As proteínas transportadoras 10 A U L A objetivos Ao final desta aula, você deverá compreender o que são: Proteínas transportadoras: carreadores e canais. Aquaporinas.
Biologia Celular As proteínas transportadoras PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS Dentre as proteínas presentes na membrana celular de todas as células, destacam-se aquelas cuja principal função é permitir a passagem das moléculas que não são capazes de atravessar a bicamada lipídica. Todas as proteínas transportadoras possuem as seguintes características: 1. Atravessam a bicamada lipídica de um lado ao outro, isto é, são proteínas transmembrana. 2. São do tipo multipasso, isto é, sua seqüência de aminoácidos atravessa muitas vezes a bicamada. Muitas proteínas transportadoras são, na verdade, complexos de duas ou mais proteínas que terminam por formar uma região hidrofílica na membrana, permitindo assim a passagem de moléculas hidrofílicas. Dê uma paradinha: Se você acha que proteína multipasso é isso, dê uma espreguiçada, endireite as costas e volte à aula de proteínas de membrana (número 8) para refrescar sua memória. B Proteína multipasso é aquela cuja cadeia polipeptídica atravessa muitas vezes a bicamada lipídica. 3. São específicas para um tipo de molécula, isto é, um transportador de glicose não transportará frutose, assim como a proteína que permite a passagem de Na + não pode ser usada para transportar K + ou outro cátion. COMO ATUA UMA PROTEÍNA TRANSPORTADORA As proteínas transportadoras se dividem em duas grandes categorias, de acordo com seu modo de atuação: carreadoras e canais. As carreadoras (também chamadas carregadoras) se ligam à molécula a ser transportada em um dos lados da membrana e a liberam do outro lado (Figura 10. 1). Figura 10.1: Princípio do funcionamento de um carreador por mudança de conformação 126 CEDERJ
Podem ser comparadas às enzimas, pois, como elas, ligam-se a um soluto específico e sofrem alterações na sua forma até liberar esse soluto do outro lado da membrana e reiniciar o processo com uma nova molécula; porém, diferentemente das enzimas, não alteram o soluto que é transportado por elas. Outro ponto importante é que cada unidade de uma proteína carreadora transporta poucas moléculas do soluto por vez. Um bom exemplo de carreador é a proteína que continuamente transporta a glicose do sangue para dentro das células. Nos momentos em que um determinado tipo celular necessita de maior aporte de glicose, isso é feito aumentando o número de transportadores na membrana das células, pois a velocidade com que um carreador é capaz de atuar não se modifica. Situações de esforço muscular, como uma corrida, levam a esse tipo de situação; entretanto, o tecido mais vulnerável à falta de glicose é o nervoso. AULA 10 MÓDULO 2 As proteínas carreadoras podem ser constituídas por complexos de duas ou mais subunidades, como dois carregadores que trabalham em conjunto para transportar o móvel. Já as proteínas do tipo canal atuam como comportas: ao se abrirem, formam um poro ou canal pelo qual passa rapidamente um enorme número de moléculas (Figura 10.2). Como a imensa maioria dos canais transporta apenas íons, são também chamados canais iônicos. É importante ressaltar que cada tipo de canal iônico é altamente específico para um dado íon, o que os diferencia de um simples poro aquoso. Figura 10.2: Esquema de uma proteína do tipo canal no estado aberto. CEDERJ 127
Biologia Celular As proteínas transportadoras Podemos fazer um paralelo entre o funcionamento de uma proteína carreadora e uma proteína canal, comparando-as ao procedimento de descarga de um caminhão de areia: se a areia vier em sacos, será necessário que os operários descarreguem saco por saco. Se o caminhão for do tipo basculante e a areia não estiver ensacada, basta levantar a caçamba e toda a areia será despejada de uma só vez. A primeira situação corresponde ao transporte via carreadores poucas unidades por vez num ritmo constante, enquanto houver moléculas para serem transportadas. O caminhão basculante funciona como uma proteína canal, abre-se por um pequeno intervalo de tempo e uma grande quantidade de pequenas moléculas (os íons podem ser comparados aos grãos de areia) passa em pouco tempo. AS AQUAPORINAS A passagem de água através da membrana das hemácias é muito rápida (podendo mesmo levar ao seu rompimento), enquanto outros tipos celulares, como os ovócitos de peixes e anfíbios, permanecem na água dos rios e lagos sem absorver ou perder quantidades significativas de água. A constatação e a pesquisa em torno desses fatos levou à descoberta de um novo tipo de proteína transportadora: as aquaporinas. Naturalmente, as proteínas dessa família estão ausentes da membrana dos ovócitos desses animais, para evitar que eles arrebentem quando lançados em água doce ou desidratem quando os ovos são postos em água salgada. As aquaporinas formam uma família de proteínas de membrana específicas para a passagem de moléculas de água e já foram identificadas na membrana de muitos tipos celulares, além das hemácias. Na membrana dos túbulos coletores dos glomérulos renais (Figura 10.3), por exemplo, ajudam a captar a maior parte da água perdida durante o processo de filtragem do sangue, o que diminui o volume final de urina produzido. Ao contrário dos canais iônicos, as aquaporinas permanecem abertas o tempo todo, permitindo a passagem da água do meio mais diluído (geralmente o extracelular) para o mais concentrado (o citoplasma). 128 CEDERJ
O controle de sua atividade é feito de outra forma: quando a célula recebe determinado tipo de estímulo (geralmente por parte de um hormônio), moléculas de aquaporina que estavam armazenadas dentro da célula são direcionadas a se inserir na membrana, acelerando a passagem de água através dela. AULA 10 MÓDULO 2 Figura 10.3: No processo de filtração do sangue, grande quantidade de água é absorvida pelos túbulos renais, ajudando a diluir as toxinas. Parte dessa água é recuperada, voltando para o sangue, através de aquaporinas presentes na membrana do túbulo distal. Com isso, o volume de urina produzido diminui. Túbulo renal Sangue! Ciência é vida! Os portadores do diabetes do tipo 2 produzem grande quantidade de urina, sempre muito diluída. Nesses indivíduos, a reabsorção de água nos túbulos renais é deficiente justamente pela falta de aquaporinas na sua membrana. Diversas outras doenças também estão associadas ao mau funcionamento dessas proteínas.! Tudo é relativo Talvez você esteja se perguntando: serão as aquaporinas carreadores ou canais? Pense no assunto; voltaremos a ele na seção de exercícios. Na próxima aula, vamos colocar as proteínas transportadoras para funcionar. Você verá que, em sua aparente complexidade, os processos de transporte obedecem a um número pequeno de regras, capazes de se adequar a todas as situações da vida celular. Na Aula 12 você encontra o resumo sobre transporte através de membranas. CEDERJ 129