Transporte transmembrana

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Transporte transmembrana 
CÉLULA E DESENVOLVIMENTO ANIMAL 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
As substâncias geralmente se movem através 
das membranas celulares via processos de 
transporte, que são classificados como ativos 
ou passivos, dependendo de exigirem ou não 
energia celular. Nos processos passivos, a 
substância se move a favor do seu gradiente de 
concentração para cruzar a membrana, usando 
apenas sua própria energia cinética. Não há 
influxo de energia proveniente da célula. Nos 
processos ativos, a energia celular é usada para 
impulsionar a substância contra o gradiente de 
concentração. A energia celular usada 
usualmente é o trifosfato de adenosina (ATP). 
 
As moléculas cruzam as membranas 
plasmáticas utilizando: 
 
 Energia cinética: algumas substâncias 
simplesmente atravessam a bicamada 
lipídica ou canais de membrana utilizando 
sua própria energia cinética. Esta é 
intrínseca às partículas que estão em 
movimento. Os processos que dependem da 
energia cinética para atravessar a 
membrana plasmática incluem difusão e 
osmose. 
 Proteínas de transporte: outras substâncias 
precisam se ligar a proteínas de transporte 
específicas para atravessar a membrana, 
como na difusão facilitada e no transporte 
ativo. 
 Vesículas: algumas moléculas atravessam as 
membranas celulares no interior de 
vesículas, que derivam de uma membrana 
existente. Exemplos: endocitose, exocitose 
e pinocitose. 
 
OBSERVAÇÃO: apenas moléculas solúveis em 
lipídios (lipofílicas/hidrofóbicas) podem se 
difundir pela bicamada lipídica. 
 
 
TRANSPORTE PASSIVO 
 
O transporte passivo através das membranas 
utiliza a energia cinética inerente das moléculas 
e a energia potencial armazenada em 
gradientes de concentração. A diferença na 
concentração de uma substância entre dois 
locais é chamada de gradiente de 
concentração. 
 
Difusão simples 
 
Trata-se de um processo passivo no qual ocorre 
movimento efetivo de uma substância de uma 
região de concentração maior para uma região 
de concentração menor. Em outras palavras, a 
substância se move de uma área na qual existe 
em maior volume para uma área na qual existe 
em menor volume. A substância se move até 
que o equilíbrio seja alcançado, isto é, a 
substância torna-se igualmente distribuída. 
 
Entretanto, o movimento molecular continua 
após o equilíbrio ser atingido. 
 
Difusão facilitada 
 
É um processo passivo realizado com a 
assistência de proteínas transmembrana 
atuando como transportadoras. Esse processo 
permite que algumas moléculas grandes 
demais para penetrar nos poros e outras 
substâncias que são insolúveis em lipídios 
atravessem a membrana plasmática. Entre 
estas, estão diversos açúcares, especialmente a 
glicose. Através da difusão facilitada, a glicose 
se liga a uma proteína transportadora 
específica em um lado da membrana 
plasmática, esta proteína muda de formato e a 
glicose é liberada no lado oposto. 
 
Osmose 
 
Este é outro processo passivo. Consiste no 
movimento efetivo das moléculas de água 
através da membrana de uma área de maior 
concentração de água (menor concentração de 
soluto) para uma região de menor 
concentração de água (região de maior 
concentração de soluto). Graças a sua energia 
cinética, as moléculas de água atravessam as 
aquaporinas, que consistem em poros feitos de 
proteínas integrais, e entre moléculas vizinhas 
de fosfolipídios, na membrana, e o movimento 
continua até que o equilíbrio seja atingido. 
 
 
TRANSPORTE ATIVO 
 
O transporte ativo é um processo que 
transporta as moléculas contra os seus 
gradientes de concentração, isto é, de áreas de 
concentração mais baixa para áreas de 
concentração mais alta. 
 
O transporte ativo pode ser dividido em dois 
tipos, de acordo com a fonte de energia usada 
para causar o transporte: transporte ativo 
primário (direto), no qual a energia é derivada 
diretamente da degradação do ATP ou de 
qualquer outro composto de fosfato com alta 
energia, e transporte ativo secundário 
(indireto), que utiliza a energia potencial 
armazenada no gradiente de concentração de 
uma molécula para empurrar outras moléculas 
contra os seus gradientes de concentração. 
Todo transporte ativo secundário depende do 
transporte ativo primário, pois o gradiente de 
concentração que impulsiona o transporte 
secundário é criado a partir da energia do ATP. 
Muitos transportadores ativos primários são 
chamados de ATPases, pois são enzimas que 
hidrolisam ATP a ADP e fosfato inorgânico, 
liberando energia no processo. 
 
Para que possa ser transportado, o substrato 
liga-se a um carreador de membrana que, 
então, muda sua conformação, liberando o 
substrato no lado oposto da membrana. O 
transporte ativo difere da difusão facilitada 
porque a mudança de conformação da proteína 
carreadora requer a entrada de energia. Além 
disso, no transporte ativo, as proteínas são 
capazes de transferir energia para a substância 
transportada para movê-la contra o gradiente 
eletroquímico. 
 
 Transporte ativo primário 
 
 
BOMBA DE SÓDIO-POTÁSSIO 
 
A bomba de sódio-potássio é provavelmente a 
mais importante em células animais, uma vez 
que mantém o gradiente de concentração de 
Na+ e K+ através da membrana celular. O 
transportador encontra-se disposto na 
membrana celular de modo que bombeia 3 Na+ 
para fora da célula e 2 K+ para dentro da célula 
a cada ATP consumido. Além disso, essa bomba 
é a responsável pela manutenção das 
diferenças de concentração entre o sódio e o 
potássio através da membrana celular, bem 
como pelo estabelecimento de voltagem 
elétrica negativa dentro das células. 
 
 
 
 
CARACTERÍSTICAS DA PROTEÍNA 
TRANSPORTADORA DE SÓDIO: 
 
1. Contém três locais receptores para a ligação 
de íons sódio na porção da proteína que se 
projeta para dentro da célula. 
2. Contém dois locais receptores para íons 
potássio em sua porção externa. 
3. A porção interna dessa proteína, perto do 
local de ligação do sódio, tem atividade 
ATPase. 
 
MECANISMO DA BOMBA DE SÓDIO-
POTÁSSIO: 
 
Quando dois íons potássio se ligam à parte 
externa da proteína transportadora e três íons 
sódio se ligam na parte interna, a função 
ATPase da proteína é ativada. Isto, então, cliva 
uma molécula de ATP, dividindo-a em difosfato 
de adenosina e liberando uma ligação fosfato 
de alta energia. A energia liberada causa 
alteração química e conformacional na proteína 
transportadora e esta expele os íons sódio para 
fora e os íons potássio para dentro da célula. 
 
IMPORTÂNCIA DA BOMBA DE SÓDIO-
POTÁSSIO: 
 
A bomba de sódio-potássio é importante para o 
controle do volume celular. Uma das funções 
mais importantes dessa bomba é controlar o 
volume de cada célula. Sem a função dessa 
bomba, a maioria das células incharia até 
estourar. O mecanismo para controlar o 
volume celular é o seguinte: dentro da célula, 
existe grande número de proteínas e de outras 
moléculas orgânicas que não podem sair das 
células. Em sua maioria, elas têm carga 
negativa, atraindo grande número de potássio, 
sódio e outros íons positivos. Todas essas 
moléculas e íons vão provocar a osmose de 
água para o interior da célula. A menos que 
essa osmose seja interrompida, a célula irá 
inchar até estourar. O mecanismo normal para 
impedir que isso ocorra é o da bomba de sódio-
potássio, que bombeia três íons sódio para fora 
e dois íons potássio para dentro da célula. A 
membrana também é bem menos permeável 
aos íons sódio do que aos íons potássio. Desse 
modo, uma vez que os íons sódio estão do lado 
de fora, eles tendem a permanecer ali. 
Portanto, isso representa perda real de íons 
para fora da célula, o que inicia a osmose para 
fora da célula. Caso a célula comece a inchar 
por alguma razão, isso automaticamente ativa 
a bomba de sódio-potássio. Por essa razão, 
essa bomba exerce papel de vigilânciacontínua 
para manter o volume normal da célula. 
 
Além disso, o bombeamento de sódio e de 
potássio é eletrogênico, pois produz potencial 
elétrico através da membrana celular. Esse 
potencial elétrico é requisito básico nas fibras 
musculares e nervosas para a transmissão dos 
sinais musculares e nervosos. 
 
Transporte ativo secundário 
 
COTRANSPORTE E 
CONTRATRANSPORTE 
 
Quando o sódio é transportado para fora da 
célula, por transporte ativo primário, cria-se 
grande gradiente de concentração dos íons 
sódio através da membrana celular (alta 
concentração fora da célula e concentração 
interna muito baixa). Esse gradiente representa 
reservatório de energia que, sob condições 
apropriadas, pode empurrar outras 
 
substâncias, junto com o sódio, através da 
membrana celular. Esse fenômeno é chamado 
de cotransporte. 
 
COTRANSPORTE DE GLICOSE JUNTO COM 
ÍONS SÓDIO: 
 
A glicose e muitos aminoácidos são 
transportados para dentro das células contra 
gradientes de concentração. A proteína 
transportadora tem dois locais de ligação em 
seu lado externo, um para o sódio e outro para 
a glicose. A concentração de íons sódio é muito 
alta no lado externo e muito baixa no lado 
interno da membrana, o que fornece energia 
para o transporte. Uma propriedade especial 
da proteína transportadora é que a alteração 
conformacional, para permitir que o sódio se 
movimente para o interior, não ocorre até que 
a molécula de glicose também se ligue. Quando 
ambos estão ligados, a alteração 
conformacional se dá de forma automática, 
com o sódio e a glicose sendo transportados 
para o interior da célula ao mesmo tempo. Esse 
mecanismo é importante para o transporte da 
glicose através do epitélio de células renais e 
intestinais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONTRATRANSPORTE DE SÓDIO E DOS 
ÍONS CÁLCIO: 
 
O contratransporte de sódio-cálcio ocorre 
através de quase todas as membranas 
celulares, com os íons sódio se movendo para o 
interior e os íons cálcio para o exterior, ambos 
ligados à mesma proteína transportadora no 
modo de contratransporte. 
 
 
 
 
TRANSPORTE VESICULAR 
 
Quando as macromoléculas são muito grandes 
para atravessar a membrana celular através de 
proteínas, elas se movem para dentro e para 
fora da célula por meio de vesículas criadas a 
partir da membrana. As células utilizam dois 
processos básicos para importar partículas e 
moléculas grandes: fagocitose e endocitose. O 
material deixa a célula por exocitose, um 
processo parecido com a endocitose, mas que 
ocorre na direção contrária. 
 
Fagocitose 
 
A fagocitose é o processo mediado pela actina 
pelo qual uma célula engole uma bactéria ou 
outras partículas em uma vesícula grande 
ligada à membrana, chamada de fagossomo. 
Este separa-se da membrana celular e move-se 
para o interior da célula, onde se funde com um 
lisossomo, cujas enzimas digestórias destroem 
a bactéria. A fagocitose requer energia do ATP 
para o movimento do citoesqueleto e para o 
transporte intracelular das vesículas. Em 
humanos, a fagocitose ocorre em certos tipos 
de leucócitos, chamados de fagócitos, que se 
especializam em “comer” bactérias e outras 
partículas estranhas. 
 
Endocitose 
 
A endocitose difere da fagocitose em dois 
aspectos importantes. Primeiro, na endocitose, 
a superfície da membrana se retrai em vez de 
se projetar para fora. Segundo, a vesícula 
formada pela endocitose é muito menor. Além 
disso, algumas endocitoses são constitutivas, 
isto é, são uma função essencial que sempre 
ocorre. Em contrapartida, a fagocitose deve ser 
iniciada pela presença de uma substância a ser 
ingerida. 
 
A endocitose é um processo ativo que requer 
energia do ATP. Pode não ser seletiva, 
permitindo que o líquido extracelular entre na 
célula, um processo chamado de pinocitose. 
 
Exocitose 
 
A exocitose é o oposto da endocitose. Na 
exocitose, as vesículas intracelulares movem-se 
em direção à membrana celular, fundindo-se 
com ela, e, então, liberam o seu conteúdo no 
líquido extracelular. As células usam a 
exocitose para exportar grandes moléculas 
lipofóbicas, como as proteínas sintetizadas na 
célula, e para se livrar dos resíduos da digestão 
intracelular deixados nos lisossomos. 
 
REFERÊNCIAS 
 
TORTORA, G. J. Princípios de Anatomia 
Humana. 10 ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan, 2007. 
 
SILVERTHORN, D. Fisiologia Humana: Uma 
Abordagem Integrada, 7ª Edição, Artmed, 2017. 
 
GUYTON, A.C. e Hall J.E.– Tratado de Fisiologia 
Médica. Editora Elsevier. 13ª ed., 2017. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Karisse Farias