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5.10: Transporte Facilitado
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Facilitated Transport
 
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5.10: Facilitated Transport

5.10: Transporte Facilitado

The chemical and physical properties of plasma membranes cause them to be selectively permeable. Since plasma membranes have both hydrophobic and hydrophilic regions, substances need to be able to transverse both regions. The hydrophobic area of membranes repel substances such as charged ions. Therefore, such substances need special membrane proteins to cross a membrane successfully. In the process of facilitated transport, also known as facilitated diffusion, molecules and ions travel across a membrane via two types of membrane transport proteins: channels and carrier proteins. These membrane transport proteins enable diffusion without requiring additional energy.

Channel Proteins

Channel proteins form a hydrophilic pore through which charged molecules can pass through, thus avoiding the hydrophobic layer of the membrane. Channel proteins are specific for a given substance. For example, aquaporins are channel proteins that specifically facilitate the transport of water through the plasma membrane.

Channel proteins are either always open or gated by some mechanism to control flow. Gated channels remain closed until a particular ion or substance binds to the channel, or some other mechanism occurs. Gated channels are found in the membranes of cells such as muscle cells and nerve cells. Muscle contractions occur when the relative concentrations of ions on the interior and exterior sides of a membrane change due to the controlled closing or opening of channel gates. Without a regulated barrier, muscle contraction would not occur efficiently.

Carrier Proteins

Carrier proteins bind to a specific substance causing a conformational change in the protein. The conformational change enables movement down the substance’s concentration gradient. For this reason, the rate of transport is not dependent on the concentration gradient, but rather on the number of carrier proteins available. Although it is known that proteins change shape when their hydrogen bonds are destabilized, the complete mechanism by which carrier proteins change their conformation is not well understood.

Diffusion Rates

Even though more involved than simple diffusion, facilitated transport enables diffusion to occur at incredible rates. Channel proteins move tens of millions of molecules a second, and carrier proteins move a thousand to a million molecules a second.

As propriedades químicas e físicas das membranas plasmáticas fazem com que sejam seletivamente permeáveis. Uma vez que as membranas plasmáticas têm regiões hidrofóbicas e hidrofílicas, as substâncias precisam ser capazes de transversal ambas as regiões. A área hidrofóbica das membranas repele substâncias como íons carregados. Portanto, tais substâncias precisam de proteínas de membrana especiais para atravessar uma membrana com sucesso. No processo de transporte facilitado, também conhecido como difusão facilitada, moléculas e íons viajam através de uma membrana através de dois tipos de proteínas de transporte de membrana: canais e proteínas portadoras. Essas proteínas de transporte de membrana permitem a difusão sem exigir energia adicional.

Proteínas do Canal

Proteínas de canal formam um poro hidrofílico através do qual moléculas carregadas podem passar, evitando assim a camada hidrofóbica da membrana. Proteínas do canal são específicas para uma determinada substância. Por exemplo, aquaporinas são proteínas de canal que facilitam especificamente o transporte de água através da membrana plasmática.

As proteínas do canal são sempre abertas ou fechadas por algum mecanismo para controlar o fluxo. Os canais fechados permanecem fechados até que um determinado íon ou substância se ligue ao canal, ou algum outro mecanismo ocorra. Canais fechados são encontrados nas membranas de células como células musculares e células nervosas. Contrações musculares ocorrem quando as concentrações relativas de íons nos lados interior e externo de uma membrana mudam devido ao fechamento ou abertura controlada dos portões do canal. Sem uma barreira regulamentada, a contração muscular não ocorreria de forma eficiente.

Proteínas Transportadoras

Proteínas portadoras se ligam a uma substância específica que causa uma alteração conformacional na proteína. A mudança conformacional permite o movimento para baixo do gradiente de concentração da substância. Por essa razão, a taxa de transporte não depende do gradiente de concentração, mas sim do número de proteínas portadoras disponíveis. Embora se saiba que as proteínas mudam de forma quando suas ligações de hidrogênio são desestabilizadas, o mecanismo completo pelo qual as proteínas portadoras mudam sua conformação não é bem compreendido.

Taxas de difusão

Embora mais envolvido do que a simples difusão, o transporte facilitado permite que a difusão ocorra a taxas incríveis. Proteínas de canal movem dezenas de milhões de moléculas por segundo, e proteínas portadoras movem mil a um milhão de moléculas por segundo.


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