Structura tridimensională a unui canal de membrană de joncțiune gap cardiac recombinant determinată prin cristalografie electronică. Aceste canale permit schimbul direct de ioni și molecule mici între celulele adiacente. Fiecare canal este format prin asocierea a șase subunități de conexină, fiecare dintre ele conținând patru elice α, într-o membrană plasmatică, cu o structură similară în membrana plasmatică a unei celule adiacente.
Membrana plasmatică este o barieră permeabilă selectiv între celulă și mediul extracelular. Proprietățile sale de permeabilitate asigură că moleculele esențiale, cum ar fi glucoza, aminoacizii și lipidele, intră cu ușurință în celulă, intermediarii metabolici rămân în celulă, iar compușii reziduali părăsesc celula. Pe scurt, această permeabilitate selectivă a membranei plasmatice permite celulei să mențină un mediu intern constant. În câteva capitole anterioare, am examinat componentele șiorganizarea structurală a membranelor celulare (a se vedea figurile 3-32 și 5-30). Bistratul de fosfolipide – unitatea structurală de bază abiomembranelor – este în esență impermeabil la majoritatea moleculelor solubile în apă, cum ar fi glucoza și aminoacizii, și la ioni. Transportul acestor molecule și ioni prin toate membranele celulare este mediat de proteinele de transport asociate cu bistratul subiacent.Deoarece diferite tipuri de celule necesită diferite amestecuri de compuși cu greutate moleculară mică, membrana plasmatică a fiecărui tip de celulă conține un set specific de proteine de transport care permit doar anumitor ioni sau molecule să traverseze. În mod similar, organitele din interiorul celulei au adesea un mediu intern diferit de cel al citosolului înconjurător, iar membranele organitelor conțin proteine de transport specifice care mențin această diferență.
La animale, foițe de celule epiteliale căptușesc toate cavitățile corpului (de exemplu, stomacul, intestinele, vezica urinară) și pielea (vezi figura 6-4). Celulele epiteliale transportă frecvent ioni sau molecule mici de la o parte la alta. Cele care căptușesc intestinul subțire, de exemplu, transportă produsele digestiei (de exemplu, glucoza și aminoacizii) în sânge, iar cele care căptușesc stomacul secretă acid clorhidric în limbul gastric. Pentru ca celulele epiteliale să îndeplinească aceste funcții de transport, membrana lor plasmatică trebuie să fie organizată în cel puțin două regiuni discrete, fiecare cu seturi diferite de proteine de transport. În plus, regiuni specializate ale membranei plasmei interconectează celulele epiteliale, conferind rezistență și rigiditate foliei și împiedicând materialul de pe o parte să se deplaseze între celule spre cealaltă.
În primele două secțiuni ale acestui capitol, discutăm despre mișcarea independentă de proteine a moleculelor hidrofobe mici prin straturile balistice fosfolipidice și prezentăm o prezentare generală a diferitelor tipuri de proteine de transport prezente în membranele celulare. În continuare, vom descrie fiecare dintre principalele tipuri de proteine de transport. Explicăm, de asemenea, modul în care combinațiile specifice de proteine de transport din diferite membrane subcelulare permit celulelor să desfășoare procese fiziologice esențiale, inclusiv menținerea pH-ului citosolic, transportul glucozei prin epiteliul absorbant al intestinului, acumularea de zaharoză și de săruri în vacuolele celulelor vegetale și circulația dirijată a apei atât la plante, cât și la animale. Adesea, același tip de proteină de transport este implicat în procese fiziologice destul de diferite.
.