Membrana e Transporte

MEMBRANAMEMBRANA

Professora Sônia Cristina Jacomini DiasProfessora Sônia Cristina Jacomini Dias

FunçõesFunçõesManutenção da integridade da Manutenção da integridade da

estrutura da célula;estrutura da célula;Permeabilidade seletiva: controle da Permeabilidade seletiva: controle da

movimentação de substâncias para movimentação de substâncias para dentro e fora da célula;dentro e fora da célula;

Regulação das interações célula a Regulação das interações célula a célula;célula;

Receptores: reconhecimento de Receptores: reconhecimento de antígenos, células estranhas e antígenos, células estranhas e

células alteradas;células alteradas;Estabelecimento de sistema de Estabelecimento de sistema de

transportes para moléculas transportes para moléculas específicasespecíficas

Transdução de sinais extracelulares Transdução de sinais extracelulares físicos e/ou químicos em eventos físicos e/ou químicos em eventos

intracelularesintracelulares

Revisão – Organização da Revisão – Organização da célulacélula

Célula – componentes = núcleo, Célula – componentes = núcleo, citoplasma (organelas) e membrana citoplasma (organelas) e membrana

celular;celular;Diferentes substâncias da célula = Diferentes substâncias da célula =

protoplasma;protoplasma;

Protoplasma – composição = Protoplasma – composição = água, eletrólitos, proteínas, água, eletrólitos, proteínas,

lipídios e carboidratos.lipídios e carboidratos.Água = 70 a 85 % de [ ];Água = 70 a 85 % de [ ];Íons – mais importantes = Íons – mais importantes = potássio, magnésio, fosfato, potássio, magnésio, fosfato,

sulfato e o bicarbonato e sulfato e o bicarbonato e pequenas quantidades de sódio, pequenas quantidades de sódio,

cloreto e cálcio.cloreto e cálcio.


Ions – fornecem substâncias Ions – fornecem substâncias químicas inorgânicas – reações químicas inorgânicas – reações

celulares.celulares.Proteínas – 10 a 20% da massa da Proteínas – 10 a 20% da massa da

célulacélula

- dois tipos = proteínas estruturais- dois tipos = proteínas estruturais

proteínas globularesproteínas globulares

Estruturais = couro cabeludo, Estruturais = couro cabeludo, cabelo, microtúbulos, fibras cabelo, microtúbulos, fibras

colágenas e elásticas do tecido colágenas e elásticas do tecido conjuntivo dos vasos sangüíneos, conjuntivo dos vasos sangüíneos,

dos tendões, etc.dos tendões, etc.


Lipídios – solúveis em solventes e Lipídios – solúveis em solventes e gorduras – mais importantes = gorduras – mais importantes = fosfolipídios e colesterol = 2% da massa fosfolipídios e colesterol = 2% da massa da célulada célula


Carboidratos = nutrição da célula Carboidratos = nutrição da célula = 1% da massa celular= 1% da massa celular

Estrutura da membrana celularEstrutura da membrana celular

Composição = proteínas e lipídiosComposição = proteínas e lipídios

- 55% = proteínas- 55% = proteínas

- 25% = fosfolipídios- 25% = fosfolipídios

- 13% = colesterol- 13% = colesterol

- 4% = outros lipídios- 4% = outros lipídios

- carboidratos = 3%- carboidratos = 3%

Estrutura da Estrutura da membrana celularmembrana celular

Bicamada lipídica;Bicamada lipídica; Moléculas de proteínas Moléculas de proteínas

globulares inseridasglobulares inseridas Bicamada = fosfolipídiosBicamada = fosfolipídios

fosfolipídios

Uma extremidade solú-vel em água

HIDROFÍLICA(FOSFATÍDICA)

Recobrem as superfí-cies – contato com a

água circundante

Outra extremidade-Solúvel em gorduras

HIDROFÓBICA(AC. GRAXOS)

parte central da mem-brana – impermeável –íons, glicose e uréia –Solúveis – CO2, O2 e

álcool


Os fosfolipídeos possuem uma Os fosfolipídeos possuem uma cabeça polar e duas caudas de cabeça polar e duas caudas de hidrocarboneto hidrofóbicas hidrocarboneto hidrofóbicas (característica que confere a dupla (característica que confere a dupla camada lipídica). As caudas são camada lipídica). As caudas são normalmente ácidos graxos com normalmente ácidos graxos com diferenças no comprimento, o que diferenças no comprimento, o que influi na fluidez da membrana.influi na fluidez da membrana.


Fluidez da membrana: facilidade Fluidez da membrana: facilidade com a qual as moléculas lipídicas com a qual as moléculas lipídicas movem-se no plano da bicamada, movem-se no plano da bicamada,

A um determinada temperatura A um determinada temperatura depende da composição dos depende da composição dos

fosfolipídios e, principalmente, fosfolipídios e, principalmente, das caudas de hidrocarbonetos.das caudas de hidrocarbonetos.


As moléculas de colesterol As moléculas de colesterol aumentam as propriedades de aumentam as propriedades de

permeabilidade das duplas permeabilidade das duplas camadas lipídicas. Ela torna a camadas lipídicas. Ela torna a

bicamada lipídica menos sujeita a bicamada lipídica menos sujeita a deformações, e assim, diminui a deformações, e assim, diminui a permeabilidade da membrana. permeabilidade da membrana.

Estrutura da membrana celularEstrutura da membrana celular As moléculas lipídicas As moléculas lipídicas

constituem 50% da massa constituem 50% da massa da maioria das membranas da maioria das membranas de células animais. As de células animais. As moléculas lipídicas são moléculas lipídicas são anfipáticas, pois possuem anfipáticas, pois possuem uma extremidade uma extremidade hidrofílica ou polar (solúvel hidrofílica ou polar (solúvel em meio aquoso) e uma em meio aquoso) e uma extremidade hidrofóbica ou extremidade hidrofóbica ou não-polar (insolúvel em não-polar (insolúvel em água). água).

Estrutura da membrana celularEstrutura da membrana celular A membrana plasmática não A membrana plasmática não

é uma estrutura estática, os é uma estrutura estática, os lipídios movem-se lipídios movem-se proporcionando uma fluidez proporcionando uma fluidez à membrana. Os lipídios à membrana. Os lipídios podem girar em torno de seu podem girar em torno de seu próprio eixo, podem difundir-próprio eixo, podem difundir-se lateralmente na se lateralmente na monocamada, migrar de monocamada, migrar de uma monocamada para uma monocamada para outra (flip-flop) que acontece outra (flip-flop) que acontece raramente, e movimentos de raramente, e movimentos de flexão por causa das flexão por causa das cadeias de hidrocarbonetos. cadeias de hidrocarbonetos.

Figuras - ALBERTS, Bruce Figuras - ALBERTS, Bruce et al. et al. Fundamentos da Biologia Celular: uma Fundamentos da Biologia Celular: uma introdução à biologia molecular da célula,introdução à biologia molecular da célula, Porto Alegre: Artmed, 2002.Porto Alegre: Artmed, 2002.


Proteínas de membrana – Proteínas de membrana – maioria = glicoproteínas;maioria = glicoproteínas;

Dois tipos – integrais (atravessam Dois tipos – integrais (atravessam a membrana – um lado – outro)a membrana – um lado – outro)

Periféricas –(superfície)Periféricas –(superfície)


Proteínas transmembrana:Proteínas transmembrana: atravessam a bicamada lipídica. atravessam a bicamada lipídica. Elas podem atravessar a membrana Elas podem atravessar a membrana uma única vez (proteína uma única vez (proteína transmembrana de passagem transmembrana de passagem única) ou então atravessando várias única) ou então atravessando várias vezes a membrana (proteína vezes a membrana (proteína transmembrana multipassagem.transmembrana multipassagem.

As proteínas transmembrana As proteínas transmembrana podem ser em podem ser em hélice ou hélice ou arranjados como barris arranjados como barris (figura (figura abaixo). Podem ter a função de abaixo). Podem ter a função de transportar íons, funcionar como transportar íons, funcionar como receptores ou como enzimasreceptores ou como enzimas. .

A grande maioria das proteínas de A grande maioria das proteínas de membrana multipassagem das membrana multipassagem das células eucarióticas e da membrana células eucarióticas e da membrana bacteriana é formada por bacteriana é formada por hélices hélices transmembrana, enquanto as barris transmembrana, enquanto as barris se restringem principalmente às se restringem principalmente às membranas externas das bactérias, membranas externas das bactérias, das mitocôndrias e dos cloroplastos. das mitocôndrias e dos cloroplastos.



Proteínas periféricas:Proteínas periféricas: se se prende a superfície interna e prende a superfície interna e externa da membrana externa da membrana plasmática através de vários plasmática através de vários mecanismosmecanismos. .


Estrutura da membrana celularEstrutura da membrana celularAs proteínas de membrana estão As proteínas de membrana estão

geralmente associadas a carboidratos, geralmente associadas a carboidratos, que são encontrados como cadeias de que são encontrados como cadeias de oligossacarídeos ligadas às proteínas oligossacarídeos ligadas às proteínas

(glicoproteínas) e a lipídeos (glicoproteínas) e a lipídeos (glicolipídeos), ou como cadeias de (glicolipídeos), ou como cadeias de

polissacarídeos. O glicocálice é uma polissacarídeos. O glicocálice é uma zona onde se encontra vários desses zona onde se encontra vários desses

carboidratos na superfície da carboidratos na superfície da membrana. membrana.


Existem diversos tipos de Existem diversos tipos de canais iônicos, sendo os canais iônicos, sendo os principais para a formação do principais para a formação do potencial elétrico os canais de potencial elétrico os canais de Na+, Ca++, K+, Na+/K+ Na+, Ca++, K+, Na+/K+ ATPase e Na+/Ca++, ATPase e Na+/Ca++, representados representados esquematicamente abaixo. esquematicamente abaixo.

Transporte de substâncias através Transporte de substâncias através da membrana celularda membrana celular

Dois processos básicos – difusão Dois processos básicos – difusão (transporte passivo)- transporte (transporte passivo)- transporte ativo;ativo;


DIFUSÃO SIMPLESDIFUSÃO SIMPLES A substância passa de um meio a outro (do A substância passa de um meio a outro (do intracelular para o extracelular ou do intracelular para o extracelular ou do extracelular para o intracelular) extracelular para o intracelular)

Devido ao movimento aleatório e contínuo da Devido ao movimento aleatório e contínuo da substância nos líquidos corporais, devido a substância nos líquidos corporais, devido a uma energia cinética da própria matéria.uma energia cinética da própria matéria.

Em tal meio de transporte não ocorre gasto Em tal meio de transporte não ocorre gasto de ATP intracelular nem ajuda de de ATP intracelular nem ajuda de carreadores.carreadores.

EXEMPLOEXEMPLO: Gases como oxigênio ou : Gases como oxigênio ou dióxido de carbono atravessam a dióxido de carbono atravessam a membrana celular com grande membrana celular com grande facilidade, simplesmente se facilidade, simplesmente se dissolvendo na matriz lipídica desta dissolvendo na matriz lipídica desta membrana (oxigênio e dióxido de membrana (oxigênio e dióxido de carbono são lipossolúveis). carbono são lipossolúveis).


O O transporte transporte passivopassivo ou ou difusão facilitadadifusão facilitada ocorre quando ocorre quando as proteínas de transporte (canal) as proteínas de transporte (canal) operam para importar moléculas operam para importar moléculas específicas para dentro da célula, específicas para dentro da célula, orientadas somente por um orientadas somente por um gradiente de concentração.gradiente de concentração.


A A difusão passivadifusão passiva ocorre a ocorre a favor de um gradiente, mas é favor de um gradiente, mas é um processo físico, que não um processo físico, que não utiliza proteínas utiliza proteínas transportadoras e não há transportadoras e não há gasto de energia.gasto de energia.


O O transporte ativotransporte ativo ocorre contra ocorre contra um gradiente de concentração e um gradiente de concentração e é mediado por carreadoras, é mediado por carreadoras, chamadas de bombas. A chamadas de bombas. A atividade bombeadora consome atividade bombeadora consome energia (ATP).energia (ATP).


As proteínas que transportam somente As proteínas que transportam somente um tipo de soluto é denominada um tipo de soluto é denominada uniporteuniporte, outras depende do transporte , outras depende do transporte de um outro soluto, atuando como de um outro soluto, atuando como carreadores acoplados, que podem ser carreadores acoplados, que podem ser simportessimportes (transferência do segundo (transferência do segundo soluto na mesma direção) ou soluto na mesma direção) ou antiporteantiporte (transferência do segundo soluto na (transferência do segundo soluto na direção oposta).direção oposta).


DIFUSÃODIFUSÃO Movimento molecular aleatório das Movimento molecular aleatório das

substâncias;substâncias; Dois subtipos – simples e a facilitada;Dois subtipos – simples e a facilitada; Simples – movimento das moléculas – Simples – movimento das moléculas –

ocorre – aberturas da membrana ou pelos ocorre – aberturas da membrana ou pelos espaços intermoleculares;espaços intermoleculares;

Facilitada – necessita – interação com uma Facilitada – necessita – interação com uma proteína transportadora = molécula + proteína transportadora = molécula + proteínaproteína


Simples – dois ca-minhos

Intestício (lipos-Solúveis) – O2, N2,

CO2 , álcoois

Canais aquosos – Água (mais rápido), uréia (1000 vezes

Mais lento)


DIFUSÃO FACILITADADIFUSÃO FACILITADA Necessita interação com uma proteína Necessita interação com uma proteína

transportadora = molécula + proteínatransportadora = molécula + proteína

Permeabilidade seletiva de muitos Permeabilidade seletiva de muitos canais protéicoscanais protéicos

Um dos mais importantes = canais de Um dos mais importantes = canais de sódiosódio = 0,3 por 0,5 nanômetro – com = 0,3 por 0,5 nanômetro – com superfícies internas com cargas superfícies internas com cargas negativasnegativas – atraem íons de sódio – atraem íons de sódio (carga positiva) desidratadas (carga positiva) desidratadas (removendo deles a água) = (removendo deles a água) = específico para passagem de sódio.específico para passagem de sódio.

Permeabilidade seletiva de muitos Permeabilidade seletiva de muitos canais protéicoscanais protéicos

Outro conjunto de canais = Outro conjunto de canais = potássiopotássio (K+) (K+) = 0,3/0,3 com diferença por não = 0,3/0,3 com diferença por não possuírem carga negativa, isto permite possuírem carga negativa, isto permite que não sejam atraídos ou puxados para que não sejam atraídos ou puxados para dentro dos canais, com isto permanecem dentro dos canais, com isto permanecem juntos com a molécula de água e não são juntos com a molécula de água e não são desidratadosdesidratados – por ser menor que o sódio – por ser menor que o sódio passa naturalmente pelo canal.passa naturalmente pelo canal.

Comportas dos canais protéicosComportas dos canais protéicos

ABERTURA DAS COMPORTASABERTURA DAS COMPORTAS Dois mecanismos:Dois mecanismos:

1.1. Comporta por voltagemComporta por voltagem

ex: sódio e potássioex: sódio e potássio

2.2. Comportas químicas (“ligante”) Comportas químicas (“ligante”)

ex: canal de acetilcolina – abre a comporta – ex: canal de acetilcolina – abre a comporta – passam substâncias (0,65 nanômetros) passam substâncias (0,65 nanômetros)

ex: sinapses neuro/neural e neuro/muscularex: sinapses neuro/neural e neuro/muscular

Mais de 100 tipos de canais iônicos que selecionam os íons que passam através deles e possuem 2 formas: aberta e fechada. Estas formas mudam de acordo com um estímulo:

Canais acionados por voltagem;

Canais acionados mecanicamente

Canais acionados por ligantes

Tipos de canais iônicos

Difusão facilitadaDifusão facilitada..

Permite o transporte de pequenas moléculas polares, Permite o transporte de pequenas moléculas polares, como os aminoácidos, monossacarídeos, etc, que como os aminoácidos, monossacarídeos, etc, que não conseguindo atravessar a bicamada lipídica, não conseguindo atravessar a bicamada lipídica, requerem que proteínas trasmembranosas facilitem requerem que proteínas trasmembranosas facilitem sua passagem. Estas proteínas recebem o nome de sua passagem. Estas proteínas recebem o nome de proteínas transportadoras ou permeasas que, ao proteínas transportadoras ou permeasas que, ao unirem-se a molécula que irão transportar sofrem unirem-se a molécula que irão transportar sofrem uma modificação em sua estrutura que conduz uma modificação em sua estrutura que conduz aquela molécula ao interior da célula.aquela molécula ao interior da célula.

Difusão facilitadaDifusão facilitada..

Mediada por carreador – facilita a difusão Mediada por carreador – facilita a difusão da substânciada substância

Quanto maior a velocidade de difusão = Quanto maior a velocidade de difusão = maior a concentração da substância – até maior a concentração da substância – até – velocidade máxima– velocidade máxima

Conforme aumenta a substância a ser Conforme aumenta a substância a ser transportada – aumenta a velocidade do transportada – aumenta a velocidade do transporte – até um limite para o carreador transporte – até um limite para o carreador = = saturação da proteínasaturação da proteína..

Difusão Difusão simplessimples

aumenta a aumenta a difusão com difusão com aumentoaumento da da substância substância

Difusão Difusão facilitadafacilitada

Limite Limite máximo de máximo de

difusãodifusão

Difusão facilitadaDifusão facilitada

x

Difusão facilitadaDifusão facilitadaO que limita a velocidade da difusão O que limita a velocidade da difusão

facilitada?facilitada? - proteína – canal – receptor ou fixador da - proteína – canal – receptor ou fixador da

proteínaproteína - ex: transporte da glicose e aminoácidos - ex: transporte da glicose e aminoácidos

molécula carreadoramolécula carreadora

insulina controla a entrada da insulina controla a entrada da glicose no corpoglicose no corpo

Mudanças conformacionais em uma proteína carreadora para mediar a difusão

facilitada de uma proteína.

Fatores que afetam a velocidade Fatores que afetam a velocidade de difusãode difusão

1.1. Efeito da diferença de Efeito da diferença de concentração sobre a difusão concentração sobre a difusão efetiva através da membranaefetiva através da membrana

OSMOSEOSMOSE

Ocorre através das membranas Ocorre através das membranas seletivamente permeáveis = seletivamente permeáveis = difusão efetiva da águadifusão efetiva da água

Movimento efetivo de água Movimento efetivo de água causado por diferença de causado por diferença de concentração da água.concentração da água.

Efeito da osmolaridade sobre as células

Slide de resumoSlide de resumo OsmoseOsmose a) a) Difusão simples através da bicamadaDifusão simples através da bicamada. . entram moléculas lipídicas como - hormônios esteróides, entram moléculas lipídicas como - hormônios esteróides,

anestésicos como o éter e fármacos lipossolúveis.anestésicos como o éter e fármacos lipossolúveis. penetram assim substâncias apolares - oxigênio e o penetram assim substâncias apolares - oxigênio e o

nitrogênio atmosférico.nitrogênio atmosférico. Algumas moléculas polares de pequeno tamanho - a Algumas moléculas polares de pequeno tamanho - a

água, o CO2, o etanol e a glicerina, também atravessam água, o CO2, o etanol e a glicerina, também atravessam a membrana por difusão simples.a membrana por difusão simples.

A difusão da A difusão da água (solvente)água (solvente) recebe o nome de recebe o nome de osmoseosmose. O movimento de moléculas de água (solvente) . O movimento de moléculas de água (solvente) a partir de uma solução hipotônica para outra a partir de uma solução hipotônica para outra hipertônica através de uma membrana semi-permeável hipertônica através de uma membrana semi-permeável denomina-se denomina-se osmoseosmose..

OsmoseOsmose

OSMOSEOSMOSE

A Osmose é um fenômeno natural físico-A Osmose é um fenômeno natural físico-químico. Quando duas soluções, com químico. Quando duas soluções, com diferentes concentrações, são colocadas diferentes concentrações, são colocadas num mesmo recipiente separados por num mesmo recipiente separados por uma membrana semi-permeável, ocorre uma membrana semi-permeável, ocorre naturalmente a passagem do solvente da naturalmente a passagem do solvente da solução mais diluida para a solução mais solução mais diluida para a solução mais concentrada, até que se encontre um concentrada, até que se encontre um equilíbrio. equilíbrio.

Água doceÁgua salgada

Membrana semipermeável

Osmose natural - o solvente (água) da região direita menos concentrada (água doce), separada por uma membrana semi-permeável, migra para a região da esquerda com concentração maior de sais (água salgada) até que se atinga um equilíbrio em termos de concentração, aumentando o nível daquela região. A diferença de carga entre as duas é denominada de pressão osmótica.

OSMOSEOSMOSE

PRESSÃO OSMÓTICAPRESSÃO OSMÓTICAQuantidade de pressão necessária para Quantidade de pressão necessária para encerrar a osmoseencerrar a osmose

Neste ponto a coluna de solução do lado Neste ponto a coluna de solução do lado da solução mais concentrada estará da solução mais concentrada estará acima da coluna do lado da solução mais acima da coluna do lado da solução mais diluída.diluída.

Esta diferença entre colunas de solução Esta diferença entre colunas de solução se denominou Pressão Osmótica. se denominou Pressão Osmótica.

PRESSÃO OSMÓTICAPRESSÃO OSMÓTICA

OSMOLARIDADE – “OSMOL”OSMOLARIDADE – “OSMOL”

Unidade = osmolUnidade = osmolÉ o peso de uma molécula – grama É o peso de uma molécula – grama

de soluto não dissociado;de soluto não dissociado;180 g de glicose = uma molécula-180 g de glicose = uma molécula-

grama de glicose = 1 osmol de grama de glicose = 1 osmol de glicose (não se dissocia em íons) = glicose (não se dissocia em íons) = CC66HH1212OO66 (não se dissocia) (não se dissocia)

OSMOLARIDADE – “OSMOL”OSMOLARIDADE – “OSMOL”

Quando soluto se dissocia em dois – Quando soluto se dissocia em dois – 1 molécula-grama = 2 osmóis = 1 1 molécula-grama = 2 osmóis = 1 mol-grama NaCl = 58,5g = 2 osmóis mol-grama NaCl = 58,5g = 2 osmóis

Obs: ver em rins – mais a frenteObs: ver em rins – mais a frente

TRANSPORTE ATIVOTRANSPORTE ATIVO

Deslocamento de moléculas Deslocamento de moléculas contra um gradiente de contra um gradiente de concentraçãoconcentração

Dois tipos: Dois tipos:

- transporte ativo primário- transporte ativo primário

- transporte ativo secundário- transporte ativo secundário

1.1. PrimárioPrimário – energia deriva do – energia deriva do fracionamento do ATPfracionamento do ATP

2.2. SecundárioSecundário – energia deriva – energia deriva secundariamente da que foi secundariamente da que foi armazenada na forma das armazenada na forma das diferentes concentrações iônicas diferentes concentrações iônicas entre os dois lados da entre os dois lados da membrana geradas pelo membrana geradas pelo transporte primáriotransporte primário


Ambos dependendo de proteínas Ambos dependendo de proteínas carreadoras;carreadoras;

Diferente da facilitada – é capaz Diferente da facilitada – é capaz de conferir energia para a de conferir energia para a movimentação contra o gradiente movimentação contra o gradiente eletroquímico.eletroquímico.


BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIOBOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO

- - há mais sódio fora da célula e há mais sódio fora da célula e mais potássio dentro da célula;mais potássio dentro da célula;

- responsável pelas diferenças de - responsável pelas diferenças de concentração do sódio e do potássio concentração do sódio e do potássio e estabelecimento – voltagem e estabelecimento – voltagem negativa dentro da célula;negativa dentro da célula;


Ocorre com duas proteínas Ocorre com duas proteínas carreadoras – maior = alfa e a carreadoras – maior = alfa e a menor = beta (função menor = beta (função desconhecida);desconhecida);

AlfaAlfa – três características – três características específicas:específicas:

1.1. Três locais receptores para fixação Três locais receptores para fixação do íon sódio (interior da célula);do íon sódio (interior da célula);

2.2. Dois locais de receptores – potássio Dois locais de receptores – potássio (exterior)(exterior)

3.3. A porção interna – perto – fixação do A porção interna – perto – fixação do sódio- tem atividade sódio- tem atividade ATPase.ATPase.


Quando dois íons K+ fixam-se no Quando dois íons K+ fixam-se no exteriorexterior da proteína – três íons Na+ da proteína – três íons Na+ fixam-se no fixam-se no interiorinterior – a ATPase será – a ATPase será ativada – ocorre a clivagem de uma ativada – ocorre a clivagem de uma molécula de ATP – será fracionada para molécula de ATP – será fracionada para difosfato de adenosina (ADP) – com difosfato de adenosina (ADP) – com liberaçõa de energia – acarreta alteração liberaçõa de energia – acarreta alteração coformacional da molécula da proteína coformacional da molécula da proteína carreadora e carreadora e saída dos três íons sódio e saída dos três íons sódio e a entrada dos dois íons potássio.a entrada dos dois íons potássio.

PESQUISA - CONHECIMENTOPESQUISA - CONHECIMENTO

QUAL É A IMPORTÂNCIA DA QUAL É A IMPORTÂNCIA DA BOMBA Na+ - K+ NO BOMBA Na+ - K+ NO CONTROLE DO VOLUME CONTROLE DO VOLUME CELULAR?CELULAR?

Canais iônicosCanais iônicos

Para atravessarem a membrana, os íons necessitam estruturas proteicas especiais que formem uma via de passagem:

carreadores ou canais

Canais iônicosCanais iônicos

Transporte ativoTransporte ativo

A "Bomba de Sódio e Potássio".A "Bomba de Sódio e Potássio".Como o nome já diz, esta "bomba" Como o nome já diz, esta "bomba"

tem a finalidade de bombear o Sódio tem a finalidade de bombear o Sódio (Na+) para fora da célula e o (Na+) para fora da célula e o Potássio (K+) para dentro da célula, Potássio (K+) para dentro da célula, sendo que naturalmente, o Sódio sendo que naturalmente, o Sódio quer entrar na célula e o Potássio quer entrar na célula e o Potássio sair.sair.

O transporte ativoO transporte ativo..

10 a 20 x + Na+

Difusão simples através de Difusão simples através de canaiscanais..

b) b) Difusão simples através Difusão simples através de canaisde canais. Ocorre mediante . Ocorre mediante as denominadas proteínas de as denominadas proteínas de canal. Assim penetram íons canal. Assim penetram íons como o Na+, K+, Ca2+, Cl-. As como o Na+, K+, Ca2+, Cl-. As proteínas de canal são proteínas de canal são proteínas com um orifício ou proteínas com um orifício ou canal interno, cuja abertura canal interno, cuja abertura está regulada, por exemplo, está regulada, por exemplo, como ocorre com como ocorre com neurotransmissores ou neurotransmissores ou hormônios, que se unem a hormônios, que se unem a uma determinada região, o uma determinada região, o receptor da proteína de canal, receptor da proteína de canal, que sofre uma transformação que sofre uma transformação estrutural que induz a abertura estrutural que induz a abertura do canal.do canal.

Modelo esquemático do ciclo de bombeamento de bomba de Na + e K +.

Transporte de moléculas Transporte de moléculas de elevada massa de elevada massa

molecular:molecular:

EndocitoseEndocitose: é o processo pelo qual a : é o processo pelo qual a célula capta partículas do meio externo célula capta partículas do meio externo mediante uma invaginação da membrana mediante uma invaginação da membrana que engloba a partícula que será ingerida. que engloba a partícula que será ingerida. Produz-se a estrangulação da Produz-se a estrangulação da invaginação originando-se uma vesícula invaginação originando-se uma vesícula que encerra o material ingerido. Segundo que encerra o material ingerido. Segundo a natureza das partículas englobadas, a natureza das partículas englobadas, distinguem-se diversos tipos de distinguem-se diversos tipos de endocitose. endocitose.

EndocitoseEndocitose

PinocitosePinocitose

Implica a ingestão de líquidos e partículas Implica a ingestão de líquidos e partículas em dissolução por pequenas vesículas em dissolução por pequenas vesículas revestidas de revestidas de clatrinaclatrina. Esta proteína . Esta proteína forma uma rede poliédrica (em forma de forma uma rede poliédrica (em forma de uma bola de futebol), composta por muitas uma bola de futebol), composta por muitas moléculas, que reveste a vesícula a moléculas, que reveste a vesícula a medida que ela se forma.medida que ela se forma.

PinocitosePinocitose

FagocitoseFagocitose. São formadas grandes . São formadas grandes vesículas revestidas ou vesículas revestidas ou fagossomosfagossomos que que ingerem microorganismos e restos ingerem microorganismos e restos celulares.celulares.

Endocitose mediada por um receptorEndocitose mediada por um receptor. É . É um mecanismo pelo qual somente entra a um mecanismo pelo qual somente entra a substância para a qual existe o receptor substância para a qual existe o receptor correspondente na membrana.correspondente na membrana.

EndocitoseEndocitose

ExocitoseExocitose É o mecanismo pelo qual as macromoléculas contidas É o mecanismo pelo qual as macromoléculas contidas

em vesículas citoplasmáticas são transportadas em vesículas citoplasmáticas são transportadas desde o interior celular até a membrana plasmática, desde o interior celular até a membrana plasmática, para serem vertidas ao meio extracelularpara serem vertidas ao meio extracelular

Requer que a membrana da vesícula e a membrana Requer que a membrana da vesícula e a membrana plasmática se fusionem para que possa ser vertido o plasmática se fusionem para que possa ser vertido o conteúdo da vesícula ao meioconteúdo da vesícula ao meio

As células são capazes de eliminar substâncias As células são capazes de eliminar substâncias sintetizadas pela célula, substâncias de excreção ou sintetizadas pela célula, substâncias de excreção ou mesmo uma egestão ("fezes") celular denominada mesmo uma egestão ("fezes") celular denominada clasmocitoseclasmocitose. Em todas as células existe um . Em todas as células existe um equilíbrio entre a exocitose e a endocitose, para equilíbrio entre a exocitose e a endocitose, para manter a membrana plasmática e para manutenção manter a membrana plasmática e para manutenção do volume celulardo volume celular

ExocitoseExocitose..

TranscitoseTranscitose.. É o conjunto de fenômenos É o conjunto de fenômenos

que permitem a uma que permitem a uma substância atravessar todo substância atravessar todo o citoplasma celular, de um o citoplasma celular, de um pólo a outro da célula. pólo a outro da célula. Envolve o duplo processo Envolve o duplo processo endocitose-exocitose. É endocitose-exocitose. É próprio de células próprio de células endoteliais que constituem endoteliais que constituem os capilares sangüíneos, os capilares sangüíneos, transportando assim as transportando assim as substâncias desde o meio substâncias desde o meio sangüíneo até os tecidos sangüíneo até os tecidos que rodeiam os capilares.que rodeiam os capilares.

MODELO DO MOSAICO MODELO DO MOSAICO FLUÍDOFLUÍDO ( (SINGER E SINGER E NICHOLSON,NICHOLSON,1972)1972)

É constituída por um É constituída por um duplo colchão de duplo colchão de lipídios interrompido lipídios interrompido por enormes por enormes moléculas de moléculas de proteínas capazes proteínas capazes de, polarizadas, de, polarizadas, girarem sobre si girarem sobre si mesmas mesmas funcionando como funcionando como portas giratórias portas giratórias ..

As aquoporinasAs aquoporinasO Prêmio O Prêmio Nobel de Química de 2003Nobel de Química de 2003 foi foi

concedido a dois cientistas norte-americanos concedido a dois cientistas norte-americanos cujas descobertas ajudaram a esclarecer como cujas descobertas ajudaram a esclarecer como os sais (íons) e a água são transportados para os sais (íons) e a água são transportados para dentro e para fora das células. A existência de dentro e para fora das células. A existência de canais específicos que transportam água era canais específicos que transportam água era apenas uma suspeita até meados dos anos 80. apenas uma suspeita até meados dos anos 80. Mas foi a partir de 1988 que Mas foi a partir de 1988 que Peter AgrePeter Agre conseguiu isolar uma proteína da membrana conseguiu isolar uma proteína da membrana plasmática, que a suspeita tornou-se uma plasmática, que a suspeita tornou-se uma descoberta. Ele descobriu uma classe de descoberta. Ele descobriu uma classe de moléculas chamadas moléculas chamadas aquaporinasaquaporinas..

As aquoporinas.As aquoporinas.

Proteínas de transporte

Proteínas carreadoras proteínas de canal +rápido

Tipos de transporte através da membrana

Ionoporos podem ser usados como ferramentas para aumentar a permeabilidade de membranas a íons específios

Ionoporos são pequenas moléculas hidrofóbicas sintetizadas por miroorganismos. 2 tipos: carreadores de íons móveis (VALOMICINA transporta K+, A23187 transporta Ca2+ e Mg2+) e formadores de canal (GRAMICIDINA A peptídeo de 15 Aas hidrofóbicos transporta cátions monovalentes).

Mudanças conformacionais em uma proteína carreadora para mediar a difusão facilitada de uma proteína.

A bomba de Na+ e K + é uma ATPase. 1/3 da energia da célula é gasto nesta bomba e 2/3 nos neurônios.

10 a 20 x + Na+

10 a 20 x + K+

Anions fixos e cátions acompanhantes dentro das células tendem a “puxar” água para dentro da célula. Esse efeito é contrabalançado por gradiente osmótico oposto devido a uma alta conc. de íons (Na+ e Cl-) fora da célula. A bomba de Na+ e K+ mantém o balanço osmótico através do bombeamento de Na+ e o Cl- é mantido fora da célula pelo potencial de membrana.

Macromoléculas Pequenas moléculas orgânicas

Pequenas íons inorgânicos

Como as células regulam seu volume

Animal. Vegetal. Protozoários.

Algumas bombas de Ca2+ são também ATPases. As células mantém Ca2+ fora através de bombas de Ca2+ e proteínas carreadoras com transporte do tipo antiporter.

A bomba de Ca2+ mais conhecida está presente no retículo sarcoplasmático de células musculares. Nessa organela, existe um reservatório intracelular de Ca2+, que libera Ca2+ no citoplasma toda vez que ocorre a despolarização da membrana. Este Ca2+ estimula a contração muscular e é logo re-colocado no retículo sarcoplasmático pela bomba de Ca2+.

Enzimas ligadas à membrana e que sintetizam ATP são ATPases de transporte funcionado ao contrário. Estas enzimas estão presentes na membrana de bactérias, cloroplastos e mitocôndria.

Bomba de Ca2+

Transporte de Ca2+ na memb. do RE

O transporte ativo pode ser movido por gradientes iônicos. Em bactérias, leveduras e muitas organelas celulares o transporte ativo movido por íons depende de íons H+.

Transporte de glicose mediado pelo gradiente de Na+

As proteínas carreadoras de Na+ na membrana plasmática regulam o pH do citoplasma.

A maioria das células possuem em sua membrana 1 ou mais tipos de carreadores antiporte que são movidos pelo gradientes de Na+ para manter o pH do citoplasma, mantendo-o por volta de 7.2. Existem duas maneiras para isso acontecer: 1: O transportador joga para fora da célula íons H+ ou trás para dentro da célula íons HCO3

- para neutralizar os íons H+.

O pH ácido do lisossomo é mantido por H+ ATPases.

Algumas ATPases transportadoras de bactéria são homólogas a ATPases eucarióticas e estão envolvidas na resistência de certas bactérias a drogas e até na doença fibrose cística (Família de transportadoes ABC).

Regulação do pH do estômago

Tipos de canais iônicos

Os canais iônicos são responsáveis pela excitabilidade elétrica das células musculares e pela sinalização elétrica no sistema nervoso. Um a célula nervosa possui 10 ou mais tipos de canais iônicos em diferentes partes da membrana. Eles estão presentes, também, em todas as células animais, microorganismos e plantas. O mais comum é o que permite a passagem de K+ para fora da célula (K+ leaky channel) que é responsável pela manutenção do potencial de membrana

Impulso nervosoOs neurônios se comunicam ou enviam impulsos através do potencial de ação. Isso ocorre a partir dos dendritos até a terminações dos axônios. O estado negativo dentro do axônio se transforma em positivo quando o impulso nervoso passa. Quando um impulso nervoso passa por um axônio, Na+ entra no axônio e muda o potencial do impulso de -70 mV para +30 mV, (uma diferença de 100 mV). Essa mudança é chamada de potencial de ação.

Canais de cátions acionados por voltagem são responsáveis pelo potencial de ação em neurônios e outras células eletricamente excitáveis. Um potencial de ação é disparado pela despolarização da membrana plasmática.

A mielinização aumenta a velocidade e eficiência do potencial de ação nos neurônios. Na doença esclerose múltipla ocorre uma desmielinização.

Desmielinização na doença esclerose múltipla

Desmielinização na doença esclerose múltipla

Canais de cátions acionados por voltagem são evolutivamente e estruturalmente relacionados;

Modelo para a rápida inativação de um canal iônico acionado por voltagem

Um modelo de parte da estrutura do canal de K+ acionado por voltagem.

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Membrana e Transporte