Transporte de Membrana Plasmática

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MEMBRANAS 
BIOLÓGICAS
Prof. Dr. Cleber Machado de Souza
Transporte de 
membrana
Várias funções realizadas pelo 
transporte através da MP...
Importação de nutrientes (açúcares e aminoácidos)
Eliminação de resíduos metabólicos (CO2)
Regulação das concentrações intracelulares 
de íons inorgânicos 
Introdução
Dessa forma é necessário entender 
o transporte através de 2 estruturas:
Através da bicamada
Através de canais protéicos
Introdução
A membrana plasmática é
uma estrutura lipoprotéica...
Lembrar que...
O transporte 
através da 
bicamada lipídica
Depende de 2 características 
da molécula considerada: 
Bicamada lipídica versus moléculas
Solubilidade relativa nos lipídeos
Taxa de difusãoTaxa de difusãoTaxa de difusãoTaxa de difusão
Tamanho da molécula
Bicamada lipídica versus moléculas
Molécula apolar 
-> solúveis em lipídeos 
Molécula polar 
-> “insolúveis” em lipídeos 
Solubilidade relativa nos lipídeos...
Bicamada lipídica versus moléculas
Temos que 
lembrar que 
o interior da 
bicamada 
lipídica é...
Hidrofóbico
Solubilidade relativa nos lipídeos...
Bicamada lipídica versus moléculas
Solubilidade relativa nos lipídeos...
Solúveis em lipídios
Apolar
(Hidrofóbico)
Atravessam com mais 
facilidade a bicamada
Bicamada lipídica versus moléculas
Solubilidade relativa nos lipídeos...
Insolúveis em lipídios
Polar
(Hidrofílico)
Atravessam com dificuldade
a bicamada lipídica
Bicamada lipídica versus moléculas
Molécula apolar 
-> solúveis em lipídeos 
Molécula polar 
-> “insolúveis” em lipídeos 
Solubilidade relativa nos lipídeos...
Não carregadas
Carregadas (íons)
Bicamada lipídica versus moléculas
Tamanho das moléculas...
Molécula pequenas 
-> “mais fácil” sua difusão 
Molécula grandes 
-> “mais difícil” sua difusão 
Uma análise 
mais específica
Análise mais específica
Solubilidade relativa nos lipídeos
Taxa de difusãoTaxa de difusãoTaxa de difusãoTaxa de difusão
Tamanho da molécula
-> apolar ou polar 
-> pequenas ou grandes 
Não carregadas
Carregadas
Moléculas apolares
Análise mais específica
Pequenas
Grandes
Moléculas polares
Não carregadas
Carregadas
Moléculas polares não carregadas
Pequenas
Grandes
Moléculas polares carregadas
Hidrofóbico � solúvel em lipídeos
Prontamente se 
dissolvem na 
bicamada lipídica
Moléculas apolares
Porém existe outro aspecto que 
influencia na possibilidade de 
difusão pela bicamada...
Moléculas apolares
O seu tamanho...
Hidrofóbico � solúvel em lipídeos
Rapidamente se dissolvem
na bicamada lipídica...
Moléculas apolares
Tais como O2 (32 Da) 
e o CO2 (44 Da)
(apolares pequenas)
... e pequenas
Moléculas apolares
Cortisol - C21H30O5 (51.000 Da)
Devido ao seu grande tamanho
Menos prontamente 
serão dissolvidas na 
bicamada lipídica...
... e grandes
Moléculas apolares
O2 (32 Da) e CO2 (44 Da)
Cortisol (C21H30O5 - 51.000 Da)
A possibilidade de sofrer difusão
pela bicamada depende...
Moléculas polares
Hidrofílico � insolúvel em lipídeos
1: de estarem
2: do seu tamanho
Não carregadas
Carregadas
Pequenas
Com uma velocidade de difusão 
bastante reduzida...
Moléculas polares não carregadas
Atravessarão a bicamada... 
Água (18 Da), etanol (46 Da) 
Difundem mais 
demoradamente
pela bicamada
O2 (32 Da), CO2 (44 Da)
(apolares pequenas)
(polares não carregadas e pequenas)
Moléculas polares não carregadas
Com uma velocidade ainda menor de 
difusão através da bicamada lipídica
Moléculas polares não carregadas
Grandes
“Atravessarão” a bicamada... 
Dependendo do seu tamanho algumas 
moléculas não atravessaram a bicamada
Moléculas polares não carregadas
Glicerol (92 Da)
Grandes
Elas terão uma velocidade ainda menor 
de difusão através da bicamada lipídica
Água (18 Da), etanol (46 Da) 
(polares não carregadas e pequenas)
Mais o quesito CARGA
Hidrofílico � insolúvel em lipídeos
São impedidos de ultrapassar 
a bicamada lipídica, qualquer 
que sejam os seus tamanhos
Moléculas polares e carregadas
As bicamadas são fortemente 
impermeáveis a essas moléculas 
não importando o tamanho...
Moléculas polares e carregadas
H2O versus Na
+
Bicamada lipídica versus moléculas
Adaptação: Alberts, 616
O transporte 
através das 
proteínas de 
membrana
As proteínas 
de transporte
Existem 2 tipos de complexos 
protéicos relacionados com a 
atividade de transporte:
Proteínas de transporte
Proteínas canal
Proteínas carreadoras
Proteína canal
Proteína canal
� Tamanho compatível do soluto
� Carga compatível
Quesitos importantes...
� Canal esteja compatível
Proteína canal
- Solutos pequenos
Tamanho compatível do soluto
Proteína canal
- Carga elétrica entre o soluto/canal diferentes
Carga elétrica compatível
Proteína canal
Canal compatível
- Canal aberto ou fechado
Proteína canal
Canal compatível
A maioria das proteínas canal 
permite a passagem apenas 
de íons inorgânicos...
Proteína canal
canais iônicos 
Proteína canal
Canais iônicos 
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Proteína canal
Canais iônicos...
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Proteína canal
Canais iônicos...
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Proteína canal
Canais iônicos...
Canal de 
potássio... Um 
importante canal 
iônicos
Esse canal iônicocanal iônicocanal iônicocanal iônico é composto de quatro 
subunidades transmembranas idênticas*
Canal iônico de K+
Que juntas
formam...
Vestíbulo do canal
Poro do canal
Canal iônico de K+
Aminoácidos carregados negativamente
Concentrados na 
entrada citossólica
do poro do canal...
Atraem cátions...
Seletividade 
do canal K+ K+K+
Repelem ânions
K+
K+
K+
A cadeia polipeptídica que conecta
as duas α-hélices formam uma alça
Canal iônico de K+
Que é revestida de 
átomos de oxigênios
Formando um...
Filtro de seletividade
K+
K+
K+
Canal iônico de K+
Filtro de seletividade
Canal iônico de K+
Filtro de seletividade
Canal iônico de K+
Atraem os íons...
K+
K+
K+
K+
Aminoácidos carregados negativamente
Para o lado de 
fora da célula...
Componentes importantes...
Canal iônico de K+
-> Poro
-> Vestíbulo
-> Filtro
Esses canais podem ser conhecidos como...
Canal iônico de K+
Importante papel 
na manutenção do 
potencial de membrana
Canais de 
vazamento 
de potássio
Proteínas 
carreadoras
Especificidade com o soluto
Proteína carreadora
Quesitos importantes...
Mudança conformação (energia)
Só permite a passagem
de moléculas que...
Proteína carreadora
Encaixam no sítio de 
ligação da proteína
Especificidade...
Proteína carreadora
Especificidade...
Proteína carreadora
Na mudança de 
conformação do 
transportaador
Ela precisa “acoplar” algum 
tipo de “energia” para ajudar...
Conformação (energia)
Proteína carreadora
Especificidade 
Conformação 
(energia)
+-
-
+
+
Resumindo...
Na dependência da sua 
complexidade estrutural
elas podem realizar o...
Transporte de um único soluto 
Transporte de dois solutos
Proteína carreadoraTransporte mediado por carreador
Transporte mediado por carreador
Proteína carreadora
Gradiente 
eletroquímico
Gradiente eletroquímico
Esse gradiente “impele” um 
soluto através da membrana
Gradiente de concentração
Gradiente elétrico ou voltagem
É resultante da aaaaçççção de ão de ão de ão de 
dois componentes...dois componentes...dois componentes...dois componentes...
Meio 
extra-celular
Meio 
intra-celular
Gradiente eletroquímico
Gradiente de concentração...
Meio 
extra-celular
Meio 
intra-celular
Gradiente eletroquímico
Gradiente elétrico ou voltagem...
Na+
Na+
Na+
Na+
Ca+2
Ca+2
Ca+2
K+
K+
K+
K+
Na+ Ca+2
Gradiente eletroquímico
Gradiente de concentração
Gradiente elétrico ou de voltagem
Meio 
extra-celular
Meio 
intra-celular
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Gradiente de 
concentração
Gradiente elétrico 
ou de voltagem
K+
K+
K+
K+
Gradiente eletroquímico
Tipos de 
transporte
Tipos de transporte
Transporte 
passivo
São todos os movimentos 
espontâneos no sentido...
Sem a necessidade de
“nenhum” outro tipo de 
força motriz...
Transporte passivo
Gradiente de concentração
Por exemplo... um soluto
está presente em uma 
concentração mais alta fora 
da célula do que dentro dela...
Transporte passivo
E exista um canal compatível
Então, o soluto se moverá
de forma espontânea...
Para dentro da célula 
através da membrana
Transporte passivo
Meio extra-celular
Meio intra-celular
Proteína canal
Transporte passivo
Todas as proteínas-canal...
E muitas carreadoras... 
Podem agir como um conduto
para o transporte passivo
Transporte passivo
Também pode ser 
conhecido pelo termo...
Transporte passivo
Difusão 
facilitada
Transporte passivo
Exemplo de transporte 
passivo realizado por 
proteína carreadora
Existe uma proteína 
carreadora que realiza
transporte da glicose...
Proteína carreadora de glicose
Transporte passivo_proteína carreadora
Sem gasto energético
É uma cadeia protéica que 
atravessa 12X a membrana
Ela muda de conformação 
dependendo da concentração 
extra ou intracelular de glicose
Transporte passivo_proteína carreadora
Proteína carreadora de glicose
“Após uma refeição”
Transporte passivo_proteína carreadora
Do modo inverso, quando os níveis 
de açúcar no sangue são baixos
O glucagon estimula
as células hepáticas a 
quebrarem o glicogênio
Produzindo a glicose
Transporte passivo_proteína carreadora
Transporte passivo_proteína carreadora
“baixos níveis de açúcar”
Tipos de transporte
Transporte 
ativo
São os movimentos 
impulsionados de solutos
através da membrana
Transporte ativo
Contra um gradiente
É conduzido por tipos especiais 
de proteínas transportadoras...
Proteínas carreadoras
Especificidade com o soluto 
Conformação (energia)
Transporte ativo Transporte ativo
Especificidade
Conformação (energia)
Transporte ativo Transporte ativo
Existem várias maneiras
de “dirigir” o transporte ativo
Gradiente de íons 
pode dirigir o 
transporte ativo
“Transporte acoplado”
Transporte ativo e gradiente de íons
O carreador conseguem captar a 
energia presente no gradiente 
eletroquímico de um soluto (íon)
Para transportar outro soluto
Transporte ativo e gradiente de íons
“Transporte acoplado” O íon sódio é habitualmente 
o agente cotransportador...
Seu gradiente eletroquímico
fornece uma grande força motriz
Para o transporte ativo de 
uma segunda molécula
Transporte ativo e gradiente de íons
O exemplo desse transporte 
acoplado usando a energia 
do gradiente de íons...
Transporte acoplado de glicose 
usando a energia do sódio 
Transporte ativo e gradiente de íons Transporte ativo e gradiente de íons
Transporte ativo de glicose usando o sódio
Transporte ativo e gradiente de íons
Transporte ativo de glicose usando o sódio
O tipo de transporte ativo que é
mediado por íons é chamado...
Transporte ativo secundário
Transporte ativo e gradiente de íons
Transporte ativo de glicose usando o sódio
As proteínas 
carreadoras de 
sódio regulam o 
pH citossólico
O transporte ativo 
move solutos 
utilizando bombas
Transporte ativo e bombas
“Bombas dependentes de ATP”
O transporte que utiliza
bombas dependentes de 
ATP é chamado de...
Transporte ativo primário
Transporte ativo e bombas
Tipos de bombas que se 
relacionam com o ATP
Transporte ativo e bombas
Bomba de 
sódio/potássio
Bomba de sódio/potássio
É uma bomba do tipo P que 
realiza constantemente
Bombeamento do Na+
(para fora da célula)
Bombeamento do K+
(para dentro da célula)
Para realizar o transporte
Bomba de sódio/potássio
Esse tipo de 
bomba utiliza 
a quebra do 
ATP...
Bomba de sódio/potássio
“Fosforila”
a bomba...
Adicionando um 
grupo fosfato...
Causa a mudança de 
conformação da mesma...
Bomba de sódio/potássio
A bomba de 
Na/K executa 
a sua ação 
em estágios 
Bomba de sódio/potássio: estágio 1
O sódio se liga a bomba 
nos sítios expostos no 
lado interno da célula... 
Ativando a ação de 
ATPase da bomba...
Bomba de sódio/potássio: estágio 2
O ATP é quebrado...
E ocorre a transferência
do grupo fosfato (P) para 
a própria bomba de Na/K
Bomba de sódio/potássio: estágio 3
A fosforilação causa uma 
mudança de conformação 
da bomba de Na/K...
Liberando o sódio
no meio extracelular
Bomba de sódio/potássio: estágio 4
Ao mesmo tempo ocorre a 
exposição do sítio para a 
ligação do potássio (K+)
A ligação extracelular do 
K+ provoca a remoção 
do grupamento fosfato...
Bomba de sódio/potássio: estágio 5
Causando o retorno da 
bomba de Na/K à sua 
conformação original...
Descarregando o potássio
no interior da célula...
Bomba de sódio/potássio: estágio 6
Leva cerca de 
10 milissegundos
O ciclo completo
Bomba de sódio/potássio
Bomba de cálcio
Bomba de cálcio
O cálcio é mantido em baixas 
concentrações no citoplasma...
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Bomba de cálcio
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Bomba de cálcio Bomba de cálcio
1
2
3 4
4
5
Bomba de cálcio
É uma ATPase que durante 
seu ciclo de bombeamento
Difere da bomba de Na/K
O seu retorno a conformação 
original ocorre sem a ligação e 
o transporte de um segundo íon
Bomba de cálcio
A ocorrência de um influxo de 
cálcio é utilizado na realização 
de vários tipos de tarefas...
Para desencadear secreções 
de moléculas sinalizadoras (1)
Ou para desencadear a 
contração muscular (2) 
Bomba de cálcio Bomba de cálcio
Bomba de cálcio
Uma distribuição 
assimétrica de 
diferentes proteínas 
carreadoras garante o 
transporte transcelular
Transporte transcelular
Neurônios
Neurônios
Canais iônicos 
Neurônios
Neurônios
Canais iônicos 
Neurônios
Neurônios Neurônios
Neurônios Neurônios
Neurônios Neurônios
Neurônios
Canais iônicos 
Neurônios
Canais iônicos e 
propriedades 
elétricas das MP
Potencial de 
membrana
Potencial de 
repouso
Canais catiônicos 
controlados por 
voltagem
Canais iônicos 
controlados por 
transmissor nas 
sinapses