Transporte através da membrana

Prévia do material em texto

TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 
 
As membranas biológicas são barreiras à passagem de íons e substâncias polares, que somente atraves-
sam a membrana por meio de proteínas de transporte. Elas são responsáveis, portanto, pelo fluxo iônico, de 
metabólitos, açúcares, aminoácidos e nucleotídeos. 
Os tipos de transporte são: 
 Não mediado, por difusão simples, dependente de um gradiente de potencial químico. A veloci-
dade de difusão depende da magnitude do gradiente e da sua so-
lubilidade no interior da bicamada; por isso substâncias apolares 
difundem-se facilmente pela membrana. A água também difunde-
se rápido apesar de ser polar, por ser uma molécula muito peque-
na e concentrada. 
 Mediado, que pode ser uma difusão facilitada (a favor do seu 
gradiente de concentração) ou um transporte ativo (contra um 
gradiente de concentração, necessariamente acoplado a um pro-
cesso que o dê energia). 
A velocidade de difusão depende do tamanho e da polarização da molé-
cula. Pequenas moléculas apolares, como CO2, difundem-se muito rapidamen-
te. Moléculas polares e pequenas, como ureia e água, também se difundem, 
porém em uma velocidade bem menor. Já moléculas carregadas (íons) prati-
camente não difundem independente do tamanho. Isso porque a carga e a 
grande hidratação dessas moléculas impede sua passagem pelas caudas de HC. 
 
TRANSPORTE PASSIVO MEDIADO 
 
Substâncias muito grandes ou muito polares podem ser transportadas através de uma membrana por 
moléculas transportadoras, como carreadores, permeases, canais e transportadores, que variam muito em 
estrutura e seletividade. 
IONÓFOROS 
São moléculas orgânicas, frequentemente de origem bacteriana, que aumentam a permeabilidade de 
uma membrana a determinados íons. Eles com frequência exercem efeitos antibióticos. Existem dois tipos: 
 Ionóforos carreadores ligam-se a íons selecionados e di-
fundem-os ao outro lado da membrana ao mudar de lado 
na bicamada. Assim, seus complexos devem ser solúveis 
em solventes apolares. 
 Ionóforos formadores de canais formam um poro trans-
membrana, por onde os íons selecionados difundem-se. 
Ambos possuem uma velocidade de transporte muito grande. 
Como eles permitem a difusão de íons através da membrana, eles 
somente podem equilibrar as concentrações de íons. 
PORINAS 
São estruturas em β-barril com um canal aquoso central. O tamanho do canal e os resíduos de aminoá-
cidos que o formam determinam qual o tipo de substância que pode passar. 
CANAIS IÔNICOS 
Todas as células possuem canais iônicos específicos que permitem a passagem rápida de íons, cujo mo-
vimento é essencial para a manutenção da osmolaridade, para a transdução de sinal e para a realização de 
mudanças no potencial de membrana. 
A abertura dos canais iônicos é controlada: os canais iônicos estão normalmente fechados, abrindo-se 
transitoriamente para a realização de tarefas específicas da célula. A abertura e o fechamento dependem de 
uma série de estímulos: 
 Canais mecanossensíveis abrem-se em resposta a deformações locais na bicamada lipídica, res-
pondendo a sons, toques e alterações na pressão osmótica. 
 Canais controlados por ligantes abrem-se em resposta a um estímulo químico extracelular, co-
mo um neurotransmissor. 
 Canais controlados por sinais abrem-se pela ligação intracelular de moléculas sinalizadoras, 
como íons Ca+2. 
 Canais controlados por voltagem abrem-se em resposta a mudanças no potencial de membra-
na, como os responsáveis pela geração de impulsos nervosos. 
AQUAPORINAS 
A passagem rápida de moléculas de água pela bicamada foi considerada uma difusão simples possível 
pelo pequeno tamanho e alta concentração das moléculas de água. No entanto, certas células podem supor-
tar velocidades muito altas de difusão da água, o que sugere a presença de poros que conduzem água atra-
vés da membrana: as aquaporinas, que permitem a passagem apenas da água, sendo impermeáveis a solu-
tos e íons (inclusive íons hidrônio). 
TRANSPORTE DE PROTEÍNAS 
Nem todas as proteínas de membrana são em forma de poro 
que atravessa a bicamada. Algumas sofrem mudanças conformacio-
nais para deslocar substâncias; é o caso do transportador de glicose 
dos eritrócitos, o GLUT1. Ele possui duas conformações: uma com o 
sítio da glicose voltado para o exterior da célula, que requer o conta-
to com o O1, e outra voltada para o interior, que requer o contato 
com o O6. 
Alguns transportadores podem 
mover mais de uma substância de 
cada vez, sendo isso de três tipos: 
 Uniporte, que en-
volve o movimento de uma única 
molécula de cada vez, como o 
GLUT1. 
 Simporte, que transporta simultaneamente duas moléculas di-
ferentes na mesma direção. 
 Antiporte, que transporta simultaneamente duas moléculas di-
ferentes em direções diferentes. 
 
TRANSPORTE ATIVO 
 
Muitas substâncias estão disponíveis de um lado da membrana em concentrações mais baixas do que as 
necessárias do lado oposto. Elas devem ser transportadas ativamente, contra seu gradiente de concentra-
ção. O transporte ativo geralmente está acoplado à hidrólise do ATP. 
BOMBA DE NA+/K+ (NA+/K+ ATPASE) 
A proteína transmembrana que realiza esse transporte consiste em dois tipos de subunidades: uma α 
não glicolisada, que contém a atividade catalítica, e uma β glicoproteica. A bomba é um antiporte, pela qual 
3 cargas positivas deixam a célula para que duas entrem. Assim, é possível controlar o conteúdo de água 
osmoticamente: sem a bomba para manter uma concentração de Na+ interna baixa, a água entraria por os-
mose nas células animais, que inchariam e estourariam. 
A chave para o funcionamento da bomba é a fosforilação de um resíduo de aspartato; o ATP fosforila o 
transportador na presença de Na+, enquanto a hidrólise do resíduo ocorre na presença de K+. A bomba fun-
ciona da seguinte forma: 
1. O transportador liga-se a três íons Na+ no interior da célula e a um ATP; 
2. O ATP é hidrolisado, produzindo ADP e um resíduo de aspartil-fosfato de alta energia; 
3. Esse resíduo chega a sua conformação de baixa energia e libera os íons Na+; 
4. O resíduo liga-se a dois K+ do lado de fora da célula, e o grupo fosfato é hidrolisado; 
5. O transportador muda de conformação e libera seus dois K+. 
Carreadores que utilizam um gradiente iônico 
fazem transporte ativo secundário, enquanto 
carreadores dependentes de ATP fazem trans-
porte ativo primário. 
TRANSPORTE ATIVO IMPELIDO POR GRADIENTE DE ÍONS 
Sistemas como a bomba de Na+/K+ geram gradientes ele-
troquímicos através das membranas, cuja energia pode ser 
aproveitada para outros processos fisiológicos. As células do 
epitélio intestinal captam a glicose da dieta através de um sim-
porte dependente de Na+, cuja energia provém do gradiente de 
Na+ gerado pela bomba. A glicose, portanto, aumenta a reab-
sorção de Na+, aumentando a reabsorção de água (para igualar 
a osmolaridade); por isso ela é administrada em indivíduos que 
sofreram perda de água e sais por diarreia.