1

CITOLOGIA 1º Bimestre

2

Membranas celulares I ......................................................................................................... ... 3

Membrana plasmática II ...................................................................................................... ....8

Membranas celulares III ...........................................................................................................11

Modelos celulares I ................................................................................................................. 15

Modelos celulares I ................................................................................................................. 20

Transportes moleculares através da membrana ..................................................................... 22

Transportes moleculares através da membrana II .................................................................. 26

Transporte ativo ...................................................................................................................... 29

Transporte de água (Aquaporina) ........................................................................................... 33

3

Membranas celulares I

Importância do estudo de membranas celulares para o curso de medicina: apresenta,

hoje, grande importância, uma vez que todos os medicamentos irão atuar sobre

componentes de membrana ou precisarão atravessá-la para atuar dentro da célula.

Lembrando que a célula é a unidade fisiológica e, portanto, também a unidade patológica

onde os medicamentos terão que agir. (Patologias deverão ser combatidas a nível celular).

Hoje estudos de membrana recebem altíssimos investimentos e temos conhecimento

quase que completo dessa em termos científicos, mas não se sabe como utilizar todo este

conhecimento.

Existe diferença entre os termos membrana plasmática e membrana celular. O termo

membrana plasmática é usado para designar a membrana que delimita a célula; já o termo

membrana celular abrange toda e qualquer membrana existente na célula (Membrana

plasmática + organelas).

A membrana é sempre uma estrutura molecular, ou seja, ela é constituída por

moléculas.

Obs* antes de prosseguir com a aula a professora Ana Meyer retoma os conceitos de

moléculas e macromoléculas para que não haja confusão quanto aos constituintes da

membrana.

Moléculas são átomos combinados que constituem a matéria. Compondo um ser vivo

existem apenas quatro moléculas fundamentais (monossacarídeos, ácidos graxos,

aminoácidos e nucleotídeos). Essas moléculas, por ser a base fundamental dos seres vivos são

denominadas biomoléculas. As biomoléculas apresentam inúmeras propriedades; uma delas

é a capacidade de associação entre si e formação de grandes estruturas denominadas então

macromoléculas. Existem inúmeras macromoléculas, porém quatro delas são de maior

importância. Monossacarídeos se associam e formam uma macromolécula chamada

polissacarídeo; os ácidos graxos se associam e formam os lipídios; aminoácidos formam

proteínas e nucleotídeos formam ácidos nucléicos. Possuímos, portanto, moléculas

fundamentais e macromoléculas fundamentais. As macromoléculas têm uma propriedade

que constitui a capacidade se associar entre si e formar estruturas celulares. Temos assim

proteínas e lipídios em associação para formar a estrutura da membrana celular. Quando

dizemos que uma estrutura é molecular, dizemos que ela obedeceu a esse aumento

gradativo do nível de complexidade.

A estrutura da membrana apresenta como função básica e geral formar um

compartimento e este compartimento possibilita a organização da célula, com a separação

dos meios intra e extracelular. A composição interna da célula é completamente diferente da

composição externa e única para cada tipo celular. Isso vale para as células como um todo,

4

mas também para cada organela. Outra característica importante das membranas celulares é

que ela irá compartimentalizar a célula tornando o meio por ela envolto um local que

desempenhará uma função específica.

Ao falarmos de diferenças entre os dois modelos celulares existentes a maior delas é

a existência de compartimentos membranosos nas células eucarióticas e a ausência destes

em células procarióticas, aumentando a complexidade da célula eucarionte. Isso dá a ela uma

serie de vantagens, como uma maior abrangência de funções devido a uma variedade de

ambientes bioquímicos formados no meio intracelular, tornando-a mais eficiente. O sistema

de endomembranas, que apresenta continuidade temporoespacial (que estão inter-

relacionados), é constituído por envoltório nuclear, retículo endoplasmático e complexo de

Golgi, além de seus derivativos. Ele irá dividir a célula em seções (organelas) (como exemplo,

a mitocôndria) e subseções (interior das organelas) (como exemplo, o compartimento

delimitado pela membrana interna da mitocôndria).

A membrana, seja ela interna ou não, será sempre impermeável a macromoléculas.

Proteínas, lipídios, ácidos nucleicos e polissacarídeos nunca atravessam a membrana de forma

livre. Ela apresenta, ainda, uma permeabilidade seletiva a íons.

Obs** Aqui a professora Ana Meyer expõe que o raciocínio não se aplica a mecanismos por

englobamento de vesículas membranosas como endocitoses e exocitoses, nas quais grandes

quantidades de substâncias ou substâncias muito grandes conseguem entrar e sair da célula.

Composição das membranas celulares: lipoproteica. Todo tipo de membrana é

constituído por lipoproteínas, mas está errada a afirmação que diz que toda membrana

celular é igual. Elas apresentam proporções distintas entre lipídios e proteínas; essa diferença

na proporção dá a especificidade àquela membrana e possibilita a ela o desenvolvimento de

diferentes funções. Além disso, os tipos de lipídios e proteínas variam de membrana para

membrana. Isso vale não só para as membranas plasmáticas, mas também para as organelas

membranosas.

Lipídios de membrana: são lipídios estruturais.

Obs*** Breve lembrança do que é e como se organiza um lipídio. Um lipídio é composto pelos

átomos fundamentais (carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e, em alguns casos, enxofre),

que se organizam para formar a unidade básica – ácido graxo. Cada lipídio é composto por um

ou dois ácidos graxos, mas ainda assim são consideradas macromoléculas considerando seu

alto peso molecular. Resumindo... o ácido graxo será uma longa cadeia hidrocarbonada,

esterificada, que dará origem ao lipídio.

Lipídios são as estruturas mais difíceis de ser caracterizadas quimicamente. Isso ocorre

pois, em temperatura e pressão ambientes, apresentam diferentes propriedades físico-

químicas. O único critério que parece se aplicar a qualquer classe de lipídio é a insolubilidade

em água; dizemos, portanto, que os lipídios são substâncias com alta solubilidade em

solventes orgânicos e praticamente insolúveis em água. Levando isso em conta os lipídios

podem ser separados em três grandes classes segundo a biologia: lipídios de reserva

5

energética (constituído por três ácidos graxos – triglicerídeos), lipídios estruturais (membrana

celular) e os lipídios informacionais (de função hormonal); já a bioquímica classifica-os de

acordo com suas composições: lipídios simples (constituídos apenas por ácidos graxos), lipídios

compostos (constituídos por ácidos graxos associados a outras substâncias) e lipídios derivados

(aqueles que eram lipídios, sofreram modificações e desempenham outras funções).

Todo lipídio de reserva é simples; todo lipídio estrutural é composto; todo lipídio informacional

sofreu modificações e é, portanto, um lipídio derivado. Nas membranas celulares existe

apenas uma classe de lipídios, os estruturais.

Todos os lipídios de membrana são estruturais/compostos e irão constituir, no mínimo

50% da massa dessas membranas. São ainda subclassificados em: fosfolipídios,

esfingolipídios e esteróis. Todas essas três classes apresentam moléculas ANFIPÁTICAS,

princípio fundamental para a origem da vida e manutenção da estrutura da membrana.

Obs**** Moléculas anfipáticas: dois tipos de afinidade; em um segmento da molécula há

afinidade por substâncias polares e em outro por substâncias apolares.

Fosfolipídios: ácidos graxos associados a um grupo fosfato. São os mais abundantes

constituintes das membranas celulares. Constituídos por duas longas cadeias

hidrocarbonadas esterificadas (saturadas ou insaturadas) a um álcool, mais um grupamento

fosfato, são divididos em duas partes: cabeça (hidrofílica) e duas caudas (hidrofóbicas),

caracterizando uma molécula anfipática. Essa característica é fundamental para a formação

de membranas e para suas características comportamentais, além de crucial para o início da

vida na Terra. Como a vida se iniciou em meio aquoso, para que uma primeira estrutura

molecular a dar origem à membrana, moléculas lipídicas teriam que estabelecer uma relação

característica com a água para que a configuração típica membranosa pudesse ser

estabelecida. Lipídios em meio aquoso tendem à estabilidade, como em qualquer relação, e

ao menor gasto energético. Para isso o lipídio se comporta buscando atender duas

necessidades, a hidrofílica e a hidrofóbica. Ao se gruparem, as moléculas lipídicas se

configuram de maneira a deixar as caudas hidrofóbicas voltadas para a parte interna e as

cabeças hidrofílicas voltadas para a parte externa, em contato com o meio aquoso,

promovendo a estabilidade. A essa estrutura damos o nome de micela. Para mantê-la existe

uma interação hidrofóbica; as cabeças dos lipídios são atraídas pela água, enquanto as

caudas hidrofóbicas se atraem. Essas forças, pois, se equilibram e mantêm a estrutura.

Devido a essa necessidade de interação caudal, o tamanho das micelas deve ser

reduzido a fim de não afastar demais as caudas; uma vez que se essa interação ultrapassar

um mínimo calculado a membrana automaticamente se rompe. Como mecanismo de

adaptação existe a formação de bicamadas lipídicas quando a quantidade de lipídios é muito

grande. Ao se organizar dessa forma, no entanto, surge a necessidade de se formar uma

estrutura contínua, fechada, sem uma extremidade aberta; dessa forma não existirá a

interação da porção hidrofóbica da membrana com a água. Dessa maneira a estrutura se

fecha sobre ela mesma, dando origem a um compartimento celular. Essa característica já é

muito explorada na medicina para o transporte de substâncias que atuarão a nível celular no

combate de patologias (ver arquivo de leitura complementar “the magic bullet” acerca da

6

aplicabilidade de lipossomos). Na camada externa da membrana existe o predomínio de um

tipo de fosfolipídio denominado fosfatidilcolina, enquanto que na camada interna desta há

predomínio do tipo fosfatidiletalonamina.

Glicolipídios: Um outro tipo de lipídio encontrado na membra está ligado a um

açúcar (oligossacarídeo, sempre). Esse glicídios são organizados de forma a possuir uma

grande quantidade de hidroxilas, sendo chamados de poli-hidroxialdeídos de forma linear ou

cíclica.

Obs**** Retomada do conceito e classificações de glicídios. Monossacarídeos são moléculas

da constituição básica dos açúcares, atuando no organismo como intermediários do

metabolismo (essenciais para uma reação metabólica). Oligossacarídeos são compostos por

dois a quatorze monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas, exercendo a função de

nutrição e estabelecendo associações com proteínas e lipídios nas membranas celulares.

Esses oligossacarídeos constituídos por duas ou até dez moléculas estão associados a lipídios e

proteínas, formando uma estrutura muito importante chamada glicocálix (glicolipidíos e

glicoproteínas).

Esteróis: apresentam uma estrutura que os diferenciam dos demais lipídios de

membrana, o peridociclopentanofenantreno. Durante a formação sofrem uma série de

modificações que os levam a apresentar um conjunto de anéis cíclicos, garantindo-os

características completamente diferentes das dos fosfolipídios. Enquanto estes apresentam

certa mobilidade lateral de suas caudas, garantindo a fluidez da membrana, os esteróis são

estruturas fixas que acabam regulando a fluidez da membrana e impedindo a

desestabilização da membrana. Para isso moléculas de esteróis são colocadas entre

moléculas de fosfolipídios, diminuindo sua mobilidade lateral. O mais importante esterol de

membrana é denominado colesterol.

Resumindo.... a membrana plasmática será composta por três tipos de lipídios; os

fosfolipídios, os esteróis e os glicolipídios organizados em uma bicamada e distribuídos de

forma diferentes, deixando a membrana uma estrutura assimétrica. A estrutura da

membrana apresenta algumas características, como a propriedade autosselante, a

elasticidade e a resistência, que são resultados das propriedades dos lipídios. Outra

propriedade vital para a membrana é a capacidade de função, que hoje se sabe não é

espontânea; para isso atuam no mecanismo proteínas especificas.

Características dos movimentos da membrana:

Fluidez: propriedade da movimentação dos fosfolipídios no plano da membrana que

permite o deslocamento de proteínas. Permite o transporte de substâncias pela membrana,

mecanismos de endocitose e exocitose, fusão de diferentes membranas com mistura de suas

proteínas (hibridomas), divisão celular...

Para a prova!!!!!!! O que DETERMINA a fluidez da membrana é a movimentação lateral das

caudas dos fosfolipídios que compõe a membrana e o grau de fluidez, o que INFLUENCIA o

7

movimento (temperatura, grau de saturação ou instauração, composição lipídica da

membrana, quantidade de colesterol).

Obs***** células procariontes possuem esteróis na membrana, mas não colesterol. A

composição da sua membrana é muito mais proteica; isso compensa a falta de organelas no

citoplasma uma vez que as funções que seriam exercidas por estas passam a ser

desempenhadas pelas proteínas de membrana.

Movimentos de rotação: sobre o próprio eixo.

Flip-flop: mudança de camada (entre a camada externa e interna) não espontânea e

muito rara. É mediada por proteínas (flipases).

Jangadas lipídicas: importância para o entendimento de mecanismos de introdução

de patógenos na célula. Determinados grupos de lipídios se unem e formam estruturas

esféricas com capacidade de se movimentar no plano da membrana, transportando

proteínas e receptores especiais no plano bidimensional.

Proteínas de membrana: responsáveis pelas diferentes funções de membrana. São

macromoléculas constituídas por aminoácidos; cadeias de aminoácidos dobradas sobre si

mesmas de maneiras específicas relacionadas com suas funções.

Obs* proteínas são macromoléculas (grande peso molecular) e também polímeros cujos

monômeros são os aminoácidos unidos por ligações peptídicas.

Montadas por estruturas denominadas ribossomos, apresentam uma estrutura

primária (sequência de aminoácidos – linear) que não tem função biológica nenhuma,

estrutura secundária (espiralização em alfa hélice ou beta pregueada), estrutura terciária

(comprimento=largura – proteína globular) e estrutura quaternária (proteínas associadas a

outras proteínas).

As proteínas de membrana são classificadas em dois grandes grupos: proteínas

intrínsecas/integrais (atravessam a membrana totalmente) e extrínsecas/periféricas (não

atravessam a membrana ou estão diretamente associadas à mesma).

8

Membrana plasmática II

*Proteína desempenha varias funções para a membrana (multifuncional)

Proteínas intrínsecas ou integrais: (de difícil remoção) atravessam a membrana total ou

parcialmente

Transmembrana:

- domínio interno (voltado ao meio citoplasmático)

- domínio externo (voltado ao meio extracelular)

# Unipasso: atravessa a membrana apenas uma vez

# Multipasso: atravessa mais de uma vez a membrana, podendo formar

estruturas circulares como poros.

Proteína de adesão (manutenção do tecido)

Proteínas de transporte

Proteínas captadoras de sinais (reconhecimento)

Proteína integral de única camada: está associada a apenas um lado da bicamada. Pode ser

de domínio citoplasmático ou externo dependendo do tipo celular.

Proteínas extrínsecas ou periféricas: (de fácil remoção) não ligadas diretamente à membrana,

mas pelo intermédio de outra proteína. São sintetizadas pela célula, exocitadas e permanecem

aderidas à superfície celular.

Proteínas extrínsecas aderidas à superfície citoplasmática desempenham duas funções

principais: enzimática e sinalizadora.

O modelo de membrana atualmente adotado, o mosaico fluido, é um modelo virtual,

uma vez ser impossível sua visualização ao microscópio óptico ou eletrônico devido a sua

dimensão (75 Å) – tamanho de dois lipídios estruturais. Para se observar a membrana como

um risco preto ao microscópio eletrônico é necessário um aumento de 600 mil vezes. Um

aumento maior, como o de 1 milhão de vezes é possível, mas a membrana não suporta o feixe

de elétrons e se rompe.

Propriedades (característica e não função!!!) da membrana: decorrentes da estrutura e

composição.

9

Fluidez: resultado do movimento lateral das caudas dos lipídios estruturais; controlada

pelo colesterol, temperatura e grau de saturação/insaturação dos lipídios. Tem como

função permitir o movimento lateral de lipídios e proteínas (jangadas lipídicas), sem

gasto direto de ATP. *obs: o grupo de lipídios ligados à proteína será sempre o mesmo.

Assimetria: face interna diferente da face externa; glicolipidios e glicoproteínas

presentes apenas na face externa. Resultado da diferente distribuição de

componentes. Diferentes composições resultam em diferentes funções

(simultaneamente).

Capacidade auto selante: fusão de membrana

Potencial de membrana: difereça de distribuição de carga elétrica; face externa

carregada positivamente (Na*) e face interna carregada negativamente (K*). Essa

diferença

Glicocálix: conjunto de moléculas de oligossacarídeos. Podem estar associadas a proteínas ou a

lipídios.

Parte do Gustavo abaixo!!!

Glicocálix não é um açúcar ou uma proteína, mas sim o conjunto de todos os

oligossacarídeos ligados a lipídios e a proteínas de membrana e mais um componente, que nós

chamamos de proteínas adsorvidas. O glicocálix é observado na superfície esterna de todas as

membranas plasmáticas de origem ANIMAL. Na célula vegetal não está comprovada a

presença do glicocálice. Nas organelas o glicocálix está presente apenas nos lisossomas e está

voltado para o interior da organela (a Profª Ana Meyer explica que a única exceção é o

lisossoma), e mesmo assim o glicocálix é uma estrutura característica da membrana

plasmática. E ele está voltado sempre para o meio externo, nunca presente na membrana no

meio interno. Por que isso? Porque esses oligossacarídeos tem função informacional

(reconhecer substâncias). Ele determina, juntamente com a distribuição dos lipídios, a

assimetria da membrana plasmática.

O que é um lisossoma? É uma organela presente no citoplasma de todas as células de

origem animal que tem como função a digestão intracelular. Digestão é quebra. E queba

depende de enzimas. Dentro do lisossoma há cerca de 50 enzimas diferentes hidrolíticas.

Podem ser proteases, lipases e glicosidases. Portanto, essa membrana do lisossoma possui um

glicocálix com grande quantidade de açúcar ligados a lipídios e proteínas voltados para a face

interior para criar uma região de defesa para a membrana. Assim as enzimas hidrolíticas não

conseguem atuar diretamente sobre a membrana. E portanto, nos lisossomas, o glicocálix tem

função de proteção da digestão enzimática da membrana. Vale lembrar mais uma vez que é a

única estrutura que o gligocálix será observado no meio luminal.

10

Qual a composição do glicocálix? O glicocálice é apenas a cobertura externa. Não é

levado em conta proteína ou lipídio ligado aos oligossacarídeos. O glicocálice é composto

APENAS por OLIGOSSACARÍDEOS que estão ligados a proteínas ou lipídios de membrana mais

as proteínas adsorvidas. (Ela repetiu essa parte no mínimo umas mil e uma vezes... então é

bom ficar esperto(a)!)

Quais as funções do glicocálix? Ele está presente em cada célula animal. E em cada tipo

celular vai apresentar uma função diferenciada. Ele não vai desenvolver a mesma função em

todas as células! Já que nem todos os açúcares são iguais. Podem apresentar função de

reconhecimento, marcação, sinalizador, etc. Uma das funções é proteger a superfície celular

de agressões mecânicas e químicas, porque ele cria uma camada. E essa camada impede, até

certo ponto, que substâncias químicas promovam a agressão às estruturas básicas da

membrana. Então tem-se uma cobertura que possibilita a proteção contra ações agressivas.

O glicocálice contribui para a formação do potencial de membrana. Como? -Porque os

açúcares possuem carga predominantemente negativa. E portanto atraem na superfície celular

íons de carga positiva.

Funções específicas:

*Nas células do intestino delgado há uma grande quantidade de glicocálix. Que

formam uma cobertura sobre a superfície da célula que diminui a agressão química e mecânica

características dessa região que possui a passagem do bolo alimentar. Porém a função mais

importante está relacionada com as proteínas adsorvidas. No intestino delgado elas são

enzimas responsáveis pela ultima etapa da digestão extracelular. Há grande quantidade de

peptidases e glicosidases.

*O gligocálix do espermatozóide é responsável pelo reconhecimento no Ovócito.

No fim da aula a Profª Ana Meyer lembrou que quer que a turma mude a história do

primeiro bimestre.

11

Membranas celulares (III) – Glicocálix e transportes

O glicocálix contribui para a manutenção de várias características da membrana, como

por exemplo o potencial de membrana, já que ele é constituído por oligossacarídeos

predominantemente de carga negativa. Portanto ele atrai e mantém naquela região uma

grande quantidade de íons de carga positiva.

*****A profª Ana Meyer fez questão de lembrar DE NOVO que o glicocálix não é um

açúcar, ou um oligossacarídeo. Mas sim o conjunto dos oligossacarídeos que formam a

cobertura de uma célula.

De célula para célula a composição do oligossacarídeo muda. E em cada célula vão

desempenhar uma função diferenciada. Isso faz com que o glicocálix apresente uma grande

variedade de funções. Isso depende do que? - Da célula que se está analisando.

O glicocálice não protege indefinidamente a célula. Mas AUXILIA na proteção. Não

existe proteção total. Senão não haveria morte celular.

Uma outra função ocorre nas hemácias. Os oligossacarídeos do glicocálice das células

sanguíneas determinam o tipo sanguíneo (ABO).

O glicocálix tem a capacidade de ser responsável pela antigenicidade. Os glicocálix

possuem componentes capazes de reconhecer corpos estranhos (antígenos ou no-self) e

ativar o sistema imunológico.

*****Corpo estranho é tudo aquilo que não é próprio. Pode ser um organismo, uma

molécula, um veneno ou um medicamento.

O espermatozóide tem que promover um reconhecimento do ovócito para que

ocorra a fecundação. Foi comprovado que esse reconhecimento é responsabilidade do

glicocálice (o ovócito tem uma zona pelúcida- glicocálix- e só ocorre a fecundação quando o

ovócito e o espermatozóide realizam ligações específicas).

Além da antigenicidade, ele tem outra propriedade que é geral. Ele tem capacidade de

promover o reconhecimento celular.

Tentaram retirar o glicocálix das hemácias a fim de tornar todo sangue “doável”. Mas a

célula deixa de exercer suas funções características dentro do organismo.

Adesão celular. Existe um conjunto de proteínas chamadas de CAM's (proteínas de

adesão celular). As cam's são glicoproteínas transmembrana. Existem 4 super famílias de

glicoproteínas expressas na superfície celular (que foram sintetizadas e inseridas na

membrana). Dentro de cada família há uma grande quantidade de subfamílias. As mais

importantes são as integrinas, selectinas, imunoglobulinas e caderinas. Não é necessário saber

os nomes de cada família. O importante é saber que o glicocálice exerce função de adesão

celular e que existem família de proteínas denominadas proteínas de adesão celular. Onde

12

elas estão? - Na superfície de membrana. São glicoproteínas extremamente grandes. A

proteína possui um domínio no meio citoplasmático e uma região onde está ligada a outros

complexos proteicos e ao açúcar. E elas vão integrar (integrina) dois ambientes (duas células).

Integrinas são a principal família de proteínas que possibilitam adesão das células e a

manutenção do tecido(conjunto de células que estão aderidas de alguma forma).

As proteínas de adesão também atuam como receptores para outras moléculas. Os

leucócitos utilizam essa propriedade. Os leucócitos tem que tem a capacidade de sair do

sangue e penetrar no tecido conjuntivo (diapedese) para exercer função de defesa do

organismo. Para que a diapedese ocorra a célula deve estar aderida a parede do vaso e o

leucócito vai possuir integrinas e selectinas que possibilitam esse movimento de diapedese.

Além disso o glicocálix tem outra função bastante importante. Ele apresenta função de

inibição por contato. Ao nos cortamos o tecido começa a se reconstituir. E após um certo

aumento celular a divisão cessa. Experimentos comprovaram que o glicocálix inibe a divisão

celular, por contato. Ao remover o glicocálice a divisão celular continua indefinidamente,

formando uma massa disforme de células. Uma célula cancerosa desativa a síntese de

componentes do glicocálix, podendo se instalar em outros locais do corpo sem ser

reconhecida pelo sistema imunológico (mesmo sendo uma célula no-self). Não é

desencadeada uma resposta inflamatória à presença de uma célula neoplásica.

A membrana plasmática ainda tem outra diferente função. A comunicação com as

outras células, organismo, e meio externo em geral. A membrana plasmática promove a

interface entre o meio externo e o meio interno da célula. É responsável pela COMUNICAÇÃO

QUÍMICA ENTRE AS CÉLULAS. Essa comunicação é fundamental para a manutenção da

homeostase (equilíbrio~saúde), e tem que ocorrer de forma precisa. A comunicação vai

determinar a diferenciação celular, ou seja, quais destinos uma célula vai tomar. Uma célula

não pode se dividir aleatóriamente. São necessários comandos externos.

*****A comunicação celular é responsável por um número muito grande de funções

vitais.

A célula tem 3 vias principais de comunicação:

1 – Comunicação endócrina/hormonal. Será feita sempre através de hormônios

2 – Comunicação Neuronal.

3 – Comunicação paraclina. É aquela que ocorre entre células vizinhas.

*****Independente do tipo de comunicação, a comunicação sempre envolverá um

sinal, uma transdução (modificação de um sinal em outro) e uma resposta.

13

Quem é esse sinal dentro da célula, em termos de biologia celular? - É sempre uma

molécula. Essas moléculas são denominadas LIGANTES. Esse termo engloba todas as

moléculas que podem desempenhar a função de sinal, e que tem uma característica em

comum: TODOS se ligam a um receptor de membrana.

Um receptor de membrana é uma proteína transmembrana que vai possuir um sítio

específico e vai ser capaz de promover uma ligação com substâncias ou moléculas específicas

e desencadear uma resposta celular.

A partir da ligação ocorre a transdução, é realizada tanto pelo receptor como por

complexos de moléculas associadas, e um tipo de sinal é transformado em outro (exemplo:

sinal elétrico em sinal químico). E a resposta depende do tipo de célula que se está

examinando.

*****O receptor de membrana é específico para cada tipo de hormônio. O hormônio

é liberado. Se liga ao receptor e ativa uma proteína específica. Essa ativação possibilita a

ligação de carreadores de energia (ATP e GTP). O GTP promove a hidrólise, a fosforilação da

proteína e a ativação de uma série de reações em cadeia e vai produzir uma substância que vai

sinalizar dentro da célula.

Pra que existe um compartimento celular? - Para delimitar um ambiente específico.

Uma composição iônica e molecular específica que possibilita o desenvolvimento, com muita

eficiência, de determinadas funções.

*****Estudar MUITO os conceitos relacionados a transporte!!!

O que é permeabilidade seletiva? - NÃO É UM MECANISMO, NEM FUNÇÃO, NEM

PROCESSO! É uma característica. As membranas possuem como característica a

permeabilidade seletiva. Permear significa permitir. Permitir de forma SELETIVA. A

membrana não é uma barreira. Essa permeabilidade seletiva é a capacidade de permitir a

entrada de substâncias úteis e a saída de produtos e restos de resíduos do metabolismo.

Quando eu afirmo que a permeabilidade seletiva é a capacidade de permitir a entrada

de substância úteis, quem são as substâncias úteis? - São as substâncias fundamentais.

Aminoácidos, oligossacarídeos, ácidos graxos, nucleotídeos, íons e água. Mas tudo tem que

ser controlado!

Capacidade de permitir a saída de restos. O que são esses restos? - Uréia, CO2, etc.

Capacidade de permitir a saída de produtos, como hormônios.

A importância biológica da permeabilidade seletiva é de manter o ambiente interno

em condições de desenvolver funções fisiológicas (manter a homeostase) e promoção da

vida.

14

Homeostase é o equilíbrio. Tudo isso está correto. Desde que eu entenda que a célula

não está em equilíbrio com o meio! NUNCA! A composição interna dela é diferente do meio

externo. Por isso existe a membrana, para tornar o ambiente celular diferente do ambiente

extracelular. Essa diferença entre os meios dá a homeostase.

Como ocorrem os mecanismos de entrada e saída? Como é exercida a permeabilidade

seletiva de uma membrana plasmática? - Ela é exercida através de um complexo sistema de

transporte através da membrana. É um complexo sistema é necessário transportar

diferentes substâncias.

Qual é a característica da membrana que influencia no mecanismo de transporte de

ácidos graxos através da membrana? - É A SOLUBILIDADE. Quanto mais solúvel uma

substancia for em lipídios maior será a sua facilidade de transporte (uma vez que a

membrana é, essencialmente, lipídica).

O que é potencial de membrana? - Distribuição de cargas externas(+) diferentes da

carga interna(-). Moléculas carregadas não passam com facilidade pela membrana, pois são

repelidas pela carga do potencial de membrana!

*****A estrutura da membrana influencia a permeabilidade seletiva. A composição da

membrana, o potencial de membrana, a fluidez de membrana afetam a permeabilidade

seletiva.

A permeabilidade seletiva tem uma grande importância biológica e é exercida através

de um complexo sistema de transporte que é subdividido em mecanismos de transporte ativo

e passivo (próxima aula).

15

MODELOS CELULARES

Essa parte de modelos celulares não será encontrada, na forma de um capítulo, no nível de um

livro como o Alberts. Ele considera que isto é parte do ensino médio. Então, encontrará no

primeiro capítulo a ORIGEM E EVOLUÇÃO CELULAR. “Modelos celulares” está no Junqueira. E

só pode usar o Junqueira, no começo da disciplina para RELEMBRAR alguma coisa. Ou seja,

JUNQUEIRA É PROIBIDO PARA ESTUDAR MEMBRANA CELULAR E TRANSPORTE NA

MEMBRANA. ISSO DEVE SER ESTUDADO NO ALBERTS.

E quando eu digo Alberts, podem ser utilizados livros do mesmo nível. Por exemplo, o Lodish. É

um excelente livro, melhor do que o Alberts, mas ele exagera. Por exemplo, ‘canais iônicos”

possui 5 capítulos. Tomem cuidado e me perguntem qualquer coisa. E recebi uma dúvida por

e-mail: é sobre o trabalho. Abriu o roteiro e ficou com uma dúvida: se pode usar livros ou

artigos retirados da internet. PODE. Desde que não seja artigos de blog (porque é opinião

pessoal). Pode-se usar revistas científicas e não sei se disseram para vocês, mas a biblioteca dá

um curso de “como localizar artigos científicos nas bases de dados científicos”. É coisa de 1

hora no máximo. É interessante.

A teoria celular tem 3 paradigmas: são as bases no estudo na área biológica e da saúde.

Todos os seres vivos são constituídos por células. Mas as células são iguais? É um vício que

temos do ensino médio de achar que sim. E não confundam “modelo” com “tipo”.

MODELO -> Eucarionte e Procarionte.

TIPO -> dentro do modelo eucarionte. (variedades).

Todos os organismos são constituídos por células, mas nem todas são iguais. Possuem

características diferentes. Na atualidade, temos dois modelos: eucarionte e procarionte. O

eucarionte, a célula eucarionte, constitui em seres unicelulares e todos multicelulares. Então

eu tenho alguns protozoários que são eucariontes, mesmo sendo unicelulares. As bactérias e

algas cianofíceas são procariontes (todos unicelulares).

Quais são as diferenças básicas entre esses dois modelos?

O modelo celular procarionte tem como principal característica ser “estruturalmente simples”.

O que isso significa? Não é bioquimicamente simples, nem metabolismo simples. Nada disso. É

exatamente o que está escrito: estrutura simples. Morfologia extremamente simples. Então,

esses seres procariontes são, hoje, classificados em dois grandes grupos:

Arquibactérias e eubactérias.

Procariontes -> bactérias e algas cianofíceas. Essas bactérias são divididas em dois grandes

grupos: arquibactérias e eubactérias.

16

Tudo que nós conhecemos de biologia celular, de controle de expressão genética, de

mecanismo de ação de medicamento (antibióticos, por exemplo) se deve à uma espécie de

bactéria: Eschericia coli. É um modelo de estudo na área da saúde e na médica.

Dentro de uma bactéria, podemos observar um citoplasma e uma molécula de DNA circular

que, em geral, está próxima à uma única dobra de uma membrana. Portanto, como podemos

observar, não existem ORGANELAS.

Agora, um erro muito comum: a célula não é POBRE em organelas. Pobreza é relativa. Pobre

ainda tem alguma coisa. Pobre não é desprovido. Pobre tem pouco. Mas a bactéria não possui

organelas, portanto, é pobre em MEMBRANAS (e não em organelas). E os ribossomos?

Vamos rever o conceito de organela: é um compartimento delimitado por membrana. Deste

ponto de vista, obviamente ribossomos não são organelas. Nem centríolo, nem ribossomos

são organelas. São estruturas moleculares da célula.

Vejamos como ela é simples: citoplasma, um DNA circular, sem organelas e uma parede

bacteriana. Quando eu observo uma célula eucarionte, posso observar que ela é uma célula

que apresenta ÍNÚMEROS COMPARTIMENTOS MEMBRANOSOS.

Quando eu comparo, a eucarionte é estruturalmente complexa. Então, uma das características

que diferenciam a célula procarionte da eucarionte é o NÍVEL DE COMPLEXIDADE

ESTRUTURAL.

Quando eu penso em bactérias, ou células procariontes, vamos lembrar: são estruturalmente

simples. São divididas ou classificadas em dois grandes grupos: arquibactérias e as eubactérias.

As arquibactérias são um motivo de estudo na atualidade, mas pouco se sabem sobre elas. São

bactérias no estágio intermediário entre procarionte e eucarionte. Possui característica de

ambas. Por isso alguns livros e artigos científicos postulam (não está aceito totalmente), que

ela seja um terceiro modelo celular. Então, nós teríamos procariontes, eucariontes e

arquibactérias. Isso porque ela possui características próprias e únicas. Mas elas são de difícil

obtenção. São encontradas em ambientes, do ponto de vista humano, inóspitos. Como por

exemplo, as fontes termais (altíssimas temperaturas), fundo do oceano (300-2000m), na beira

de vulcões (pH extremamente ácido) e salinas (ambiente que desidrata tudo). Então, são

bactérias difíceis de estudo. É quase impossível reproduzir as condições originais (para estudar

a reprodução, metabolismo, etc). Portanto, sabe-se muito pouco delas.

A Eschericia coli, observada através da microscopia eletrônica de varredura, tem um formato

de bastão.

As bactérias tem pequena variedade de formas. Então, basicamente, encontramos bactérias

em 4 (quatro) formas possíveis. São as únicas conhecidas. Ou ela é uma estrutura esférica

(coccus) ou ela tem uma estrutura cilíndrica (bastão) ou ela pode ter uma forma curvada

(bastão torcido) ou ela pode se enrolar na forma de um espiral ou espiroqueta ou helicoidal.

- nesse momento, a professora mostra bactérias de variadas formas.

17

A partir dessas quatro formas, formam-se outras: estreptococcus (associações de coccus), a

forma de bacilo pode ter flagelo, as helicoidais podem ser curvadas, os bacilos podem se

associar, etc.

Todas as formas são essas. Portanto, pode-se dizer que os procariontes tem uma PEQUENA

VARIEDADE DE FORMA. Só para vocês terem uma ideia: no nosso organismo, temos 250 TIPOS

diferentes de células eucarióticas. Só no nosso organismo. Portanto, quando eu comparo a

variedade de FORMAS DE CÉLULAS PROCARIONTES E EUCARIONTES,EU POSSO AFIRMAR: AS

CÉLULAS EUCARIONTES POSSUEM UMA MAIOR VARIEDADE DE FORMAS. OU: AS CÉLULAS

PROCARIONTES POSSUEM UMA MENOR VARIEDADE DE FORMAS.

Tamanho: as maiores bactérias possuem 1 micrômetro. Tudo que fica menor que nossa

capacidade de visão é difícil imaginar. Então, criamos uma relação. A bactéria é 1000x menor

que o núcleo da célula eucarionte.

Resumindo, estruturalmente simples, alta diversidade bioquímica (pode estar em diferentes

ambientes, e neles a bactéria precisa adaptar o metabolismo – captar, transformar e utilizar

energia. Por exemplo, se a bactéria vive em uma salina, ela precisa adaptar o seu metabolismo

para conseguir viver. Há outras que vivem degradando pedras, etc.)

Quais outros componentes básicos estruturais?

O material está disperso. ERRADO. O material não está disperso. Normalmente, ele tem um

lugar fixo (nucleóide) – que é perto da dobra da única membrana (mesossomo). Portanto, não

está espalhado. Ocorreu um erro na tradução. O correto é: não há membrana alguma

separando o material genético do citoplasma.

O plasmídeo é um fragmento do DNA. Está no citoplasma e tem como função a troca de

informação genética com as outras bactérias.

ENTÃO ISSO É UMA REPRODUÇÃO SEXUADA?

Vamos reformular: há dois tipos. Sexuada e assexuada. A primeira, prevê a fusão de gametas,

ou seja, fusão de células especializadas. E isso só existe em organismos multicelulares,

portanto, eucariontes.

Na reprodução assexuada, não existe fusão de gametas. Ela pode ocorrer por diferentes

mecanismos (conjugação, brotamento, bipartição, etc). Portanto, ocorre uma reprodução

assexuada ao trocar informações material genético entre bactérias.

E por que os organismos vivos optaram pela reprodução sexuada?

Produz variabilidade genética. Mas e a reprodução assexuada? Ela não produz variabilidade

genética? E a resistência bacteriana?

Não é essa a razão pela qual optaram a reprodução sexuada.

18

Se a reprodução assexuada ocorre por bipartição e gera, teoricamente, células iguais, como

que as bactérias adquirem resistência bacteriana?

As bactérias tem pilis. Existem dois tipos de pilis: os de reprodução e adesão sobre outro

organismo. O primeiro é utilizado para a troca de pequenos fragmentos de material genético,

chamado plasmídeo.

CÉLULA EUCARIONTE: Animal ou vegetal. (lembrem-se: bactéria não é vegetal)

Essas células eucariontes são semelhantes (alta complexidade estrutural e ambas têm

organelas, compartimento). Mas, pra quê? Qual a vantagem dessa compartimentalização?

Voltando, eu tenho células que, ao longo do processo evolutivo, foram ganhando organelas.

Mas, qual a vantagem?

A principal é a eficiência. Quando há compartimentos, há ambientes com composição e

características para desenvolver uma determinada função. Maior eficiência, portanto. Pense

nisso como a sua casa: é dividida em compartimentos. Um é seu quarto, outro é a cozinha,

outro o banheiro, etc. Quando entro no compartimento ‘BANHEIRO’, há instrumentos

necessários para a higiene, para as necessidades fisiológicas, etc. Na cozinha, há panelas,

alimento, etc. Agora, imagine a sua casa sem compartimento algum – tudo misturado. Para

dormir, terá que achar a cama. Para escovar os dentes, terá que procura-los. Enfim, quando há

compartimentos e nele há componentes específicos, ganha-se eficiência. E, com isso, pode-se

fazer atividades mais complexas com menor gasto de energia (comparado ao “desorganizado”)

mais rápido tbm.

Se a célula deseja realizar uma digestão intracelular, há um compartimento: o lisossomo.

Delimitado por membrana, com, Bombas de sódio e potássio, bomba de prótons, enzimas

hidrolisantes,lá pra dentro um ambiente ácido. Esse ambiente serve para a produção de ATP

ou armazenar informação genética? Não. Apenas digestão. Portanto, aumentou-se a

eficiência.

Durante o processo evolutivo, ganhou compartimentalização, assim, ela precisou de uma

estrutura chamada CITOESQUELETO. Isso vai possibilitar a manutenção estrutural, a disposição

das organelas e vai controlar todo o trânsito de vesículas entre as organelas.

O citoesqueleto mantém a forma nas células eucarióticas e, nas procariontes, a parede

bacteriana.

Citoesqueleto, compartimentos/organelas, estrutura, forma e tamanho são as principais

diferenças entre a célula eucarionte e a procarionte.

Todos os organismos vivos são constituídos por células (não iguais). Existem células do modelo

procarionte e eucarionte.

Procarionte: estruturalmente simples, sem organelas, contendo uma molécula de DNA

circular, pouca variabilidade de formas e uma alta complexidade bioquímica. Do outro lado, as

19

células eucariontes com uma grande variedade de formas, altamente compartimentalizada e a

presença de um citoesqueleto (trânsito e tráfego intracelular).

E as semelhanças? Em termos estruturais, possuem membrana plasmática, citoplasma e a

presença de ribossomos. A composição molecular é a mesma, tanto nas procariontes quanto

nas eucariontes. A composição química é a mesma: CHON.

”Do pó viestes ao pó retornarás. Do CHON viestes ao CHON retornarás.”

Aumento no nível de complexidade gradual. Átomos -> ligações -> moléculas ->

macromoléculas (proteína, por exemplo). Estas associam-se entre si, formando esqueletos

moleculares e terão funções variadas. Polissacarídeos, por exemplo, para a reserva energética

ou estruturais.

Todos os organismos vivos conhecidos são compostos pela mesma composição química.

Vantagem disso? Um pode “comer o outro”. Os componentes do outro ser vivo serão usados

pelo seu organismo na formação de novas estruturas, reserva energética, etc.

20

Modelos Celulares( Aula 5)

Todos os organismos vivos são constituídos por células. As células são divididas em modelo

celular eucarionte e procarionte, ambas subdivididas em vários tipos (ex.: neurônio= tipo de

célula do modelo eucarionte) LEMBRAR: MODELO é diferente de TIPO.

O modelo eucarionte está presente em seres unicelulares e em todos os multicelulares. O

modelo procarionte está presente nas bactérias e nas algas cianofíceas.

Ambos os modelos, procarionte e eucarionte, são provenientes de uma célula procarionte

primitiva.

Célula PROCARIONTE:

Estruturalmente simples

DNA circular, próximo a uma única dobra de membrana (mesossoma), em contato

com o citoplasma(NÃO está disperso)

SEM ORGANELAS (Organela= compartimento delimitado por membrana) /Pobre em membranas

Importante: ribossomos não são organelas

Alta taxa de reprodução por bipartição simples

Alta diversidade de nichos ecológicos

Variados meios de obtenção de energia (ex.: bactérias organotróficas, fototróficas, litotróficas)

Nucleoide( Sufixo OIDE= “semelhante a”): estrutura semelhante a um núcleo

Plasmídeo: atua na troca de material genético entre bactérias

Bactérias: - Eubactérias = Escherichia coli, modelo de estudo para as áreas biológica e médica, tem

forma de bastão e é encontrada no intestino.

- Arquibactérias = Estágio intermediário entre as células eucarionte e procarionte, pois

possui algumas características de ambos os modelos. São encontradas em ambientes inóspitos e são

nomeadas pelo lugar em que são encontradas (ex.: termófilas, acidófilas).

Formas de bactérias

(Poucas formas se comparado às células eucariontes)

As bactérias possuem meios de adaptar o metabolismo em condições desfavoráveis a seu desenvolvimento

21

Reprodução Sexuada: Fusão de gametas

Reprodução Assexuada: Não há fusão de gametas

A reprodução assexuada também gera variabilidade genética

Célula EUCARIONTE:

Estruturalmente complexa

Compartimentos/Organelas: Cada compartimento mantem ambiente enzimático e iônico

próprio, que possibilita a manutenção de reações para manter a homeostase celular.

Compartimentalização = Maior eficiência e tamanho maior

Citoesqueleto: Suporte mecânico para componentes celulares, trânsito de vesículas entre as

organelas

Semelhanças entre células eucariontes e procariontes: Possuem membrana plasmática, citoplasma,

ribossomos ( RNA e DNA), composição molecular/química.

Monossacarídeos Polissacarídeos

Ácidos Graxo Lipídeos

CHON Moléculas Macromoléculas

Aminoácidos Proteínas

Nucleotídeos Ácidos Nucleicos

22

Transportes moleculares através da

membrana

A permeabilidade seletiva (característica da membrana) é a capacidade de selecionar e

permitir a entrada de substancias úteis e selecionar e permitir a saída de produtos ou restos

de metabolismo, depende da célula que eu estou analisando. Há uma capacidade biológica

extremamente grande, que é o contrário do que todo mundo pensa: ela vai manter o meio

interno diferente do meio externo. E essa diferença vai possibilitar que a célula desenvolva

diferentes funções, ou seja, mantém suas condições fisiológicas. Um exemplo disso é muito

conhecido de vocês, que é o potencial de membrana, quando vocês estudam a transmissão do

impulso nervoso.

Então essa diferença é fundamental, e esse é um dos conceitos mais difíceis de vocês

internalizarem. A gente vai ver isso no evento festivo com certeza. No evento festivo 70%

ainda acaba cometendo aquele velho erro: “Isso existe para a célula adquirir equilíbrio”, né?

Então o termo “equilíbrio”, sempre deve ser tratado com muito cuidado porque o termo

equilíbrio é confundido com homeostase. Homeostase é quando a célula está em plena

capacidade de função. Ela está desenvolvendo suas funções. Então, popularmente, se diz

assim “a célula está em equilíbrio” e isso foi levado ao pé da letra e se foi confundido o que?

“Equilíbrio molecular iônico” e isso é outro departamento. EQUILÍBRIO NÃO É HOMEOSTASE.

Bom, essa permeabilidade seletiva é a capacidade de selecionar e transportar, ou seja,

permitir a passagem. Como ela seleciona? Essa é a primeira questão que a gente vai ter que

responder. Como que ela transporta? Essa é a segunda questão a ser respondida.

A permeabilidade seletiva é realizada por um conjunto de mecanismos de transporte. Não é

um, não são dois. É um conjunto de mecanismos de transportes, que são denominados

transporte molecular.

Obviamente eu não estou falando de proteínas, de lipídios, de polissacarídeos nem de ácidos

nucleicos, por que essas são macromoléculas. Quando eu falo transporte molecular, fica claro

que eu estou falando de moléculas (aminoácidos, nucleotídeos, ácidos graxos,...) e íons.

Como eu tenho diferentes moléculas com diferentes pesos moleculares, com diferentes

cargas e solubilidade em lipídeos eu não posso ter um único mecanismo de transporte

porque um único mecanismo de transporte resultaria em perda de energia. Exemplo: você

tem um elefante e uma formiga pra transportar, se você usar o mesmo tipo de transporte, não

será adequado. Se você usar o transporte usado para transportar o elefante para transportar a

formiga, você estará perdendo energia. Então a célula minimiza seu custo energético. Tudo é

feito para diminuir o custo de energia para aquele processo.

Então pra que existe uma grande quantidade de mecanismos de transporte? Existe uma

grande quantidade de mecanismos de transporte porque a célula necessita de diferentes

moléculas quanto ao PESO MOLECULAR, à CARGA e à SOLUBILIDADE EM LIPÍDEOS.

23

Por que esses três fatores são levados em conta? Carga: porque a membrana tem potencial

de membrana plasmática. Solubilidade: porque a membrana é formada por uma bicamada

lipídica. Tamanho: gasto energético.

Os mecanismos de transporte foram classificados. Qual o critério de classificação? O 1º é um

critério chamado de Termodinâmico. No critério termodinâmico é levando em conta duas

coisas: o gasto de energia e a direção do movimento durante o transporte. Esse transporte,

seja ele qual for, sempre haverá gasto de energia. Não existe nada que ocorra sem gasto de

energia. Quando nós nos referimos aqui a gasto de energia ela leva em conta o que? O gasto

de energia QUÍMICA.

Com base nessa classificação há dois tipos de mecanismo de transporte. Aquele que nós

chamamos de transporte passivo e aquele que nós chamamos de transporte ativo.

O transporte passivo vai ser subdividido em dois mecanismos: a difusão simples e a

facilitada, a facilitada subdividida em mais dois mecanismos: difusão facilitada com proteína

carreadora e difusão facilitada por proteínas formadoras de canais, que nós chamamos de

canais iônicos.

E o transporte ativo que nós subdividimos em transporte ativo direto ou transporte ativo por

gradiente iônico e indireto.

Por que que é importante entender esses mecanismos? Eles vão, primeiramente, regular o

volume da célula, então a célula tem que permitir a entrada e a saída de substâncias, mas ela

tem que fazer isso de forma controlada para que ela não perca o seu volume. Perder aqui

significa ou aumentar ou diminuir, que inviabilize a sua função.

A célula mantém o pH e a composição iônica. Ora, barrando determinadas substâncias e

permitindo a saída de outras, ela vai manter um pH e uma composição iônica interna

diferente da composição iônica externa. Ela extrai do ambiente (organismo) esses

mecanismos e concentra combustíveis metabólicos (fontes de energia) e elementos da

construção (moléculas). Então por que eu chamo aminoácidos de elementos de construção?

Porque eu vou usar aminoácidos pra construir as minhas proteínas. Então eu como bife,

degrado, faço a extração dos aminoácidos, concentro e com eles construo as minhas

proteínas. Então os mecanismos de transporte vão possibilitar a extração do ambiente, a

concentração de combustíveis metabólicos e elementos da construção.

Eliminam substâncias tóxicas, como por exemplo, CO2, ureia. Resíduos do metabolismo. E

geram gradientes iônicos. O que significa a palavra gradiente? Diferença. Então quando eu

não permito a entrada de um íon, por exemplo, livremente, eu estou concentrando aquele íon

em uma das faces, ou na face interna ou na face externa.

Eu vou deixar claro pra vocês uma coisa: eu nunca vou perguntar pra vocês numa prova o que

é transporte passivo!

Então o que é o transporte passivo? O transporte passivo é aquele que ocorre sempre a favor

do gradiente de concentração, então a favor do que? Da diferença de concentração. Do meio

mais concentrado para o meio menos concentrado. E neste caso, ele não utilizará energia

24

química. Não se tem gasto de energia química ATP, porém eu tenho um gasto de energia

cinética, resultado do que? Resultado da movimentação dessas moléculas, e são essas

moléculas que estão em constante agitação. Essa agitação gera energia. Energia que vai

possibilitar o transporte (incidindo sobre a membrana).

DIFUSÃO SIMPLES (TRANSPORTE PASSIVO)

O mecanismo de difusão simples é o único mecanismo que não é exclusivamente biológico.

Ela é um fenômeno físico. Acontece que nas células essa difusão se dará através de uma

membrana celular, ou seja, eu tenho um local de grande concentração, as moléculas estão

em grande agitação, elas vão incidir sobre a membrana e vão passar por essa membrana sem

gasto de energia química, sempre obedecendo a um gradiente de concentração. Quanto

maior a concentração, maior será a velocidade de transporte.

Esse mecanismo não serve para qualquer molécula. Esse mecanismo, para que ele possa

ocorrer, as moléculas têm ter um baixo peso molécula (energia de incidência não é suficiente

para passar da membrana), ser solúvel em lipídios, e principalmente: não pode ter carga (a

membrana possui potencial de membrana). Moléculas que obedecem: gases, ureia e etanol

(principais). Esse mecanismo tem uma grande importância biológica! Só o transporte de gases

já justificaria a existência e adaptação desse mecanismo ao transporte aqui. Uréia é um

importante resíduo do metabolismo e produzido em grande quantidade. O movimento de

moléculas ocorrerá até o equilíbrio. Obviamente, quando eu tiver o equilíbrio, esse movimento

vai adquirir apenas a dinâmica. A difusão pode ocorrer num sistema aberto ou através de

uma delimitante que separa dois compartimentos.

Quanto maior for a área de membrana, maior poderá ser o transporte através dela. Porque

eu dependo apenas da membrana. O pulmão tem ume enorme superfície para possibilitar a

troca de gases. Ocorre uma troca constante utilizando-se o gradiente de concentração. CO2 sai

por diferença de concentração; oxigênio entra por diferença de concentração. Nos tecidos

periféricos este fluxo se inverte.

DIFUSÃO FACILITADA POR PROTEÍNAS CARREADORAS (TRANSPORTE PASSIVO)

Ela vai ocorrer do meio mais concentrado pro meio menos concentrado, ou seja, a favor do

gradiente de concentração, com gasto de energia CINÉTICA, NÃO tem gasto de energia

QUÍMICA. Mas agora com uma diferença fundamental: ela será mediada por proteínas de

membrana.

Voltando lá na aula da membrana, membrana é composta basicamente de lipídios e proteínas.

Lipídios tem função o que? Basicamente estrutural. E todas as funções são desenvolvidas por

proteínas. Proteína é multifuncional. Uma membrana plasmática tem milhares de proteínas.

Dezenas delas com funções diferentes. Dentro desse conjunto, vão ter a proteínas

transportadoras. Para que ocorra a difusão facilitada, este mecanismo é mediado, ou seja,

realizado por uma proteína transportadora, sendo obviamente uma proteína do tipo

transmembrana. A proteína que nós chamamos de carreadora, que você, pra memorizar, pode

pensar em carregadora. Ela vai ter que se ligar à substância, carregar, soltar, pegar, ligar,

25

soltar. Nesse mecanismo, as moléculas terão alto peso molecular, serão insolúveis em

lipídios e podem possuir cargas.

Selecionar na biologia, reconhecer na biologia, são duas coisas que estão sempre ligadas à

formação de uma ligação estéreo-específica, que é popularmente chamada de chave-

fechadura. Toda proteína transportadora (transmembrana) que faz difusão facilitada por

proteínas carreador, apresentam um sítio de alta especificidade que faz com que apenas um

tipo de substância ou uma família de substância possa se ligar aqui. Se não ligar, não faz o

transporte. Essa especificidade tem como importância biológica a seleção do que vai ser

transportado. Senão, a proteína poderia pegar o que? Qualquer molécula e transportar

qualquer molécula que tiver alto peso, insolúvel em lipídios. Obviamente isso nos permite

concluir que uma membrana de uma célula não tem uma proteína transportadora. Ela tem

um conjunto de proteínas transportadoras pra transportar e selecionar todas as substâncias

de que ela necessita. O código genético da célula já determina quais as proteínas ela tem

que sintetizar e expressar na membrana plasmática para que ela desenvolva as suas funções

biologias.

Já está comprovado que essas proteínas não giram na membrana. É impossível isso, porque

essa proteína está ligada suas porções hidrofóbicas estão ligadas nas porções hidrofóbicas da

membrana, as regiões hidrofílicas estão ligadas nas regiões hidrofílicas. Ela é uma proteína

de difícil extração. Portanto ela não tem essa capacidade de fazer isso aqui, o que eles

chamavam de movimento de cambalhota. Na verdade o que acontece aqui é um movimento

estéreo, ou seja, um movimento da forma. A hora em que a molécula incide na proteína

transportadora com uma certa quantidade de energia (cinética), ocorre a mudança da forma

conformacional reversível da proteína.

A carreadora de glicose. Elas são chamadas de GLUT, transportadoras de glicose. Mesma coisa,

membrana, proteína do tipo transmembrana, uma proteína carreadora, ela tem um sítio de

alta afinidade, as moléculas incidem com energia cinética sobre o sítio de alta afinidade. Foi

reconhecido? Foi reconhecido, fez a ligação, isso leva a o que? A uma mudança

conformacional, liberação, no caso aqui, dentro do citoplasma, e volta na sua posição

original, tá? Então esse mecanismo é sempre muito rápido. Então quando vocês forem

realizar leituras no livro, lembrar que neste momento nossa aula só se refere aos GLUT.

Quando nós estudamos a difusão, nós observamos que a difusão simples resulta num gráfico

simples, que é uma perpendicular, quando maior a concentração, maior a velocidade.

Porém, quando observamos a difusão facilitada, nós temos um gráfico diferente: há

aumento de velocidade até uma determinada concentração, depois, nós temos uma

velocidade constante, independente da concentração.

A questão é, por que é constante depois de uma determinada concentração? Número de

proteína! Então existe uma limitação pelo número de proteína. Como que a célula pode

alterar a velocidade de transporte por difusão facilitada? Aumentando o número de proteínas!

Mas se eu tiver o número de proteínas constante, eu não posso alterar a velocidade porque

eu dependo de proteínas para fazer o transporte, que é uma diferença marcante quanto a

difusão simples.

26

Transportes moleculares através da

membrana II (canais iônicos e transporte

ativo)

Difusão facilitada por proteínas formadoras de CANAIS ( PASSIVO)

Nós estamos em difusão facilitada por proteínas formadoras de canais. Então lembrando que quando nós estamos discutindo difusão facilitada, nós estamos, antes de mais nada, discutindo um mecanismo de transporte passivo. É bom repetir isso porque nós vamos trabalhar com íons e a maioria de nós traz do Ensino Médio, principalmente, que íons só são transportados por transporte ativo. Isso é um conceito que a maioria traz e que agora a gente vai modificar.

Então essa difusão facilitada também é promovida – mediada – por uma proteína. É uma proteína transmembrana também. Só que essa proteína transmembrana tem características totalmente diferentes. Essa proteína é uma proteína integral do tipo multipasso. Significa que ela passa várias vezes na membrana plasmática, e com isso ela delimita um canal. Esse canal que ela delimita é extremamente pequeno, com uma característica: ele só permite a passagem de íons. Essa proteína passa a ser denominada na literatura corrente como canal iônico. Esse canal iônico vai promover o mecanismo de transporte de íons, mas ele está na membrana e esta tem que ser seletiva. Ela não pode permitir a passagem de todo e qualquer íon por este canal. Então essa proteína – esse canal iônico – possui também mecanismos de seleção. Esses mecanismos de seleção são totalmente diferentes em relação aos da difusão facilitada por proteína carreadora. Não há, neste momento, nenhum sitio de alta especificidade. Isso significa que o íon nunca vai se ligar a essa proteína. Essa seleção sempre vai ocorrer de acordo com a carga do íon, o tamanho deste íon, a carga desta proteína e o tamanho do diâmetro do poro que ela vai formar.

Então, por que ocorre a influência da carga da proteína? Porque a proteína é constituída por aminoácidos. E aminoácidos podem ter carga positiva ou carga negativa. Existem canais iônicos específicos para determinados tipos de íon. Esses íons vão sempre passar em alta velocidade e em grande quantidade, diferentemente da proteína carreadora, que possui pontos de saturação. Quando todas as proteínas carreadoras estão no máximo da sua ação, a velocidade de transporte passa a ser constante.

Há canais por onde passam íons em alta velocidade e grande quantidade. Isso pode dar a impressão, para quem não conhece o mecanismo, de que os íons podem passar livremente. “Se eles são reconhecidos, podem passar livremente”: isso também não é verdade. Sempre há, nesses canais, mecanismos de abertura e fechamento. Então nós dizemos que esses canais iônicos sempre vão possuir uma “porta”. Essas portas vão se abrir e se fechar mediante controles altamente regulados.

Como é que nós vamos imaginar essas portas? A proteína possui um dobramento especifico que vai ficar sobre esse canal, que vai poder ser aberto e fechado, dependendo de um estímulo. Por isso, todos eles são denominados de “canais iônicos com porta”. Essas portas vão ter um mecanismo de controle de abertura e fechamento. Na verdade, existem três mecanismos que possibilitam a abertura e o fechamento desses canais iônicos com porta.

Esses canais iônicos são fundamentais para a manutenção da vida. Não são simplesmente responsáveis pelo a manutenção da homeostase celular individualmente; eles

27

realmente determinam as condições de vida. Esses canais iônicos vão contribuir com a manutenção do volume celular e permitir a absorção e secreção de líquidos. Várias patologias gravíssimas são resultado de defeitos nos canais iônicos, como a fibrose cística. Eles vão controlar todo o potencial elétrico das membranas. Então todo impulso nervoso vai ser mediado por canais iônicos, sendo ele fundamental na contração muscular.

Esses canais iônicos nunca estão sozinhos. Não existe um único canal iônico; eles sempre trabalham pelo menos em duplas e vão permitir a entrada do cálcio, principalmente no citoplasma celular. E toda vez que o cálcio entra no citoplasma celular ou é liberado no citoplasma celular, ele vai promover uma resposta celular, porque esse íon é considerado um segundo principal ou segundo mensageiro. Ele é o principal segundo mensageiro. Toda vez em que ele é liberado no citoplasma, vai promover uma resposta celular.

Esses canais iônicos são tão importantes, que eles são alvos de medicamentos – de drogas, como nós chamamos. Quando eles são alvos de toxinas podem causar paralisia e morte rapidamente. E quando eles são alvos de drogas, podem controlar determinadas patologias. Um exemplo é o Omeprazol, aquele medicamento para gastrite, para distúrbios de acidez do estomago. Ele é baseado na existência do canal iônico que transporta prótons para as células da mucosa estomacal. Esse canal iônico deixa de ser ativo quando você aplica o medicamento. Bombeando menos prótons, ocorre a menor produção de acido clorídrico, diminuindo a acidez do estômago.

1 - Canais iônicos ligante-dependentes

O primeiro mecanismo de controle dos canais iônicos com porta é denominado de “ligante”. Ou seja, ele é controlado por um ligante, sendo, mais comumente, chamado de canal ligante-dependente. Este é o termo que está sendo mais utilizado: canal ligante- dependente. Relembrando: ligante é um termo genérico a ser utilizado, porque ele pode significar diferentes substâncias. Então aqui nós temos uma grande quantidade de substâncias que atuam abrindo e fechando canais iônicos específicos. Pode ser uma substância intracelular ou extracelular. Exemplos de ligantes: é possível ter um ATP, um peptídeo, ou um neurotransmissor como ligante. Obviamente, para cada tipo de canal existe um ligante. Não podemos entender que qualquer substância abre este canal. Esses canais são específicos.

Essa proteína que forma o canal iônico ligante-dependente possui um sitio de alta especificidade. Só que esse sítio, agora, não é para promover a ligação com o íon, e sim com o ligante.

Essa ligação com a proteína promove então uma mudança conformacional reversível. E essa mudança conformacional reversível acaba promovendo a abertura do canal enquanto o ligante estiver interagindo. No momento em que essa substancia perde a afinidade e é liberada, a porta volta à posição original.

2 - Canais iônicos voltagem-dependentes

Outro tipo de canal é o canal iônico voltagem-dependente. Este canal iônico vai ser aberto, ou seja, o que determina a sua abertura e o seu fechamento é agora uma alteração na polaridade da membrana plasmática. Esse canal iônico não tem sitio de alta afinidade para ligante e não é alterado pela presença de nenhum tipo de ligante. Então toda vez que ocorrer uma despolarização da membrana, com a alteração da distribuição das cargas, esse canal vai promover a abertura e permitir a passagem de íons. A passagem desses íons vai promover um retorno da polaridade da membrana, e o fechamento automático desse canal.

28

Novamente lembrando que esses canais são específicos e que, portanto, existem canais iônicos para diferentes íons. Como ocorre essa seleção? Pelo diâmetro do canal, pela voltagem do canal, pela carga do canal, e pela carga do íon que está sendo transportado.

3- Canais iônicos mecano-sensitivos

Um terceiro tipo de canal iônico é o canal iônico mecano-sensitivo. Na literatura você vai encontrar três denominações. Ele é denominado, nos livros como o do Roberts ou o do Junqueira – em português – de canal iônico por estiramento. Nos livros do Alberts, ele vai ser denominado de mecano-sensitivo. E nos livros mais avançados que adotam a grafia americana, ele vai ser chamado de mecano-sensitivo-dependente.

Esses canais iônicos vão possuir um mecanismo de abertura e fechamento baseado sempre em uma alteração mecânica da membrana. Então é mais fácil para você entender se nós utilizarmos um exemplo. Temos aqui o sistema auditivo. Nós temos, no final do canal auditivo, uma região que é chamada de cóclea. Na cóclea existe um epitélio, que nós chamamos de epitélio auditivo. Então isso é um epitélio sensitivo, altamente especializado na transdução de sinais. Desde que nós tenhamos um sinal, ocorre a transdução, que é a conversão desse sinal em uma ação ou uma resposta celular. É um tecido epitelial, apoiado em uma lâmina basal, com células cilíndricas que possuem, na região apical voltada para a cavidade, projeções na região superior, que nós chamamos de estereocílios – especializações da membrana plasmática.

Há um tecido epitelial, cujas células possuem projeções digitiformes de tamanho irregular e que são denominadas de estereocílios, diferentes do microvilos. É possível ver uma a região externa e superficial de uma célula. Observem que eles possuem tamanhos gradativamente menores, ou gradativamente maiores, conforme o lado que você olhar. Isso também pode ser estudado pela microscopia eletrônica de transmissão em grandes aumentos.

Na cóclea, essa onda vai causar impacto mecânico sobre um filamento protéico, e isto vai ser o suficiente pra promover a abertura do canal iônico. Quando ele se abre, o que acontece? Ele vai permitir a entrada de íons em grande quantidade e em grande velocidade. Essa entrada de íons promove uma despolarização da membrana plasmática. Essa despolarização vai abrir um canal iônico voltagem-dependente. Esse canal iônico voltagem-dependente aberto vai permitir a entrada de cálcio em grande quantidade. E o cálcio é mesmo o que? Um segundo mensageiro. Quando o cálcio inunda a célula, ele tem que promover uma resposta celular. Que resposta será essa? A liberação de neurotransmissores, que serão liberados numa fenda sináptica e serão então usados para promover a formação de um impulso nervoso, o qual será levado pelo nervo auditivo até o centro de processamento desse sinal.

TODA TRANSDUÇÃO DE SINAL É MEDIADA POR CANAIS IÔNICOS. Significa que se tivéssemos, experimentalmente, a capacidade de inutilizar todos os canais iônicos, não teríamos nenhuma capacidade de captar sinais externos, como a visão, audição, gustação e olfação.

29

Transporte Ativo

O transporte ativo é aquele que ocorre com gasto de energia química – principalmente

ATP – e contra o gradiente de concentração. Portanto, por que ele precisa de energia? Quando nós observamos um transporte a favor do gradiente, vimos uma grande concentração de moléculas, que se agitam, ganham energia, que nós chamamos de energia cinética e é utilizada para promover a mudança conformacional nas proteínas carreadoras, ou para transportar a substância através da membrana. Porém, quando o transporte é contra o gradiente de concentração, tem-se poucas moléculas. Há também pouca energia cinética. A produção de energia cinética aqui é insuficiente para vencer o gradiente de concentração. Neste caso, a célula precisa de uma fonte de energia para mediar o transporte.

Por quê a célula deve fazer isso? Porquê ela não transporta substâncias apenas a favor do gradiente? Porque, desta forma, ela estaria morta. A célula precisa manter composições moleculares e iônicas diferentes no meio interno e no meio externo (HOMEOSTASE). A célula NUNCA está em equilíbrio. Essa diferença é fundamental para mediar transportes. Se não houvesse uma diferença na concentração de íons, predominantes no lado externo – no caso do exemplo citado – não ocorreria a transdução do sinal. Então, se diferenças de concentração são necessárias, e nós acabamos de ver vários mecanismos que bombeiam essas substâncias – tanto moléculas, quanto íons – para dentro e para fora da célula, deve existir um mecanismo que reverta isso rapidamente.

O transporte ativo é subdividido em dois mecanismos diferentes:

Transporte ativo direto

Esse transporte direto ou primário é um transporte ativo; portanto, ocorre contra o gradiente de concentração e depende de ATP. Esse transporte vai, obrigatoriamente, ser efetuado por uma proteína, chamada de proteína transportadora, especializada no transporte ativo, que ocorre contra o gradiente de concentração. Essa proteína, além de transportar, tem que obter energia para esse transporte. Então, essa proteína tem algumas características semelhantes às da proteína carreadora. Assim, ela é do tipo transmembrana, possui um sítio de alta afinidade para moléculas a serem transportadas - neste caso, para o íon que vai ser transportado – e ela vai possuir uma região que atua como uma enzima especializada na quebra do ATP e na transferência de um fosfato rico em energia. Por isso, diz-se que essa região tem função ATPásica (ocorre a hidrólise do ATP). O ATP promove ligação nessa região, sofre quebra, e promove a transferência de um fosfato rico em energia, liberando ADP. Esse fosfato rico em energia ligado ali é o que participa da fosforilação, que vocês observam na bioquímica. Essa fosforilação, ou seja, a entrada dessa energia, promove a mudança conformacional reversível. Quando essa energia for utilizada, o fosfato é liberado, e essa proteína volta a sua conformação original.

Qual a diferença entre uma proteína carreadora de difusão facilitada e uma proteína de transporte ativo direto? A proteína transportadora de ativo direto possui uma função a mais, a função ATPásica. Portanto, diz-se que essas proteínas estão acopladas a uma fonte de energia.

Essa proteína, por muito tempo, foi denominada de bomba. Por que bomba? Porque, na verdade, ela tira substâncias e íons de uma região de baixa concentração para uma região de alta concentração, gastando energia. E para bombear se gasta energia. Em alguns livros, você ainda vai encontrar esse termo. Por exemplo, “bomba de cálcio”, “bomba de prótons”, “bomba de sódio” ou bomba de qualquer tipo – há uma para cada tipo de íon. Porém, esse termo não é adequado.

30

Como ela é uma enzima, ela recebeu as regras de nomenclatura de uma enzima. Então, a sua terminação é sempre “ase”. Então nós teríamos uma cálcio-ATPase. O que é isso? É uma proteína de transporte ativo direto que quebra ATP e transporta cálcio contra o gradiente de concentração.

A mais famosa das proteínas de transporte ativo é a “sódio-potássio-ATPase”. A parada dessa proteína mata um indivíduo em cerca de 3 a 4 minutos.. O que a sódio-potássio-ATPase faz? Gastando apenas um ATP, ela vai promover a saída de três íons sódio e a entrada de dois íons potássio na célula. Com isso, ela vai manter a concentração de sódio e potássio, além de regular o volume celular. Então, sem ela, pára tudo na célula, porque a célula perde volume. Ela vai possuir sítios de alta afinidade para sódio, sítios de alta afinidade para o potássio e uma região enzimática para a quebra do ATP. Aula 7 – Transportes moleculares III (Transporte ativo indireto e transporte de água –

AQUAPORINAS)

Transporte ativo indireto

Este tipo de transporte ativo é mediado também por uma proteína com a diferença de

que essa proteína não possui função ATPasica, essa proteína é de membrana especifica, ou

seja, dentro do conjunto de proteína que mediam transporte essa proteína só faz transporte

ativo indireto. Ela SEMPRE transporta 2 solutos, sendo uma delas em 99% dos casos sendo o

Sódio (Na), o outro soluto é variável, depende da célula e de sua localização ex: glicose,

aminoácidos

O sódio SEMPRE será transportado a favor do gradiente de concentração, criando

uma energia cinética que é utilizada para transportar o segundo soluto, que pode ir a favor

(SIMPORTE) ou contra (ANTIPORTE) o gradiente. Simporte: quando o soluto é transportado

na mesma direção do sódio (a favor do gradiente de concentração) O sódio passa, promove

uma mudança conformacional e essa mudança permite o transporte também de outra

substancia. Antiporte: quando o soluto é transportado contra a direção do sódio (contra o

gradiente de concentração).

Esse mecanismo é importantíssimo em mecanismos de ABSORÇÃO. Ex: Intestino na

absorção de glicose. Existem células especializadas em absorção com função de absorver

nutrientes como a glicose e transportar esses nutrientes como a glicose através da célula para

o tecido sanguíneo.

O primeiro raciocínio é que a glicose entrará para a célula através de transporte

passivo, esse raciocínio seria lógico, mas não esta correto pois essa absorção (fundamental

para a vida) não pode depender do transporte passivo pois a partir do momento em que as

concentração se igualassem o transporte pararia e nosso organismo deve absorver todo

nutriente existente para poder sobreviver.

Se esse transporte não pode ser passivo ele só pode ser ativo, mas não seria racional

gastar energia para captar nutrientes, pois em muitos casos a baixa captação não

31

compensaria o gasto de energia. Então existe outro mecanismo que é também um

transporte ativo mas não gastará diretamente energia.

Todas as células possuem em seu meio externo altas concentrações de sódio, isso é

uma constante. Então a célula irá aproveitar essa alta concentração de sódio, existirá uma

proteína que irá mediar o transporte ativo indireto usando essas altas concentrações de

sódio. Quando essa proteína estiver ativada ela irá permitir a passagem do sódio em alta

velocidade e em grande quantidade gerando energia suficiente para que ocorra a mudança

conformacional reversível, essa mudança vai permitir a passagem por exemplo da glicose ou

de um aminoácido, passando sem gasto de energia de ATP porém com a necessidade do

gradiente de sódio.

Esse sódio entrou na célula em grande quantidade, porém não pode permanecer ali,

sendo imediatamente bombeado para o meio externo contra um gradiente de concentração,

ou seja, através de um transporte ativo que irá gastar ATP, portanto através de uma bomba de

sódio-potássio ATPase, o tempo todo esta bomba deverá sendo usada. Essa bomba é

considerado um transporte ativo direto pois depende diretamente do gasto de ATP o outro

sistema de absorção de glicose depende indiretamente do gasto de ATP portanto é chamado

de indireto, ele também denominado de cotransporte pois transportou 2 colutos ao mesmo

tempo.

Não confundir esse mecanismo com o canal iônico, o canal iônico possui porta, possui

mecanismo de abertura fechamento e não transporta duas substancias e não provoca o

ligamento das substancias durante a passagem. Existe um modelo proposta para essas

moléculas. Este é o modelo proposto para o tipo simporte. O sódio e o segundo soluto estão

sendo transportados na mesma direção. Esse mecanismo também pode ser do tipo Antiporte.

Existe uma confusão quanto a utilização de terminologias entre o livro de bioquímica

(lehninger) e o Alberts. Nos livros de biologia celular as terminologias antiporte e simporte

apenas para transporte ativo indireto, porém os livros de bioquímica utilizam essa

terminologia para qualquer tipo de proteína. Não existe certo ou errado, mas a Ana Meyer é

professora de Biologia Celular, portanto #ficaadica.

Existem proteínas especializadas nos diferentes tipos de transporte indireto, não é um

mecanismo exclusivo do intestino apesar de todos os livros utilizarem esse exemplo. Todos os

mecanismos que nós vimos, exceto a difusão simples são mediados por proteínas então

podemos dizer que tanto os canais iônicos, como na difusão facilitada por carreadoras, como

no transporte ativo todos possuem uma alta especificidade. Todo mecanismo de transporte

molecular mediado por proteína apresenta como uma de suas principais características a

especificidade. Capacidade da proteína de transportar um soluto ou um grupo muito

próximo de solutos, não transporta qualquer substancia, possui um mecanismo de

reconhecimento ou seleção.

Outras características dos transportes são a competição e o grau de saturação

Competição, diretamente relacionada com a especificidade. Outras substancias podem se

ligar aos sítios de alta especificidade impedindo que o soluto que deve se ligar lá entre

32

(INIBIÇÃO). Um exemplo muito utilizado na área médica são os cardiotônicos, substâncias

derivadas de uma planta chamada digitalis, eles estão presente em remédios para hipertensos

atuando em sítios específicos da bomba sódio e potássio controlando seu funcionamento. Na

área farmacêutica existe uma especialidade chamada de farmacocinética onde eles estudam

as formas das moléculas.

Grau de saturação, essa propriedade pode ser aplicada ao transporte ativo direto ou ao

transporte passivo facilitado por proteínas carreadoras. Todo mecanismo que possui uma

proteína carreada vai apresentar um ponto do processo em que todas as proteínas estão

transportando em sua taxa máxima, apresentando uma velocidade de transporte constante.

As células podem alterar esse grau de saturação produzindo mais proteínas e inserindo em sua

membrana plasmática.

Esse conjunto de mecanismos de transportes dificilmente atua de forma isolada,

sempre existe um conjunto desses mecanismos atuando de forma balanceada. Uma célula

sempre possui sua composição iônica interna diferente de sua concentração externa. Essas

diferenças são mantidas através de diferentes mecanismos de transporte. Um desses

exemplos é a absorção que ocorre no intestino esse mecanismo vai utilizar todos os

mecanismos estudados até o momento. As substancias saem da luz intestinal e atravessam a

célula até a corrente sanguínea, portanto é um transporte transcelular.

(esquema de instestino do alberts que esta nos slides) Essa figura do Alberts abaixo

apresenta um grande erro, o vaso sanguíneo esta acoplado nas células, concluindo-se que a

célula bombeia diretamente no tecido sanguíneo, isso esta totalmente errado, o tecido

epitelial é avascularizado, abaixo desse tecido esta sempre o tecido conjuntivo e é abaixo

desse tecido estão os vasos sanguíneos. Na figura também não existem espaços entre as

células, o que está totalmente errado, esses espaços apesar de pequenos existem e são

importantes para as células.

No estômago todo carboidrato é quebrado a dissacarídeo e chega ao

intestino desse jeito, porém a absorção celular é apenas molecular devendo ocorrer

então antes dessa absorção a quebra do dissacarídeo em monossacarídeo, essa

quebra é feita através de proteínas adsorvidas no glicocalix. Uma simporte localizada

em sua membrana irá fazer a absorção de glicose com o uso do sódio, esse sódio não

irá para o sangue, ele é transportado para o meio extracelular por uma bomba sódio-

potássio, bombeando esse sódio para fora e mantendo o sistema funcionando. A

glicose irá para as regiões basais da célula com o mecanismo de difusão simples, pois

não esta atravessando a membrana, ficando em alta concentração nessa região e

necessita ser transportada para o meio extracelular por difusão facilitada por

proteína carreadora. Isso é um exemplo de que os mecanismos atuam de forma

conjunta para que se mantenha a homeostase da célula.

33

Transporte de Água – Aquaporinas

A água é uma molécula polar e, portanto não é solúvel em lipídios, portanto do

ponto de vista teórico a água não pode passar facilmente entre as células, mas não é o que

se vê na pratica experimental. A água até pode passar por difusão simples, porém de forma

lenta não regulada e dependente da temperatura, essa água que passa por difusão simples

não justifica a alta quantidade e alta velocidade de seu transporte visto de forma

experimental.

Em 1992 foi identificada uma proteína especializada em transporte de água. Foi

descoberto que a osmose ocorre mediada por uma proteína, essa proteína permite a

passagem da água em alta velocidade e em grande quantidade sempre a favor do gradiente

de concentração, portanto através da difusão facilitada semelhante ao modelo de canais.

Essas proteínas são chamadas de aquaporinas, são transmembranas, multipasso, formando

um canal especifico que em uma determinada região possui uma série de aminoácidos que

promove um reconhecimento das pontes de hidrogênio, sendo dessa forma uma proteína

seletiva. Essas aquaporinas estão presentes em todos os seres vivos e em todos os locais de

nosso organismo que possuem um grande transito de água como as células do sangue, sendo

largamente conservada ao longo do processo evolutivo, sendo, portanto fundamental a vida.

O glaucoma é causado por alta pressão do liquido que esta contido no globo ocular,

quando passamos de ambientes claros para escuros temos saída e entrada de água para

aumentar o espaço para a dilatação da Iris. Então quando temos alta pressão desse liquido é

porque ele não esta saindo de forma apropriada, vários trabalhos já definem essa doença

como defeitos na proteína aquaporina. Essas proteínas possuem alta especificidade

dependendo do local elas são semelhantes mas apresentam algumas diferenças, elas

possuem nomes diferentes em cada local em que estão localizadas (aquaporina 1, 2,3 ....) já

são 8 tipos de aquaporinas.

As células que promovem a reabsorção de água nos rins possuem uma grande

quantidade de aquaporinas em suas regiões basais e apicais, porém aquaporinas diferentes. As

aquaporinas possuem receptores de membrana que reconhecem os hormônios diurético e

antidiurético (mensageiros químicos) desencadeando uma resposta celular, aumentando a

inserção de aquaporinas nas membranas, atuando diretamente na propriedade de grau de

saturação do transporte.

A professora lembra que nenhuma pergunta virá do além e que devemos entender

aquele quadro de diferenças entre os meios de transporte e fica fazendo perguntinhas bobas

na sala. Ex: Grande quantidade de CO2 no meio interno e necessidade de transportar pro meio

extracelular. Qual o mecanismo de transporte? Resposta: Difusão simples