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10 CI TO LO G IA Modelo do mosaico fluido da membrana plasmática MEMBRANA PLASMÁTICA ESTRUTURA E FISIOLOGIA Todas as células são capazes de controlar a entrada e saída de substâncias do seu hialoplasma. O permanente fluxo de partículas se dá através da membrana plasmática ou plasmalema. As células eucarióticas possuem, ainda, um rico sistema de membranas em seu interior, formando uma rede de canais (como o retículo endoplasmático) ou revestindo organelas e o núcleo. Mitocôndrias e cloroplastos possuem um sistema interno de membranas (cristas mitocondriais e lamelas, respectivamente). Essa intensa compartimentação das células favorece a ocorrência simultânea de um grande número de atividades, que não poderiam ocorrer em um meio único. ESTRUTURA MICROSCÓPICA E ULTRAESTRUTURA A membrana plasmática é muito fina, o que torna impossível sua observação ao microscópio óptico. A espessura total da membrana é de apenas 75 angstroms. Ao microscópio eletrônico, a membrana plasmática mostra-se como uma estrutura trilaminar, conhecida por unidade de membrana. Estudos químicos diretos e a análise da permeabilidade celular mostram que a membrana tem composição lipoproteica, isto é, contém lipídeos e proteínas em sua estrutura. A porção lipídica da membrana é formada por uma camada bimolecular de fosfolipídios onde ficam embutidas moléculas de proteínas. Este modelo de arranjo molecular foi proposto por Singer e Nicholson. Pelo fato de ser fluida, a camada lipídica apresenta consistência semelhante à do óleo, o que permite que tanto lipídeos como proteínas mudem de lugar constantemente, de maneira dinâmica. Além disso, a posição das proteínas lembra um mosaico, daí o modelo ficar conhecido com o nome de Modelo do Mosaico Fluído. A superfície externa da membrana celular é coberta pelo glicocálix, um conjunto de substâncias que envolve glicoproteínas, lipoproteínas, etc. Além de ser uma estrutura de proteção mecânica para a célula, a membrana celular é importante na permeabilidade seletiva, controla a entrada e a saída de materiais da célula. DIFERENCIAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA Para desempenharem algumas funções especiais, as células podem ter modificações específicas em sua membrana. 1. Microvilosidades: são dobras semelhantes a dedos de luvas, que aumentam a superfície de absorção. Aparecem na mucosa intestinal e nos túbulos renais. 2. Interdigitações: saliências e reentrâncias nas membranas de células vizinhas, que se encaixam facilitando as trocas entre elas. São observadas nas células dos tubos renais. CI TO LO G IA 11www.biologiatotal.com.br 3. Desmossomos: são placas arredondadas formadas pelas membranas de células vizinhas. É o local de “ancoragem” dos componentes do citoesqueleto e de forte adesão entre células vizinhas. 4. Junção aderente: Esta junção é similar a um desmossomo por sua função de ancoragem entre as membranas e ancoragem do citoesqueleto, no entanto, sua distribuição na membrana difere do mesmo por dispor-se em cinturão ao redor do corpo da célula, fazendo a união desta com várias células vizinhas. Nesta junção o citoesqueleto ancorado é composto de microfilamentos de actina. 5. Junção comunicante ou GAP: são canais proteicos nos quais há trocas de pequenas moléculas (como a glicose), íons e elétrons. plasmática apresenta permeabilidade seletiva: permite a passagem do solvente e de alguns tipos de soluto. A entrada ou a saída de substâncias nas células podem ocorrer de duas maneiras: ou o material atravessa a membrana plasmática, ou ele é englobado por ela. 1. Transporte Passivo: Não envolve gasto de energia, pois a membrana não participa ativamente do processo. Pode-se dizer que é um fenômeno físico. Difusão Simples: Consiste na passagem das moléculas de soluto, do local de maior para o local de menor concentração, até estabelecer um equilíbrio, pois obedece a uma lei física. Neste caso, as moléculas devem ser suficientemente pequenas para poderem atravessar a membrana plasmática. Quanto menor for o tamanho da partícula, maior será a velocidade de deslocamento. Difusão Facilitada: Certas substâncias entram na célula a favor do gradiente de concentração e sem gasto energético, mas com uma velocidade maior do que a permitida pela difusão simples. Isto ocorre, por exemplo, com a glicose, com alguns aminoácidos e certas vitaminas, devido ao auxílio de uma molécula (enzima) transportadora chamada permease, na membrana. PASSAGEM DE SUBSTÂNCIAS ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR A capacidade de uma membrana de ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define sua permeabilidade. A membrana 12 CI TO LO G IA 2. Transporte Ativo: Neste processo, as substâncias são transportadas com gasto de energia, podendo ocorrer do local de menor para o de maior concentração (contra o gradiente de concentração), com auxílio de uma substância transportadora. Esse gradiente pode ser químico ou elétrico, como no transporte de íons. Bomba de sódio e potássio: O transporte ativo age como uma “porta giratória”: a bomba de sódio e potássio liga-se em um íon Na+ na face interna da membrana e o libera na face externa. Ali, se liga a um íon K+ e o libera na face interna. A energia para o transporte ativo vem da hidrólise do ATP. Esse tipo de transporte ativo, só ocorre nas células animais. Exemplo do que acontece com a célula animal e vegetal em relação a diferentes concentrações de soluções. Osmose: É a difusão da água através de uma membrana semipermeável. Embora a membrana plasmática não seja perfeitamente semipermeável, já que permite a passagem de solutos, durante a osmose, a movimentação da água é tão intensa que a passagem do soluto perde importância, pois é muito menor. É nesse aspecto que dizemos ser a membrana plasmática semipermeável. A movimentação das moléculas de água ocorre sempre do local de menor concentração de soluto para o de maior concentração. A pressão com a qual a água é forçada a atravessar a membrana é conhecida por pressão osmótica. Quando duas soluções apresentam a mesma concentração, exercem a mesma pressão osmótica e são ditas isotônicas. Caso sejam separadas por uma membra- na, haverá fluxo de água nos dois sentidos de modo proporcional. Quando se comparam soluções de concentrações diferentes, a que possui maior concentração e, portanto, maior pressão osmótica, é chamada hipertônica, e a de menor concentração (menor pressão osmótica) é hipotônica. Separadas por uma membrana, há maior fluxo de água da solução hipotônica para a hipertônica, até que as duas soluções se tornem isotônicas. A osmose pode provocar alterações de volume celular. Vejamos os seguintes exemplos: - Osmose em células animais: uma hemácia humana é isotônica em relação a uma solução de cloreto de sódio a 0,9% (“solução fisiológica”). Caso seja colocada em um meio com maior concentração, perde água e murcha. Se estiver em um meio mais diluído (hipotônico), absorve água por osmose e aumenta de volume, podendo romper (hemólise). - Osmose na célula vegetal: quando uma célula vegetal se encontra em um meio isotônico, a célula mantem-se flácida. Quando uma célula vegetal está em meio hipotônico, absorve água, mas não se rompe, pois é revestida pela parede celular ou membrana celulósica. Assim, a célula torna-se túrgida. Quando a célula está em meio hipertônico, perde água seu citoplasma se retrai, tornando-a plasmolisada. O transporte de Sódio e Potássio através da célula é o exemplo clássico de transporte ativo (gasto de energia). CI TO LO G IA 13www.biologiatotal.com.br ENDOCITOSES São processos de englobamento de substâncias pelas células. Nesta modalidade, estão incluídos os processos de fagocitose e pinocitose, onde não existe necessariamente uma diferença de gradiente de concentração. Aqui, pode ocorrer a necessidade de a célula obter moléculas que normalmente não atravessariam os poros da membrana plasmática,ou então o fato de estarem defendendo a célula ou o organismo ao qual pertencem. Fagocitose: é um processo de englobamento de materiais de natureza sólida pela célula por meio de pseudópodes. A fagocitose é um fenômeno que está relacionado com a obtenção de alimento, como ocorre nas amebas, ou com a defesa imunológica, como ocorrem com os leucócitos do tipo macrófagos e neutrófilos. Pinocitose: é um processo de englobamento de materiais de natureza líquida e partículas pequenas pela célula por meio da formação de canais de pinocitose. Também engloba partículas pequenas. Endocitose mediada por receptor: Neste tipo de endocitose, as reações especificas na superfície celular ativam a ingestão de materiais específicos. As proteínas receptores localizadas em sítios específicos da superfície externa da membrana plasmática se ligam a substâncias específicas presentes no ambiente extracelular.Esses sítios são chamados de fendas revestidas, porque formam uma leve depressão na membrana plasmática, cuja superfície celular está revestida de proteínas fibrosas como a clatrina. A endocitose mediada por receptor é um método pelo qual o colesterol é ingerido na maioria das células de mamíferos. Bomba de Cálcio: O cálcio quando disperso no citoplasma atua como um sinalizador celular, ativando vários processos celulares como por exemplo a secreção de moléculas e a contração de células musculares. Logo, as células eucarióticas utilizam o transporte ativo para manter a concentração interna de cálcio baixa, já que a concentração extracelular de cálcio é maior. Bomba de Hidrogênio (ou Bomba de Prótons): principal bomba de íons presentes em plantas, fungos e bactérias é a bomba de hidrogênio, que transporta ativamente íons hidrogênio (H+) para fora da célula. A bomba de hidrogênio transfere cargas positivas do citoplasma para a solução extracelular. Ao produzir voltagem através da membrana, as bombas armazenam energia que pode ser usada para o trabalho celular. Um exemplo importante de bomba de hidrogênio, é a síntese de ATP durante a respiração celular. 14 CI TO LO G IA EXOCITOSE A célula secreta determinadas moléculas biológicas pela fusão de vesículas com a membrana plasmática, este processo se dá o nome de exocitose. A exocitose permite, assim, a excreção e secreção dessas moléculas. LEITURA COMPLEMENTAR POR QUE O EXCESSO DE SÓDIO FAZ MAL À SAÚDE? Já estamos cansados de saber que o excesso de sódio faz mal à saúde, certo? Mas você sabe por que isso ocorre? Uma dica: tem a ver com o processo de osmose na corrente sanguínea! Quer entender mais? O Professor Paulo Jubilut explica tudinho no vídeo, e de quebra mostra como este assunto pode ser cobrado no ENEM e demais vestibulares! ASSISTA O VÍDEO: http://bit.ly/2CmlBMd ANOTAÇÕES As etapas para são divididas em: migração, fusão e lançamento. Inicialmente, as vesículas de exocitose deslocam-se através do citoplasma. Posteriormente, ocorre a fusão da vesícula com a membrana celular. E por último, lança-se o conteúdo da vesícula no meio extracelular. CI TO LO G IA 15www.biologiatotal.com.br novo linknovo link https://bit.ly/2zNqZYg 16 EX ER CÍ CI O S EXERCÍCIOS a a a a a b b b b b c c c c c d d d d e d e e síntese de proteínas armazenamento de glicídios transporte seletivo de substâncias transcrição da informação genética forte adesão barreira de proteção integração funcional exocitose de substâncias Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras. Somente as afirmativas 2 e 5 são verdadeiras. Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. Somente as afirmativas 2, 3 e 5 são verdadeiras. O sal adicionado diminui a concentração de solutos em seu interior. O sal adicionado desorganiza e destrói suas membranas plasmáticas. A adição de sal altera as propriedades de suas membranas plasmáticas. Os íons Na+ e Cl” provenientes da dissociação do sal entram livremente nelas. A grande concentração de sal no meio extracelular provoca a saída de água de dentro delas. movimentam-se livremente no plano da bicamada lipídica. permanecem confinadas em determinadas regiões da bicamada. auxiliam o deslocamento dos fosfolipídios da membrana plasmática. são mobilizadas em razão da inserção de anticorpos. são bloqueadas pelos anticorpos. CAIU NA UERJ - 2018 CAIU NA UERJ - 2018 CAIU NA UFPR - 2018 CAIU NO ENEM - 2017 CAIU NO ENEM - 2017 A composição assimétrica da membrana plasmática possibilita alguns processos fundamentais para o funcionamento celular. Um processo associado diretamente à estrutura assimétrica da membrana plasmática é: Junções comunicantes ou junções gap, um tipo de adaptação da membrana plasmática encontrada em células animais, permitem a comunicação entre os citoplasmas de células vizinhas. Esse tipo de associação entre as células proporciona o seguinte resultado: A bomba de sódio-potássio: 1. é caracterizada pelo transporte de íons potássio de um meio onde se encontram em menor concentração para outro, onde estão em maior concentração. 2. é uma forma de transporte passivo, fundamental para igualar as concentrações de sódio e potássio nos meios extra e intracelular. 3. está relacionada a processos de contração muscular e condução dos impulsos nervosos. 4. é fundamental para manter a concentração de potássio no meio intracelular mais baixa do que no meio extracelular. 5. é uma forma de difusão facilitada importante para o controle da concentração de sódio e potássio no interior da célula. Assinale a alternativa correta Uma das estratégias para conservação de alimentos é o salgamento, adição de cloreto de sódio (NaCI), historicamente utilizado por tropeiros, vaqueiros e sertanejos para conservar carnes de boi, porco e peixe. O que ocorre com as células presentes nos alimentos preservados com essa técnica? Visando explicar uma das propriedades da membrana plasmática, fusionou-se uma célula de camundongo com uma célula humana, formando uma célula híbrida. Em seguida, com o intuito de marcar as proteínas de membrana, dois anticorpos foram inseridos no experimento, um específico para as proteínas de membrana do camundongo e outro para as proteínas de membrana humana. Os anticorpos foram visualizados ao microscópio por meio de fluorescência de cores diferentes. A mudança observada da etapa 3 para a etapa 4 do experimento ocorre porque as proteínas: EX ER CÍ CI O S 17www.biologiatotal.com.br (UNISC 2016) Os componentes mais abundantes encontrados na estrutura molecular da membrana plasmática da célula animal são proteínas e glicídios. fosfolipídeos e glicídios. proteínas e fosfolipídeos. lipídeos e glicídios. todas as alternativas acima estão incorretas. (UEMA 2015) Um indivíduo foi submetido a uma intervenção cirúrgica em que foi removida a metade do seu intestino delgado. Após alta hospitalar, o paciente passou a perder peso rapidamente em virtude da má absorção de nutrientes. A estrutura celular perdida durante esse processo cirúrgico que comprometeu a absorção de nutrientes é denominada carioteca. interdigitação. microvilosidade. mitocôndria. cloroplasto. (UECE 2014) Sobre o modelo mosaico fluido das membranas celulares, é correto afirmar-se que os componentes mais abundantes da membrana são fosfolipídios, proteínas e aminoácidos livres. a membrana tem constituição glicoproteica. lipídios formam uma camada única e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. a dupla camada de fosfolipídios é fluida, possui consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. (MACKENZIE 2015) A respeito da membrana plasmática, é correto afirmar que as moléculas de fosfolipídios são completamente apolares. a fluidez da membrana permite a movimentação das proteínas que fazem parte dessa membrana. os canais de transportepermanecem abertos o tempo todo. a difusão facilitada é um processo que independe da participação de proteínas. a organização da membrana plasmática é diferente da membrana que forma as organelas celulares. (CFTMG 2015) Analise o processo celular esquematizado a seguir. (UECE 2016) Assinale a opção que completa corretamente as lacunas do seguinte enunciado: “A fonte energética primária para os animais vivos é constituída pelos 1__________ que, associados a outras 2__________, produzem glicoproteínas e glicolipídeos que compõem o 3__________, estrutura importante na proteção e no reconhecimento celular”. 1lipídios, 2micromoléculas, 3glicocálix 1carboidratos, 2micromoléculas, 3envoltório celular 1lipídios, 2macromoléculas, 3envoltório celular 1carboidratos, 2macromoléculas, 3glicocálix a a a a a a b b b b b b c c c c c c d d d d d d e e e 1 5 6 3 4 2 a b c d colesterol fosfolipídeo citoesqueleto glicoproteína CAIU NA UERJ - 2016 Os diferentes tipos de transplantes representam um grande avanço da medicina. Entretanto, a compatibilidade entre doador e receptor nem sempre ocorre, resultando em rejeição do órgão transplantado. O componente da membrana plasmática envolvido no processo de rejeição é: A estrutura responsável por esse processo é a(o) núcleo. vacúolo. membrana. citoplasma. 18 EX ER CÍ CI O S (CEFET MG 2013) O processo de osmose, caracterizado pela passagem de solvente de um meio hipotônico (menos concentrado) para um meio hipertônico (mais concentrado) ajuda a controlar a diferença na concentração de sais em todas as células vivas. Sabe- se que o consumo superior a 2g de sódio por pessoa ao dia é prejudicial à saúde, pois causa a(o) hemólise das hemácias. acúmulo de colesterol nas artérias. aumento do volume do sangue circulante. interferência na transmissão do impulso nervoso. intensa eliminação de urina com altas taxas de sal. (UFJF-PISM 1 2016) Para manter as diferenças entre as concentrações interna e externa dos íons sódio (Na+) e potássio (K+) proteínas presentes na membrana plasmática atuam como bombas de íons capturando ininterruptamente íons de sódio no citoplasma e transportando-os para fora da célula. Na face externa da membrana essas proteínas capturam íons de potássio do meio e os transportam para o citoplasma. Neste processo, o papel do trifosfato de adenosina (ATP) na membrana plasmática é: (MACKENZIE 2016) A respeito da permeabilidade celular, assinale a alternativa correta. Não há participação de proteínas da membrana em nenhum tipo de transporte passivo. A bomba de sódio e potássio ocorre para garantir que os meios intra e extracelulares se mantenham isotônicos. A semipermeabilidade garante que a membrana é capaz de controlar a passagem de qualquer tipo de substância através dela. Na difusão, uma vez que os meios se tornam isotônicos, continua a haver passagem das substâncias, mas agora na mesma velocidade em ambos os sentidos. Os processos de endocitose envolvem mudanças na estabilidade da membrana. (UCS 2016) A manutenção de um ambiente iônico intracelular, bem como a entrada e saída de substâncias são processos importantes realizados por componentes da membrana celular. Em relação aos processos de transporte que ocorrem na membrana celular, é correto afirmar que a difusão simples é um processo de transporte de uma substância contra um gradiente de concentração. a difusão facilitada é caracterizada pelo transporte de uma substância utilizando-se uma proteína transmembrana. a bomba de sódio e potássio transporta os dois íons para o meio extracelular, a fim de auxiliar a manutenção da carga elétrica das células. o processo de osmose é um exemplo de difusão simples, no qual a água se desloca do meio mais concentrado em soluto para o menos concentrado em soluto. a bomba de sódio e potássio está presente somente nas células musculares e nervosas, onde a carga elétrica das células tem um papel fundamental. (UFRGS 2016) O quadro abaixo refere-se aos mecanismos de transporte através da membrana. a a a a a b b b b b c c c c c d d d d d e e e e e 7 10 8 11 9 Mecanismo de Transporte Energia Externa Necessária? Força de Movimento Proteína de Membrana Necessária? Especificidade Difusão simples Não A favor do gradiente de concentração Não 1 Difusão facilitada Não A favor do gradiente de concentração 2 Específico Transporte ativo 3 Contra o gradiente de concentração Sim 4 Assinale a alternativa que contém a sequência de palavras que substitui corretamente os números de 1 a 4, completando o quadro. específico – sim – sim – específico específico – não – sim – não específico não específico – sim – não – não específico não específico – sim – sim – específico não específico – não – não – específico fornecer adenosina para o transporte ativo de proteínas fornecer energia para o transporte ativo de substâncias fornecer íons potássio (K+) para o transporte ativo de substâncias manter as diferenças de concentrações de sódio (Na+) e potássio (K+) transportar substâncias para dentro e fora da célula (PUCRS 2015) Assim como o crescimento corporal, o envelhecimento tem características diferentes nos variados grupos de organis¬mos. Um fator que contribui para a incapacidade da manutenção da integridade das células e dos tecidos é o acúmulo de danos causados pelos radicais livres de oxigênio (RLO). No interior da célula, os RLO alteram fosfolipídeos e nu-cleotídeos, causando danos, respectivamente, às estruturas de carioteca e centríolos. lâmina celular e cromátides. parede celular e fuso acromático. membrana celular e cromossomos. membrana plasmática e citoesqueleto. (UFSM 2015) Um menino apaixonado por peixes resolveu montar um aquário em sua casa. Em uma loja, adquiriu três espécies diferentes, levando em consideração o aspecto visual: peixe-palhaço (Amphiprion ocellaris, espécie marinha), peixe- anjo-imperador (Pomacanthus imperator, espécie marinha) e peixinho-dourado (Carassius auratus, espécie de água doce). Todas as espécies foram colocadas no mesmo aquário, que estava preenchido com água de torneira desclorada. As duas espécies marinhas incharam e morreram rapidamente, e a b c d e 12 13 EX ER CÍ CI O S 19www.biologiatotal.com.br apenas o peixe-dourado sobreviveu. Depois do ocorrido, o menino descobriu que os indivíduos das duas espécies marinhas morreram, porque a água do aquário funcionava como uma solução __________ em relação aos seus fluidos corporais, ocorrendo um __________ que causou o inchaço por __________. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas do texto. hipotônica ─ desequilíbrio osmótico ─ absorção excessiva de água hipotônica ─ transporte ativo de minerais para fora de seus corpos ─ absorção excessiva de água hipertônica ─ desequilíbrio osmótico ─ perda de sais minerais e desidratação das espécies hipertônica ─ transporte ativo de minerais para dentro de seus corpos ─ absorção excessiva de água isotônica ─ desequilíbrio osmótico ─ perda de sais minerais e desidratação das espécies a b c d e (UECE 2015) Toda célula procariótica ou eucariótica possui uma membrana que a isola do meio exterior denominada membrana plasmática. As proteínas presentes na membrana plasmática são fundamentais para a estrutura das células, pois são moléculas hidrofóbicas que impedem a saída de água do citoplasma, evitando a desidratação celular. atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula. são responsáveis pela regulação das trocas de substâncias entre a célula e o meio, permitindo apenas a passagem de moléculas do meio externo para o meio interno à célula. podem funcionar comocatalisadores biológicos, diminuindo a velocidade das reações químicas da célula, através da captação de substâncias do meio externo. (UECE 2015) “O Prêmio Nobel de Química de 2003 foi outorgado ao descobridor dos canais de água e a um estudioso da estrutura e mecanismos dos canais de íons. (...). Metade do prêmio foi outorgada ao químico e médico Peter Agre da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, EUA, pela descoberta dos canais de água, e a outra metade ao bioquímico e médico Roderick MacKinnon da Universidade Rockfeller, em Nova Iorque, EUA, por estudos estruturais e mecanísticos de canais de íons.” (Química Nova na Escola. Canais de água e de íons, N° 18, 2003). Sobre os canais de íons, é correto afirmar que o transporte de uma espécie ao longo de um gradiente de concentração é mediado por proteínas canais na membrana, enquanto o transporte contra um gradiente de concentração é mediado por bombas na membrana tais como a ATPase Na+/K+. os canais de água são cruciais para a vida, sendo encontrados em todos os organismos exceto nas bactérias. há muitas proteínas canais de água (aquaporinas) no mundo vivo, sendo que nos seres humanos existem pelo menos 11 aquaporinas diferentes, porém nas plantas estes canais são ausentes. no caso dos canais de água no pâncreas, seu funcionamento é estimulado pelo hormônio antidiurético “vasopressina”; pessoas com deficiência deste hormônio podem sofrer da doença diabetes insípida, que causa a produção de de urina por dia. (UFU 2015) Hemácias humanas foram colocadas em três soluções com diferentes concentrações salinas (Soluções A, B e C) e as variações de seus volumes, após certo tempo, foram analisadas e ilustradas no gráfico a seguir. (FUVEST 2015) Nas figuras abaixo, estão esquematizadas células animais imersas em soluções salinas de concentrações diferentes. O sentido das setas indica o movimento de água para dentro ou para fora das células, e a espessura das setas indica o volume relativo de água que atravessa a membrana celular. a a b b c c d d 14 17 15 16 Em relação à tonicidade do citoplasma das hemácias humanas, as soluções A, B e C são, respectivamente, classificadas como hipotônica, hipotônica, isotônica. hipertônica, isotônica, hipotônica. hipotônica, isotônica, hipertônica. hipertônica, hipotônica, hipotônica. a b c d A ordem correta das figuras, de acordo com a concentração crescente das soluções em que as células estão imersas, é: I, II e III. II, III e I. III, I e II. II, I e III. III, II e I. a b c d e TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: Leia o texto e observe a figura para responder a(s) questão(ões). 20 EX ER CÍ CI O S (CPS 2015) A análise da figura nos permite concluir corretamente que, nessa sequência, ocorre a troca de íons positivos por íons negativos na célula. para cada dois ânions que entram na célula, três cátions saem. o número de íons positivos que entram e saem da célula é igual. os íons de sódio entram na célula, enquanto os íons de potássio saem. a cada três íons de sódio que saem da célula, dois íons de potássio entram. (CPS 2015) O texto nos permite concluir corretamente que o citoplasma controla as concentrações dos íons, capturando íons sódio e bombeando-os para fora da célula. o transporte ativo permite fluxo de substâncias e íons do meio mais concentrado para o menos concentrado. a alta concentração de sódio dentro da célula é importante para a síntese proteica e para a respiração. o equilíbrio osmótico é mantido pelo bombeamento de íons de sódio do meio intracelular. a concentração de potássio é maior no meio extracelular do que no meio intracelular. (PUCRJ 2014) O gráfico abaixo representa a entrada, sem gasto de energia, da substância “X” em uma célula, em função da concentração desta substância no meio externo. a a b b c c d d e e 18 19 20 Nas células, o transporte ativo caracteriza-se por ser o movimento de substâncias e íons de locais onde estão menos concentrados para os locais onde se encontram mais concentrados. A bomba de sódio e potássio é um exemplo de transporte ativo. A concentração do sódio é maior no meio extracelular enquanto a de potássio é maior no meio intracelular. A manutenção dessas concentrações é realizada pelas proteínas transportadoras que capturam íons sódio, no citoplasma (sequência I) e os bombeiam para fora da célula. No meio extracelular, capturam os íons potássio, (sequência II) e os bombeiam para o meio interno (sequência III). Se não houvesse um transporte ativo eficiente, a concentração desses íons iria se igualar. A manutenção de alta concentração de potássio dentro da célula é importante para a síntese de proteína e a respiração, e o bombeamento de sódio para o meio extracelular permite a manutenção do equilíbrio osmótico. <http://tinyurl.com/obx9ohp> Acesso em: 19.03.2015. Adaptado. Original colorido. Com base nesse gráfico, as curvas I e II representam, respectivamente, um processo de: transporte ativo e osmose. difusão facilitada e osmose. osmose e difusão facilitada. osmose e transporte ativo. transporte ativo e difusão facilitada. a b c d e (UFPA 2016) As membranas plasmáticas representam a estrutura mais externa das células, separando o seu interior do ambiente. Estão constituídas principalmente por proteínas e lipídios que, além de compor a sua estrutura, também facilitam o funcionamento celular. 21 Acerca dessa estrutura celular, mostrada na figura acima, afirma-se I. A estrutura básica das membranas celulares obedece ao modelo do mosaico fluido proposto por Singer e Nicholson (1972), no qual proteínas distribuídas em padrão de mosaico flutuam em uma bicamada fluida de fosfolipídios. EX ER CÍ CI O S 21www.biologiatotal.com.br II. Fosfolipídios e colesterol são lipídios anfipáticos que formam a estrutura básica das membranas celulares. III. As proteínas representam o grupo de macromoléculas mais abundantes nas membranas das células. IV. As proteínas de membrana atuam como canais iônicos, proteínas de transporte, receptores de moléculas sinalizadoras e componentes do citoesqueleto. É correto o que se afirma em: I, apenas. I e II, apenas. I, II e III. III e IV. I, II e IV. a b c d e (UDESC 2016) A figura abaixo representa a estrutura proposta por Singer e Nicholson para a membrana plasmática. (UPE-SSA 1 2016) Observe a figura abaixo que apresenta as estruturas e organelas de uma célula vegetal: (ACAFE 2016) A membrana plasmática, também denominada membrana celular ou plasmalema é a estrutura que delimita todas as células vivas, tanto as procariontes como as eucarióticas. A seguir está representado, esquematicamente, o modelo sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, para a constituição da membrana plasmática, denominado Modelo Mosaico Fluido. 22 23 24 Analise as proposições em relação à estrutura proposta por Singer e Nicholson e assinale (V) para verdadeira e (F) para falsa. ( ) A estrutura indicada por A representa a camada dupla de lipídios que compõem a membrana plasmática. ( ) A estrutura indicada por B representa as proteínas da membrana plasmática. ( ) A estrutura indicada por C são as fibras de celulose da parede celular . ( ) A estrutura proposta por Singer e Nicholson para a membrana plasmática independe de ser uma célula vegetal ou animal. ( ) Algumas proteínas presentes na membrana plasmática podem servir como receptores de substâncias para a célula. Assinale a alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo. V – V – F – F – F V – V – F – V – V V – V – V – V – V F – F – F – V – V V – V – F – F – V a a a b b b c c d d e e Considerando duas situações a que as células de uma planta podem estar submetidas, meio hipotônico (I) ou hipertônico (II), é CORRETO afirmar que I. o vacúolo fica imensoe força a parede celular; II. o vacúolo se retrai, e a parede celular se solta da membrana plasmática. I. a membrana plasmática se contrai, diminuindo os espaços entre as organelas; II. os cloroplastos se expandem, liberando água. I. a membrana plasmática fica espessa; II. o vacúolo perde líquido que é absorvido pelos cloroplastos. I. há perda de líquido pelas principais estruturas; II. a célula diminui de tamanho, absorvendo a água pela parede celular. I. há maior troca iônica entre as organelas e o meio; II. apenas o nucléolo não perde líquido para o citoplasma. Acerca do tema, é correto afirmar: A membrana celular apresenta três funções principais: revestimento, proteção e permeabilidade seletiva. Na face externa da membrana plasmática dos animais encontramos o glicocálix que, entre outras funções, é responsável pelo reconhecimento celular, sendo, por isso, de grande importância em transplantes. Segundo o Modelo Mosaico Fluido, a membrana celular é formada basicamente por uma bicamada lipídica e 22 EX ER CÍ CI O S a b c d e (IFSC 2014) (IFSP 2013) Uma membrana limita o que está dentro e fora de uma célula e determina o que pode entrar ou sair dela. É essa capacidade de controlar as substâncias que entram e saem que dá às células condições de manter seus meios internos diferentes e equilibrados em relação ao meio externo. Uma hemácia (1) em equilíbrio isotônico é colocada em um outro meio, onde se observa o fenômeno representado pelas figuras (2) e (3) do esquema abaixo. (UFPA 2013) Numerosos exemplos de atividade de transporte pela membrana são vistos durante a atividade fisiológica dos rins. Por exemplo: o HCO3 formado intracelularmente é devolvido por difusão para a circulação sistêmica por um transportador Cl-/ HCO3 na região basolateral da célula renal, enquanto (MACKENZIE 2014) 25 27 28 26 a a b b c c c d d d e e por proteínas. A bicamada lipídica é constituída por fosfolipídios, colesterol e glicolipídios. Os fosfolipídios são os lipídios mais abundantes, constituídos de “caudas” polares (hidrofílica) e por ácidos graxos “cabeça” apolar (hidrofóbica). Como a membrana plasmática representa a superfície das células, muitas vezes necessita adaptações especiais, denominadas especializações da membrana. Entre essas especializações, encontram-se as microvilosidades, cuja função é aumentar a superfície de contato com o meio externo, possibilitando a adesão entre as células. São encontradas no epitélio do intestino delgado humano. A capacidade de uma membrana de ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define a sua permeabilidade. A passagem de substâncias através das membranas celulares envolve vários mecanismos, como o transporte ativo, onde algumas substâncias podem atravessar a membrana plasmática de forma espontânea, sem gasto de energia, e o transporte passivo, onde ocorre o gasto de energia (ATP). Sobre a estrutura do modelo atual de membrana plasmática, proposto por Singer e Nicholson, é CORRETO afirmar que é um modelo: que sugere a existência de quatro camadas moleculares: duas externas constituídas de proteínas, envolvendo duas camadas internas, formadas de lipídios. disperso de proteínas, composto por duas camadas de carboidratos onde estão inseridas moléculas de proteínas. em mosaico fluido, composto por duas camadas de glicoproteínas onde estão inseridas moléculas de lipídios. em definição simétrica, composto por uma camada de fosfolipídeo onde estão inseridas moléculas de proteínas. em mosaico fluido, composto por duas camadas de fosfolipídeos onde estão inseridas moléculas de proteínas. A respeito do esquema acima, que representa um fragmento de membrana plasmática, são feitas as seguintes afirmações. I. A seta A indica o glicocálix, responsável por proteger a membrana. II. As moléculas indicadas em B são líquidas, o que permite a movimentação de substâncias pela membrana. III. As diferenças de afinidade com a água, apresentadas pelos componentes da molécula, apontada em B, permitem a formação de uma película que regula a passagem de substâncias. IV. As moléculas, indicadas em C, podem servir como transportadoras de substâncias por meio da membrana. São corretas apenas as afirmativas II, III e IV. apenas as afirmativas II e IV. as afirmativas I, II, III e IV. apenas as afirmativas I, II e III. apenas as afirmativas I, III e IV. É correto afirmar que esse fenômeno é denominado osmose e corresponde ao movimento de sais minerais do meio hipotônico para o hipertônico. osmose e corresponde à entrada de água na hemácia, uma vez que seu interior estava hipertônico em relação ao meio. difusão e corresponde à saída de sais minerais da célula para o meio hipotônico, com alteração do volume celular. difusão facilitada e corresponde à entrada de água do meio hipotônico em relação ao interior da hemácia que estava hipertônico. turgescência e corresponde à saída de água da célula através dos poros existentes ao longo da membrana plasmática. EX ER CÍ CI O S 23www.biologiatotal.com.br o H+ entra no lúmen do túbulo renal por uma das duas bombas de prótons apicais, H+/ATPase ou H+- K+/ATPase. Sobre os solutos transportados e seus transportadores e estas atividades direcionadas através da membrana plasmática da célula renal, é correto afirmar: O transporte direcionado de HCO3 e de H + na membrana plasmática da célula renal consome ATP. H+/ATPase é uma bomba iônica de atuação similar à Na+- K+/ATPase, e ambas atuam a favor do gradiente de concentração dos solutos. O transportador Cl- / HCO3regula a alcalose metabólica por transporte ativo. A difusão do HCO3 pela membrana da célula ocorre a favor do gradiente de concentração do soluto. A atuação da H+/ATPase ou da H+ - K+/ATPase na célula renal gera despolarização de membrana. a b c d e (UFRGS 2013) Considere o enunciado abaixo e as quatro propostas para completá-lo. No processo de transporte, através da membrana, pode ocorrer: 1. a difusão facilitada, um tipo de transporte passivo. 2. o transporte passivo, a favor do gradiente de concentração. 3. o transporte ativo, feito com gasto de energia. 4. a difusão simples, independentemente do gradiente de concentração. Quais propostas estão corretas? Apenas 2. Apenas 2 e 4. Apenas 1, 2 e 3. Apenas 1, 2 e 4. Apenas 1, 3 e 4. (FUVEST 2013) A figura abaixo representa uma célula de uma planta jovem. 29 30 a b c d e Considere duas situações: 1) a célula mergulhada numa solução hipertônica; 2) a célula mergulhada numa solução hipotônica. Dentre as figuras numeradas de I a III, quais representam o aspecto da célula, respectivamente, nas situações 1 e 2? I e II. I e III. II e I. III e I. III e II. a b c d e ANOTAÇÕES 24 CI TO LO G IA GABARITO DJOW MEMBRANA PLASMÁTICA 1 - [C] A membrana plasmática separa o meio interno da célula do meio externo, funcionando como barreira física, regulação de trocas entre os meios, comunicação e suporte estrutural. A membrana é composta por fosfolipídeos e proteínas, chamada de lipoproteica. Os fosfolipídeos (tipo de lipídeo) da membrana formam uma bicamada, onde estão inseridas as proteínas, com funções estruturais, enzimáticas, de recepção e transporte. 2 -[D] Preenchem as lacunas, respectivamente: 1. Carboidratos; 2. Macromoléculas e 3. Glicocálix, 3 - [B] A fluidez da membrana plasmática determina por interações moleculares entre os fosfolipídios constituintes da bicamada, permite a movimentação das proteínas que fazem parte dessa estrutura celular. 4 - [C] A entrada e a saída de água nas células ocorrem por osmose, através da membrana plasmática que é semipermeável. 5 - [C] As microvilosidades são evaginações da membrana plasmática das células epiteliais que revestem internamente o intestino delgado e são responsáveis pelo aumento da superfície deabsorção alimentar. 6 - [D] O modelo mosaico fluido que propõe a arquitetura molecular das membranas celulares afirma a existência de uma biocamada de fosfolipídios fluida, onde se deslocam livremente diversos tipos de proteínas. CAIU NA UERJ - 2016 CAIU NA UERJ - 2018 CAIU NA UERJ - 2018 CAIU NA UFPR - 2018 CAIU NO ENEM - 2017 CAIU NO ENEM - 2017 [D] - Os componentes do glicocálix (ou glicocálice), presentes na face externa da membrana plasmática das células animais, que permitem o reconhecimento intercelular são os glicolipídios e glicoproteínas. [C] [C] [A] [E] [A] 7 - [C] O sal adquirido na alimentação será absorvido pelo intestino e será acumulado na corrente sanguínea. Pelo processo de osmose o sangue irá absorver água dos tecidos adjacentes, este excesso de água irá aumentar o volume de sangue circulante nos vasos sanguíneos. 8 - [D] Durante o movimento de partículas, através de membrana permeável, conhecido por difusão, uma vez que os meios se tornam isotônicos é atingido o estado de equilíbrio dinâmico, porque as partículas continuam a se movimentar através da membrana, mas com a mesma velocidade em ambos os sentidos. 9 - [D] O processo de transporte através da membrana plasmática por difusão simples não apresenta especificidade. A difusão facilitada é mediada por proteína transmembrana (permease). O transporte ativo consome energia fornecida pela hidrólise do ATP e apresenta especificidade. 10 - [B] A hidrólise do ATP fornece a energia para as proteínas da membrana plasmática, denominadas “bombas”, realizarem o transporte ativo de íons sódio para o meio extracelular e íons potássio para o meio intracelular. 11 - [B] A difusão simples é um processo de transporte de substâncias a favor de um gradiente de concentração e sem gasto de energia. A difusão facilitada é o transporte de substâncias com o auxílio de uma proteína. A bomba de sódio e potássio é um transporte ativo destes íons, com gasto de energia, contra um gradiente de concentração, mantendo a quantidade de sódio maior no meio extracelular e de potássio maior no ambiente intracelular; e ocorre em quase todas as células. A osmose é o transporte de água a favor de um gradiente de concentração, deslocando-se do meio com menos soluto para o meio com mais soluto. 12 - [D] CI TO LO G IA 25www.biologiatotal.com.br Os radicais livres de oxigênio (RLO) ao provocarem alterações nos fosfolipídios e nucleotídeos causam danos, respectivamente, em estruturas celulares membranosas e nos cromossomos, constituídos por DNA. 13 - [A] Os peixes marinhos, quando colocados em água doce, ganham água por osmose, incham e acabam por morrer, porque não conseguem eliminar o excesso de água de seus corpos. 14- [B] As proteínas presentes na membrana plasmática das células são estruturais e também atuam no transporte seletivo de substâncias entre os meios extra e intracelular. 15 - [C] A solução A é hipotônica em relação ao citoplasma das hemácias, porque as células ganharam água, por osmose e aumentaram seu volume. A solução B é isotônica em relação ao citoplasma dos eritrócitos, pois não foi observada alteração de seu volume. A solução C é hipertônica em relação ao citoplasma dos glóbulos vermelhos, porque provocou perda osmótica de água com consequente redução de volume das células pesquisadas. 16 - [C] A concentração crescente, em soluto, em que as células estão mergulhadas é III, I e II. Em III a solução é hipônica, em I é isotônica e em II é hipertônica, provocando a desidratação celular. 17 - [A] O transporte de íons através de proteínas canais (porinas), situadas na membrana plasmática, ocorre a favor do gradiente e não consome energia, caracterizando um tipo de transporte passivo. Entretanto, o transporte contra gradiente de concentração, tais como a ATPase Na+/K+, é mediado por bombas e consome energia. 18 - [E] A figura mostra que a cada três íons de sódio que saem da célula, dois íons de potássio entram, contra gradiente e com gasto energético. 19 - [D] O texto permite concluir que o bombeamento de íons de sódio para o meio extracelular mantém o equilíbrio osmótico entre a célula e o meio. 20 - [C] As duas curvas apresentadas na figura são referentes à difusão de uma substância através de uma membrana biológica sem envolver gasto de energia. Em ambos os casos ocorre movimento de uma substância a favor de um gradiente de concentração, de uma região mais concentrada para uma menos concentrada. No entanto, a difusão facilitada é mediada por proteínas transportadoras e a quantidade de substância que penetra na célula é limitada pelo número de proteínas transportadoras, enquanto a osmose ocorre ao logo da camada bicamada fosfolipídica. 21 - [E] [III] O grupo de macromoléculas mais abundantes nas membranas das células são os fosfolipídios. 22 - [D] A estrutura indicada pela letra A é uma proteína transmembrana. A letra B indica a bicamada de fosfolipídios. A letra C indica o citosol e as proteínas do citoesqueleto. 23 - [A] Em meio hipotônico, a célula vegetal ganha água por osmose e o vacúolo pressiona a parede celular. Quando colocada em meio hipertônico, a célula vegetal perde água por osmose, o vacúolo sofre retração e parede celular se descola da membrana celular. 24 - [A] O glicocálix é uma especialização observada na superfície externa da membrana plasmática de células animais. É constituído por polissacarídeos associados a proteínas e lipídios, geneticamente determinado, e atua como elemento de reconhecimento intercelular, receptor de hormônios e proteção da face externa da membrana. 25- [E] O modelo molecular para a membrana plasmática, proposto por Singer e Nicholson, em mosaico fluido é composto por uma bicamada de fosfolipídios onde se deslocam livremente diferentes tipos de proteínas. 26 - [C] Todas as afirmativas estão corretas e relacionadas com o modelo mosaico-fluido proposto para a arquitetura molecular da membrana plasmática. 27- [B] O fenômeno observado é denominado “osmose”. O meio hipertônico interior às hemácias ganhou água do meio ambiente e, consequentemente, as células hidratadas incham e sofrem rompimento, pois a delgada membrana plasmática é relativamente elástica e pouco resistente. 28 - [D] O transporte do íon bicarbonato (HCO3 –) ocorre por difusão, seguindo seu gradiente de concentração. 29 - [C] A difusão ocorre a favor do gradiente de concentração, sem gasto de energia metabólica, ou seja, ocorre um deslocamento de um meio mais concentrado para um meio menos concentrado. Também a lipossolubilidade da substância é importante, pois quanto mais solúvel em lipídio maior será a velocidade de difusão. 30 - [D] A célula vegetal mergulhada numa solução hipertônica (1) fica plasmolisada (III). Quando mergulhada em solução hipotônica (2), a célula vegetal fica túrgida.
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