Transporte de Membrana Plasmática

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13/3/2011
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MEMBRANAS 
BIOLÓGICAS
Fundamentos Alberts: 389-421
Transporte de 
membrana
Introdução
Uma das funções
que a membrana 
plasmática 
executa é a de...
Controlar a 
entrada e a saída 
de moléculas
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
O transporte 
através das 
bicamada lipídica
A bicamada 
lipídica versus
as moléculas
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Temos que 
inicialmente 
lembrar que 
o interior da 
bicamada 
lipídica é...
Bicamada lipídica versus moléculas
Hidrofóbico
Esse interior hidrofóbico da
bicamada cria um ambiente ótimo
Bicamada lipídica versus moléculas
Facilitando a passagem...
De todas as moléculas 
hidrofóbicas (apolares)
Porém, esse mesmo interior
hidrofóbico da bicamada 
cria uma barreira...
Bicamada lipídica versus moléculas
Dificultando a passagem...
Da grande parte de moléculas 
hidrofílicas, incluindo os íons
Depende de 2 características 
da molécula a ser inserida: 
Tamanho da molécula
Bicamada lipídica versus moléculas
Da sua característica de solubilidade 
nos lipídeos
Taxa de difusão
Em geral...
Bicamada lipídica versus moléculas
Quanto menor...
Mais solúvel em lipídeos...
Mais rápido é a difusão
(Isto é, mais hidrofóbica ou apolar) 
Em geral, quanto menor
for o soluto ou a molécula
Mais rapidamente ela é difundida 
através da membrana plasmática
Tamanho das moléculas
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Tamanho das moléculas
Para a maioria das substâncias, 
existe uma relação direta entre 
sua solubilidade nos lipídeos
Solubilidade das moléculas
E sua capacidade de penetração
pelas membranas celulares...
Os compostos apolares
Solúveis em lipídeos
Solubilidade das moléculas
Atravessam com muita 
facilidade a bicamada lipídica
Isto é, hidrofóbicos... Solúveis em lipídios
Apolar
(Hidrofóbico)
Solubilidade das moléculas
Atravessam com mais 
facilidade a bicamada 
lipídica
Os compostos polares
Insolúveis em lipídeos
Solubilidade das moléculas
Atravessam com muito mais 
dificuldade a bicamada lipídica
Isto é, hidrofílicos... Insolúveis em lipídios
Polar
(Hidrofílico)
Solubilidade das moléculas
Atravessam com dificuldade 
a bicamada lipídica
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Uma análise 
mais específica
Moléculas apolares
Análise mais específica
Pequenas
Grandes
Moléculas apolares pequenas
Moléculas apolares grandes
Moléculas polares
Não carregadas
Carregadas
Moléculas polares não carregadas
Pequenas
Grandes
Moléculas polares não carregadas pequenas
Moléculas polares não carregadas grandes
Moléculas polares carregadas
Hidrofóbico � solúvel em lipídeos
Prontamente se 
dissolvem na 
bicamada lipídica
Moléculas apolares
Rapidamente se dissolvem
na bicamada lipídica
Moléculas apolares e pequenas
Tais como o O2 (32 Da) 
e CO2 (44 Da)
(apolares pequenas)
Moléculas apolares e grandes
Cortisol (51000 Da - C21H30O5)
Devido ao seu grande tamanho
Menos prontamente 
serão dissolvidas na 
bicamada lipídica
A sua possibilidade de se difundir 
pela bicamada depende...
Moléculas polares
Hidrofílico � insolúvel em lipídeos
1: de estarem, ou não, carregadas
2: do seu tamanho
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Se forem suficientes pequenas
Com uma velocidade de difusão 
pela bicamada bem reduzida
Moléculas polares não carregadas
Atravessaram a bicamada... Água (18 Da), etanol (46 Da) 
Análise com exemplo
Difundem demoradamente
pela bicamada lipídica
O2 (32 Da), CO2 (44 Da)
(apolares pequenas)
(polares não carregadas e pequenas)
Mas se as 
moléculas polares 
forem maiores
Elas terão uma velocidade ainda menor 
de difusão através da bicamada lipídica
Moléculas polares não carregadas
Glicerol
(92 Da)
Água (18 Da), etanol (46 Da) 
(polares não carregadas e pequenas)
Análise com exemplo
O2 (32 Da), CO2 (44 Da)
(apolares pequenas)
Água (18 Da), etanol (46 Da) 
(polares não carregadas e pequenas)
Glicerol (92 Da)
(polares não carregada e grandes)
Mais o quesito CARGA
Moléculas polares carregadas e íons
Hidrofílico � insolúvel em lipídeos
São impedidos de ultrapassar 
a bicamada lipídica, qualquer 
que sejam os seus tamanhos
Bicamada lipídica versus moléculas
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O transporte 
através das 
proteínas de 
membrana
As proteínas 
de transporte
São cadeias polipeptídicas que 
atravessam a bicamada várias vezes
Proteínas de transporte
São proteínas 
transmembrana 
de multipassagem
Proteínas de transporte
Existem 2 tipos de complexos 
protéicos relacionados com a 
atividade de transporte:
Proteínas de transporte
Proteínas canal
Proteínas carreadoras
Proteína canal
� Tamanho do soluto compatível
� Carga compatível
Quesitos importantes
� Canal compatível
*
*
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Proteína canal
- Solutos pequenos
Tamanho do soluto compatível
Proteína canal
+
-
-
+
-
-
- Carga elétrica entre o soluto/canal diferentes
Carga elétrica compatível
Proteína canal
Canal compatível
- Canal aberto ou fechado
A maioria das proteínas canal 
permite a passagem apenas 
de íons inorgânicos...
Proteína canal
canais iônicos 
Especificidade com o soluto
Proteína carreadora
Quesitos importantes
Capacidade de captura de energia
*
Só permite a passagem
de moléculas que...
Proteína carreadora_especificidade
Encaixam no sítio de 
ligação da proteína
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Proteína carreadora_especificidade
+-
- -
Proteína carreadora_especificidade
+-
-
+
+
+
+
-
+ -
++
Proteína carreadora_especificidade
A energia ajuda 
na mudança de 
conformação
da proteína
Ela precisa acoplar algum tipo de 
fonte capaz de capturar energia...
Proteína carreadora_captura de energia
Especificidade 
Captura de energia
Proteína carreadora
+-
-
+
+
Gradiente 
eletroquímico
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Gradiente eletroquímico
É resultante da ação de 
dois componentes...
Esse gradiente impele um 
soluto através da membrana
Gradiente de concentração
Voltagem através da MP
Gradiente eletroquímico
Dois componentes...
Gradiente de concentração
Na+
K+
K+
K+
K+ Ca+2
Na+
Na+
Na+
Na+
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Voltagem
Meio 
extra-celular
Meio 
intra-celular
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Gradiente de 
concentração Voltagem
K+
K+
K+
K+
Gradiente eletroquímico Gradiente eletroquímico
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Tipos de 
transporte
Tipos de transporte
São todos os movimentos 
espontâneos no sentido de 
um gradiente de concentração
Porque não precisam de 
nenhuma outra força motriz
Transporte passivo
Se, por exemplo, um soluto
está presente em uma 
concentração mais alta fora 
da célula do que dentro dela...
Transporte passivo
Meio extra-celular
Meio intra-celularProteína canal
Transporte passivo
Então, o soluto se moverá
de forma espontânea...
Para dentro da célula 
através da membrana
Transporte passivo
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Sem o 
dispêndio de 
energia pela 
proteína 
canal
Meio extra-celular
Meio intra-celular
Transporte passivo
Todas as proteínas-canal...
E muitas carreadoras... 
Podem agir como um conduto
para o transporte passivo
Transporte passivo
Exemplo de transporte 
passivo realizado por 
proteína carreadora
Existe uma proteína 
carreadora que realiza
transporte da glicose 
sem gasto energético...
Proteína carreadorade glicose
Transporte passivo_proteína carreadora
É uma cadeia protéica que 
atravessa 12X a membrana
Ela muda de conformação 
dependendo da concentração 
de glicose extra ou intracelular
Transporte passivo_proteína carreadora
Proteína carreadora de glicose “Após uma refeição”
Transporte passivo_proteína carreadora
+-
- +
+
+
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Do modo inverso, quando os níveis 
de açúcar no sangue são baixos
O glucagon estimula as 
células hepáticas a 
produzirem glicose...
Pela quebra do glicogênio
Transporte passivo_proteína carreadora
Como resultado, a concentração de 
glicose é mais alta dentro da célula 
Assim, seguindo o fluxo gerado 
pela alta concentração de glicose
A mesma acaba passivamente
sendo transportada para fora
Transporte passivo_proteína carreadora
Também pode ser 
conhecido pelo termo...
Transporte passivo
Difusão 
facilitada... 
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 
Capacidade de captar energia
Transporte ativo Transporte ativo
Especificidade
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Captura de energia
Transporte ativo
O transporte ativo 
move solutos contra 
o seu gradiente 
eletroquímico 
O transporte ativo de 
solutos contra o seu 
gradiente eletroquímico
Transporte ativo
É essencial para 
a manutenção da
composição iônica
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Transporte ativo
Esse transporte ocorre por 
vários tipos de bombas:
Transporte ativo
Bomba de sódio/potássio
Bomba de cálcio
Bomba de 
sódio/potássio
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Bomba de sódio/potássio
Esse tipo de bomba 
realiza constantemente
Bombeamento do Na+
(para fora da célula)
Bombeamento do K+
(para dentro da célula)
Transporte 
acoplado
Bomba de sódio/potássio
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 enzima...
Bomba de sódio/potássio: estágio 2
O ATP é rompido...
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
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Bomba de sódio/potássio: estágio 3 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...
Bomba de sódio/potássio: estágio 6
O potássio é descarregado
no interior da célula...
Todo o ciclo 
leva cerca de 
10 milissegundos
Bomba de sódio/potássio: estágio 6
Questões 
relacionadas 
com a bomba de 
sódio/potássio
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Bomba de sódio/potássio
Ajuda a manter o 
balanço osmótico 
das células...
Pois elas acabam alterando
os gradientes da célula
Bomba de sódio/potássio
Osmose
Movimento da molécula de 
água de uma região de baixa 
concentração do soluto para 
uma região de alta concentração
Bomba de sódio/potássio Bomba de sódio/potássio
Bomba de cálcio
Bomba de cálcio
O cálcio é mantido em baixas 
concentrações no citoplasma...
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Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Bomba de cálcio Bomba de cálcio
O cálcio é mantido em baixas 
concentrações no citoplasma...
Isso é muito importante que 
ocorra na célula, pois o cálcio 
é uma molécula muito reativa
E pode ligar-se alterando
importantes atividades celulares
Bomba de cálcio
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Bomba de cálcio
É uma ATPase que durante 
seu ciclo de bombeamento
é fosforilada e desfosforilada
Bomba de cálcio
O seu retorno a conformação 
original ocorre sem a ligação e 
o transporte de um segundo íon
É o que diferencia a bomba 
de cálcio da bomba de Na/K
Bomba de cálcio
Quanto menor a concentração 
basal de cálcio livre no citossol
Mais sensível é a célula a um 
aumento no cálcio citossólico
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Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Ca+2
Bomba de cálcio
Assim a célula acaba usando as 
bombas de cálcio para manter 
essa condição intracelular...
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
Canais iônicos 
e o potencial 
de membrana
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Canais iônicos
A função da maioria dos canais 
iônicos é simplesmente...
Tornar a membrana plasmática 
transitoriamente permeável a 
íons selecionados
Canais iônicos
São constituídos pelas 
proteínas canal que formam
poros aquosos transmembrana
Transportando íons inorgânicos
“Permitem” o movimento 
passivo pela célula...
Canais iônicos
Duas propriedades importantes 
distinguem canais iônicos de 
simples poros aquosos...
Seletividade iônica
Abertura/fechamento dos canais 
Canais iônicos
A seletividade iônica é o 
processo que “permite 
a passagem” de tipos 
específicos de íons
Depende do diâmetro e da 
forma do canal iônico
Canais iônicos
-
-
-
Canais iônicos
A segunda distinção entre 
os canais iônicos e os 
simples poros aquosos
É que os canais iônicos não
estão continuamente abertos
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Canais iônicos Canais iônicos
O bloqueamento pode ocorrer 
por diferentes tipos de controle:
Por voltagem
Por ligantes
Por pressão mecânica
Tipos de 
canais
iônicos
Canais iônicos
ht
tp
:/
/d
ow
nl
oa
ds
.p
as
se
iw
eb
.c
om
/im
ag
en
s/
ne
w
si
te
/s
al
ad
ea
ul
a/
bi
ol
og
ia
/n
eu
ro
ni
o.
jp
g
Canais iônicos
Canais iônicos
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Canais iônicos
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MEMBRANAS 
BIOLÓGICAS
Prof. Dr. Cleber Machado de Souza