione facilitata del glucosio, degli esosi e polioli correlati attraverso la membrana plasmatica.

Un altro esempio di proteine di trasporto è costituito dai cotrasportatori del glucosio sodio-dipendenti (SGLTs) importanti mediatori dell’assorbimento del glucosio attraverso le membrane cellulari apicali che mediano il trasporto di sodio e glucosio attraverso le membrane cellulari.

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