Células, sua composição química e membranas celulares

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Células, sua composição química e membranas celulares
Prof. Daniel Motta da Silva
Descrição
Os tipos celulares e a composição química da célula. A ultraestrutura, as funções e especializações da membrana plasmática, bem como o
transporte transmembrana e a sinalização celular.
Propósito
Conhecer os tipos celulares procarionte e eucarionte e os componentes inorgânicos e orgânicos da célula, assim como a ultraestrutura e as funções
da membrana plasmática, suas especializações e os mecanismos que possibilitam o transporte de substâncias e a sinalização celular.
Objetivos
Módulo 1
Células procariontes e eucariontes
Diferenciar células procariontes e eucariontes e suas principais estruturas.
Módulo 2
Componentes inorgânicos e orgânicos da célula
Distinguir os principais componentes inorgânicos e orgânicos da célula.
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Módulo 3
Características, funções e especializações da membrana plasmática
Descrever a estrutura, as funções e as especializações da membrana plasmática.
Módulo 4
Transporte transmembrana e sinalização celular
Reconhecer os mecanismos de transporte transmembrana e sinalização celular.
Introdução
A célula é a unidade básica de qualquer ser vivo do planeta. Entender sua estrutura, seus componentes, suas especializações e as diversas funções
que ela desempenha no organismo vivo é fundamental para o profissional da área de saúde.
Neste conteúdo, vamos conhecer os diferentes tipos celulares (procarionte e eucarionte) e a composição química da célula, que inclui os
componentes inorgânicos (como a água e os minerais) e orgânicos (como os ácidos nucleicos, carboidratos, lipídeos e proteínas). A partir dessa
abordagem geral, focaremos as membranas celulares, especialmente a membrana plasmática – barreira de permeabilidade seletiva que delimita
cada célula de um ser vivo.
Estudaremos, desse modo, a ultraestrutura, as funções (como o transporte de substâncias, o reconhecimento celular e a adesão celular) e as
especializações (como microvilosidades, cílios, flagelos, desmossomos e outros) da membrana plasmática. Compreenderemos ainda a importância
dela como barreira limitante e de comunicação entre o meio externo e o intracelular, permitindo o transporte e a sinalização transmembrana por
meio de uma diversidade de mecanismos necessários para que a vida na Terra seja sustentada.
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1 - Células procariontes e eucariontes
Ao �nal deste módulo, você será capaz de diferenciar células procariontes e eucariontes e suas principais estruturas.
Tipos celulares e células procariontes
Os tipos celulares
Todos os seres vivos são constituídos por células. Elas são o centro dos processos fundamentais à vida, entendendo-se aqui a expressão e
transmissão de características hereditárias e as reações químicas metabólicas. Todas as células são formadas a partir de outra preexistente.
Esses três pressupostos são a base da Teoria Celular, proposta por Mathias Schleiden (1804-1881) e Theodor Schwann (1810-1882).
Matthias Jakob Schleiden (1804-1881).
Theodor Schwann (1810-1882).
As células carregam as informações genéticas, o DNA, que vão determinar como elas serão individualmente e como componentes de uma espécie.
Tais informações genéticas são passadas entre as gerações por meio dos processos de divisão celular e reprodução, os quais são realizados por
todos os seres vivos.
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O DNA faz parte da estrutura da célula e está organizado em cromossomos no interior do núcleo.
As células podem apresentar estruturas, formas e tamanhos muito diversos entre todos os organismos vivos. Tal diversidade das características
das células está relacionada às moléculas que as compõem.
Entretanto, é preciso considerar que as diferentes formas encontradas nas células dos organismos pluricelulares tendem a ser estáveis ou fixas em
condições normais, podendo variar conforme fatores adversos.
Exemplo
Os eritrócitos humanos (células do sangue) variam de forma em indivíduos portadores de anemia falciforme. O tamanho das células pode variar de
poucos micrômetros de diâmetro ou comprimento, como ocorre na maioria dos organismos, a alguns centímetros, como na alga Acetabularia, ou
chegar a um metro de comprimento, como se verifica em algumas fibras nervosas humanas.
Apesar de toda essa diversidade, encontramos dois tipos básicos de células em todos os organismos vivos que conhecemos: as células
procariontes e as células eucariontes. Essa classificação tem relação com a estrutura celular, que é mais complexa nas eucariontes do que nas
procariontes.
Células procariontes
O termo “procarionte” vem dos termos gregos pro (primeiro) e karyon (núcleo). Os seres vivos com células procariontes recebem a denominação de
procariotos ou procariontes, são unicelulares e pertencem aos domínios Bacteria e Archaea (Arquea).
Archaea - Halobacterium sp., estirpe NRC-1. Cada célula tem 5μm de comprimento.
Vamos estudar as características da célula procarionte.
Envoltório
Podemos encontrar em algumas células procariontes uma camada mais externa denominada cápsula. Ela é formada de polissacarídeos (polímeros
de açúcar), que as protegem contra a dessecação e permitem aos procariontes se ligarem entre si e aderirem a superfícies. Em procariontes
patogênicos, a cápsula protege o patógeno do sistema de defesa do organismo infectado.
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Estrutura do envoltório da bactéria Escherichia coli.
A parede celular é um envoltório presente em todos os procariontes. Ela é bastante rígida. Responsável pela forma das células e pela proteção
mecânica, essa parede impede que a célula se rompa caso absorva muita água. Nas bactérias, ela é constituída de peptidoglicano, enquanto nas
arqueas sua composição inclui principalmente pseudopeptidoglicano ou proteínas.
Abaixo da parede celular de todos os procariontes, existe uma membrana plasmática constituída por uma bicamada fosfolipídica. Essa membrana é
uma barreira permeável e tem função no transporte de moléculas para dentro e para fora da célula.
A membrana plasmática pode apresentar invaginações no citoplasma, denominadas mesossoma, ou algumas membranas paralelas associadas à
clorofila ou aos outros pigmentos responsáveis por captação de luz nas células que realizam fotossíntese.
Saiba mais
As arqueas possuem uma característica na membrana plasmática que as difere das bactérias e dos eucariontes: em espécies que colonizam fontes
de águas ferventes, as caudas de fosfolipídios opostos na bicamada se unem, formando uma só camada. Essa estrutura em monocamada
fosfolipídica proporciona estabilidade à membrana em altas temperaturas.
As células procarióticas também podem apresentar apêndices no seu envoltório, cujas funções são aderir as células às superfícies, permitir
movimentos das células ou auxiliar na transferência de DNA entre as células. Os apêndices são dos seguintes tipos:
Fímbrias
São aqueles que permitem a adesão das células às superfícies.
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Apêndices bacterianos.
Pili
São mais longos que as fímbrias e podem ter função na transferência de DNA entre células durante a conjugação ou auxiliar na locomoção das
bactérias no ambiente.
Apêndices bacterianos.
Flagelos
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São encontrados em menor quantidade na célula e têm a função de produzir movimentos rotatórios em ambiente aquoso.
Flagelo de Helicobacter pylori.
Citoplasma
As células procarióticas possuem o material genético imerso no conteúdo celular, que chamamos de citoplasma. Essa é a principal característica
que as distingue das células eucarióticas.
O material genético é constituído por um só cromossomo circular, localizado em uma região chamada de nucleoide. Muitos procariontes têm, além
desse cromossomo, pequenos anéis de DNA chamados de plasmídeos. Os plasmídeos podem ser copiados dentro da própria célula de forma
independente do cromossomo circular e transferidos para outras células procariontes.
Estrutura bacteriana.
Outra característica das células procariontes é a carência de compartimentos membranosos individualizados no citoplasma, onde são encontrados
ribossomos dispersos que estão ligados a moléculas de RNA mensageiro.
Células eucariontes
Conceito
O nome “eucarionte”, em grego, significa verdadeiro (eu) e núcleo (karyon). Isso quer dizer que as células eucariontes possuem um núcleo
verdadeiro, onde os cromossomos estão separados do citoplasma por um envoltório nuclear. Essa é a principal diferença entre procariontes e
eucariontes.
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Componentes de células eucarióticas.
Vamos estudar as características da célula eucarionte.
Membrana plasmática e parede celular
Membrana plasmática.
A membrana plasmática é a parte mais externa das células de muitos organismos eucariontes, como é o caso de todos os animais, exceto fungos e
plantas. É o envoltório que delimita a célula e separa o citoplasma do meio extracelular, servindo para manter constante a sua individualidade.
A membrana plasmática pode ser observada em eletromicrografia como duas linhas escuras separadas por uma linha clara. Sua estrutura
organizacional é comum à das demais membranas encontradas em organelas dentro da célula eucariótica. Ela está morfologicamente estruturada
como uma bicamada fosfolipídica, apresentando outros componentes diversos que estudaremos adiante em detalhes.
Já a parede celular está presente nas células vegetais e fúngicas, envolve a membrana plasmática e confere resistência mecânica às células.
Atenção!
Nos vegetais, o principal componente da parede celular é a celulose; nos fungos, é a quitina.
Citoplasma e núcleo
As células eucarióticas são compartimentalizadas, apresentando duas regiões morfológicas distintas: o citoplasma e o núcleo. O núcleo está
separado do citoplasma pelo envoltório nuclear, também chamado de carioteca, por meio do qual há um fluxo constante de moléculas diversas
entre as duas regiões nos dois sentidos.
No citoplasma dos eucariotos, encontram-se organelas membranosas, como retículo endoplasmático, mitocôndrias, lisossomos, peroxissomos e
aparelho de Golgi, além de substâncias diversas, como grânulos de glicogênio e gotas lipídicas. O espaço entre essas estruturas é preenchido pela
matriz citoplasmática, que também é conhecida como citosol.
A matriz citoplasmática é composta por água, diferentes íons, aminoácidos, precursores dos ácidos nucleicos, enzimas e outras moléculas
importantes para o metabolismo celular. Ela ainda possui microfibrilas e microtúbulos responsáveis pela movimentação citoplasmática.
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Um ponto de destaque no que diz respeito à diferença entre procariontes e eucariontes é a ausência do
citoesqueleto nos procariontes. Em eucariontes, ele tem como função os movimentos e a forma celular, a qual,
muitas vezes, é altamente complexa. A morfologia simples apresentada pelos procariontes (normalmente esférica
ou em bastonete) é mantida unicamente pela parede celular, que é sintetizada no citoplasma e agregada à face
externa da membrana celular.
A diferença mais marcante entre os dois tipos celulares é a pobreza de membranas observada nos procariotos. Já o citoplasma dos eucariotos é
subdividido em compartimentos membranosos e microrregiões com diferentes proteínas que executam funções especializadas.
Atenção!
Enquanto os procariotos são sempre organismos unicelulares, os eucariotos podem ter uma organização pluricelular, formando, assim, seres ainda
mais complexos. Na organização pluricelular, as células não trabalham mais individualmente, e sim em conjunto. Cada uma, portanto, adota funções
específicas para garantir o bom funcionamento do organismo.
As células eucariontes em organismos pluricelulares tendem a se especializar de tal forma que passam a depender do funcionamento das demais,
já que o papel de cada uma é altamente específico. A própria morfologia celular está relacionada ao tipo de função que a célula vai executar:
Organismos unicelulares
A forma da célula tende a favorecer uma dinâmica compatível com o seu tipo de deslocamento no meio e de nutrição.
Organismos pluricelulares
A forma depende da função a ser executada e da pressão exercida pelas células vizinhas.
Notamos que não há uma forma padrão de célula: tudo depende do modo como ela interage com o meio e as células vizinhas, assim como de sua
função e de seu grau de especialização.
Atenção!
Entre os componentes citoplasmáticos, merecem destaque os cloroplastos e o vacúolo, duas organelas exclusivas das células vegetais. Já o
centríolo é uma estrutura presente nas células animais e ausente nas vegetais.
O núcleo dos eucariotos abriga o material genético das células, sendo representado por um número de cromossomos que varia de acordo com a
espécie. Diferentemente dos procariontes, os cromossomos dos eucariontes têm formato de bastão e ocorrem aos pares na maioria das células.
Ainda estão presentes no núcleo o nucléolo, cuja função é produzir ribossomos, e uma matriz nuclear com composição primordialmente proteica,
que está associada principalmente ao DNA.
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Células eucariontes.
Como vimos, podemos, de forma ampla, classificar as células dos seres vivos em procariontes e eucariontes. A principal diferença entre ambas é a
presença ou a ausência de membrana delimitando um núcleo.
Entre as células eucarióticas, observamos ainda que é possível diferenciar as células animais das vegetais e fúngicas pela presença ou não de uma
parede celular e pela constituição dessa parede.
Saiba mais
Os vírus não são capazes de se multiplicar sozinhos: eles só executam esse processo enquanto parasitam uma célula. Para isso, usam a estrutura
da célula parasitada a fim de produzir as moléculas que formarão novos vírus, pois não possuem todas as estruturas e enzimas necessárias para a
formação de novos vírus. Desse modo, são considerados parasitas intracelulares obrigatórios que induzem a célula parasitada a sintetizar as
moléculas virais no lugar das moléculas da própria célula. Com isso, seguindo a Teoria Celular, os vírus não são considerados seres vivos.
Evolução dos microscópios e sua importância para o estudo das células
Neste vídeo, abordaremos os principais aspectos relativos à evolução dos microscópios e à sua importância para o estudo das células.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A parede celular é uma estrutura presente em todas as células procariontes e em todos os vegetais e fungos, que são eucariontes. Embora a
estrutura da parede seja rígida, conferindo proteção mecânica e mantendo a forma das células, especialmente quando háentrada de água, a
sua constituição química difere entre os grupos de organismos. Marque a opção que descreve corretamente a diferença entre a parede celular
de bactérias e a de fungos.
Parabéns! A alternativa C está correta.
A parede celular é um envoltório presente em bactérias, Arqueas e eucariontes. Nas bactérias, ela é constituída de peptidoglicano. Já nos
fungos, que são eucariontes, ela é constituída de quitina.
A As bactérias possuem parede celular constituída de peptidoglicano; os fungos, de celulose.
B A parede celular das bactérias é constituída de celulose; a dos fungos, de peptidoglicano.
C As bactérias possuem parede celular constituída de peptidoglicano; os fungos, de quitina.
D A parede celular das bactérias é constituída de celulose; a dos fungos, de quitina.
E As bactérias possuem parede celular constituída de quitina; os fungos, de celulose.
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Questão 2
Com base nos pressupostos da Teoria Celular, identifique os organismos que não são considerados seres vivos.
Parabéns! A alternativa A está correta.
Os vírus não podem ser considerados seres vivos, pois não possuem células. A Teoria Celular admite que todos os seres vivos são formados
por elas. Contudo, alguns pesquisadores os consideram seres vivos mesmo na ausência de células por eles serem capazes de se reproduzir e
por apresentarem variabilidade genética.
2 - Componentes inorgânicos e orgânicos da célula
Ao �nal deste módulo, você será capaz de distinguir os principais componentes inorgânicos e orgânicos da célula.
Componentes inorgânicos da célula
A Vírus
B Bactérias
C Fungos
D Algas
E Animais
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Conceituação
A célula é composta basicamente por quatro elementos: carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, que se combinam para formar uma série de
moléculas organizadas de forma muito específica. Conhecer tais moléculas é indispensável para entender a biologia das células, uma vez que elas
são os elementos primordiais para a formação celular, assim como as células são para os tecidos e os organismos.
As moléculas que participam da composição química da célula podem ser divididas em dois grupos:
Moléculas inorgânicas
Água e minerais.
Moléculas orgânicas
Ácidos nucleicos, carboidratos, lipídeos e proteínas.
Entre os componentes químicos da célula, de 75% a 85% corresponde à água, 2% a 3% são os sais inorgânicos ou sais minerais e o restante diz
respeito aos elementos orgânicos. Vamos entender isso melhor.
Água
A água é o elemento mais abundante da célula, havendo algumas exceções, que incluem as células altamente especializadas de dentes, ossos,
caules e sementes. No entanto, é preciso considerar que a quantidade de água no organismo é variável em relação ao nível de atividade metabólica
celular e à própria idade do indivíduo.
A água tem o papel de solvente natural para os íons e serve como meio para dispersão da maioria das macromoléculas. Ela é indispensável para o
funcionamento metabólico, já que todos os processos fisiológicos ocorrem em meio aquoso.
A molécula da água é morfológica e eletricamente assimétrica. O ângulo formado pelos dois átomos de hidrogênio em relação ao de oxigênio é
estimado a 104,9°, fazendo com que a estrutura molecular representada pela fórmula H-O-H não seja linear. A conformação estrutural da molécula
da água faz com que as cargas positivas e negativas fiquem organizadas de maneira irregular, com uma extremidade concentrando as cargas
positivas e a outra, as negativas. As moléculas de água funcionam como ímãs umas das outras (as ligações de hidrogênio mantêm a coesão das
moléculas de água entre si), e seu polo negativo é atraído pelo polo positivo de outras moléculas. A molécula de água é um dipolo, e sua
conformação é fundamental para a vida e lhe confere propriedades exclusivas.
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Molécula de água.
Vamos conhecer as propriedades fundamentais da água:
A natureza bipolar é o que faz da água um dos melhores solventes conhecidos. Considerada um solvente universal, ela é capaz de dissolver
muitas substâncias cristalinas em outros íons por sua tendência de combinar a íons positivos ou negativos. Substâncias que possuem
características polares parecidas com as da água são dissolvidas com facilidade, como, por exemplo, o sal e o açúcar.
Para que a temperatura da água se eleve, é necessária uma quantidade muito alta de energia na forma de calor; por isso, dizemos que a água
possui alto calor específico. Para os seres vivos, isso é extremamente importante, pois mantém a sua estabilidade térmica. Pense, por
exemplo, num dia de calor muito forte na praia. Enquanto a areia está escaldante, a água do mar está fria, refrescante, porque a energia
emanada do Sol foi suficiente para aumentar rapidamente a temperatura da areia, mas não para elevar a temperatura da água da mesma
forma.
Está relacionado à energia necessária para promover a mudança de estado líquido em estado de vapor. Por exemplo, quando suamos, as
moléculas da água do suor se desprendem da superfície do nosso corpo na forma de vapor, causando o resfriamento dessa superfície.
É uma propriedade ligada à atração que uma molécula de água exerce sobre as outras em consequência das ligações de hidrogênio,
mantendo a água fluida e estável.
Propriedade observada em meio aquoso, a difusão é o movimento espontâneo de substâncias (soluto) de uma região de alta concentração
para outra região de baixa concentração até que as concentrações das duas regiões fiquem iguais, sem que haja gasto de energia. Esse é o
tipo de transporte dominante em nível celular. É importante perceber que, quanto mais curta for a distância a ser percorrida pelas moléculas,
mais rápida será a difusão.
A difusão pode ser: simples, quando as moléculas de soluto fluem livremente através da membrana; facilitada, quando, para as moléculas de
soluto fluírem através da membrana, é necessário haver proteínas transmembranas que promovam a passagem.
Capacidade de dissolver substâncias 
Alto calor específico 
Alto calor latente de vaporização 
Coesão 
Difusão 
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Envolve o fluxo da água (solvente) através de uma barreira seletiva, como uma membrana celular, por exemplo. Nesse processo, a água é
quem se desloca da região de menor concentração para uma de maior concentração de soluto.
Resumindo
Como vimos, a água está relacionada a diversas funções nos seres vivos, que vão desde o transporte de substâncias, meio para reações químicas,
até o controle de temperatura.
Minerais
Os minerais desempenham funções importantes nas células e no organismo vivo de forma geral. Podem estar dissolvidos em água caso se
dissociem em íons. Os íons são espécies químicas (átomos ou grupos de átomos) com carga elétrica pelo fato de o número de prótons (carga
positiva) ser diferente do número de elétrons (carga negativa).
Cristal de sal (NaCl).
Os minerais são divididos em dois grupos, os microminerais e os macrominerais, de acordo com as proporções encontradas dentro do organismo e
suas necessidades. Os microminerais são encontrados em proporções menores nos organismos, enquanto os macrominerais possuem proporções
maiores. Para se ter uma ideia, os microminerais representam menos de 1% do total de minerais em um animal.
Os principais elementos químicos minerais para os organismos vivos são: cálcio (Ca), fósforo (P), sódio (Na), cloro (Cl), potássio (K), magnésio
(Mg), ferro (Fe) e iodo (I). Cada um realiza um papel de extrema importância no metabolismo celular.Vamos estudar um pouco mais sobre eles.
Osmose 
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Ca
O cálcio está associado à estrutura de dentes e ossos dos animais, participa do processo de contração muscular e está envolvido no
funcionamento de nervos e na coagulação sanguínea. Ele é encontrado em alimentos vegetais, como brócolis, espinafre, soja, linhaça e outros,
assim como em derivados do leite e nas sardinhas.
P
O fósforo também participa da formação de dentes e ossos, além de ser fundamental para a estruturação dos ácidos nucleicos. Diversos
alimentos são fonte de fósforo: carnes (bovina, aves, peixes), ovos, derivados do leite, feijões, ervilhas e outros.
Na
O sódio tem participação na regulação da homeostase celular, na transmissão de impulsos nervosos e na estrutura das membranas celulares. É
adquiro naturalmente nos alimentos que possuem sal, como o sal marinho utilizado na preparação de refeições.
Cl
O cloro é um ânion do fluido extracelular e tem participação na regulação osmótica da célula junto com o sódio. As concentrações de cloro são
influenciadas pelas concentrações de sódio e potássio. É possível verificar sua presença facilmente no ácido clorídrico do estômago, participando
do processo de digestão nos animais. O cloro pode ser adquirido pela ingestão do sal comum combinado com o sódio.
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K
O potássio, assim como o sódio e o cloro, participa do equilíbrio osmótico da célula e do funcionamento das membranas. É encontrado em frutas,
verduras, feijão, leite e cereais.
Mg
O magnésio participa de processos químicos com enzimas e vitaminas, sendo fundamental na formação da clorofila, pigmento fotossintetizante
presente nos cloroplastos dos vegetais. Também tem participação na formação dos ossos nos animais e no funcionamento dos nervos e
músculos. Ele é encontrado em alimentos, como hortaliças de folhas verdes, cereais, peixes, carnes, ovos, banana, feijão e soja.
Fe
O ferro é um mineral essencial para a homeostase celular, participando da síntese de DNA e do metabolismo energético. Sua capacidade de
receber e doar elétrons o torna fundamental para diversos processos metabólicos. Nas mitocôndrias, ele é importante para as enzimas da cadeia
respiratória, além de participar da fixação do nitrogênio. Em alguns animais, o ferro é parte da estrutura da hemoglobina que transporta gases nos
eritrócitos, na mioglobina e no citocromo. Ele é facilmente adquirido por meio da ingestão de carnes, ovos, legumes e hortaliças de folhas verdes.
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I
O iodo atua nos processos de oxidação celular e pode interferir no metabolismo da água, proteínas, lipídeos e outros minerais. É um elemento
relativamente raro, embora seja encontrado em todos os tecidos animais em diferentes concentrações. Peixes e frutos do mar são fontes de iodo.
Por questões legislativas, o sal de cozinha é iodado devido à importância desse mineral para o funcionamento do corpo humano.
Componentes orgânicos da célula
De�nição
Os componentes orgânicos são substâncias formadas a partir de cadeias carbônicas e apresentam diferentes funções nas células e no corpo dos
organismos vivos. Incluem-se nesse grupo as vitaminas, os carboidratos, os lipídios, as proteínas, as enzimas e os ácidos nucleicos. Vamos estudá-
los em mais detalhes?
Vitaminas
Vitaminas são substâncias orgânicas necessárias em pequenas quantidades para as atividades metabólicas de um organismo. Trata-se de
substâncias que o organismo não sintetiza, com exceção da vitamina D.
As vitaminas são divididas em duas classes:
Hidrossolúveis
São aquelas solúveis em água.
Lipossolúveis
São aquelas solúveis em lipídeos.
Veja no esquema a seguir as vitaminas, suas ações no organismo e as principais fontes alimentares:
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Atenção!
Não ingerir a quantidade necessária para o organismo pode causar doenças. A falta de vitaminas é conhecida como avitaminose e o seu excesso,
por hipervitaminose.
Carboidratos
Os carboidratos são os açúcares, também conhecidos como glicídios. Eles são divididos em três grupos:
Cenoura, fígado, ovos, leite, derivados.
A (retinol)
Evita a cegueira noturna e a
xeroftalmia. Importante para
o crescimento normal das
crianças. Essencial para os
tecidos epiteliais do corpo.
Levedura de cerveja, cereais, came
magra, peixe, fígado, leite.
B1 (tiamina)
Necessária para as funções
específicas do coração e
sistema nervoso. Evita o
beribéri.
Fígado de cordeiro e de frango, ovos,
leite e derivados, pão,vegetais verdes.
B2 (ribo�avina)
Necessária para a saúde da
pele. Corrige a extrema
sensibilidade dos olhos à luz.
Essencial para o crescimento
e a proteção dos tecidos do
corpo.
Carne bovina, amendoim, leite, ovos,
bacalhau.
B3 (niacinamida)
Necessária para converter os
alimentos em energia.
Colabora no sistema nervoso.
Combate a falta de apetite.
Evita a pelagra.
Monossacarídeos
São os açúcares mais simples. Possuem como fórmula geral (CH2O)n. Os principais monossacarídeos são as pentoses (açúcares
com 5 carbonos) e as hexoses (açúcares com 6 carbonos). As pentoses mais importantes são as que compõem os ácidos nucleicos:
a ribose (RNA) e a desoxirribose (DNA). A hexose mais conhecida é a glicose.
Frutose.
Dissacarídeos
Sã f d l iã d d i íd N ã d d i há lib ã d lé l d á í t
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Veja nas guias a seguir os principais polissacarídeos encontrados nos seres vivos, seja como reserva energética, seja como componente estrutural
das células.
Amido
Importância biológica: Armazenado no amiloplasto de raízes tuberosas (mandioca, batata-doce, cará), caules do tipo tubérculo (batatinha), frutos e
sementes. Principal reserva energética dos vegetais.
Monossacarídeo constituinte: Glicose.
Glicogênio
Importância biológica: Armazenado no fígado e nos músculos. Principal reserva energética de animais e fungos.
Monossacarídeo constituinte: Glicose.
Celulose
São formados pela união de dois monossacarídeos. Na reação desses dois, há a liberação de uma molécula de água e a síntese por
desidratação. Por outro lado, na quebra de um dissacarídeo, ocorre a entrada de uma molécula de água na hidrólise. Exemplos de
dissacarídeos incluem a sacarose (glicose + frutose), a maltose (duas moléculas de glicose) e a lactose (glicose + galactose).
Estrutura da sacarose, um dissacarídeo.
Polissacarídeos
São formados por várias moléculas de monossacarídeos, principalmente a glicose. São insolúveis em água e podem ser quebrados
em açúcares simples por hidrólise. Tal insolubilidade é vantajosa para os seres vivos, pois permite que eles participem como
componentes estruturais da célula ou que funcionem como armazenadores de energia.
Estrutura em 3D da celulose, um polissacarídeo do tipo betaglucano.
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Importância biológica: Função estrutural na composição da parede celular da célula vegetal.
Monossacarídeo constituinte: Glicose.
Quitina
Importância biológica: Constitui o exoesqueleto dos artrópodes e é o componente principal da parede celular dos fungos.
Monossacarídeo constituinte: Acetilglicosamina.
Lipídeos
Os lipídeos são as gorduras, abrangendo uma classe de compostos variada que exerce funções biológicas diferentes. Eles são essenciais para a
manutenção da vida celular e destacam-se comoum componente fundamental da formação das membranas das células.
Os lipídeos são insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos, como o éter, o benzeno, o álcool e o clorofórmio.
Esferas lipídicas.
Proteínas
Estrutura tridimensional da mioglobina.
As proteínas são constituídas essencialmente por carbono (C), oxigênio (O), nitrogênio (N) e hidrogênio (H). Participam da composição de diversas
estruturas do corpo dos seres vivos e possuem função plástica e energética.
As proteínas são formadas pela união de aminoácidos. A ligação que os une é conhecida como ligação peptídica. Ligações peptídicas podem ser
quebradas por hidrólise, com os aminoácidos retornando à condição inicial.
Dois aminoácidos unidos por uma ligação peptídica formam uma molécula de dipeptídeo, enquanto vários aminoácidos unidos formam uma
macromolécula denominada polipeptídeo. A hemoglobina, por exemplo, é formada por quatro cadeias polipeptídicas. Observe a ligação dos
aminoácidos a seguir.
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Ligação peptídica.
Enzimas, anticorpos e hormônios são exemplos de proteínas que exercem funções importantes para os seres vivos. Veja:

Enzimas
Aumentam a velocidade das reações químicas, sendo conhecidas como catalisadores biológicos.

Anticorpos
Participam dos mecanismos de defesa do organismo.

Hormônios
Podem atuar diretamente no metabolismo de açúcares, como a insulina e o glucagon.
Ácidos nucleicos
Existem duas classes de ácidos nucleicos encontrados nas células: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). Ambos são
macromoléculas de grande importância biológica, sendo responsáveis por carregar as informações genéticas necessárias para o funcionamento da
célula.
Os ácidos nucleicos são formados por nucleotídeos, os quais, por sua vez, são formados por açúcar do tipo
pentose, base nitrogenada e ácido fosfórico. A molécula de ácido nucleico é uma estrutura linear de nucleotídeos
unidos por ligações fosfodiéster. Essas ligações unem o carbono 3’ da pentose ao carbono 5’ da pentose seguinte.
Dois tipos de pentose podem ser utilizadas na formação do nucleotídeo: as riboses, que formam o RNA; e as desoxirriboses , que formam o DNA.
As pentoses são açúcares cíclicos com cinco carbonos em sua estrutura, formando a parte central do nucleotídeo.
A diferença entre as duas pentoses consiste no fato de a desoxirribose ter um átomo de oxigênio a menos no carbono 2. Ao todo, existem cinco
tipos diferentes de nucleotídeos. Em uma extremidade, fica o ácido fosfórico; na outra, uma das cinco bases nitrogenadas.
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Pentoses.
Observe agora estrutura do DNA.
As bases nitrogenadas dos ácidos nucleicos são de dois tipos: as purinas e as pirimidinas. As purinas são formadas por dois anéis cíclicos
fusionados, enquanto as pirimidinas apresentam apenas um anel heterocíclico.
No DNA, encontram-se as pirimidinas timina (T) e citosina (C) e as purinas adenina (A) e guanina (G). No RNA, a uracila (U) está no lugar da timina
(T).
Bases nitrogenadas.
De forma resumida, há três diferenças fundamentais entre as moléculas de DNA e RNA:
O DNA possui açúcar desoxirribose e timina.
O RNA tem açúcar ribose e uracila.
O DNA apresenta fita dupla, ou seja, duas cadeias polinucleotídicas unidas por ligações de hidrogênio, enquanto o RNA possui somente uma fita
simples.
As duas cadeias do DNA estão unidas por ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas formando pares. Esses pares mantêm uma distância
fixa e ocorrem entre certas bases. Os pares possíveis são entre: adenina (A) e timina (T), guanina (G) e citosina (C).
Bases nitrogenadas.
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As moléculas de RNA estão divididas em três classes principais: RNA mensageiro (RNAm); RNA ribossômico (RNAr) e RNA transportador (RNAt).
As três participam da síntese de proteínas.
O RNAm carrega a informação copiada do DNA que dita a sequência de aminoácidos, o RNAr forma os ribossomos e o RNAt identifica e leva os
aminoácidos até os ribossomos.
Atenção!
Todos os seres vivos têm os dois tipos de ácidos nucleicos. Já os vírus apresentam somente um deles: RNA ou DNA.
Os ácidos nucleicos
Neste vídeo, abordaremos como o conhecimento acerca dos ácidos nucleicos permitiu o desenvolvimento das tecnologias moleculares atuais.

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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A água é a molécula mais importante para vida, exercendo muitos papéis moleculares. Sobre as funções da água como componente celular,
analise as assertivas a seguir:
I - Capaz de dissolver variadas substâncias.
II - Responsável pelo transporte de diversas substâncias.
III - Impede a ocorrência de reações químicas.
IV - Importante fator de regulação térmica dos organismos.
Estão corretas:
Parabéns! A alternativa D está correta.
A água é considerada solvente universal, tem como funções importantes o transporte de substâncias para dentro e para fora das células e a
regulação da temperatura corporal dos organismos. Ainda, atua como meio ideal para a realização de diversas reações químicas nos seres
vivos.
Questão 2
Amido e celulose são dois carboidratos sintetizados pelas plantas a partir da fotossíntese. Enquanto o amido tem a função de reserva de
energia, a celulose tem função estrutural, compondo a parede celular. Sobre amido e celulose, podemos afirmar que são:
A I, somente.
B I e II, somente.
C III e IV, somente.
D I, II e IV.
E I, III e IV.
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Parabéns! A alternativa E está correta.
Os polissacarídeos são moléculas formadas por muitos monossacarídeos. São exemplos de polissacarídeos o amido, o glicogênio e a celulose.
3 - Características, funções e especializações da membrana plasmática
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever a estrutura, as funções e as especializações da membrana plasmática.
Características da membrana plasmática
A membrana plasmática é uma estrutura delgada que envolve a célula. Medindo entre 7,5 e 10nm de espessura, ela é visível apenas em microscopia
eletrônica. Além de ser composta por lipídios, proteínas e hidratos de carbono, sua estrutura básica é semelhante à encontrada nas demais
membranas celulares, nos sistemas de endomembranas, nas organelas e no envoltório nuclear.
A Monossacarídeos
B Dissacarídeos
C Trissacarídeos
D Oligossacarídeos
E Polissacarídeos
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Ilustração 3d da membrana celular.
Ultraestrutura da membrana
As membranas celulares, incluindo a membrana plasmática, possuem a mesma estrutura básica e são formadas pelos componentes apresentados
a seguir.
Fosfolipídios
Os lipídios são substâncias insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos. Os fosfolipídios, a categoria mais abundante de lipídios da
membrana, são constituídos de dois ácidos graxos ligados por fosfato de glicerol a um grupo polar. Essa estrutura forma uma cabeça polar ou
hidrofílica e duas caudas de hidrocarbonetos apolares ou hidrofóbicas.
Existem diferentes tipos de fosfolipídios encontrados nas membranas. As cadeias de hidrocarbonetos dos fosfolipídios podem ser saturadas ou
não.
Cadeias saturadas
O fosfolipídio adota uma configuração plana, criando, assim, conjuntos bem compactos.
Cadeias não saturadas
Nas cadeias não saturadas,são formadas angulações que separam os fosfolipídios e dão à bicamada uma configuração menos compacta.
Essa conformação dos fosfolipídios, com uma região hidrofílica e outra hidrofóbica, os caracteriza como moléculas anfipáticas.
Em meio aquoso, os fosfolipídios tendem naturalmente a formar bicamada, com as caudas apolares voltadas para a região hidrofóbica e as
cabeças hidrofílicas em contato com a água na área citoplasmática ou não citoplasmática. A bicamada lipídica proporciona fluidez à membrana e
forma uma barreira de permeabilidade seletiva.
Estrutura da bicamada lipídica das membranas.
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Es�ngolipídios
São componentes de membrana encontrados em menor quantidade. Os esfingolipídios possuem a mesma estrutura dos fosfolipídios, embora haja
diferenças químicas na formação da cabeça hidrofílica e das caudas hidrofóbicas.
Esfingomielina, componente da membrana importante nas células nervosas.
Colesterol
Trata-se de um esterol. Presente nas células animais, o colesterol está relacionado à fluidez da membrana pela sua localização entre as caudas
hidrofóbicas, alterando a compactação dos ácidos graxos. Ele reforça a bicamada lipídica, tornando-a mais rígida e menos permeável.
Os lipídios correspondem aproximadamente a 40% da composição das membranas celulares, mas esse teor pode variar em outros tipos de
membranas. Quanto mais moléculas de colesterol na membrana, mais rígida ela é, enquanto menos moléculas fazem com que ela fique mais fluida.
Colesterol em membrana plasmática.
Proteínas
São as moléculas responsáveis pela maioria das funções específicas das membranas, como transporte de íons e moléculas polares, transdução de
sinais, interação com hormônios, neurotransmissores e fatores de crescimento, entre outros indutores químicos.
As proteínas de membrana se associam aos lipídios de duas formas, como: proteínas intrínsecas ou integrais e proteínas extrínsecas ou
periféricas. Veja detalhadamente a seguir!
Atravessam a membrana, ficando com uma porção voltada para o citoplasma, uma parte mergulhada na bicamada lipídica e outra voltada
para a região não citoplasmática; por isso são conhecidas como transmembrana. Canais iônicos, proteínas transportadoras e receptoras são
exemplos de funções dessas proteínas. Tal disposição das proteínas está relacionada à hidrofilia e à hidrofobia de seus aminoácidos.
Proteínas intrínsecas ou integrais 
Proteínas extrínsecas ou periféricas 
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Não interagem diretamente com a região hidrofóbica da bicamada lipídica, ficando voltadas para a região citoplasmática ou a não
citoplasmática. A assimetria apresentada pelas proteínas é bem maior do que a encontrada nos lipídios. Proteínas periféricas podem ser
encontradas nas duas faces da membrana plasmática aderidas aos fosfolipídios ou às proteínas integrais por meio de ligações covalentes.
A proporção de proteínas nas membranas pode variar de acordo com a atividade funcional da membrana. As membranas plasmáticas são
compostas de 50% de proteínas. Na bainha de mielina das células nervosas, as proteínas correspondem a 25% do peso total, enquanto nas
membranas internas de mitocôndrias e cloroplastos elas chegam a 75%.
Proteínas de membrana.
Carboidratos
São encontrados na região não citoplasmática das membranas. Na membrana plasmática, portanto, os carboidratos estão voltados para o meio
extracelular, enquanto nas organelas citoplasmáticas eles se voltam para o lúmen .
Os glicolipídios servem de proteção para a membrana contra ácidos e enzimas, além de participar dos processos de reconhecimento celular. A
combinação dos diferentes glicolipídios na superfície celular forma o glicocálix, com uma espessura de cerca de 10 a 20nm, que é o principal
responsável pela carga negativa da superfície celular e confere proteção à célula.
licolipídios
Moléculas de lipídios ligadas a um resíduo de açúcar.
Exemplo
Para que uma bactéria entre numa célula, é necessário que essa célula apresente determinado tipo de glicolipídio na sua superfície.
A principal função dos carboidratos ligados às membranas é o reconhecimento molecular, permitindo a comunicação intercelular.
Carboidratos voltados para a região não citoplasmática.
Modelo do mosaico �uido
Considerando sua fluidez, o modelo estrutural da membrana plasmática foi proposto por Singer e Nicolson em 1972. Conhecido como modelo do
mosaico fluido, ele foi o resultado de anos de pesquisas e experimentos considerando estudos físicos, químicos e biológicos.
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Modelo do mosaico fluido.
Como vimos, a natureza anfipática do fosfolipídio é responsável pela organização da membrana plasmática em duas camadas. Nas faces externas
das células e na parte voltada para o citoplasma, existe água, que faz com que as cabeças dos fosfolipídios fiquem direcionadas a esses ambientes.
Entre as camadas, onde não há água, são encontradas apenas as caudas de cadeias de hidrocarbonetos.
As duas faces da membrana plasmática não são exatamente idênticas em suas composições. Por isso, dizemos que a membrana plasmática é
assimétrica. A distribuição dos fosfolipídios na face externa da membrana difere da distribuição da face interna. Também há pequenas diferenças
ao se comparar a membrana plasmática às endomembranas da célula, assim como existem discrepâncias na comparação entre membranas de
diferentes tipos celulares.
ndomembranas
Membranas que delimitam as organelas citoplasmáticas.
Fluidez da membrana
A membrana plasmática apresenta fluidez em temperaturas fisiológicas porque os fosfolipídios não estão estáticos: eles podem se movimentar
livremente pela bicamada.
Em temperatura alta
Com temperaturas mais altas, os fosfolipídios se movimentam mais, fazendo com que a membrana fique mais fluida.
Em temperatura baixa
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Em temperaturas mais baixas, eles tendem a formar grupos mais compactos, deixando, assim, a membrana mais rígida.
Essa fluidez relaciona-se à capacidade de seus componentes se movimentarem livremente pela superfície da membrana, podendo se movimentar
lateralmente, rodar no próprio eixo e ainda trocar de camada, embora esse último movimento seja menos frequente.
Atenção!
A fluidez da membrana varia conforme o comprimento e o número de duplas ligações das cadeias de ácidos graxos dos lipídios. Quanto maior for o
número de fosfolipídios insaturados (com duplas ligações), mais fluida a membrana será. No entanto, quanto mais longas as cadeias carbônicas,
maior será a rigidez. Cadeias longas possuem maior interação, limitando a movimentação de cada uma.
Alguns organismos mais simples podem modular a síntese dos fosfolipídios com mais duplas ligações em situações de temperatura mais baixa,
garantindo, assim, a manutenção da fluidez da membrana.
Estrutura da membrana
Neste vídeo, a professora Mildred Ferreira explica como está organizada a membrana plasmática e descreve suas características, as quais lhe
conferem as propriedades de fluidez e seletividade.
Funções e especializações da membrana plasmática
Funções da membrana plasmática
As membranas celulares não representam somente barreiras de compartimentalização da célula, mas também são estruturas de atividades
complexas.
Trata-se de barreiras reais com permeabilidade seletiva que controlam a entrada e a saída de íons e pequenas moléculas, o que impede a troca
indiscriminada de elementos das organelas entre si e dos componentes internos da célula com o meio extracelular. Além disso, dão suporte físicopara toda atividade organizada das enzimas dentro da célula.
Membrana plasmática.

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Essas membranas podem formar pequenas vesículas de transporte, permitindo o deslocamento de substâncias através do citoplasma. Elas
participam do processo de incorporação de substâncias presentes no meio extracelular, chamado de endocitose, e do processo de secreção de
substâncias para o meio extracelular, denominado exocitose.
Outra função da membrana plasmática é a sua intervenção nos mecanismos de reconhecimento celular por meio
de receptores específicos, o que garante à célula a manutenção de suas condições ideais ao longo de sua vida,
garantindo a homeostase celular.
A membrana plasmática também é responsável pelos processos de adesão celular, que são essenciais para a estruturação de organismos
multicelulares.
Especializações da membrana plasmática
Algumas células possuem modificações ou especializações de certos trechos da membrana plasmática, cuja principal função é aumentar a adesão
celular. Além de unir células, determinadas especializações impedem ou facilitam o trânsito de substâncias de uma célula para outra ou para o meio
externo, auxiliando até mesmo no movimento de algumas células.
Células intestinais com modificações da membrana que aumentam sua capacidade de absorção de substâncias externas.
Eis alguns exemplos de especializações na estrutura da membrana plasmática das células:
Projeções citoplasmáticas delgadas, imóveis. Localizadas na região apical da célula, elas aumentam a superfície de contato e de troca da
célula com o meio, permitindo maior eficiência na absorção; logo, estão presentes nas faces que não encostam em outras células vizinhas.
Podem ser encontradas nas células absortivas do epitélio intestinal e nos túbulos proximais dos rins.
Esquema de células com microvilosidades em uma das faces.
Numerosas projeções cilíndricas curtas com movimentos rítmicos que deslocam muco e outras substâncias na superfície do epitélio, como
os cílios encontrados no epitélio das tubas uterinas.
Microvilosidades 
Cílios 
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Células ciliadas do epitélio respiratório.
Projeções cilíndricas longas, móveis, os flagelos dão movimento à célula, como o que existe nos espermatozoides. As células geralmente
possuem um ou pouquíssimos flagelos.
Espermatozoides e seus longos flagelos.
São saliências e reentrâncias da membrana celular que estabelecem a união e a comunicação com as células vizinhas e aumentam a
extensão da superfície celular, facilitando as trocas entre as células. São encontradas, por exemplo, em células epiteliais.
Interdigitações.
Encontrados nas células epiteliais, os desmossomos são especializações em forma de placa arredondada que aumentam a adesão entre
células vizinhas, constituindo-se pelas membranas de duas células vizinhas. Trata-se de locais onde o citoesqueleto se prende à membrana
celular e, ao mesmo tempo, as células aderem umas às outras. Esse tipo de adesão é dependente de íons de cálcio. A face das duas células
epiteliais em contato com a lâmina basal apresenta estruturas parecidas com a dos desmossomos, chamados de hemidesmossomos, pelo
fato de elas não possuírem a metade correspondente à outra célula epitelial.
Flagelos 
Interdigitações 
Desmossomos 
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Esquema de desmossomo.
Também chamadas de junções aderentes, elas são responsáveis pela adesão entre as células. Trata-se de estruturas semelhantes às dos
desmossomos, que formam um cinto contínuo em volta da célula. Tais zonas são formadas por filamentos de actina e miosina e
encontradas em células epiteliais.
Células justapostas do epitélio da cebola.
Também denominadas junções de oclusão, elas são responsáveis pela vedação entre as células. Formam um cinturão ao redor das células
epiteliais por meio da união entre as células vizinhas para impedir a passagem e o armazenamento de substâncias nos espaços
intercelulares, vedando a comunicação entre os meios.
Zonas oclusivas, ora vedando a passagem entre células, ora permitindo o fluxo de substâncias.
Têm como função a sinalização celular por meio de íons e moléculas sinalizadoras que atravessam do citoplasma de uma célula
diretamente para o da célula seguinte sem a necessidade de passar pelo meio extracelular. A passagem do sinalizador se dá pelo interior de
um poro formado pelas extremidades de duas proteínas, cada uma proveniente de uma célula em junção. Esse transporte é muito rápido,
tornando essa especialização juncional a mais eficiente forma de comunicação entre células animais. O tamanho e a forma da junção
comunicante são variáveis e mudam de acordo com o momento funcional da célula. Trata-se do tipo de junção mais frequente entre as
células, sendo encontrado em praticamente todas as células dos vertebrados, exceto em células sanguíneas, espermatozoides e músculo
esquelético.
Zonas de adesão 
Zonas oclusivas 
Junções comunicantes 
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Junções comunicantes.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
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Questão 1
A membrana plasmática é o envoltório celular que tem fluidez e permeabilidade seletiva. Marque, entre as opções a seguir, aquela que descreve
corretamente a composição bioquímica da membrana plasmática.
Parabéns! A alternativa B está correta.
A membrana plasmática é formada por uma bicamada de fosfolipídios com colesterol preso à cauda hidrofóbica. Ela possui também proteínas
integrais e periféricas, além de carboidratos voltados para a região não citoplasmática.
Questão 2
A doença da inclusão das microvilosidades é um distúrbio congênito das células epiteliais do intestino que se manifesta essencialmente por
diarreia aquosa persistente desde o primeiro dia de vida, caracterizando uma doença grave. Os alimentos não são absorvidos devido à
superfície lisa e desorganizada das células do epitélio intestinal.
(Adaptado de: OLIVEIRA et al., 2007).
Marque a opção que descreve corretamente as microvilosidades.
A
A membrana plasmática é composta por uma camada lipídica e outra camada proteica, com carboidratos inseridos em ambas
as faces.
B
A membrana plasmática é composta por uma bicamada fosfolipídica, contendo proteínas integrais e periféricas, além de
carboidratos apenas na área não citoplasmática.
C
O colesterol é um lipídio que fica preso à cabeça hidrofílica da bicamada fosfolipídica e às proteínas periféricas, enquanto os
carboidratos ficam voltados para a área citoplasmática.
D
A bicamada lipídica da membrana plasmática é composta por uma camada de fosfolipídios e outra de colesterol, contendo
proteínas e carboidratos periféricos.
E
A membrana plasmática é formada por uma bicamada de colesterol, onde fosfolipídios estão ancorados junto com proteínas e
carboidratos.
A São especializações da membrana que possuem movimento e auxiliam no deslocamento de muco e outras substâncias.
B São especializações da membrana que formam um cinturão, ligando células adjacentes por meio de canais de passagem.
C São especializações da membrana que aumentam a superfície de contato absortiva e de troca entre a célula e o meio.
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Parabéns! A alternativa C está correta.
As microvilosidades são especializaçõesda membrana plasmática caracterizadas por serem projeções citoplasmáticas presentes nas faces
livres das células que aumentam a superfície de contato e de troca entre a célula e o meio, tendo papel fundamental na absorção de células
epiteliais do intestino.
4 - Transporte transmembrana e sinalização celular
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os mecanismos de transporte transmembrana e sinalização celular.
Permeabilidade e mecanismos de transporte transmembrana
Permeabilidade da membrana
A membrana plasmática limita a célula, separando o conteúdo citoplasmático do meio extracelular. No entanto, as células passam sua vida
interagindo com o ambiente externo, seja pelas trocas gasosas por conta da respiração celular, seja pela obtenção de íons e outras moléculas
necessárias para a sua manutenção metabólica.
Dizemos que a membrana possui permeabilidade seletiva, isto é, a capacidade de controlar quais moléculas atravessam seus domínios, devido à
sua natureza lipídica.
D São especializações cilíndricas e longas da membrana que possuem movimento e dão mobilidade às células.
E São especializações da membrana que reforçam a adesão entre células vizinhas na forma de ancoragem.
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Independentemente do tipo de célula e da função que executa, para que os elementos possam atravessar a membrana, é necessário corresponder a
alguns critérios que envolvem tamanho, polaridade e carga. Veja:
Esses critérios atuam em conjunto, de modo que as moléculas pequenas, apolares e sem carga atravessam com mais facilidade a bicamada
lipídica.
Atenção!
Outro ponto a se considerar é a concentração: algumas moléculas atravessarão a membrana somente quando houver diferença de concentração
entre o meio intracelular e o extracelular. O oxigênio, por exemplo, entra na célula quando sua concentração no meio extracelular é maior do que no
intercelular. Isso também vale para a saída de moléculas da célula.
Mecanismos de transporte transmembrana
Como dissemos, a permeabilidade seletiva está relacionada à natureza da molécula, seja ela física ou química, e não tem relação com a função
dela. Basicamente, dividimos os transportes transmembrana em dois tipos:
Esquema de transportes passivo e ativo através da membrana plasmática.
É importante saber que as substâncias se movem naturalmente, segundo um gradiente de concentração, da região de alta concentração para a de
mais baixa concentração ou do meio hipertônico para o meio hipotônico:
Moléculas menores têm mais facilidade de atravessar a bicamada da membrana.
Moléculas apolares atravessam a bicamada da membrana com mais facilidade do que moléculas polares. Isso
ocorre pelo fato de a membrana ser apolar.
Moléculas com carga, mesmo as muito pequenas, não conseguem atravessar a bicamada lipídica.
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Meio isotônico
É aquele em que a concentração de soluto está em equilíbrio entre as duas regiões.
Meio hipertônico
É aquele no qual a concentração de soluto é maior em uma região (hipertônica) do que na outra.
Meio hipotônico
É aquele em que a concentração de soluto é menor em uma região (hipotônica) do que na outra.
Tipos de transporte passivo
Existem dois tipos de transporte passivo: difusão e osmose. Vamos saber mais sobre eles a seguir.
Difusão
É o movimento de substâncias do meio hipertônico para o hipotônico até que haja equilíbrio entre os meios, conforme se pode observar na imagem
a seguir.
Difusão transmembrana simples e facilitada.
Nesse movimento, há dois tipos de difusão:
Difusão simples
As substâncias fluem do meio hipertônico para o hipotônico, respeitando os critérios de tamanho, polaridade e carga. A entrada e a saída de
moléculas por difusão simples ocorrem de modo que as concentrações de soluto e solvente sejam equivalentes entre o meio intracelular e o
extracelular. Da mesma forma, dentro da própria célula, as substâncias podem se difundir dentro do citoplasma.
Difusão facilitada
Funciona de maneira semelhante à difusão simples, embora ocorra com o auxílio de proteínas que regulam o transporte. Os íons e as moléculas
sem carga precisam de auxílio para atravessar a bicamada através de proteínas transmembranares. Inúmeras moléculas podem atravessar a
membrana sem gasto de energia seguindo o gradiente de concentração, mas a difusão facilitada se realiza em velocidade maior que a simples. Isso
ocorre por causa dos componentes proteicos (canais iônicos e permeases), que facilitam e regulam o transporte de soluto entre os lados da
membrana.
As proteínas transportadoras atravessam a bicamada lipídica de um lado ao outro. Por atravessarem a membrana mais de uma vez, essas proteínas
são do tipo multipasso. Elas podem ser formadas por duas ou mais cadeias de proteínas diferentes e são altamente específicas, transportando
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somente um tipo de molécula.
Como funcionam as proteínas transportadoras?
Existem dois grandes grupos de proteínas transportadoras de acordo com o tipo de transporte:
Representação de proteínas carreadoras.
Proteínas carreadoras
Ligam-se à molécula em um dos lados da membrana e a liberam do outro lado.
Representação dos canais proteicos.
Canais proteicos
Funcionam para formar um canal que permite a passagem de um grande número de moléculas ao mesmo tempo. A maioria dos canais proteicos
transporta íons; por isso, eles são chamados de canais iônicos. Esses canais são altamente específicos e reconhecem apenas um tipo de íon;
assim, as células apresentam muitos canais iônicos distintos.
Existe uma proteína transportadora específica para a passagem de moléculas de água: trata-se das aquaporinas. Elas estão presentes em muitos
tipos celulares, como nos eritrócitos, mas estão ausentes em ovócitos de anfíbios e peixes.
Osmose
É semelhante à difusão simples, mas, nesse caso, as moléculas de água que se movimentam do meio menos concentrado em soluto (hipotônico)
para o meio mais concentrado em soluto (hipertônico).
ressão osmótica
É a pressão necessária para impedir a movimentação do soluto para um meio puro.
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Representação da osmose.
Vimos que o transporte passivo por difusão ocorre do meio hipertônico para o hipotônico até que as concentrações extra e intracelular se igualem.
Mas há casos em que é necessário manter a desigualdade entre os meios intra e extracelular, ocorrendo o movimento de moléculas contra o
gradiente de concentração. Isso ocorre por meio do transporte ativo.
Transporte ativo
É o movimento de substâncias ou moléculas contra o gradiente de concentração, cujo gasto energético geralmente ocorre na forma de ATP. Esse
tipo de transporte se dá somente por meio de proteínas carreadoras.
Transporte ativo e passivo
Neste vídeo, a professora Mildred Ferreira demonstra as diferenças entre os transportes ativo e passivo.
O transporte ativo mais conhecido é a bomba de sódio e potássio. Nele, o sódio (Na+) é bombeado para fora da célula, enquanto o potássio (K+) é
bombeado para dentro. Ele é chamado de transporte ativo por ocorrer contra o gradiente de concentração e haver gasto de energia a partir da
quebra de uma molécula de ATP em ADP + Pi.
Isso se dá porque normalmente há mais Na+ no espaço extracelular do que K+, enquanto no espaço intracelular existe mais K+ do que Na+. Em
resumo, o sódio entra na célula passivamente e é bombeado para fora ativamente, enquanto que, no caso do potássio, ocorre o inverso.
Funcionamento da bomba de sódio e potássio.
As proteínas carreadoras podem ser classificadasem três grupos:
Antiporte

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Transportam dois tipos de moléculas de cada vez, mas em sentidos opostos.
Uniporte
Transportam apenas um tipo de molécula de cada vez.
Simporte
Transportam dois tipos de moléculas de cada vez no mesmo sentido.
Transporte de macromoléculas
Os tipos de transporte até agora discutidos servem apenas para que pequenas moléculas e íons atravessem a membrana celular, entrando ou
saindo da célula. No entanto, as células são capazes de transferir para o seu interior macromoléculas, como as proteínas e até mesmo outros
organismos.
Nesse caso, torna-se necessária a alteração na morfologia da membrana celular, formando dobras que englobam o material a ser transportado para
o interior da célula. Esse tipo de transporte é chamado de endocitose e pode ocorrer por dois processos: a fagocitose e a pinocitose.
Fagocitose
A célula forma projeções denominadas pseudópodes que englobam partículas sólidas. Pela natureza das partículas a serem transportadas e por
suas dimensões, esse tipo de processo pode ser facilmente observado em microscopia óptica. A fagocitose é um processo de alimentação de
muitas células. Para os animais, ela representa o mecanismo de defesa no qual suas células do sistema imune englobam e destroem partículas
estranhas ao organismo, recebendo o nome de células fagocitárias.
Pinocitose
Inicialmente descrita como englobamento de partículas líquidas, ela é observada em praticamente todas as células e ocorre a partir da invaginação
da membrana plasmática, o que leva à formação de pequenas vesículas de tamanho uniforme (200nm) que são puxadas para o interior da célula
pelo citoesqueleto. De maneira geral, a pinocitose é seletiva, ocorrendo somente quando a substância adere a receptores de membrana. Ela, porém,
pode ser não seletiva quando as vesículas englobam todo tipo de fluido presente no meio extracelular.
Atenção!
No caso de o transporte ser no sentido do citoplasma para o meio extracelular, esse processo recebe o nome de exocitose.
Representação da exocitose e da endocitose (pinocitose e fagocitose).
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Mecanismo de sinalização celular
Em organismos multicelulares, a comunicação entre células é fundamental, permitindo que cada região do organismo execute determinada função.
Essa comunicação ocorre por meio de sinais químicos, o que torna necessária a presença de estruturas receptoras na membrana das células.
Comunicação entre células.
Na membrana plasmática, estão presentes moléculas receptoras capazes de se ligar como moléculas sinalizadoras ou simplesmente ligantes. As
receptoras são específicas para determinado tipo de ligante e desencadeiam uma resposta na célula correspondente ao estímulo do ligante.
Atenção!
Nem sempre o ligante vai ser encontrado no meio: ele também pode fazer parte da membrana das células sinalizadoras. Para isso, a membrana
precisa estar perto da célula-alvo a fim de que tenha contato com o receptor.
Há alguns tipos de sinalização de acordo com o tipo de molécula sinalizadora e com as células que possuem receptores para esse fim. Vamos
conhecê-las a seguir.
Sinalização autócrina
As moléculas têm vida curta e atuam na própria célula.
Sinalização parácrina
As moléculas atuam nas células vizinhas e possuem vida curta, sendo inativadas logo após executar as suas funções.
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Sinalização endócrina
A molécula sinalizadora, como os hormônios, possui vida longa. Os hormônios são liberados no espaço intercelular e carregados pela circulação
sanguínea.
Na sinalização dependente de contato, o sinalizador não é liberado. Ele fica disposto na membrana da célula sinalizadora, sendo necessário o
contato com o receptor da célula-alvo para que ocorra a ligação.
Ao ser liberado no meio celular, o ligante pode se conectar a um vasto número de células, porém um número restrito delas possui o receptor para
ele. A resposta ao ligante vai variar de acordo com as características do receptor.
A maioria das células possui um conjunto específico de receptores para diferentes sinais químicos que podem ativar ou inibir suas atividades. O tipo
de resposta emitido por cada célula depende da estrutura molecular de seu receptor.
Exemplo
Um bom exemplo dessa variação é o efeito que a acetilcolina tem em músculos esqueléticos e no músculo cardíaco. No primeiro, ela estimula a
contração; no segundo, diminui o ritmo e a força das contrações.
A comunicação por meio de hormônios tende a ser lenta, pois leva um tempo para eles se distribuírem pela corrente sanguínea. Somente após
deixarem os vasos por difusão, os hormônios podem ser captados pelas células com receptores.
A especificidade do hormônio depende da sua natureza química e do tipo de característica da célula-alvo. Os hormônios ficam bastante diluídos na
corrente sanguínea, e o líquido extracelular é fundamental para que os receptores se liguem a eles.
Os receptores podem ser intracelulares no caso de a molécula sinalizadora ser pequena ou hidrofóbica suficiente para deixar a membrana
plasmática. No caso das moléculas sinalizadoras que não podem atravessar a membrana, eles são extracelulares, ficando expostos na superfície da
membrana.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A membrana plasmática possui como uma de suas principais funções o controle da entrada e saída de substâncias da célula. Por causa da sua
permeabilidade seletiva, há moléculas que podem atravessá-la livremente seguindo o gradiente de concentração, ou seja, movendo-se da região
mais concentrada para a menos concentrada sem que haja gasto de energia.
O tipo de transporte em questão é:
Parabéns! A alternativa D está correta.
As substâncias podem entrar e sair da célula por transporte passivo, como a difusão simples e a difusão facilitada, sem que haja gasto de
energia e seguindo o gradiente de concentração.
A o transporte bilateral.
B o transporte unilateral.
C o transporte ativo.
D o transporte passivo.
E o transporte em bloco.
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Questão 2
Além de íons e moléculas, as células são capazes de englobar e expulsar macromoléculas e até mesmo organismos microscópicos através da
sua membrana. Observe a imagem a seguir e identifique quais processos estão ocorrendo nas células A e B.
Parabéns! A alternativa D está correta.
A pinocitose é um tipo de endocitose em que a célula engloba partículas e caracteriza-se pela formação de uma invaginação. A exocitose é o
processo de expulsão de partículas de dentro da célula para o meio extracelular.
Considerações �nais
Neste conteúdo, estudamos as diferenças entre as células procariontes, que incluem as bacterianas, e as eucariontes, mais complexas e que
incluem as células animais, vegetais e fúngicas. Ainda conhecemos a composição química das células e a importância das moléculas orgânicas e
inorgânicas tanto para seu funcionamento quanto para o próprio funcionamento do organismo vivo como um todo.
Após um enfoque geral nas células, voltamos nossos estudos para as membranas celulares, principalmente para a membrana plasmática. Essa
membrana forma uma barreira que delimita a célula e fornece suporte físico para as organelas celulares e as atividades intracelulares.
A membrana plasmática possui permeabilidade seletiva, controlando a entrada e a saída de substâncias, e é responsávelpor outros processos,
como a sinalização e a comunicação com o meio externo e outras células, por exemplo. Ela ainda pode apresentar especializações que propiciam
maior eficiência na absorção de substâncias (por exemplo, as microvilosidades de células absortivas do epitélio intestinal), maior deslocamento de
substâncias do meio externo (os cílios de células do epitélio das tubas uterinas que deslocam muco) ou até mesmo o movimento das células (os
flagelos dos espermazoides), entre outras.
A A: endocitose; B: fagocitose.
B A: fagocitose; B: endocitose.
C A: exocitose; B: pinocitose.
D A: pinocitose; B: exocitose.
E A: fagocitose; B: pinocitose.
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Conhecer os diferentes tipos celulares, sua composição e as funções desempenhadas pela membrana plasmática é, portanto, primordial para o
estudo da vida de forma geral.
Podcast
Agora a especialista Mildred Ferreira encerra o conteúdo falando sobre a composição da membrana, além de destacar o papel das flipases na
manutenção da assimetria da membrana.

Referências
ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2004.
AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia: biologia das células. 4. ed. São Paulo: Moderna, 2015.
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO J. Histologia básica: texto e atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.
MAHAN, L. K.; ESCOTT-STUMP, S.; RAYMOND, J. L. Krause: alimentos, nutrição e dietoterapia. 13.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013.
OLIVEIRA, A. et al. Doença da inclusão das microvilosidades: a importância do trabalho de enfermagem na doença crónica grave. Nascer e crescer.
v. 16. n. 2. 2007. p. 81-83.
ROBERTIS, E. M. F. de. Bases da biologia celular e molecular. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
TACO. Tabela brasileira de composição de alimentos. 4.ed. Campinas: NEPA-UNICAMP, 2011.
Explore +
Para aprofundar o seu conhecimento acerca das estruturas celulares, visite o interior de uma célula animal assistindo ao vídeo Biologia: estrutura
celular, disponível no canal Nucleus medical media, no YouTube.
Você também pode observar como o transporte através da membrana ocorre! Veja o vídeo Transporte de membrana, disponível no canal BioMol I,
também no YouTube.