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Transporte através da membrana celular UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA Profª. Drª Carlúcia Ithamar Fernandes Franco Estrutura da membrana celular Fração Lipídica • Formam uma barreira para transporte de substâncias hidrossolúveis • Molécula de fosfolípídio possui 02 frações: fração fosfato – parte externa – polar – hidrofílica fração de ác graxos – parte interna – apolar – hidrofóbica Fração Protéica • Flutuam na bicamada lipídica • Tipos de proteínas de membrana: Proteína Canal – difusão de substâncias hidrossolúveis, entre as 02 superfícies de membrana, contra um gradiente de eletroquímico Proteína Carreadora - fixa-se a substância, e a transporta na direção natural de sua difusão ou na direção oposta a de sua direção natural Principais razões para diferenças entre os líquidos extra e intracelulares • Algumas substâncias que entram nas cls são utilizadas rapidamente pelos sistemas metabólicos que suas [ ] ficam reduzidas • Transporte seletivo das substâncias através da membrana • Moléculas que se movem facilmente na membrana celular: água, oxigênio, dióxido de carbono e lipídios • Moléculas que encontram dificuldade de entrar e sair da célula: moléculas grandes ou menos solúveis em lipídios – proteínas Classificação de movimentos de moléculas de acordo com necessidade de energia • Transporte passivo – não exige energia • Transporte ativo – exige energia (ATP) Mecanismos de transporte através da membrana celular • Difusão • Transporte ativo DIFUSÃO • É o movimento aleatório de moléculas ou íons • Ocorre através de 02 modos: 9 substâncias lipossolúveis difundem-se diretamente pela membrana lipídica (ex. O2, CO2, álcool e ácidos graxos); 9 substâncias hidrossolúveis e água passam através de poros da membrana celular “canais” (ex. H2O, eletrólitos) • Algumas substâncias só podem difundir-se através da membrana → por meio da difusão facilitada ou difusão mediada por carreador • Essa substância combina-se com uma proteína carreadora na membrana celular (ex. glicose, aminoácidos) • Na difusão não há necessidade de fonte de energia para produção do movimento • A energia que causa a difusão é a energia do movimento cinético normal da matéria Propriedades da difusão • Moléculas movem-se de uma área de > [ ] para uma de < [ ] diferença na [uma substância] entre 02 regiões → gradiente de [ ] → as moléculas difundem-se em favor de um gradiente (do > para o <) • A difusão é um processo passivo; • Existirá movimento das moléculas até que as [ ] sejam equivalentes; • A difusão é rápida em distâncias curtas e lenta em distâncias maiores; • A difusão está diretamente relacionada com a temperatura; • A difusão é inversamente proporcional ao tamanho molecular; • A difusão pode acontecer em um sistema aberto ou através de uma separação entre dois sistemas. Difusão através da porção lipídica da membrana • Fator primário que determina a rapidez de difundir-se através da membrana – Solubilidade em lipídios; • Substâncias solúveis – O2, CO2, álcool e ácido graxo DIFUSÃO SIMPLES Difusão facilitada através da membrana lipídica • O movimento das substâncias através das membranas com o auxílio de proteínas carreadoras – transporte mediado; • É o meio pelo qual alguns açucares e aminoácidos atravessam a membrana celular; • Este processo é conhecido – difusão facilitada. DIFUSÃO FACILITADA • Se o transporte mediado é passivo as moléculas movem-se a favor de seu gradiente de [ ]; • Se a proteína que medeia o transporte precisa de energia (ATP) e move uma substância contra um gradiente de [ ] – transporte ativo • A velocidade com que uma substância passa através de uma membrana por difusão facilitada depende: 9 diferença da [ substância] nas duas faces da membrana 9 quantidade disponível de carreadores 9 rapidez das reações químicas Características da difusão facilitada • Não requer energia (ATP); • Utiliza a energia térmica gerada pela difusão simples; • Responsável pelo transporte de substâncias de um ambiente de ↑ [ ] para um ambiente de ↓ [ ]; • Realizada por proteínas carreadoras. Difusão pelos poros da membrana • Substâncias como H2O e íons passam através da membrana por meio de POROS - proteínas que atravessam toda a membrana celular; • As cargas dos íons modificam a capacidade de passar pelos poros das membranas poros > com ↓ carga – (K+) poros < com ↑ carga – (Na+) Movimento efetivo de água através das membranas celulares • A substância mais abundante que se difunde na membrana celular é a H2O • Em condições normais – o volume que se difunde em cada direção é equilibrado pelo que se difunde em direção oposta → de modo que não ocorre movimento efetivo de água - o volume celular fica constante • Em certas condições pode-se formar um uma diferença de [H2O] através da membrana • Quando isso ocorre – movimento efetivo de água através da membrana → fazendo com que a célula inche ou murche • Esse processo de movimento efetivo de água causado por diferenças de [ ] é chamado de Osmose Osmose • A osmose pode ser impedida se suficiente pressão for aplicada em direção oposta à do movimento de líquido • PRESSÃO OSMÓTICA - Quantidade de pressão necessária para interromper de forma total a OSMOSE • Quanto > a [ soluto] na solução > será a pressão osmótica. Pressão osmótica A pressão osmótica é determinada por: • número de partículas dissolvidas na solução; • diferença de concentração (gradiente de concentração) • diferença de potencial elétrico (gradiente elétrico) • diferença de pressão (gradiente de pressão) Isotonicidade / hipertonicidade e hipotonicidade • Solução que produza osmose para fora da célula – solução hipertônica • Solução que produza osmose para dentro da célula – solução hipotônica • Solução hipertônica – cls murcharão ex. solução com [ ] acima de 0,9 % de cloreto de sódio • Solução hipotônica – cls incharão ex. solução com [ ] abaixo de 0,9 % de cloreto de sódio • Solução isotônica – cls manterão seus volumes ex. solução a 0,9 % de cloreto de sódio TRANSPORTE ATIVO TIPOS: • TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO energia derivada do ATP – bomba de Na+ / K+ • TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO energia derivada do transporte ativo – glicose, aminoácido, Ca++ e H. Substâncias que são transportadas ativamente • Íons – Na+, K+, Ca++, ferro, H, Cl, iodeto, diferentes açucares e alguns aminoácidos. TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO • A molécula ou íon a ser transportado se liga a um sítio em um dos lados da proteína carreadora • Essa ligação ativa ATPase liberando energia para a proteína carreadora • Ocorre transporte contra um gradiente de concentração TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO É o movimento de íons ou de outras substâncias através da membrana, em combinação com uma proteína transportadora (carreadora), faz com que a substância seja capaz de movimentar-se contra um gradiente (concentração, eletroquímico, pressão). Características do mecanismo no transporte ativo • a energia é fornecida a face interna da membrana a partir de ATP do citoplasma • uma molécula carreadora específica é necessária para cada tipo de substância • uma enzima é necessária para as reações químicas entre o carreador e a substância transportada Natureza química do carreador • Os carreadores são: proteínas, proteínas conjugadas, combinações de mais de uma molécula protéica • Na membrana celular existem váriossistemas de carreadores: açucares aminoácidos Na+ K+ Bomba de sódio-potássio Carreador – ATPase Importância do mecanismo de transporte de sódio • Vários sistemas: fibras nervosas e musculares – transmissão de impulsos glândulas – secreção de substâncias todas as células – impedir ↑ de volume Diferença entre o transporte ativo e difusão facilitada • A energia é cedida ao sistema no curso do transporte ativo • O transporte ocorre contra um gradiente de [ ] Transporte ativo através da membrana epitelial Figura 5-12. Três células do epitélio intestinal, mostrando os diferentes tipos de junções entre as células substância “cimento” proteínas Entre as cls musculares lisa e cardíaca Transporte através da membrana celular Estrutura da membrana celular Principais razões para diferenças entre os líquidos extra e intracelulares Classificação de movimentos de moléculas de acordo com necessidade de energia Mecanismos de transporte através da membrana celular DIFUSÃO Propriedades da difusão Difusão através da porção lipídica da membrana Difusão facilitada através da membrana lipídica Difusão pelos poros da membrana Movimento efetivo de água através das membranas celulares Osmose Pressão osmótica Isotonicidade / hipertonicidade e hipotonicidade TRANSPORTE ATIVO Transporte ativo através da membrana epitelial
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