TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA

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RESUMO DE FISIOLOGIA HUMANA
AULA 02
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
· MEMBRANA PLASMÁTICA
Toda célula humana possui um envoltório nuclear chamada de membrana plasmática. Essa membrana é formada por uma dupla camada fosfolipídica e agregados. A bicamada lipídica não é miscível com os líquidos extracelular ou intracelular, portanto, constitui uma barreira contra o movimento de moléculas de água e substâncias solúveis em água entre os compartimentos de líquido extracelular e intracelular. No entanto, as substâncias lipossolúveis e as sem cargas podem se difundir diretamente através da substância lipídica.
· PROTEÍNAS
As proteínas são macromoléculas que desempenham diversas funções na célula, tais como: proteínas canais iônicos (transporte de íons); receptores (se liga ao ligante e gera uma resposta na célula) e ainda formar enzimas (catalizadores de reações). Essas, podem ser encontradas na membrana plasmática e serem chamadas de proteínas de membrana.
· PROTEÍNAS DA MEMBRANA
As proteínas presentes na membrana auxiliam na estruturação, preenchimento e no transporte de substâncias. Elas interrompem a continuidade da bicamada lipídica, constituindo uma via alternativa através da membrana celular (ou seja, para as substâncias que não conseguem se difundir pela membrana). Muitas dessas proteínas penetrantes podem funcionar como proteínas de transporte. Proteínas de canal e proteínas transportadoras são geralmente seletivas para os tipos de moléculas ou íons que podem atravessar a membrana.
As proteínas de membrana podem ser de dois tipos: 
· Proteínas canais: São chamadas também de proteínas integrais e auxiliam no transporte de substâncias. Possuem espaços aquosos por toda a molécula e permitem o movimento livre da água, bem como de íons ou moléculas selecionadas. 
As proteínas canais podem ser classificadas quanto ao sistema de abertura do canal: 
• Sensíveis a voltagem: canais de sódio, potássio e cálcio das células excitáveis.
• Sensíveis a ligantes: receptores de neurotansmissores (glutamato, GABA, acetilcolina etc.
• Sensíveis a sensores químicos: pH, oxigênio etc.
• Canais de vazamento: canal de potássio.
· Proteínas transportadoras: São também chamadas proteínas carreadoras e se ligam a moléculas ou íons que devem ser transportados, e as mudanças conformacionais nas moléculas proteicas movem as substâncias através dos interstícios da proteína para o outro lado da membrana.
· TRANSPORTE PELA MEMBRANA
A estrutura da membrana plasmática é semipermeável, permitindo a passagem de moléculas lipossolúveis e moléculas sem carga. Para as demais moléculas e a água passarem pela membrana, utilizam proteínas canais. Existem também moléculas que para passar pela membrana utilizam energia (ATP) e proteínas transportadoras. Todas essas citadas acima são tipos de transporte pela membrana.
1. DIFUSÃO
A difusão é o processo de transporte de substâncias intermembrana A FAVOR DO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO. A difusão através da membrana celular é dividida em dois subtipos, denominados difusão simples e difusão facilitada. A difusão simples significa que a molécula se movimenta através de uma abertura da membrana ou através de espaços intermoleculares sem interação com proteínas transportadoras na membrana. Já a difusão facilitada, é o grupo de moléculas que necessitam de uma proteína transportadora.
A taxa de difusão é determinada pela quantidade de substância disponível, a velocidade do movimento cinético e o número e o tamanho das aberturas na membrana através das quais as moléculas ou íons podem se mover.
LEI DA DIFUSÃO DE FICK
Difusão de substâncias lipossolúveis através da bicamada lipídica. A lipossolubilidade de uma substância é um fator importante para determinar a rapidez com que ela se difunde através da bicamada lipídica. 
Difusão das moléculas de água e outras moléculas insolúveis em lipídios através dos canais proteicos. Embora a água seja altamente insolúvel nos lipídios da membrana, ela passa prontamente por canais em moléculas de proteína que penetram todo o caminho através da membrana. Muitas das membranas celulares do corpo contêm “poros” de proteínas chamadas aquaporinas. A rapidez com que as moléculas de água podem se difundir através da maioria das membranas celulares é impressionante. Outras moléculas insolúveis em lipídios podem passar pelos canais dos poros das proteínas da mesma forma que as moléculas de água, se forem hidrossolúveis e suficientemente pequenas. No entanto, à medida que se tornam maiores, sua penetração diminui rapidamente.
· A difusão simples pode ocorrer através da membrana celular por duas vias: (1) através dos interstícios da bicamada lipídica, se a substância difusora for lipossolúvel; e (2) através de canais aquosos de grandes proteínas de transporte na membrana.
A DIFUSÃO ATRAVÉS DE POROS E CANAIS PROTEICOS: PERMEABILIDADE SELETIVA E CANAIS COM COMPORTA
Os poros são compostos de proteínas integrais da membrana celular que formam tubos abertos através da membrana e estão sempre abertos. No entanto, o diâmetro de um poro e suas cargas elétricas fornecem seletividade que permite a passagem de apenas certas moléculas. 
Ex: Aquaporinas.
Os canais proteicos são distinguidos por duas características importantes: (1) eles são frequentemente seletivamente permeáveis a certas substâncias; e (2) muitos dos canais podem ser abertos ou fechados por comportas que são reguladas por sinais elétricos (canais dependentes de voltagem) ou produtos químicos que se ligam às proteínas do canal (canais dependentes de ligantes). Assim, os canais iônicos são estruturas dinâmicas flexíveis, e mudanças conformacionais sutis influenciam as comportas e a seletividade iônica.
Ex: Canal de Na.
· A difusão facilitada requer a interação de uma proteína transportadora. A proteína transportadora auxilia na passagem de moléculas ou íons através da membrana ligando-se quimicamente a eles e conduzindo-os através da membrana nesta forma.
A difusão facilitada difere, de maneira importante, da difusão simples pelo seguinte: embora a taxa de difusão simples através de um canal aberto aumente proporcionalmente com a concentração da substância difusora, na difusão facilitada a taxa de difusão se aproxima de um máximo, chamado Vmáx, conforme a concentração da substância difusora aumenta.
O que limita a velocidade da difusão facilitada? O mecanismo de transporte requer mudanças conformacionais na proteína, oque requer tempo. 
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA DIFUSÃO
- Diferença entre as concentrações intra e extracelular: Quanto maior a diferença, maior a velocidade. 
- Potencial elétrico de membrana e difusão de íons: o potencial de Nernst: Se um potencial elétrico é aplicado através da membrana, as cargas elétricas dos íons fazem com que eles se movam através da membrana, embora não exista diferença de concentração para causar o movimento.
- Diferença de pressão através da membrana: Às vezes, uma considerável diferença de pressão se desenvolve entre os dois lados de uma membrana difusível. Essa diferença de pressão ocorre, por exemplo, nas membranas dos capilares sanguíneos em todos os tecidos do corpo. A pressão em muitos capilares é cerca de 20 mmHg maior dentro do que fora.
 
OSMOSE
Quando essa diferença de concentração de água se desenvolve, ocorre o movimento efetivo da água através da membrana celular, fazendo com que a célula inche ou encolha, dependendo da direção do movimento da água. Esse processo de movimento efetivo da água causado por uma diferença de concentração de água é denominado osmose.
DICA: A ÁGUA SEMPRE VAI PARA O MEIO MAIS CONCENTRADO, AO CONTRÁRIO DOS ÍONS POR DIFUSÃO QUE SEMPRE VÃO PARA O MEIO MENOS CONCENTRADO.
TONICIDADE
A tonicidade é uma propriedade de uma solução que descreve o efeito osmótico que ela tem sobre as células. Ela está relacionada à capacidade de uma solução de causar mudanças no volume celular devido ao movimento de água através da membrana celular.
Quando uma célula é colocada em uma solução, o movimento de água ocorre devidoà diferença de concentração de solutos entre o meio extracelular e intracelular. Dependendo da concentração relativa de solutos nas duas soluções, diferentes efeitos podem ocorrer:
1. Solução hipotônica: Uma solução hipotônica tem uma menor concentração de solutos em relação ao meio intracelular. Quando uma célula é colocada em uma solução hipotônica, a água tende a entrar na célula, resultando em um inchaço celular. Esse processo é conhecido como hemólise em células vermelhas do sangue.
2. Solução hipertônica: Uma solução hipertônica tem uma maior concentração de solutos em relação ao meio intracelular. Quando uma célula é colocada em uma solução hipertônica, a água tende a sair da célula, resultando em uma perda de água e uma possível retração celular. Esse processo é conhecido como crenação em células vermelhas do sangue.
3. Solução isotônica: Uma solução isotônica tem uma concentração de solutos similar ao meio intracelular. Quando uma célula é colocada em uma solução isotônica, não ocorre fluxo líquido significativo, e a célula mantém seu volume e forma originais.
PRESSÃO OSMÓTICA
A quantidade de pressão necessária para interromper a osmose é chamada de pressão osmótica. Por exemplo, se fosse aplicada pressão à solução de cloreto de sódio, a osmose da água nesta solução seria diminuída, interrompida ou mesmo revertida.
OSMOLARIDADE
A osmolaridade é uma medida da concentração total de partículas solúveis em um solvente. Ela descreve a quantidade de partículas osmoticamente ativas presentes em uma solução. Essas partículas podem ser íons, moléculas ou outras espécies químicas que têm a capacidade de influenciar o movimento da água através de membranas celulares.
Ex: Quando uma solução com alta osmolaridade é colocada em contato com uma solução de baixa osmolaridade através de uma membrana semipermeável, ocorre a osmose, que é o movimento de água do lado de menor concentração para o lado de maior concentração de partículas solúveis. Esse processo busca equilibrar as concentrações de solutos entre os dois lados da membrana.
2. TRANSPORTE ATIVO
O transporte ativo é necessário quando a célula necessita da entrada ou saída de íons CONTRA O GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO. Alguns exemplos de substâncias que são ativamente transportadas através de pelo menos algumas membranas celulares incluem íons sódio, potássio, cálcio, ferro, hidrogênio, cloreto, iodeto e urato, vários açúcares diferentes e a maioria dos aminoácidos.
TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO E TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO
O transporte ativo é dividido em dois tipos de acordo com a fonte de energia utilizada para facilitar o transporte, transporte ativo primário e transporte ativo secundário. 
No transporte ativo primário, a energia é derivada diretamente da quebra do trifosfato de adenosina (ATP) ou algum outro composto de fosfato de alta energia. 
No transporte ativo secundário, a energia é derivada secundariamente da energia que foi armazenada na forma de diferenças de concentração iônica de substâncias moleculares ou iônicas secundárias entre os dois lados de uma membrana celular, criada originalmente pelo transporte ativo primário. 
Em ambos os casos, o transporte depende de proteínas transportadoras que atravessam a membrana celular, como acontece com a difusão facilitada.
BOMBA DE Na e K
O mecanismo de transporte ativo que foi estudado em maiores detalhes é a bomba de sódio-potássio (Na+/K+), um transportador que bombeia íons sódio para fora através da membrana celular de todas as células e, ao mesmo tempo, bombeia íons potássio de fora para dentro. 
Essa bomba é responsável por manter as diferenças de concentração de sódio e potássio através da membrana celular, bem como por estabelecer uma tensão elétrica negativa no interior das células. A proteína maior tem três características específicas que são importantes para o funcionamento da bomba:
1. Apresenta três sítios de ligação para íons sódio na porção da proteína que se projeta para o interior da célula.
2. Apresenta dois sítios de ligação para íons potássio na parte externa.
3. A porção interna desta proteína, perto dos sítios de ligação do sódio, tem atividade de adenosina trifosfatase (ATPase).
A bomba de Na+/K+ é importante para o controle do volume celular. Uma das funções mais importantes da bomba de Na+/K+ é controlar o volume da célula. Sem a função dessa bomba, a maioria das células do corpo incharia até estourar.
O transporte mediado por proteínas transportadoras possui algumas propriedades:
1. Competição: A competição é uma propriedade do transporte mediado por proteínas transportadoras em que diferentes substâncias com afinidade pela mesma proteína transportadora competem entre si para serem transportadas através da membrana celular.
2. Saturação: A saturação é outra propriedade do transporte mediado por proteínas transportadoras, que se refere à capacidade limitada de uma proteína transportadora em transportar uma substância em uma determinada velocidade. Ela ocorre devido ao fato de que as proteínas transportadoras têm uma quantidade limitada de sítios de ligação disponíveis para se ligarem às substâncias a serem transportadas.
· CLASSIFICAÇÃO DO TRANSPORTE QUANTO A PROTEÍNA TRANSPORTADORA
UNIPORTE – proteína carreadora que só transporta 1 tipo de substância.
COTRANSPORTE – Proteína carreadora que transporta mais de 1 tipo de substância, podendo ser subdividida pela direção das substâncias: 
1. SIMPORTE – São levadas para o mesmo sentido.
2. ANTIPORTE – São levadas para sentidos contrários (contra o gradiente de concentração).
OU SEJA;
· Uniporte e Simporte – Transporte passivo.
· Antiporte – Transporte ativo.
RESUMO ESQUEMÁTICO