Proteínas de Canal: O quê, Função, Tipos, Exemplos, FATOS Exaustivos

As proteínas do canal são uma das proteínas de transporte de membrana mais importantes na célula. Aqui vamos discutir as funções, tipos, exemplos e todos os fatos exaustivos das proteínas do canal.

As proteínas do canal são uma das proteínas de transporte de membrana mais importantes encontradas na célula de todos os seres vivos. Essas proteínas são capazes de abrir um poro ou canal através do qual moléculas celulares específicas podem ser transportadas através da membrana celular.

As proteínas do canal transportam moléculas específicas, como água celular e íons polares, através da membrana através do processo de difusão. As moléculas são transportadas até seu gradiente de concentração na célula.

O que é uma proteína de canal?

Em palavras simples, as proteínas integrais formadoras de poros que transportam substâncias ao longo do gradiente de concentração são as proteínas do canal.

As proteínas de canal são um tipo especial de proteína de transporte de membrana que fornece passagem para água e íons polares e os transporta até o gradiente de concentração da célula. Na verdade, essas são as proteínas integrais das membranas celulares, servindo como canais hidrofílicos de água e íons polares específicos.

Uma proteína de canal é na verdade um montagem de proteínas com múltiplas subunidades. Isso significa que várias subunidades de proteínas (proteínas homólogas), como α, β, γ e mais subunidades envolvam-se juntos e trabalhem como uma proteína de canal formadora de poros individual.

Com uma natureza de alta seletividade, as proteínas do canal podem transportar milhões de íons em segundos. Esses canais são principalmente abertos em ambientes intracelulares e extracelulares e transportam água e íons polares através difusão facilitada processos em direção ao gradiente de concentração.

As proteínas do canal possuem diâmetros diferentes de acordo com seus tipos. São proteínas de membrana exclusivamente integrais que cobrem toda a membrana em torno de um poro ou canal específico. Foi assim que permanecendo inserido no membrana de plasma que é de natureza altamente hidrofóbica, essas proteínas de canal abrem caminhos hidrofílicos para alguns íons polares altamente específicos ou moléculas de água até o gradiente de concentração.

Para saber mais sobre monômeros, leia nosso artigo sobre Exemplos de monômeros: percepções e fatos detalhados

Função de proteína do canal

A proteína do canal desempenha diversas funções dentro da célula. Também desempenha um papel importante no movimento de partes do corpo. Vamos dar uma olhada mais de perto nas funções das proteínas do canal.

• A principal função das proteínas do canal é auxiliar no transporte de algumas moléculas específicas (moléculas de água ou pequenos íons polares) através da membrana plasmática hidrofóbica.
• Ele abre um poro ou canal hidrofílico pelo qual a substância aquosa ou os íons polares podem passar facilmente.
• Ao controlar o fluxo de água, as proteínas do canal podem equilibrar a substância aquosa dentro da membrana plasmática. É assim que também consegue manter a estabilidade das partes internas da célula.
• As proteínas do canal fechado também mantêm o gradiente iônico da célula e ajudam a obter o estado de equilíbrio. Ele retém o íon até que algum sinal de abertura do canal seja recebido.
• Ao controlar os mecanismos de troca iônica, ele pode criar ativamente mudanças elétricas dentro da célula.
• As proteínas do canal também têm alguma contribuição no procedimento de transdução de sinal das células.

Os canais não controlados fornecem uma via hidrofílica a partir da qual a água e os íons polares podem passar livremente dentro da membrana plasmática hidrofóbica por difusão. Neste processo não é necessário nenhum tipo de energia. As moléculas são transferidas naturalmente de uma área de concentração mais alta para uma área de concentração mais baixa.

As proteínas do canal fechado estão principalmente situadas na membrana plasmática das organelas da célula ligadas à membrana. Conseqüentemente, eles contribuem para manter o equilíbrio hídrico e a estabilidade dos íons elétricos do ambiente interno sob aquelas organelas específicas. (homeostase).

Como funciona uma proteína de canal?

As proteínas do canal desempenham um papel muito importante na manutenção do equilíbrio do ambiente celular. Vamos dar uma olhada mais de perto em como funciona passo a passo.

Quando é necessário que a água intracelular ou os íons polares sejam transportados através da membrana plasmática, a proteína do canal é acionada e abre um canal para transporte. Após o transporte, essas moléculas também podem desencadear algumas outras atividades e é assim que as proteínas do canal contribuem para o procedimento de transdução de sinal.

Por exemplo, a contração muscular também é estimulada pelas proteínas do canal. Quando um músculo está para ser contraído, uma célula nervosa traz um sinal elétrico para ele e libera um neurotransmissor, a acetilcolina. A acetilcolina se difunde e atinge as proteínas do canal próximo. As proteínas desse canal liberam íons de sódio e potássio. Essa secreção de íons também envolve a ativação de outra proteína de canal. Os íons sódio e potássio provocam a contração das proteínas actina e miosina. É assim que as proteínas do canal trabalham juntas e estimulam o procedimento de contração muscular.

No caso dos canais de água, principalmente conhecidos aquaporinas desempenham um papel importante na manutenção do equilíbrio hídrico no ambiente interno da célula. Das bactérias ao plano, cada célula contém canais de água de aquaporina. Esses canais bloqueia todas as outras substâncias além das moléculas de água e estimula o transporte de água para dentro ou para fora da célula por difusão. 

Tipos de proteína de canal

Existem vários tipos de proteínas de canal encontradas dentro das células. Cerca de 300 tipos de proteínas de canal estão presentes nas células do ouvido interno. Com base na presença de portas, as proteínas do canal são diferenciadas em dois tipos, como-

• Proteínas de canal não fechado
• Proteínas de canal fechado

Proteínas de canal não fechado

No caso de proteínas de canal não fechadas, o poro ou canal permanece aberto tanto no ambiente interno quanto no externo o tempo todo. Isso significa que ele pode transportar água e íons específicos livremente. Também é conhecido como canal de vazamento à medida que distribui moléculas constantemente. As proteínas de canal não fechado geralmente estão situadas na membrana das organelas ou em alguns locais específicos onde a manutenção do gradiente iônico não é necessária.

Proteínas de canal fechado

Uma proteína de canal fechado permanece fechada a maior parte do tempo até receber qualquer sinal para abrir o canal. Após a abertura do canal, íons polares específicos podem passar por ele. As células nervosas desempenham um papel importante no acionamento das proteínas do canal. As células nervosas trazem um sinal elétrico para as proteínas do canal. As proteínas reagem a isso e abrem o canal.

Com base no processo de fechamento, as proteínas do canal fechado se diferenciam ainda mais em algumas outras categorias. Vamos dar uma olhada neles mais de perto.

• Canais de íons controlados por voltagem
• Canais de íons controlados por ligante
• Canais de íon controlados por lipídios
• Outros

Canais de íons controlados por voltagem

Os canais iônicos dependentes de voltagem são um tipo de proteína de canal, que é acionado pela alteração do potencial de membrana elétrica. Esses canais propagam sinais elétricos direcionalmente. Íon controlado por tensão canais são estritamente específicos de íons e apenas de transporte  íons sódio (Na+), potássio (K+), cálcio (Ca2+) e cloreto (Cl−) através do processo de difusão.

Esses canais iônicos são feitos de três partes principais, como um sensor de tensão, o poro ou caminho condutor e a porta. Alguns canais iônicos dependentes de voltagem mais comuns são Canais de sódio dependentes de voltagem, canais de cálcio dependentes de voltagem, canais de potássio dependentes de voltagem, canais de potencial receptor transitório, canais controlados por nucleotídeos cíclicos, canais de prótons dependentes de voltagem, etc.

Canais de íons controlados por ligante

Canais iônicos controlados por ligante ou receptores ionotrópicos são tipos especiais de canais iônicos que respondem a um processo de ligação de um mensageiro químico (ligante) para abrir e fechar a passagem. Quando uma célula nervosa faz uma massagem elétrica, ela libera um neurotransmissor, a acetilcolina, próximo ao canal iônico. Depois disso, o neurotransmissor se liga a um receptor (canal iônico controlado por ligante) e faz alterações conformacionais na estrutura dessa proteína. Isso causa a abertura desse canal iônico e o transporte de íons polares específicos, como Na+, K+, Ca2+, Cl−, etc..

Os canais iônicos controlados por ligante são categorizados em três superfamílias, como receptores cys-loop, receptores ionotrópicos de glutamato e canais controlados por ATP. Existem alguns outros exemplos de canais iônicos controlados por ligante que podem ser encontrados como canais iônicos com detecção de ácido permeáveis ​​a cátions (ASICs), receptores P2X controlados por ATP e o receptor GABAA controlado por ácido γ-aminobutírico permeável a ânions, etc.

Canais iônicos controlados por ligantes de Wikimedia

Canais de íon controlados por lipídios

Os canais iônicos controlados por lipídios são regulados por moléculas de ligação lipídica, resultando na abertura da passagem do canal. Uma molécula lipídica de sinalização aniônica se liga ao domínio transmembrana da membrana plasmática. Canal fechado de fosfatidilinositol 4,5-bifosfato, Canal fechado de ácido fosfatídico, Canal fechado de fosfatidilglicerol, canal iônico mecanossensível são os canais iônicos controlados por lipídios mais comuns.

Outros

Além dos tipos mencionados acima, existem muitos canais iônicos presentes. Eles também consistem em algumas semelhanças com os canais iônicos discutidos anteriormente. 

Canais de íons de potássio retificadores internos, Canais de potássio ativados por cálcio e guarante que os mesmos estão um dos canais iônicos mais comuns presentes para o transporte de potássio. Canal iluminado que é acionado por radiação eletromagnética (fóton). canalrodopsina-1, canalrodopsina-2 são os canais iônicos controlados por luz mais comuns. Canais iônicos mecanossensíveis que são influenciados por pressão, estiramento, deslocamentos. É encontrado principalmente em bactérias e células archaea.

Existem alguns outros canais iônicos também presentes, como Canais controlados por nucleotídeos cíclicos, canais controlados por temperatura, etc.

Exemplos de proteínas de canal

Existem vários tipos diferentes de proteínas de canal presentes em todos os organismos vivos. Vamos dar uma olhada em alguns exemplos mais comuns de proteínas de canal.

• Aquaporinas
• Proteínas do canal de cloreto
• Proteínas do canal de cálcio
• Proteínas do canal de potássio

Aquaporinas

O canal de água proteínas da membrana celular são chamadas de aquaporinas. De bactérias a fungos, plantas e animais contêm aquaporinas para transporte de água através da membrana plasmática. As aquaporinas são proteínas de canal fechado que permitem o transporte de água por simples processo de difusão. É o principal sistema de bombeamento de água da célula. A principal função das aquaporinas é transportar água para dentro ou para fora da célula. Impede a passagem de íons polares e outros solutos. Existem treze aquaporinas presentes em mamíferos. 

Aquaporinas de Wikimedia

Proteínas do canal de cloreto

As proteínas dos canais de cloreto estão principalmente na família de canais iônicos controlados por voltagem m ou canais iônicos controlados por ligante. A principal função deste é regular o pH da célula, estimular o transporte de solutos orgânicos, auxiliar no processo de migração, proliferação e diferenciação celular.. Esta proteína é composta de 1 a 12 segmentos transmembranares.

Proteínas do canal de cálcio

As proteínas dos canais de cálcio estão principalmente na família de canais iônicos controlados por voltagem e canais iônicos controlados por ligante. Essas proteínas de canal conduzem o transporte de íons cálcio através da membrana celular. As proteínas dos canais de cálcio são encontradas principalmente nos músculos esqueléticos, ossos (osteoblastos), cérebro, sistema nervoso periférico, coluna vertebral, neurônios, etc. A principal função das proteínas do canal de cálcio é transportar íons de cálcio para seus destinos. Libera íons de cálcio e estimula os procedimentos de transdução de sinal. 

Proteínas do canal de potássio

As proteínas dos canais de potássio são principalmente proteínas de canais distribuídas encontradas em todos os organismos vivos. Regula ativamente vários tipos de funções celulares. Permite a difusão de íons potássio até gradientes eletroquímicos. Diretamente influencia o potencial de ação cardíaca, mantém o tônus ​​​​vascular, estimula o processo de secreção hormonal (hormônio insulina das células beta do pâncreas), etc.

Além destas, existem também muitas proteínas-canal que estão amplamente distribuídas nas células dos seres vivos, como proteínas do canal de sódio, proteínas do canal de prótons, etc. 

Caminho da proteína do canal

O papel das proteínas do canal no sistema de transporte de membrana das células é imenso. As proteínas do canal permitem o transporte de água e íons polares específicos através da membrana celular. Vamos discutir o caminho de funcionamento das proteínas do canal passo a passo.

• No início, quando a água celular ou íons polares precisam ser transportados para outro lado da célula para funcionar, o gradiente de concentração permite que eles difundir pela célula membrana. 
• Os íons polares são repelidos pela natureza hidrofóbica da membrana plasmática e não podem se difundir através dela.
• Em seguida, são necessárias proteínas de transporte de membrana (proteínas de canal), que fornecem a passagem hidrofílica para o transporte de substâncias aquosas e íons polares.
• No caso de proteínas de canal não fechado, a difusão facilitada auxiliado pelo processo, a proteína do canal forma um poro ou canal hidrofílico para transporte constante. 
• No caso de proteínas de canal fechado, para abrir um canal é necessário algum tipo de sinalização química, elétrica ou biológica.
• Algumas atividades celulares específicas acionam essa proteína de canal específica, causando a abertura de um canal e o transporte de íons através da membrana celular é processado.
• Após o término do processo de transporte quando o canal não for mais necessário, o sinal externo é interrompido e o canal será fechado.

Então, esses são os passos pelos quais o função das proteínas do canal e estimular vários procedimentos de transdução de sinal.

O transporte de proteínas do canal é ativo ou passivo?

A canal de transporte de proteínas processo é exclusivamente passivo. Ele transporta moléculas específicas através da membrana celular em direção ao seu gradiente de concentração apenas através do processo de difusão passiva.

No caso de transporte Ativo as moléculas precisam ser transferidas através da membrana celular contra seu gradiente de concentração. Este processo também precisa de energia química. É por isso que proteínas de canal não podem prosseguir através de um transporte ativo mecanismo; eles apenas transportam moléculas por um processo de difusão passiva.

Processo de difusão facilitado de Wikimedia

Transporte Passivo de Proteínas de Canal

As proteínas do canal apenas transportam moléculas por mecanismo de transporte passivo ou processo de difusão facilitada.

A maioria das moléculas ou íons polares são incapazes de se mover através da membrana plasmática devido à sua natureza hidrofóbica. É por isso que o canal proteínas fornecem um efeito hidrofílico passagem para aquela molécula específica passar por ela por meio de um processo de difusão facilitado. Neste processo não é necessário consumo de energia. Os íons polares descem facilmente até seu gradiente de concentração.

Neste processo, os íons polares se movem da área de maior concentração para a área de menor concentração até se tornarem iguais.

A ATP sintase é uma proteína de canal?

A ATP sintase é uma proteína que atua como uma enzima nas mitocôndrias, bem como um canal de transporte de prótons conduzido por uma proteína. A ATP sintase é uma proteína de canal que abre um canal para o transporte de prótons nas mitocôndrias.

A ATP sintase é uma proteína que forma trifosfato de adenosina (ATP) usando difosfato de adenosina (ADP) e fosfato inorgânico (Pi) durante respiração celular processo nas mitocôndrias. Durante este processo, o fluxo de elétrons cria um gradiente eletroquímico pela diferença na concentração de prótons (H+). Desta vez, a ATP sintase é ativada e serve como um canal proteico integral, abrindo um canal para o transporte de prótons através da membrana celular.

Para saber mais, leia nosso artigo sobre Nucleosídeo de adenosina e fosforamidita de nucleosídeo | Visão geral de aspectos importantes

Proteína Transportadora vs Proteína de Canal

A proteína transportadoras e proteínas de canal são proteínas integrais de transporte de membrana que ajudam no transporte de moléculas específicas através da membrana plasmática de uma célula. Com várias semelhanças, esses dois tipos de proteínas de transporte também possuem várias diferenças.

Por que as proteínas canal e transportadora são específicas para uma molécula?

As proteínas do canal são muito específicas para um tipo de molécula que transportam. Os canais iônicos fechados permanecem fechados até receber qualquer sinal biológico da célula. Depois disso, abre um poro ou canal hidrofílico para aquela molécula específica ou várias moléculas semelhantes e transporta-a através da membrana.

As proteínas transportadoras também são muito específicas para uma molécula. Naturalmente, ele precisa se ligar ao soluto que transportou. Após a ligação, ocorre uma mudança conformacional em sua estrutura e transporta aquela molécula através da membrana celular. 

As proteínas do canal são anfipáticas?

Uma molécula anfipática significa um tipo especial de molécula que contém regiões polares e apolares. As proteínas do canal têm partes polares e apolares em sua estrutura, é por isso que todas as proteínas do canal são de natureza anfipática.

Esta natureza anfipática das proteínas do canal ajuda-as a transferir íons polares e cruzam os polares e apolares região da membrana plasmática da célula.

Por que as proteínas do canal são anfipáticas?

O canal proteínas são anfipáticas porque contêm substâncias polares e não regiões polares em sua estrutura.

A natureza anfipática é necessária para o seu funcionamento. As proteínas do canal ligam-se à membrana celular (região hidrofóbica) e fornecem uma passagem hidrofílica para transporte. Os íons polares interagem com sua passagem hidrofílica e passam por ela.

Por que a água precisa de um canal de proteína?

As substâncias aquosas usam proteínas de canal chamadas aquaporinas para seu transporte através das membranas plasmáticas. Cerca de 6 tipos de aquaporinas são expressas apenas na área dos rins.

A água é uma molécula polar, portanto, quando tenta atravessar a membrana plasmática, é repelida pela natureza hidrofóbica da membrana. Ele também enfrenta vários bloqueios e perturbações no caminho e a taxa de transporte estará caindo. É por isso que a água precisa de um canal de proteína que são as aquaporinas para ser transportada através da membrana plasmática.

Existem treze aquaporinas encontradas em mamíferos. O que abre um poro hidrofílico para a substância água polar e auxilia no transporte sem interagir com as áreas hidrofóbicas da membrana plasmática.

As proteínas do canal são hidrofóbicas ou hidrofílicas?

As proteínas do canal são de natureza anfipática, o que significa que contêm ambos regiões polares e não polares em sua estrutura.

A proteína canal fornece uma via hidrofílica ou canal exposto em ambientes intracelulares e extracelulares para conduzir processos de transporte. Transporta alguns íons ou moléculas polares específicas através de seu canal hidrofílico, evitando que interajam com as áreas hidrofóbicas da membrana plasmática.

Para saber mais sobre células eucarióticas leia nosso artigo sobre Exemplos de células eucarióticas: percepções detalhadas

Como um todo, podemos dizer que as proteínas do canal são uma das partes mais importantes do sistema de transporte de membrana de uma célula. Consiste em diversas subunidades proteicas diferentes e está presente nas células de todos os seres vivos. Desempenha um papel significativo transporte passivo de moléculas e estimula vários procedimentos de transdução de sinal. Também afirmamos a diferença entre proteínas transportadas e proteínas de canal e muito mais. Espero que seja informativo para você.

Leia também:

• Parede celular de fungos e parede celular de archaea
• Os procariontes têm trna
• Exemplos de proteínas globulares
• Os procariontes têm centríolos 2
• O núcleo é uma organela celular
• Exemplo de enzima isomerase
• Exemplos de carrapatos
• O splicing ocorre em procariontes
• Exemplo de códon de parada
• Exemplos de plantas unicelulares

Piyali Das

Olá, sou Piyali Das e estou cursando pós-graduação em Zoologia pela Universidade de Calcutá. Sou muito apaixonado por escrever artigos acadêmicos. Meu objetivo é explicar coisas complexas de forma simples através de meus escritos para os leitores.