Transporte Através da Membrana - BFF I

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Paola Senatore 106 – BFF I 
 
Transporte Através da Membrana 
Membrana Celular 
 
É a barreira que separa o 
compartimento intracelular dos sinais 
exteriores da célula 
 
Funções 
 
• Isolamento físico 
• Regulação de trocas com o meio 
• Comunicação entre célula e meio 
• Suporte estrutural com o 
citoesqueleto e junções especializadas 
entre as células 
 
Modelo de Mosaico Fluido 
 
• Bicamada de fosfolipídios (proteínas 
parciais e completas + carboidratos na 
superfície externa) 
 
• A quantidade de ptn e lipídios varia 
dependendo da origem da membrana 
 
Constituição das Membranas 
 
• Colesterol, fosfolipídios, carboidratos 
e proteínas 
- colesterol + fosfolipídios = lipídeos 
biliares 
- fosfolipídio + carboidratos = 
glicolipídios 
- carboidrato + ptn = glicoproteínas 
 
!!! glicolipídios e glicoproteínas = 
estabilização estrutural, 
reconhecimento celular e resposta 
imune 
 
Proteínas das Membranas 
 
Estruturais 
 
• Integrais: atravessam a membrana 
completamente 
 
• Associadas: não atravessam 
completamente 
 
Funções 
 
• Transportadoras 
- carreadoras = muda sua 
conformação quando recebem um 
substrato 
- canais = abertos ou com comportas 
 
❊ as comportas são abertas ou 
fechadas de forma mecânica 
(estímulos de pressão), ou sendo 
voltagem dependentes ou 
quimicamente sensíveis. 
 
• Estruturais: citoesqueleto ou junções 
celulares 
 
• Enzimas: ativadas para o 
metabolismo celular e transferência de 
sinais. 
 
• Receptores de membrana 
- associados a um canal (abre e fecha) 
ou a uma enzima (comunicação 
celular) 
 
Proteínas Transmembrana 
 
Movem-se lateralmente direcionadas 
por fibras do citoesqueleto e dão 
polaridade à membrana. 
 
Transportadores: Proteínas de Canais 
 
Utilizadas na difusão simples. 
 
Canais de íons podem ser específicos 
para um ou mais íons (cargas e 
tamanhos similares). 
 
Seletividade do canal é dada pelo 
diâmetro e pelos aminoácidos que 
compõem o canal (abre e fecha). 
 
 
 
 
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Estados dos Canais Proteicos 
 
- abertos: passam maior parte do 
tempo abertos. Íons se movendo sem 
restrições (poros = passagem contínua) 
 
- fechados: permitem regulação do 
movimento das moléculas entre o 
fluido intracelular e extracelular 
(estados: fechado, aberto e inativo) 
 
Controle desses canais 
 
- moléculas mensageiras intracelulares 
ou por ligantes extracelulares 
(quimicamente sensível) 
 
- estado elétrico da célula 
(eletricamente sensível – voltagem) 
 
- por mudança física (mecanicamente 
sensíveis – mudança de temperatura 
ou tensão) 
 
!! os transportes através de canais são 
passivos por diferença de 
concentração (difusão simples) 
 
Transportadores: Proteínas Carreadoras 
 
Jogam uma substância do meio 
intracelular para o extracelular (vice-
versa) mudando sua conformação. 
 
Não comunicam diretamente os meios 
intra e extracel. 
 
Possuem sítios de ligações específicos 
para os substratos. 
 
Transporte ativo ou passivo (difusão 
facilitada). 
 
Ex: bomba de sódio e potássio 
 
 
 
 
Movimento através das Membranas 
 
Água, oxigênio, dióxido de carbono e 
lipídios movem-se facilmente através 
das membranas. 
 
Apolares passam sem necessitar de 
proteínas difundindo-se pelos ácidos 
graxos. 
 
Água apesar de polar, passa somente 
com a ajuda de proteínas. 
 
Íons e moléculas polares grandes 
(proteínas- através de endocitose ou 
exocitose) encontram dificuldades 
para atravessar a membrana. 
 
Influencia no transporte da membrana: 
-tamanho da molécula 
-solubilidade em lipídeos (polaridade) 
 
Mecanismos de transporte através da 
membrana 
 
Transportes passivos 
 
Sem gasto de energia, usa apenas 
energia cinética das moléculas. 
 
A favor do gradiente de concentração 
(maior ➝ menor). 
 
• Difusão 
maior conc. ➝ menor conc. 
- simples: não precisam de um meio 
(moléculas apolares atravessam por 
meio de proteínas de canais) 
- facilitada: precisa de uma proteína 
carreadora para permitir a passagem 
(ex: água) 
 
Transportes ativos 
 
Com gasto de energia (energia 
cinética das moléculas + ATP). 
 
Contra o gradiente de concentração 
(menor ➝ maior). 
 
• Endocitose 
 
• Exocitose 
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• Fagocitose 
 
• Transporte Ativo Primário 
- com ajuda de uma proteína 
- bomba de sódio e potássio 
 
• Transporte Ativo Secundário 
- utiliza o gradiente de concentração 
criado pelo primário 
 
 
 
Propriedades da Difusão Simples 
 
• Taxa de difusão depende da 
capacidade da molécula de se 
dissolver na camada lipídica da 
membrana. Quanto mais lipofílica 
maior a taxa. 
 
• Taxa de difusão é diretamente 
proporcional à área de superfície das 
moléculas. 
Quanto maior a superfície maior a taxa. 
(enfisema pulmonar reduz a área de 
superfície disponível) 
 
• Taxa de difusão é inversamente 
proporcional à espessura da 
membrana. Quanto mais espessa a 
membrana, mais lenta a taxa de 
difusão. 
 
 
 
Transporte mediado por carreadores 
pode ser passivo ou ativo 
 
• Passivo: as moléculas se movem a 
favor do gradiente de concentração 
(maior ➝ menor) para atingir o 
equilíbrio = difusão facilitada 
 
• Ativo: precisa de energia proveniente 
do ATP e as moléculas movem-se 
contra o gradiente de concentração 
(menor ➝ maior) 
 
3 propriedades pois dependem da 
interação do substrato com uma 
proteína: especificidade, competição 
e saturação 
 
Propriedades do Transporte Mediato 
Passivo ou Ativo 
 
03 propriedades pois dependem da 
interação do substrato com uma 
proteína: especificidade, competição 
e saturação. 
 
• Especificidade: quanto mais a 
substância for parecida com o 
carreador mais fácil se ligar para 
promover o transporte (os GLUTs são 
específicos para hexoses como glicose, 
galactose, frutose) 
 
• Competição: relacionada com a 
especificidade. Cada um dos GLUTs 
tem preferencia por uma das hexoses 
baseada na afinidade da ligação. 
 
• Inibição Competitiva: a molécula 
competidora não é transportada 
porém bloqueia o transporte. (ex: 
maltose compete pelo sitio de ligação 
mas é grande demais para ser 
transportada) 
 
• Saturação: carreadores 
transportando o substrato em sua taxa 
máxima. depende da concentração 
do substrato e do número de moléculas 
carreadoras disponíveis. 
- se aumentarmos o número de células 
carreadoras transportadoras na 
membrana impedimos a saturação das 
células 
- retirando as carreadoras diminui-se o 
movimento das moléculas 
 
 
 
 
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Transporte Ativo Através da Membrana 
 
Contra o gradiente de concentração 
então usa energia que vem direta ou 
indiretamente da ligação fosfato de 
alta energia do ATP. 
 
As substâncias passam através das 
proteínas carreadoras. 
 
Cria um estado de desequilíbrio pois 
torna as diferenças de concentração 
mais pronunciadas. 
 
• T.A. Primário 
- usa energia de maneira direta 
- carreador = proteína com atividade 
ATPase (quebra o ATP). 
Ex: Bomba de Sódio Potássio 
 
• T.A. Secundário 
- usa energia indiretamente 
- usa a molécula que tem o gradiente 
de concentração maior para jogar 
uma outra molécula pra dentro da 
célula ou tirar uma molécula da célula 
enquanto uma outra entra. 
 
 
 
• simporte ou co-transporte: quando 
uma molécula leva outra para o 
mesmo lado no transporte ativo 
secundário. 
 
• antiporte ou contratransporte: 
quando uma molécula vai para um 
lado e outra vai para o outro. 
Pode ser primário ou secundário(3Na+ 
pra fora, 2K+ pra dentro). A molécula 
que transporte deve estar a favor do 
gradiente de concentração. 
 
 
 
Bomba de Sódio e Potássio - ATPase 
 
Principal transportador proteico das 
células animais pois mantém o 
gradiente de concentração de Na+ e 
K+ através da membrana.Em algumas células essa bomba usa 
cerca de 30% de todo o ATP produzido 
pela célula para exportar 3Na+ e 
importar 2K+. 
 
Transporte ativo primário antiporte. 
 
As proteínas de membranas só 
funcionam quando seus sítios de 
substratos estão ocupados. 
 
 
______________________________________ 
 
Todos os processos movem moléculas 
através de uma única membrana = 
membrana plasmática 
 
Moléculas que entram e saem do 
corpo cruzando o epitélio devem 
atravessar duas membranas celulares = 
transporte transepitelial 
______________________________________ 
 
Transporte Transepitelial 
 
Moléculas que precisam atravessar 
duas membranas. 
 
As moléculas movem-se através do 
epitélio usando transporte ativo e 
passivo. 
 
As moléculas cruzam a primeira 
membrana (membrana apical) 
quando elas se movem para dentro da 
célula epitelial, proveniente do 
ambiente externo. E a segunda 
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quando elas deixam as células 
epiteliais (membrana basolateral) para 
entrar no fluido extracelular. 
 
Cruzam a membrana apical: meio 
externo ⟶ dentro da célula epitelial 
 
Cruzam a membrana basolateral: 
célula lateral ⟶ fluido extracelular 
 
Células polarizadas do epitélio de 
transporte = membranas apical e 
basolateral com diferentes 
propriedades (proteínas diferentes). 
 
 
 
Transporte Transepitelial da Glicose 
 
Jogando o sódio para fora da célula, o 
gradiente de concentração de Na+ 
extracelular aumenta. Uma célula de 
glicose é levada (contra o grad.) pra 
dentro da célula junto a molécula de 
sódio usando esse gradiente. Como 
agora a concentração de glicose 
dentro da célula é maior, esta 
consegue passar por difusão facilitada 
para a corrente sanguínea do 
interstício. 
 
A polarização de transportadores 
ressalta numa única via de movimento 
de certas moléculas através do epitélio. 
 
As células do epitélio renal e intestinal 
podem alterar sua permeabilidade por 
seletivamente inserir ou retirar proteínas 
da membrana. 
 
O transporte da glicose pelo epitélio 
intestinal ou renal envolve transporte 
ativo com o sódio e difusão facilitada. 
 
 
Distribuição de Água e Solutos do 
Corpo 
 
Difusão acontece até gerar um estado 
equilíbrio. 
 
Poucas substancias no corpo são 
mantidas em equilíbrio pois a 
membrana celular e o epitélio capilar 
atuam como barreira seletiva que 
impede a difusão de solutos livremente 
pelo corpo. 
 
O transporte ativo ajuda a criar ou 
manter diferenças na concentração 
dos solutos. 
 
Apesar da água ser polar ela passa 
praticamente livre em todos os canais 
iônicos existentes. 
 
Distribuição dos solutos nos 
compartimentos de fluidos corporais 
 
Compartimento intracelular = parte 
líquida do citoplasma 
 
Compartimento intersticial = fluido 
intersticial (espaço entre a pele e os 
demais órgãos) 
 
Compartimento intravascular = plasma 
 
Interstício e plasma tem concentração 
iônica praticamente igual pois os íons 
(Na+, K+, Ca+) passam livremente pelas 
membranas dos capilares – 
osmolaridade iguais pois a água passa 
livremente. 
 
Proteínas e fosfatos não passam 
livremente do intra para o extracelular. 
Só passam através de vesículas. 
 
Os íons também não passam 
livremente, eles precisam de proteínas 
carreadoras. 
 
A permeabilidade seletiva das 
membranas celulares cria um corpo em 
que compartimentos intracelular e 
extracelular são quimicamente e 
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eletricamente diferenciados, porém 
com igual concentração total de 
solutos. Ou seja, a osmolaridade entre o 
plasma, o interstício e o meio 
intracelular são iguais, porém os tipos 
de células são diferentes fazendo com 
que o gradiente elétrico seja também 
diferente. A água movimenta-se 
livremente entre os compartimentos 
mantendo o equilíbrio osmótico. 
 
 
 
Água: a molécula mais importante do 
organismo 
 
Crianças possuem mais água do que os 
adultos. 
 
É essencialmente a única molécula que 
movimenta-se livremente entre os 
compartimentos e alcança um estado 
de equilíbrio. 
 
A distribuição uniforme da água 
através dos compartimentos corporais 
é conhecida com equilíbrio osmótico. 
 
• Osmose : água move-se através de 
uma membrana semipermeável em 
resposta a um gradiente de 
concentração. Sempre da menor 
concentração para a maior (tentar 
diluir a região mais concentrada de 
soluto) para tentar atingir o equilíbrio 
entre as soluções. 
 
A água passa através de canais de 
membrana (proteínas). 
 
 
 
Concentrações 
 
Concentrações fisiológicas são 
expressas como osmolaridade. 
 
• Osmolaridade = número de 
partículas/litro de solução (1 mol de 
glicose = 6,02x1023 partículas) 
- é expressa em osmoles/litro (OsM) 
- para soluções fisiológicas muito 
diluídas: miliosmoles/litro (mOsM) 
 
A osmolaridade normal no corpo 
humano varia de 280 a 296 
miliosmoles/litro. 
 
• Osmolalidade: concentração 
expressa como miliosmoles de soluto/kg 
muito usado em clínica. 
 
Tonicidade 
 
Se refere a soluções e descreve o que 
acontece com o volume celular de 
uma célula que foi colocada em 
solução. 
 
• solução isotônica = célula não muda 
o seu tamanho 
 
• solução hipotônica = célula ganha 
água e incha 
 
• solução hipertônica = célula perde 
água e murcha 
 
[ ] solução > [ ] intracelular : célula 
perde água – perde volume 
 
[ ] solução = [ ] intracelular : a 
quantidade de água que entra é a 
mesma quantidade da que sai 
 
[ ] solução < [ ] intracelular : a célula 
ganha água – ganha volume 
 
!!! Se a célula e a solução tem 
concentrações são iguais, são 
isosmóticas. O que causou a osmose? 
- os solutos penetrantes que estão na 
solução 
 
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Potencial de Membrana 
 
 
 
Quando o equilíbrio elétrico é 
interrompido cria-se um gradiente 
elétrico e um gradiente químico = 
gradiente eletroquímico (gasto de ATP) 
 
Equilíbrio osmótico é mantido porque a 
água pode passar livremente em 
resposta ao movimento de soluto. 
 
O gradiente elétrico entre o fluido 
extracelular e o intracelular é 
conhecido como diferença de 
potencial de membrana em repouso 
ou potencial de membrana. 
 
Potencial pois o gradiente elétrico 
criado é uma fonte de energia 
armazenada ou potencial. 
Repouso pois o gradiente elétrico é 
observado em todas as células vivas, 
mesmo aquelas que aparentam não 
ter atividade elétrica.