Transportesdemembrana_20220404203718

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TRANSPORTES 
DE 
MENBRANA
UC: Processos Biológicos
07-03-22
ESTRUTURA 
DA 
MEMBRANA
Membrana Plasmática
São cruciais 
para a vida da 
célula. 
Circunda a 
célula, 
Define seus 
limites 
Mantém as 
diferenças 
essenciais entre 
o citosol e o 
ambiente 
extracelular
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Células 
Eucarióticas
Membranas do núcleo, 
do retículo 
endoplasmático (RE), do 
aparelho de Golgi, da 
mitocôndria e de outras 
organelas circundadas 
por membranas mantêm 
as diferenças 
características entre o 
conteúdo de cada 
organela e o citosol.
Gradientes iônicos que 
atravessam a membrana, 
estabelecidos pelas 
atividades das proteínas 
especializadas da 
membrana
Gradientes iônicos atravessam a membrana, 
estabelecidos pelas atividades das proteínas 
especializadas da membrana
SINTETIZAR
ATP.
Coordenar o 
transporte de solutos 
selecionados através 
da membrana ou, 
como nos músculos e 
nervos.
Produzir e 
transmitir 
impulsos 
elétricos.
Contém 
proteínas que 
atuam como 
sensores de 
sinais externos
Permitindo que as células 
mudem seu comportamento 
em resposta aos sinais 
ambientais
Incluindo 
aqueles de 
outras 
células
Proteínas sensoriais, ou 
receptoras, transferem 
informação, em vez de 
moléculas, 
através da membrana
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Membranas Biológicas: 
estrutura geral comum
É constituída por uma fina película de 
moléculas de lipídeos e proteínas 
Unidas principalmente por interações 
não covalentes 
Bicamada lipídica:
• proporciona a estrutura fluida
básica da membrana.
• atua como uma barreira
relativamente impermeável à
passagem da maioria das
moléculas solúveis em água.
Proteínas de membrana:
• atravessam a bicamada lipídica
• medeiam quase todas as funções
da membrana
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Membrana plasmática
Atuam como ligações 
estruturais que conectam o 
citoesqueleto à matriz 
extracelular
Atuam como receptores para 
detectar e transduzir sinais 
químicos do ambiente celular
Proteínas transmembrana
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BICAMADA 
LIPÍDICA
• Sua estrutura de
camada dupla é
atribuível
exclusivamente a
propriedades especiais
das moléculas lipídicas,
• As quais se reúnem
espontaneamente em
bicamadas mesmo sob
condições artificiais
simples
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Fosfoglicerídeos, esfingolipídeos e esterois são os principais 
lipídeos das membranas celulares
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Fosfoglicerídeos, Esfingolipídeos
e 
Esterois
◦ Todas as moléculas lipídicas da membrana 
plasmática são anfifílicas, isto é, possuem 
uma extremidade hidrofílica (“que ama 
água”) ou
◦ Polar, e uma extremidade hidrofóbica 
(“que teme a água”) ou
◦ Apolar.
https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FPhospholipid&psig=AOvVaw37ZrWsXKFb-nVkcK27lzIU&ust=1646608524837000&source=images&cd=vfe&ved=0CAwQjhxqFwoTCOCiofyMsPYCFQAAAAAdAAAAABAD
Transporte de membrana de pequenas moléculas e propriedades elétricas 
das membranas
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Bicamada lipídica das membranas celulares serve como uma barreira à passagem da maioria 
das moléculas polares: caráter hidrofóbico
Função de barreira permite que a célula mantenha concentrações de solutos no citosol
Desenvolver meios para transferir moléculas hidrossolúveis específicas e íons através das suas 
membranas para ingerir nutrientes essenciais, excretar produtos metabólicos tóxicos e regular 
concentrações intracelulares de íons
Proteínas de 
transporte de 
membrana 
especializadas
A importância do transporte 
de pequenas moléculas é 
evidenciada pelo grande 
número de genes existente em 
todos os organismos que 
codificam as proteínas 
envolvidas no transporte 
através da membrana
15 a 30% das proteínas 
de membrana em 
todas as células.
neurônios e células renais, 
empregam até dois terços 
de seu consumo de energia 
metabólica nesses 
processos de transporte
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Princípios Gerais:
Como pequenas moléculas hidrossolúveis 
atravessam membranas celulares
2 principais classes de proteínas de membrana que medeiam esse tráfego 
transmembrana:
Transportadoras,
Sofrem alterações sequenciais de conformação para o transporte de moléculas 
pequenas específicas através das membranas, 
de Canal, 
que formam poros estreitos que permitem o movimento passivo transmembrana, 
predominantemente de água e de pequenos íons inorgânicos
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ou dos fluidos existentes no interior das organelas delimitadas por membrana
quando comparada à composição dos fluidos extra ou intracelulares
gera grandes diferenças na composição do citosol 
catalisar transporte ativo, que, junto à permeabilidade passiva seletiva, 
podem estar acopladas a uma fonte de energia 
Proteínas transportadoras 
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Pelo fato de gerarem 
diferenças na concentração 
iônica inorgânica 
através da bicamada 
lipídica, 
as membranas celulares 
podem armazenar energia 
potencial 
na forma de gradientes 
eletroquímicos, 
os quais são utilizados para 
acionar vários processos de 
transporte, 
para enviar sinais elétricos em 
células eletricamente 
excitáveis e (nas 
mitocôndrias, nos 
cloroplastos e nas bactérias) 
para produzir a maior parte 
do ATP
PRINCÍPIOS 
TRANSPORTE DE MEMBRANA
As bicamadas lipídicas 
livres de proteínas são 
impermeáveis a íons
A taxa em que acontece 
essa difusão, todavia, 
varia muito, dependendo 
em parte do tamanho da 
molécula, mas, sobretudo, 
da sua hidrofobicidade 
relativa (solubilidade em 
lipídeos)
Quanto menores e mais 
hidrofóbicas, ou apolares, 
mais facilmente as 
moléculas se difundirão 
através da bicamada 
lipídica.
Bicamadas lipídicas são 
essencialmente 
impermeáveis a 
moléculas carregadas 
(íons), não importando o 
tamanho: a carga e o 
alto grau de hidratação 
de tais moléculas 
impedem-nas de penetrar 
a fase hidrocarbônica da 
bicamada
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Proteínas de Transporte de Membrana Especiais
Responsáveis pela 
transferência de tais 
solutos através das 
membranas celulares. 
Ocorrem em muitas 
formas e em todos os 
tipos de membranas 
biológicas. 
Costuma transportar 
apenas um tipo 
específico de molécula 
ou, algumas vezes, uma 
classe de moléculas 
(como íons, açúcares ou 
aminoácidos).
Seres humanos com 
mutações semelhantes 
sofrem de vários tipos de 
doenças hereditárias 
que afetam o transporte 
de solutos específicos ou 
classes de solutos no rim, 
no intestino ou em 
muitos outros tipos 
celulares
São proteínas de 
membrana de 
passagem múltipla – isto 
é, sua cadeia 
polipeptídica atravessa 
múltiplas vezes a 
bicamada lipídica
Proteínas de Canal
Interagem muito mais 
fracamente com o soluto a 
ser transportado. 
Formam poros contínuos e 
que atravessam a 
bicamada lipídica. 
Quando abertos, esses 
poros permitem a 
passagem de solutos 
específicos (como íons 
inorgânicos de tamanho e 
carga adequados e, em 
alguns casos, de pequenas 
moléculas como água, 
glicerol e amônia) através 
da membrana. 
Não é surpreendente que o 
transporte por meio de 
proteínas de canal ocorra a 
uma velocidade muito mais 
rápida do que o transporte 
mediado por proteínas 
transportadoras
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O transporte por transportadores pode ser 
ativo ou passivo, o fluxo de soluto pelas 
proteínas de canal é sempre passivo.
O transporte ativo é mediado por 
proteínas transportadoras 
acopladas a uma fonte de energia
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Transporte Passivo
Proteínas de canal e muitas proteínas 
transportadoras somente permitem a 
passagem passiva dos solutos pela 
membrana.
Transporte de uma única molécula sem 
carga, é a diferença na sua 
concentração nos dois lados da 
membrana – seu gradiente de 
concentração – queconduz o transporte 
passivo e determina sua direção
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS E O TRANSPORTE ATIVO DE 
MEMBRANA
O processo pelo qual 
uma proteína 
transportadora 
transfere uma 
molécula de soluto 
através da bicamada 
lipídica assemelha-se 
a uma reação 
enzima-substrato, e, 
em muitos aspectos, 
os transportadores 
comportam-se como 
enzimas.
Ao contrário da 
simples reação 
enzima-substrato
o soluto transportado 
não é modificado 
pela proteína 
transportadora, 
mas sim liberado de 
forma inalterada, no 
outro lado da 
membrana.
Proteína 
transportadora tem 
um ou mais sítios de 
ligação específicos 
para seu soluto
Quando o transportador 
está saturado (ou seja, 
quando todos os sítios 
de ligação ao soluto 
estão ocupados), a 
velocidade (ou taxa) de 
transporte é máxima
Cada proteína 
transportadora 
tem uma 
afinidade 
característica 
por seu soluto
Como ocorre com as enzimas, a ligação do soluto pode ser 
bloqueada por inibidores competitivos (que competem pelo mesmo 
sítio de ligação, podendo ou não ser transportados) ou por inibidores 
não competitivos (que se ligam em qualquer outra parte do 
transportador e alteram sua estrutura).
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O transporte ativo dirigido por gradientes de concentração de íons
Uniportes:
proteínas 
transportadoras simples 
e passivamente 
transportam um único 
soluto de um lado a 
outro da membrana
Simportes:
transporte acoplado 
envolve a transferência 
simultânea de um 
segundo soluto na 
mesma direção,
Antiportes:
a transferência de um 
segundo soluto na 
direção oposta
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Forte associação entre o 
transporte de dois solutos 
permite a esses transportadores 
acoplados captar a energia 
armazenada no gradiente 
eletroquímico de um soluto, em 
geral um íon inorgânico, para 
transportar o outro.
Dessa forma, a energia livre 
liberada durante o movimento 
de um íon inorgânico a favor de 
um gradiente eletroquímico é 
utilizada como a força motriz 
para bombear outros solutos , 
contra seus gradientes 
eletroquímicos.
Em duas direções: alguns 
transportadores acoplados 
atuam como simportes, outros, 
como antiportes.
O transporte ativo dirigido por gradientes de concentração de íons
Na membrana 
plasmática de 
células animais, o 
Na+ é o íon 
habitualmente 
cotransportado, 
porque o seu 
gradiente 
eletroquímico 
fornece uma 
grande força motriz 
para o transporte 
ativo de uma 
segunda molécula. 
O Na+ que entra 
na célula durante o 
transporte 
acoplado é 
subsequentemente 
bombeado para 
fora por uma 
bomba de Na+ -K+ 
dirigida por ATP na 
membrana 
plasmática (como 
discutiremos 
adiante), 
a qual, por manter 
o gradiente de Na+ 
, 
indiretamente 
controla o 
transporte 
acoplado.
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Quanto maior o gradiente 
eletroquímico de Na+ , mais soluto 
será bombeado para dentro da 
célula). Os neurotransmissores 
(liberados por neurônios como 
sinalização nas sinapses – conforme 
discutido a seguir) são recuperados 
por simportes de Na+ após sua 
liberação
Estes transportadores de 
neurotransmissores são 
importantes alvos para drogas: 
estimulantes, como a cocaína e 
antidepressivos, os inibem e, 
consequentemente, prolongam 
a sinalização mediada pelos 
neurotransmissores, os quais 
não são removidos de maneira 
eficiente
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As proteínas transportadoras pertencem a um pequeno número de famílias
A família de ATPases transportadoras do tipo P, que inclui a bomba de Ca2+ e a bomba de Na+ -K+ , 
é um exemplo importante; 
Cada uma dessas ATPases sequencialmente fosforila e desfosforila a si própria durante o ciclo de 
bombeamento. 
A superfamília de transportadores ABC é a maior família de proteínas de transporte de membrana e 
apresenta grande importância clínica
Nessa família estão incluídas as 
proteínas responsáveis pela fibrose cística, pela 
resistência a fármacos em células cancerosas 
e em parasitas que causam a malária, e pelo 
bombeamento de peptídeos derivados de 
patógenos no RE para que os linfócitos citotóxicos 
reconheçam a superfície de células inferiores
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PROTEÍNAS DE CANAL
E AS 
PROPRIEDADES ELÉTRICAS DAS MEMBRANAS
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Canais formam poros que 
atravessam a membrana
a maioria dos canais na 
membrana plasmática de células 
animais e vegetais que 
conectam o citosol ao exterior 
celular possui, necessariamente, 
poros estreitos fortemente 
seletivos que podem abrir e 
fechar rapidamente
Proteínas estão envolvidas de 
modo específico no transporte 
de íons inorgânicos, elas são 
referidas como canais iônicos.
os canais iônicos 
apresentam uma vantagem 
sobre as proteínas 
transportadoras:– uma 
velocidade 105 vezes maior do 
que a maior velocidade de 
transporte conhecida para uma 
proteína transportadora
os canais não podem ser 
acoplados a uma fonte de 
energia para realizar transporte 
ativo, logo o transporte que é 
mediado por eles é sempre 
passivo
a função dos canais iônicos é 
permitir a difusão rápida de íons 
inorgânicos específicos –
sobretudo Na+, K+, Ca2+ ou C– –
a favor dos seus gradientes 
eletroquímicos através da 
bicamada lipídica
As células nervosas (neurônios), em 
particular, são especialistas no uso 
de canais iônicos, e consideraremos 
como elas utilizam muitos canais 
diferentes para receber, 
conduzir e transmitir sinais
Canais de água ou Aquaporinas
Aquaporinas são permeáveis à água, mas impermeáveis a íons 
Além da difusão direta da água através da bicamada lipídica, algumas células 
procarióticas e eucarióticas possuem canais de água, ou aquaporinas, inseridos em 
suas membranas plasmáticas para permitir um movimento mais rápido da água
São particularmente abundantes em células de animais que devem transportar água 
em taxas elevadas, como células epiteliais do rim ou células exócrinas que devem 
transportar ou secretar, respectivamente, grandes volumes de fluidos 
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