Estrutura tridimensional de um canal de membrana de junção de um gap cardíaco recombinante determinado por cristalografia electrónica. Estes canais permitem a troca direta de íons e pequenas moléculas entre células adjacentes. Cada canal é formado pela associação de seis subunidades connexas, cada uma das quais contém quatro helices α, em uma membrana plasmática, com uma estrutura similar na membrana plasmática de uma célula adjacente.
A membrana plasmática é uma barreira seletivamente permeável entre a célula e o ambiente textracelular. Suas propriedades de permeabilidade garantem que as moléculas essenciais como glicose, aminoácidos e lipídios entrem prontamente na célula, os intermédios metabólicos permanecem na célula, e os compostos de resíduos saem da célula. Em suma, esta permeabilidade colectiva da membrana plasmática permite à célula manter um ambiente constante no interior. Em vários capítulos anteriores, examinamos os componentes e a organização estrutural das membranas celulares (ver Figuras 3-32 e 5-30). A camada afosfolípida – a unidade estrutural básica dasbiomembranas – é essencialmente impermeável à maioria das moléculas solúveis em água, tais como glicose e aminoácidos, e aos iões. O transporte de tais moléculas e íons através de todas as membranas celulares é mediado por proteínas de transporte associadas com a camada de bico subjacente. Como diferentes tipos celulares requerem diferentes misturas de compostos de baixo peso molecular, a membrana plasmática de cada tipo celular contém um conjunto específico de proteínas de transporte que permitem o cruzamento apenas de determinados íons ou moléculas. Da mesma forma, as organelas dentro da célula frequentemente têm um ambiente interno diferente daquele do citosol circundante, e as membranas das organelas contêm proteínas de transporte específicas que mantêm esta diferença.
Em animais, as folhas de células epiteliais linham todas as cavidades do corpo (por exemplo, o estômago, intestinos, bexiga urinária) e a pele (ver Figura 6-4). As células epiteliais transportam frequentemente íons ou pequenas moléculas de um lado para o outro. As que revestem o intestino delgado, forinstância, transportam produtos da digestão (por exemplo, glicose e aminoácidos) para o sangue, e as que revestem o estômago secretam ácido clorídrico para o estômago. Para que as células epiteliais possam realizar estas funções de transporte, a membrana plasmática deve ser organizada em pelo menos duas regiões distintas, cada uma delas retirando conjuntos diferentes de proteínas de transporte. Além disso, regiões especializadas da plasmamembrana interligam as células epiteliais, conferindo resistência e rigidez à folha e impedindo que o material de um lado se mova entre as células para o outro.
Nas duas primeiras seções deste capítulo, discutimos o movimento independente de proteínas de pequenas moléculas hidrofóbicas através de camadas de fosfolípidos e apresentamos uma visão geral dos vários tipos de proteínas de transporte presentes nas membranas celulares. Wethen descreve cada um dos principais tipos de proteínas de transporte. Também explicamos como combinações específicas de proteínas de transporte em diferentes células subcelulares para realizar processos fisiológicos essenciais, incluindo a manutenção do pH citosólico, o transporte de glicose através do epitélio absorventeintestinal, o acúmulo de sacarose e sais em vacúolos de células vegetais e o fluxo direcionado de água tanto em plantas quanto em animais. Muitas vezes o mesmo tipo de proteína de transporte está envolvido em processos fisiológicos bastante diferentes.