02B_Transportes_de_membrana

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE BIOLOGIA
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL 
Disciplina: Biologia Celular e Molecular
Profa.: Paula Ristow
Membrana Celular - Transportes
2013.1
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As funções celulares dependem da homeostasia celular 
Para tal, as células importam nutrientes (açúcares, aminoácidos), eliminam resíduos metabólicos (CO2) e regulam o equilíbrio iônico. 
A membrana funciona como barreira que controla o transito para dentro e para fora de célula.
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Princípios de transporte de membrana
As concentrações iônicas são muito diferentes dentro e fora da célula
As bicamadas lipídicas sao impermeáveis a solutos e íons
Os solutos atravessam as membranas por transporte passivo ou ativo
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As concentrações iônicas são muito diferentes dentro e fora da célula 
Essencial à sobrevivência e atividade celular
A célula equilibra cargas positivas e negativas com o ambiente, sendo neutra.
Íons abundantes na célula: K+, Na+, Ca+, Cl-, H+ - presentes em vários processos biológicos, como produção de ATP, condução do impulso nervoso.
A manutenção do equilíbrio iônico na célula ocorre devido a permeabilidade da membrana e proteínas específicas de transporte.
Cl- , outros ânions e constituintes celulares carregados negativamente equilibram as cargas positivas dentro e fora da célula 
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Permeabilidade seletiva
Quanto menor e mais lipossolúvel, mais rapidamente a molécula difundirá pela membrana (difusão simples)
Ou seja, a taxa na qual uma molécula se difunde pela membrana depende do seu tamanho, solubilidade e carga
Alta permeabilidade aos gases
Difusão de moléculas pequenas e polares, ex.: água
Impermeáveis a moléculas grandes (glicose-180 daltons) e íons
Para todos os outros transportes proteínas são necessárias!!
2. As bicamadas lipídicas sao impermeáveis a solutos e íons
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A difusão das moléculas depende de um gradiente de concentração
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Difusão simples
através da bicamada fosfolipídica
Moléculas pequenas, hidrofóbicas e não carregadas dissolvem-se na bicamada fosfolipídica.
O fluxo de moléculas vai na direção de maior concentração à de menor concentração.
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Processos passivos: espontâneos, em função de gradiente eletroquímico e sem dispêndio de energia. Através de proteínas canais e carreadoras.
Processos ativos: transporte contra gradiente de concentração e com gasto energético. Proteínas carreadoras, bombas.
3. Os solutos QUE NÃO PASSAM POR DIFUSÃO SIMPLES atravessam as membranas por transporte passivo ou ativo
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A membrana tem carga negativa no lado citoplasmático o que exerce um efeito de gradiente eletroquímico 
Íons positivamente carregados, como Na+ tem maior facilidade de entrar na célula através de carreadores.
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Contra o gradiente de concentração; proteína acoplada a algum processo que forneça energia. 
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Proteínas de transporte são responsáveis pela transferência de íons, açúcares, aminoácidos, nucleotídeos, metabólitos celulares.
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Cada membrana celular possui seu próprio conjunto característico de transportadores
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Transporte passivo ou difusão facilitada
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PROTEÍNAS DE TRANSPORTE 
	
1. Carreadoras
2. Canais
Mudança conformacional
Poro hidrofílico
Distinguem moléculas pelo tamanho e carga
Reconhecem solutos de forma específica 
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Transporte passivo
Proteína liga a soluto de forma altamente específica e sofre mudanças conformacionais.
Pode transportar para ambos os lados da membrana, em função do gradiente de concentração.
Mudança conformacional
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Transportador de glicose (Uniporte) 
(fígado e outras células)
Após a refeição, a insulina sinaliza para a abertura destes canais. 
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Estrutura do transportador da glicose
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Transporte passivo por canais iônicos
Poros estreitos e seletivos para a difusão de moléculas com tamanho e carga apropriados (íons).
São canais preenchidos de água que permitem o movimento passivo de moléculas hidrossolúveis
Seletividade: diâmetro, forma do canal e composição química de aminoácidos no interior do canal
O fluxo de íons vai na direção de maior concentração à de menor concentração.
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Abertura dos canais é regulada
Passagem de íons Na+, K+, Ca+2, Cl- e água 
Transporte extremamente rápido (mais de 1 milhão/s)
Transporte passivo por canais iônicos
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Seletividade de canais iônicos (estrutural e química)
Na+: Poro estreito e carregado negativamente
K+: Poro possui C=O (carbonila) no seu interior, que interagem com K+, deslocando a água e liberando K+ desidratado.
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A abertura dos canais iônicos é controlada por estímulos
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Canais iônicos dependentes de voltagem e a transmissão de impulsos elétricos
Potencial de repouso: parte interna da membrana negativa (-60mV) – mantido pela bomba sódio/potássio
Neurotransmissores: abertura dos canais de Na+ - despolarização da membrana - impulso nervoso 
Abertura dos canais de K+ controlados por voltagem 
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Canais iônicos dependentes de voltagem e a transmissão de impulsos elétricos
Potencial de repouso: parte interna da membrana negativa (-60mV) (tendência do K+ se mover para fora da célula devido a canais seletivos)
Impulso nervoso (potencial de ação): abertura de canais de Na+ controlados por voltagem e despolarização da membrana (+30mV).
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Transmissão de sinais nas sinapses
Potencial de ação abre transitoriamente canais de Ca+2 controlados por voltagem
Canais abertos propiciam a entrada de Ca+2 no terminal 
Aumento de Ca+2 no citoplasma do neurônio pré-sináptico estimula a fusão das vesículas sinápticas e liberaçao de acetilcolina na fenda sináptica
Abertura de canais de Na+ e nova despolarização da membrana
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Osmose
Difusão ou movimento da água de uma região de baixa concentração de soluto para uma de alta concentração de soluto
Hipertônica (solução salina concentrada)
Isotônica
(concentração fisiológica de sal)
Hipotônica
(água destilada)
Célula Animal
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Hipertônica (solução salina concentrada)
Isotônica
(concentração fisiológica de sal)
Hipotônica
(água destilada)
Célula Vegetal
Célula procariótica
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Transportes ativos
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O TRANSPORTE ATIVO 
pode ser dirigido por várias fontes de energia
Transportador acoplado
Bomba movida por ATP 
Bomba movida a luz
favorável
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Transporte ativo dirigido por hidrólise de ATP
A bomba de Na+-K+
Devido eletronegatividade da parte interna da membrana, a tendência do Na+ é entrar
Bomba expele Na+ initerruptamente
Manutenção do equilíbrio osmótico e volume celular
Manutenção do potencial de membrana 
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Transporte ativo acoplado a gradiente iônico
Antiporte ou trocador Na+/Ca++ e Na+/H+
Duas moléculas transportadas em direções opostas
Remove Ca++ da célula
rins, cérebro, musculatura
Manutenção do balanço de Na+: rins, intestino, outros
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Transporte ativo acoplado a gradiente iônico
Acoplado a íon com gradiente favorável
Co-transporte ou simporte Glicose - Na+
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Transportes x Polaridade celular
Diferentes proteínas são “confinadas” em diferentes regiões da membrana plasmática, para executar transportes ou transdução de sinais extra-celulares para o meio intra-celular
Células polarizadas: células que contém domínios de membrana distintos (apical, lateral, basal), conferidos pelas junções celulares. Ex. células epiteliais (pele, sistema digestivo, respiratório, urinário, glandular, reprodutivo) 
Célula epitelial
Junções limitam a difusão de proteínas
Lumem
Tecido
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Transportes de glicose nas células epiteliais intestinais
Na+ da dieta
Transporte ativo acoplado a gradiente iônico de Na+
Transporte passivo – uniporte. Movido pelo gradiente de concentração de GLICOSE
Transporte ativo Bomba Na+ - K+
Lâmina basal – vasos sanguíneos
Correlação com a terapia de reposição hídrica oral*
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