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Las células eucariotas están revestidas por una membrana plasmática que protege el interior de la célula. Si bien esta barrera es selectivamente permeable, permite el paso de ciertas sustancias esenciales para la función celular.
La membrana plasmática consta de una bicapa de fosfolípidos que equilibra las superficies exteriores hidrófilas con un núcleo hidrófobo. Incrustadas dentro de esta bicapa hay proteínas que regulan el flujo de moléculas dentro y fuera de la célula.
Las proteínas se dividen en dos categorías:proteínas extrínsecas que abarcan sólo una parte de la bicapa y proteínas intrínsecas o transmembrana que atraviesan toda la capa. Juntas, estas proteínas representan aproximadamente la mitad de la masa de una membrana y pueden moverse libremente o permanecer ancladas, según su función.
Las células dependen de un espectro de mecanismos de transporte (ósmosis, difusión pasiva, difusión facilitada y transporte activo) para adquirir nutrientes y expulsar desechos. Estos procesos están mediados por proteínas de membrana que actúan como canales, transportadores o bombas.
El transporte pasivo no requiere energía celular. Las moléculas pequeñas como el agua, los iones, el oxígeno y el dióxido de carbono pueden moverse a lo largo de gradientes de concentración mediante simple difusión u ósmosis. La difusión facilitada emplea proteínas transportadoras que se unen a moléculas específicas, experimentan cambios conformacionales y liberan su carga en el lado opuesto de la membrana.
Cuando las moléculas deben moverse contra un gradiente de concentración o poseer una gran carga, las células emplean transporte activo. Las proteínas portadoras o bombas impulsadas por ATP se unen al sustrato, aprovechan la energía y transportan la molécula a través de la membrana.
Más allá de las proteínas de la membrana, varios orgánulos orquestan el movimiento de las moléculas dentro de la célula. Estos orgánulos, que forman parte del sistema de endomembranas, utilizan el tráfico vesicular y maquinaria de transporte especializada.
Retículo endoplásmico (RE) Produce e integra proteínas de membrana y secretoras. Los translocones del RE, como Sec61, forman canales que guían los polipéptidos nacientes hacia o a través de la membrana del RE. Una vez dentro, las proteínas se pliegan y modifican antes de empaquetarse en vesículas para su transporte a otros orgánulos o a la membrana plasmática.
Aparato de Golgi refina las proteínas recibidas del RE agregando grupos de carbohidratos y clasificándolas en vesículas. Las proteínas de la cubierta, como la clatrina, dan forma a estas vesículas, lo que garantiza una llegada precisa a la superficie celular o a los lisosomas.
Mitocondrias Poseen un sistema de doble membrana. Mientras que la membrana externa es permeable a moléculas pequeñas, la membrana interna alberga numerosas proteínas que median en la importación de metabolitos esenciales y la exportación de ATP, lo que permite la producción de energía.
Peroxisomas se especializan en β-oxidación de ácidos grasos y desintoxicación de peróxido de hidrógeno. Estudios recientes han descubierto poros grandes que permiten que las proteínas plegadas entren en los peroxisomas, guiadas por señales específicas de dirección peroxisomal.
Comprender estas intrincadas vías de transporte ilumina la base celular de muchas enfermedades relacionadas con el mal plegamiento de proteínas o defectos de transporte, y ofrece vías para la intervención terapéutica.
