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Transporte de Substâncias
através da Membrana Celular
Profa. Me. Rosângela B. Vasconcelos
MEMBRANAS CELULARES
Componente
essencial por
envolver todos os
tipos de células,
separando o meio
intra e extra-celular
assim como delimita
as várias organelas
nas células
eucarióticas.
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Propriedades da membrana
Assimetria: as duas fases da membrana não possuem a mesma composição lipídica, glicídica e proteica. As cargas elétricas também tem distribuição diferente, sendo a face citoplasmática negativa.
Fluidez: seus componentes não ocupam posições definidas e são susceptíveis de deslocações bidimensionais, isso, por não haver ligações fortes entre as moléculas.
Permeabilidade seletiva
Continuidade: nunca apresentam bordas livres.
Resistência à tração.
Funções da membrana
Individualização da célula
Transportes moleculares e iônicos
Recepção de informação
Transmissão de informação
Reconhecimento celular
Orientação de reações químicas em cadeia: enzimas localizadas na superfície da membrana.
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Bicamada lipídica (fosfolipídeos onde encontram-se imersas moléculas de
proteínas que apresntam uma mobilidade, podendo se deslocar lateralmente
ou atravessar a bicamada lipídica, projetando-se nas superfícies internas ou
externas da membrana plasmática FLUIDEZ.
Membrana Plasmática
Mosaico Fluido – Singer e Nicholson
Composição da Membrana
LIPÍDEOS Fosfolipídeos
afinidade diferencial
com a água.
Cabeça hidrofílica:
voltada para o meio
extracelular e para o
citoplasma.
Cauda hidrofóbica:
voltada para a parte
interna da membrana.
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Composição da Membrana
LIPÍDEOS Fosfolipídeos
Fosfatidilcolinas e esfingomielinas
Fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina
Fosfatidilglicerol, fosfatidilinositol
Bifosfato de fosfatidilinositol (transdução sinal)
Colesterol
Tampão de fluidez
Glicolipídeos
Receptores ou antígenos
(ex. repceptor da toxina cólera, antígenos dos grupos
sanguíneos A e B nos eritrócitos)
Composição da Membrana
PROTEÍNAS Integrais
Embebidas na bicamada lipídica por interações
hidrofóbicas e podem ser rompidas com detergentes.
Periféricas Associadas à superfície da membrana por interações
por carga com as ptnas integrais e são facilmente
removidas.
Glicoproteínas Localizadas na superfície externa e conferem a carga
negativa da superfície celular.
Ex: Fibronectina que contribui para a adesão das
células, via integrinas, às proteínas da matriz
extracelular e permite comunicação entre elas.
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Funções das proteínas na membrana
celular Incluem as enzimas, proteínas de transporte,
receptors, neurotransmissores.
Membrana Celular - O GLICOCÁLIX
O glicocálix é um envoltório externo à membrana plasmáticadas células animais formado por polissacarídeos.
*proteção da superfície celular contra lesões
mecânicas e químicas
*adsorção de água: superfície celular lisa
*reconhecimento célula-célula
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PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
A membrana plasmática seleciona as moléculas que
podem atravessá-la.
O critério de seleção das moléculas está baseado no
tamanho das moléculas e na carga elétrica.
Moléculas menores atravessam a membrana com
mais facilidade.
Moléculas apolares atravessam a porção lipídica da
membrana e as polares pelas proteínas, exceto as
muito pequenas e fracamente polares.
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TRANSPORTES PASSIVOS OSMOSE: deslocamento do solvente (água) do
meio menos concentrado para o mais concentrado, através de uma membrana semipermeável.
DIFUSÃO SIMPLES: espalhamento do soluto no solvente, do mais para o menos concentrado. Ocorre pela porção lipídica.
DIFUSÃO FACILITADA: É a difusão do soluto através da membrana com auxílio da PERMEASE, com velocidade maior do que a devida a diferença de concentração.
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TRANSPORTE PASSIVO
DIFUSÃO Ocorre devido o movimento
térmico/browniano de átomos e moléculas.
Resulta na Distribuição uniforme de
átomos ou moléculas.
Ou seja, quando há diferença de concentração de
um íon entre dois meios separados por uma
membrana há a tendência em o íon mover-se do
meio mais concentrado para o de menor
concentração até encontrar o equilíbrio.
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TRANSPORTE PASSIVO
Difusão Simples
Concentração
Tamanho da molécula
Lipossolubilidade O2,
CO2, vitaminas
lipossolúveis.
Moléculas hidrossolúveis
somente as muito
pequenas e sem carga.
Canais proteicos
Permeabilidade seletiva
comportas
TRANSPORTE PASSIVO
DIFUSÃO
Extensão da difusão A difusão é rápida para distâncias microscópicas (1ms
para difundir 1um), no entanto o tempo necessário para
a difusão aumenta com o quadrado da distância na qual
ela acontece...
O aumento da distância em 10 vezes aumenta o tempo
de difusão em 100 vezes.
Coeficiente de difusão (D) É proporcional à velocidade com que a molécula em
difusão pode se mover... Quanto maior for a molécula e
mais viscoso o meio, menor será o D.
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TRANSPORTE PASSIVO
Difusão Simples: é o movimento cinético pelos orifícios ou pelos
espaços intermoleculares da membrana, sem necessidade de fixar-se a
uma proteína carreadora.
Difusão facilitada: ocorre via canais. Esses “canais” podem ser
abertos ou fechados; voltagem dependentes x quimio dependentes.
Permeabilidade Seletiva
Podem ser abertos ou
fechados por comportas.
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Difusão por proteína carreadora - Algumas
substâncias, como a glicose, galactose e alguns aminoácidos
têm tamanho superior a 8 Angstrons, o que impede a sua
passagem através dos poros. São, ainda, substâncias não
solúveis em lipídios, o que também impede a sua difusão pela
matriz lipídica da membrana. No entanto, estas substâncias
passam através da matriz, por transporte passivo, contando,
para isto, com o trabalho de proteínas carregadoras (proteínas
transportadoras).
TRANSPORTE PASSIVO
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Proteína carreadora
Osmose
Fluxo de água de um compartimento com
menor concentração de soluto para um
compartimento com maior concentração, por
meio de uma membrana semipermeável
(permeável a água, mas não ao soluto).
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A
Solução
hipo
B
Solução
hiper
Osmose
Obs.: A plasmólise de hemácias recebe o nome especial de crenação.
Hiper-perde águaIso- equilíbrio
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TRANSPORTE ATIVO
Permitem o transporte de seus substratos
contra gradientes de concentração ou de
potencial eletroquimico. Para isso requerem
energia e devem estar ligados ao
metabolismo energético.
Utilizam ATP diretamente ou indiretamente.
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TRANSPORTE ATIVO
Transporte ativo primário A energia necessária para o transporte de substâncias é
obtida diretamente da hidrólise do ATP.
EX: Bomba de Ca++ no Retículo sarcoplasmático,
Bomba de Na+/K+
Transporte ativo secundário O transporte é realizado graças ao gradiente de
concentração muitas vezes provocado por um
transporte ativo primário.
Ex: absorção de alguns aminoácidos com transporte
acoplado ao Na+
TRANSPORTE ATIVO
Ocorre contra o gradiente de concentração.
É a passagem de uma substância de um menosconcentrado para um meio mais concentrado ( contra ogradiente), que ocorre com gasto de energia.
É feito por proteínas transmembrana chamadas ATPases ou BOMBAS. Quebram ATP e liberam energia.
Transporta sempre íons e moléculas polares.
ATPaes são específicas. Ex. Bomba de Na+; bomba de Ca++...
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Transporte ativo
Bomba de NA+ e K+ Este tipo de transporte se dá, quando íons como o sódio (Na+) e o potássio (K+), tem que atravessar a membrana contra um gradiente de concentração.
Encontramos concentrações diferentes, dentro e fora da célula, para o sódio e o potássio. Na maioria das células dos organismos superiores a
concentração do sódio (Na+) é bem mais baixa dentro da célula do que fora desta.
O potássio (K+), apresenta situação inversa, a sua concentração é mais alta dentro da célula do que fora desta.
EXEMPLO DE TRANSPORTE ATIVO
BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO
FONTE: www.octopus.furg.br/ensino/anima/atpase/NaKATPase.html
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COTRANSPORTE
É o transporte conjunto de duas moléculas ou íons
ou íon e molécula através da membrana.
Se ambos são transportados no mesmo sentido é
chamado SIMPORTE.
Se os dois vão em sentido oposto é chamado de
ANTIPORTE. Ex. Bomba de Sódio e Potássio. Ver
figura do Slide .
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COTRANSPORTE -SIMPORTE
Células do intestino tem alta concentração de glicose em seu
interior e pequena concentração na luz do intestino. Mesmo
assim a célula absorve glicose passivamente, usando as altas
concentrações do sódio na luz intestinal que passam para o
interior da célula e arrastam a glicose
Cotransportes
Simporte glicose-Na
Intestino Soro reidratação oral
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Transporte em bloco ou Transporte
mediado por vesículas.
Representa o englobamento ou eliminação de macromoléculas ou partículas maiores que não conseguem atravessar a membrana plasmática por nenhum dos mecanismos já estudados. Em função do sentido no qual as partículas são transportadas, temos dois tipos de transporte em bloco: Endocitose:É o transporte de partículas ou
macromoléculas por englobamento, ou seja, do meio extracelular para o meio intracelular. Existem dois tipos de endocitose: Fagocitose
Pinocitose
Exocitose
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Fagocitose Neste processo, a célula engloba partículas sólidas relativamente grandes. A
célula, entrando em contanto com a partícula, emite pseudópodes que englobam, formando um vacúolo alimentar (fagossomo).
A fagocitose é observada principalmente em células isoladas, como amebas e glóbulos brancos. No caso da ameba, trata-se de um processo nutritivo; no caso dos glóbulos brancos, é um processo de defesa contra bactérias que invadem o organismo.
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Endocitose mediada por receptor
Algumas membranas possuem uma região
especial para a endocitose, essa região é
recoberta por um filamento chamado clatrina e é
chamada depressão revestida.
As depressões revestidas possuem receptores
que reconhecem as moléculas que deverão ser
englobadas endocitose.
Ex: Recptores de LDL nas membranas celulares para
endocitose da lipoproteínas e captação do colesterol.
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PinocitoseÉ um processo mais delicado do que a fagocitose sendo difícil sua
observação ao microscópio óptico. Partículas líquidas muito pequenas são capturadas por esse processo. A membrana plasmática, na região de contato com a partícula, se invagina, aprofundando-se no interior do citoplasma; forma-se um canal. Por fim, a partícula envolvida por um pedaço de membrana solta-se, formando um vesícula de pinocitose ou pinossomo. É provável que a maioria das células seja capaz de realizar a pinocitose; esse processo é então geral, enquanto a fagocitose se restringe apenas a alguns tipos de células.
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EXOCITOSE
Consiste na eliminação de certas quantidades
de material pela célula, como corpos residuais
ou vacúolos excretores (material não digerido)
ou vesículas de secreção (materiais produzidos
pelas células, principalmente glandulares). Ex. Liberação dos neurotransmissores nas terminações
nervosas.