01- TRANSPORTE ATRAVÉS DE MEMBRANAS CELULARES

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<p>TRANSPORTE ATRAVÉS DE MEMBRANAS CELULARES</p><p>1. Identifique e caracterize os principais componentes da membrana celular.</p><p>Os principais componentes da membrana plasmática são os lipídios (fosfolipídios e colesterol), as proteínas e os grupos de carboidratos anexados a alguns lipídios e proteínas.</p><p>1. Fosfolipídios: É composto por glicerol, duas caudas de ácido graxo hidrofóbicas e uma cabeça hidrofílica com um grupo de fosfato. Formam uma bicamada onde as caudas hidrofóbicas estão voltadas para dentro e as cabeças hidrofílicas para fora. Proporcionam a estrutura fundamental da membrana.</p><p>2. Colesterol: Um lipídio composto por quatro anéis de carbono interligados. Inserido entre as caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios na bicamada. Modula a fluidez da membrana, aumentando sua estabilidade e impedindo que se torne muito rígida ou muito fluida.</p><p>2. Proteínas: Realizam o transporte de substâncias, atividades enzimáticas e comunicação entre células.</p><p>- Proteínas integrais: Inseridas na bicamada de fosfolipídios, podendo atravessar completamente a membrana ou apenas uma parte dela.</p><p>- Proteínas periféricas: Localizadas na superfície interna ou externa da bicamada, mas não inseridas no núcleo hidrofóbico.</p><p>4. Carboidratos: Anexados a proteínas (formando glicoproteínas) ou a lipídios (formando glicolipídios) na superfície externa da membrana. Auxiliam na adesão e proteção celular.</p><p>2. Relacione fluidez da membrana com capacidade de respostas celulares.</p><p>A fluidez da membrana celular é crucial para a capacidade da célula responder eficientemente aos estímulos do ambiente. Ela é determinada principalmente pela composição lipídica da bicamada e pela presença de colesterol, que permite a movimentação dinâmica das proteínas na superfície da membrana. Essa mobilidade é essencial para a formação de interações transitórias entre diferentes proteínas, como receptores e enzimas, facilitando a rápida resposta a estímulos externos. Além disso, a capacidade das proteínas de se deslocarem dentro da membrana influencia diretamente processos como a transdução de sinais, endocitose e exocitose. Ademais, os lipídios na bicamada estão em constante movimento, rotacionalmente e ao longo da camada, o que é crucial para a célula ajustar suas respostas conforme as condições ambientais mudam.</p><p>3. A matriz lipídica da membrana permite a passagem de substâncias com diferentes graus de lipossolubilidade com grande eficiência, mas restringe a passagem de íons e outras substâncias polares. Como então os íons podem atravessar a membrana celular?</p><p>Os íons atravessam a membrana celular através de canais iônicos e transportadores de íons. Os canais iônicos são estruturas especializadas na membrana que podem ser de dois tipos principais: não reguláveis, que permanecem abertos continuamente para permitir o fluxo passivo de íons ao longo de seus gradientes de concentração e potencial elétrico; e reguláveis, que respondem a estímulos específicos, como mudanças no potencial de membrana ou a ligação de neurotransmissores, controlando a abertura e fechamento para permitir um fluxo iônico regulado. Além dos canais iônicos, os transportadores de íons são proteínas de membrana que facilitam o transporte ativo ou passivo de íons, movendo-os contra seus gradientes de concentração com gasto de energia. Esses transportadores possuem sítios de ligação específicos que permitem a captura seletiva de íons do ambiente celular ou do meio externo, desempenhando um papel crucial na regulação da homeostase iônica e na função celular.</p><p>4. Explique por que o transporte de íons através do canal iônico é por difusão simples e não por difusão facilitada.</p><p>O transporte de íons através do canal iônico é considerado difusão simples porque os canais iônicos formam poros na membrana celular que permitem um caminho direto e seletivo para os íons passarem. Esses canais não requerem energia adicional para funcionar; eles permitem que os íons se movam passivamente de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração, seguindo seu gradiente eletroquímico. Esse processo é rápido e eficiente, dependendo apenas das diferenças de concentração dos íons e das características físico-químicas do canal para facilitar o movimento dos íons através da membrana. Por outro lado, na difusão facilitada, as substâncias atravessam a membrana com a ajuda de proteínas transportadoras específicas. Essas proteínas podem sofrer mudanças conformacionais para permitir a passagem de substâncias específicas através da membrana. Ao contrário dos canais iônicos, os transportadores facilitados podem ficar saturados, o que significa que sua capacidade de transporte pode ser limitada quando todos os sítios de ligação estão ocupados.</p><p>5. Como estão distribuídos os íons cálcio, potássio, cloreto e sódio, nos meio intra e extracelulares e quais são os gradientes elétricos e químicos para cada um deles?</p><p>O cálcio possui alta concentração extracelular e baixa concentração intracelular, o que faz com que ele tenda a entrar na célula devido a ambos os gradientes, químico e elétrico. O potássio, por outro lado, apresenta alta concentração intracelular e baixa concentração extracelular; embora o gradiente químico favoreça sua saída da célula, ele é parcialmente mantido dentro pelo gradiente elétrico. O cloreto tem alta concentração fora da célula e baixa concentração dentro dela, e seu gradiente químico favorece a entrada na célula, mas ele encontra resistência devido ao gradiente elétrico negativo no interior da célula. Já o sódio exibe alta concentração extracelular e baixa concentração intracelular, de modo que tende a entrar na célula, impulsionado tanto pelo gradiente químico quanto pelo elétrico.</p><p>6. Como você explicaria a atuação do equilíbrio e do desequilíbrio na manutenção dos processos celulares transmembrana?</p><p>O equilíbrio é crucial para garantir condições ideais para as células operarem eficientemente. Isso inclui manter a homeostase iônica, onde os gradientes de concentração de íons como cálcio, potássio, sódio e cloreto são mantidos dentro de limites estreitos. Esses gradientes são essenciais para funções celulares como a transmissão de sinais nervosos, contração muscular e regulação do volume celular. Além disso, o equilíbrio entre o ambiente intra e extracelular também é vital para a osmolaridade celular, influenciando diretamente processos metabólicos e a estabilidade estrutural das células. Por outro lado, o desequilíbrio controlado dos gradientes de concentração química e elétrica é necessário para certas funções celulares específicas. Por exemplo, durante a transmissão de sinais nervosos, as células neuronais alteram temporariamente seus gradientes de íons através da abertura e fechamento de canais iônicos regulados por potencial. Esse desequilíbrio transitório permite a propagação do impulso nervoso ao longo do axônio. Da mesma forma, em células musculares, como no coração, variações no gradiente de íons de cálcio são essenciais para a contração e relaxamento coordenados do músculo cardíaco. Portanto, tanto o equilíbrio quanto o desequilíbrio controlado são cruciais para a funcionalidade celular. O equilíbrio assegura a estabilidade e a homeostase, enquanto o desequilíbrio temporário e regulado permite adaptações dinâmicas necessárias para responder a estímulos e executar funções celulares complexas.</p><p>7. Caracterize, conceitue e exemplifique: transporte ativo, difusão facilitada e difusão simples.</p><p>· Transporte passivo não mediado (difusão simples): É o movimento de uma substância de uma região de alta para uma de baixa concentração, isto é, a favor do gradiente de concentração do soluto. Não há consumo de energia, e pode ocorrer tanto através das proteínas como também através da dupla camada lipídica. A velocidade do transporte é diretamente proporcional à concentração do soluto a ser transportado, à área envolvida no processo e à temperatura. É inversamente proporcional à distância a ser percorrida e ao diâmetro da partícula. Como exemplo, temos o transporte do O2, CO2, N2, água e substâncias</p><p>lipossolúveis, que podem passar diretamente pela membrana.</p><p>· Transporte passivo mediado (difusão facilitada): É o movimento de uma substância de uma região de alta concentração para uma de baixa concentração, como ocorre no transporte passivo não mediado. Neste tipo de transporte, a molécula a ser transportada através da membrana liga-se a uma proteína carreadora, em vez de passar através da proteína, como na difusão simples. A passagem pela membrana de solutos e íons é possível devido a proteínas de membrana que diminuem a energia de ativação necessária para o transporte. As proteínas que realizam esta função são chamadas de transportadoras. Uma das características deste transporte é a ligação do transportador à molécula a ser transportada. É um exemplo de difusão facilitada o transporte da água e da glicose.</p><p>· Transporte ativo: É o movimento de uma substância de uma região de baixa para uma de alta concentração, isto é, contra o gradiente de concentração do soluto. Há consumo de energia, e pode ocorrer tanto através das proteínas como também através da dupla camada lipídica. Como exemplo, temos a bomba de sódio e potássio, que utiliza a energia para o transporte desses íons, da molécula de ATP, enquanto que para o transporte de glicose no epitélio de revestimento do intestino, a energia utilizada é proveniente do gradiente de sódio disponível na luz do tubo do intestino.</p><p>8. Dê 5 exemplos de diferentes tipos de energia atuantes nos sistemas biológicos.</p><p>Existem diversas formas de energia atuando nos sistemas biológicos:</p><p>1) Energia mecânica: Utilizada para o movimento dos músculos esqueléticos e para atividades motoras em geral, como locomoção e manipulação de objetos.</p><p>2) Energia térmica: Envolve o calor produzido ou regulado pelos organismos para manter a temperatura corporal dentro de limites adequados para as reações bioquímicas e funções metabólicas.</p><p>3) Energia química: Presente nos alimentos consumidos pelos seres vivos, é convertida em energia durante o processo de respiração celular para sustentar todas as funções metabólicas e atividades celulares.</p><p>4) Energia elétrica: Fundamental para a transmissão de sinais nervosos no sistema nervoso, permitindo a comunicação rápida entre diferentes partes do corpo e a resposta a estímulos do ambiente.</p><p>5) Energia sonora: É percebida na forma de sons, resultante de vibrações detectadas pelo ouvido.</p><p>9. Quanto ao gradiente eletroquímico dos íons nas celulas excitáveis, assinale os ítens corretos:</p><p>a) o gradiente químico e elétrico do potássio tem direções iguais.</p><p>b) o gradiente elétrico do sódio é direcionado para fora e o químico para dentro.</p><p>c) o gradiente elétrico do sódio é influenciado pela carga da membrana.</p><p>· Como a membrana em repouso é negativa no interior, o gradiente elétrico "puxa" os íons sódio (Na⁺), que são positivos, para dentro da célula.</p><p>d) o gradiente elétrico e o químico do potássio são para fora da célula.</p><p>e) o gradiente eletroquímico do potássio é para fora da célula.</p><p>· O gradiente eletroquímico do potássio (K⁺) é a soma dos gradientes químico (concentração) e elétrico (carga). O gradiente químico (devido à alta concentração de K⁺ dentro da célula) empurra o K⁺ para fora da célula. O gradiente elétrico, que em repouso atrai K⁺ para dentro devido à carga negativa interna, é mais fraco do que o gradiente químico, o que resulta em um gradiente eletroquímico líquido que tende a mover o potássio para fora da célula (somando o efeito químico e elétrico, o potássio tente a sair da célula).</p><p>10. Assinale as alternativas incorretas:</p><p>a) quanto maior a lipossolubilidade, maior a permeabilidade através da membrana celular.</p><p>b) quanto maior o tamanho da partícula maior a sua permeabilidade através das membranas celulares.</p><p>· Quanto maior o tamanho da partícula, menor é a sua permeabilidade, não maior.</p><p>c) a força que movimenta os íons através do canal iônico é gerada pela ligação de um ligante ao canal iônico.</p><p>· O que move os íons é o gradiente eletroquímico, não a ligação de um ligante. O ligante só abre o canal, mas o movimento dos íons depende do gradiente.</p><p>d) a membrana fosfolipídica é hidrofóbica, portanto impermeável a água.</p><p>e) a membrana fosfolipídica é permeável aos gases, às proteínas e aos íons.</p><p>· A membrana fosfolipídica é permeável aos gases, mas não é permeável a proteínas e íons de forma passiva. As proteínas são muito grandes para passar pela membrana sem ajuda, e os íons requerem canais ou transportadores específicos devido à sua carga elétrica.</p>