Dinâmica das membranas

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O corpo tem dois compartimentos de fluido distintos: as 
células e o fluido que circunda as células. Por exemplo, 
os íons sódio, cloreto e bicarbonato (HCO3 –) estão 
mais concentrados no líquido extracelular do que no 
líquido intracelular. Os íons potássio estão mais 
concentrados dentro da célula. O cálcio (não mostrado 
na figura) é mais concentrado no líquido extracelular do 
que no citosol, embora muitas células armazenem Ca2 
dentro de organelas, como o retículo endoplasmático e 
a mitocôndria. 
Homeostasia não é o mesmo que equilíbrio. Os 
compartimentos intracelular e extracelular do corpo 
estão em equilíbrio osmótico, porém estão em 
desequilíbrio químico e elétrico. Além disso, o 
equilíbrio osmótico e os dois desequilíbrios são estados 
estacionários dinâmicos. O objetivo da homeostasia é 
manter os estados estacionários dinâmicos dos 
compartimentos do corpo. 
O movimento da água através de uma membrana em 
resposta a um gradiente de concentração de um soluto é 
denominado osmose. Na osmose, a água move-se para 
diluir a solução mais concentrada. Uma vez que as 
concentrações são iguais, o movimento resultante da 
água cessa. 
Se uma substância entra ou não em uma célula, depende 
das propriedades da membrana celular e das 
propriedades da substância. As membranas celulares 
são seletivamente permeáveis, o que significa que 
algumas moléculas podem as atravessar, mas outras 
não. 
Algumas moléculas, como oxigênio, dióxido de 
carbono e lipídeos, movem-se facilmente através da 
maioria das membranas celulares. Por outro lado, os 
íons, a maioria das moléculas polares e as moléculas 
muito grandes (como as proteínas) entram nas células 
com mais dificuldade ou podem não entrar de modo 
algum. 
Duas propriedades de uma molécula influenciam seu 
movimento através das membranas celulares: o seu 
tamanho e a sua solubilidade em lipídeos. As moléculas 
muito pequenas e aquelas que são solúveis em lipídeos 
podem atravessar diretamente através da bicamada 
fosfolipídica. Moléculas maiores ou menos solúveis em 
lipídeos, em geral, não entram ou saem de uma célula, a 
menos que a célula tenha proteínas de membrana 
específicas para as transportar através da bicamada 
lipídica. As moléculas lipofóbicas muito grandes não 
podem ser transportadas por proteínas e devem entrar e 
deixar a célula em vesículas. 
O transporte passivo não requer a entrada de energia que 
não a energia potencial armazenada em um gradiente de 
concentração. O transporte ativo necessita da entrada de 
energia a partir de alguma fonte externa, como a ligação 
de alta energia do fosfato no ATP. 
A difusão pode ser definida como o movimento de 
moléculas a partir de uma área de maior concentração 
para uma de baixa concentração dessas moléculas. 
A difusão é um processo passivo. Por passivo, queremos 
dizer que o processo não requer energia de alguma fonte 
externa. A difusão usa somente a energia cinética que 
todas as moléculas possuem. 
As moléculas movem-se de uma área de maior 
concentração para uma área de menor concentração. A 
diferença na concentração de uma substância entre dois 
locais é chamada de gradiente de concentração, também 
conhecido como gradiente químico. As moléculas 
difundem-se da maior concentração para a menor 
concentração. 
Se o transporte mediado é passivo e move as moléculas 
a favor do gradiente de concentração, e se o transporte 
líquido cessa quando as concentrações são iguais em 
ambos os lados da membrana, o processo é chamado de 
difusão facilitada. Se o transporte mediado por proteínas 
requer energia do ATP ou de outra fonte externa e 
transporta uma substância contra o seu gradiente de 
concentração, o processo é chamado de transporte ativo. 
As proteínas de membrana possuem quatro funções 
principais: (1) proteínas estruturais, (2) enzimas, (3) 
receptores e (4) proteínas de transporte. 
Dinâmica das membranas 
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. Em vez de criar um estado 
de equilíbrio, quando a concentração da molécula é 
igual em todo o sistema, o transporte ativo cria um 
estado de desequilíbrio, tornando a diferença de 
concentração mais pronunciada. Transportar as 
moléculas contra o seu gradiente de concentração 
requer gasto de energia externa. 
O transporte ativo pode ser dividido em dois tipos. 
No transporte ativo primário (direto), a energia que 
empurra as moléculas contra os seus gradientes de 
concentração vem diretamente das ligações fosfato de 
alta energia do ATP. O transporte ativo secundário 
(indireto) usa a energia potencial armazenada no 
gradiente de concentração de uma molécula para 
empurrar outras moléculas contra os seus gradientes de 
concentração. 
O mecanismo para ambos os tipos de transporte ativo 
parece ser similar ao da difusão facilitada. Para que 
possa ser transportado, o substrato liga-se a um 
carreador de membrana que, então, muda a sua 
conformação, liberando o substrato no compartimento 
oposto. O transporte ativo difere da difusão facilitada 
porque a mudança de conformação da proteína 
carreadora requer entrada de energia. 
Já que o transporte ativo primário usa ATP como fonte 
de energia, muitos transportadores ativos primários são 
chamados de ATPases. A bomba de sódio-potássio é 
provavelmente a proteína de transporte mais importante 
em células animais, uma vez que mantém os gradientes 
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 para cada ATP consumido. 
Os transportadores de membrana que utilizam energia 
potencial armazenada em gradientes de concentração 
para transportar moléculas são denominados 
transportadores ativos secundários. 
O transporte ativo secundário utiliza a energia cinética 
de uma molécula que se move a favor do seu gradiente 
de concentração para empurrar outras moléculas contra 
seus gradientes de concentração. As moléculas 
cotransportadas podem ir na mesma direção através da 
membrana (simporte) ou em direções opostas 
(antiporte). Os sistemas de transporte ativo secundário 
mais comuns são impulsionados pelo gradiente de 
concentração do sódio. 
O potencial de membrana em repouso 
O potássio (K) é o principal cátion no interior das 
células, e o sódio (Na) domina o líquido extracelular. 
O compartimento intracelular contém alguns ânions que 
não possuem cátions correspondentes, o que confere às 
células uma carga líquida negativa. Ao mesmo tempo, o 
compartimento extracelular apresenta uma carga líquida 
positiva: alguns cátions do LEC não possuem ânions 
correspondentes. Uma consequência desta distribuição 
desigual de íons é que os compartimentos intracelular e 
extracelular não estão em equilíbrio elétrico. Em vez 
disso, os dois compartimentos existem em um estado de 
desequilíbrio elétrico. 
 
Um sinal parácrino é uma substância química que atua 
sobre as células vizinhas daquela célula que secretou o 
sinal. Um sinal químico que atua sobre a própria célula 
que o secretou é chamado de sinal autócrino. Em alguns 
casos, uma molécula pode atuar tanto como um sinal 
autócrino quanto parácrino. 
O sistema nervoso utiliza uma combinação de sinais 
químicos e elétricos para a comunicação de longa 
distância. Um sinal elétrico percorre uma célula nervosa 
(neurônio) até que alcance a extremidade dessa célula, 
onde é traduzido em um sinal químico secretado pelo 
neurônio. Substâncias químicas secretadas pelos 
neurônios são chamadas de moléculas neurócrinas. 
Se uma molécula neurócrina se difunde do neurônio 
através de um estreito espaço extracelular até uma 
célula-alvo e tem um efeito de início rápido, ela é 
denominada neurotransmissor. Se uma substâncianeurócrina atua mais lentamente como um sinal 
autócrino ou parácrino, ela é denominada 
neuromodulador. Se uma molécula neurócrina se 
difunde para a corrente sanguínea sendo amplamente 
distribuída pelo corpo, ela é chamada de neuro-
hormônio. 
Os receptores acoplados à proteína G (GPCRs) são uma 
família grande e complexa de proteínas transmembrana 
que atravessam a bicamada fosfolipídica sete vezes. 
A cauda citoplasmática da proteína receptora é ligada a 
uma molécula transdutora de membrana, com três 
partes, denominada proteína G. As proteínas G inativas 
estão ligadas ao difosfato de guanosina (GDP). A troca 
de GDP pelo trifosfato de guanosina (GTP) ativa a 
proteína G. Quando as proteínas G são ativadas, estas 
(1) abrem um canal iônico na membrana ou (2) alteram 
a atividade enzimática no lado citoplasmático da 
membrana. 
O sistema adenilato-ciclase-AMPc acoplado à proteína 
G foi a primeira via de transdução de sinal identificada. 
O sistema adenilato-ciclase-AMPc acoplado à proteína 
G é o sistema de transdução de sinal utilizado por 
muitos hormônios proteicos. Nesse sistema, a adenilato-
ciclase é a enzima amplificadora que converte o ATP 
em uma molécula de segundo mensageiro, o AMP 
cíclico (AMPc). O AMPc, então, ativa a proteína-cinase 
A (PKA), que, por sua vez, fosforila outras proteínas 
intracelulares como parte da cascata de sinalização. 
 
 
O sistema nervoso coordena e integra o volume 
sanguíneo, a osmolaridade do sangue, a pressão 
sanguínea e a temperatura do corpo, entre outras 
variáveis reguladas. 
ENTRADA: 
Um estímulo é o distúrbio ou mudança que ativa a via. 
O estímulo pode ser uma mudança na temperatura, no 
conteúdo de oxigênio, na pressão sanguínea, ou 
qualquer uma de uma miríade de outras variáveis 
reguladas. Um sensor ou um receptor sensorial monitora 
continuamente uma determinada variável no seu 
ambiente. Quando ativado por uma alteração, o sensor 
envia um sinal de entrada (aferente) para o centro 
integrador do reflexo. 
INTEGRAÇÃO: 
O centro integrador compara o sinal de entrada com o 
ponto de ajuste, ou o valor desejável da variável. Se a 
variável se moveu para um valor fora da faixa aceitável, 
o centro integrador dá início a um sinal de saída. 
SAÍDA: 
O sinal de saída (eferente) é um sinal elétrico e/ou 
químico que se dirige ao alvo. O alvo, ou efetor, é a 
célula ou tecido que efetua a resposta apropriada para 
que se consiga trazer de volta a variável aos valores 
normais. 
Os receptores sensoriais envolvidos em reflexos neurais 
são divididos em receptores centrais e receptores 
periféricos. Receptores centrais estão localizados no 
encéfalo ou intimamente ligados a ele. Um exemplo são 
os quimiorreceptores para o dióxido de carbono no 
encéfalo. Receptores periféricos residem em qualquer 
lugar do corpo e incluem os receptores da pele e os 
receptores internos descritos anteriormente. Todos os 
sensores possuem um limiar, o mínimo estímulo 
necessário para dar início à resposta reflexa. Se um 
estímulo está abaixo do limiar, nenhuma alça de 
resposta será iniciada.