Transporte através da membrana celular

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FACULDADES METROPOLITANAS UNIDAS
Curso de Farmácia
Transporte através da membrana celular
Profa. Dra. Thaisa M. Dezani
2017
Transporte através da membrana celular
Importância: Controle da entrada e saída de substâncias com o objetivo de manter a composição química dos LIC e LEC.
Ocorre objetivando uma função, de acordo com a necessidade da célula. 
Bicamada lipídica: atua como barreira para a água, íons e outras substâncias
Resumidamente, o transporte de substâncias ocorre através da bicamada lipídica, através das proteínas intrínsecas (de canal) ou através de proteínas carreadoras (também conhecidas como transportadores). 
Se uma substância apresenta baixo coeficiente óleo-água, ela é hidrossolúvel e tende ser transportada através de canais iônicos ou proteínas carreadoras, dependendo do seu tamanho molecular. Ao contrário, se uma substância apresenta elevado coeficiente óleo-água, ela é lipossolúvel e seu transporte se dá através da bicamada lipídica. 
Assim: 
PROTEÍNAS
INTRÍNSECA
EXTRÍNSECAS
DE CANAL
CARREADORAS
VAZAMENTO
COMPORTA
1. Transporte passivo:
a) Difusão simples lipídica: 
 ocorre através da bicamada lipídica;
 moléculas lipossolúveis;
 velocidade de transporte é diretamente proporcional à concentração;
 não é saturável;
 ocorre a favor do gradiente de concentração;
 não há gasto de energia;
 independe da ação de carreadores;
 depende do tamanho molecular;
 depende do grau de lipossolubilidade da molécula. 
Exemplo:
Concentração de O2 na condição de exercício e na condição em repouso: 
exercício
repouso
↑ O2
↑ O2
difusão
difusão
↓ O2
↓ O2
> Velocidade de transporte
> metabolização
< Velocidade de transporte
< metabolização
Obs.: A lipossolubilidade da molécula também interfere na velocidade de difusão (O2 apresenta maior velocidade de transporte que o CO2, pois o O2 é mais lipossolúvel). A velocidade também depende do tamanho molecular. 
b) Difusão simples aquosa: 
 ocorre através de canais iônicos (canais proteicos, ou canais aquosos);
 moléculas hidrossolúveis;
 velocidade de transporte é diretamente proporcional à concentração;
 não é saturável;
 ocorre a favor do gradiente de concentração;
 não há gasto de energia;
 depende do tamanho molecular. 
Canais iônicos
São, muitas vezes, seletivamente permeáveis;
Podem abertos (canais de vazamento) ou fechados (canais de comporta). 
I. Canais de vazamento:
Permite a livre passagem de íons e moléculas pequenas hidrossolúveis como íons sódio e potássio. 
Os transportes passivos como os que ocorrem com o sódio e o potássio causam mudanças na forma e função celular. Entretanto, as concentrações desses dois íons devem ser mantidos dentro dos parâmetros normais para a manutenção da homeostasia (Figura). Tal manutenção é mantida com a ajuda do transporte ativo realizado pela bomba de sódio e potássio, a qual trabalha de modo a manter um potencial. 
Na+
X X
 X X
X X X X X 
 X X X X X 
 X X X X X 
Difusão Na+
X X X X X 
 X X X X X 
 X X X X X 
K+
X X
 X X
Difusão K+
X X
 X 
X X
Bomba de sódio e potássio
(eletrogênica)
O que é potencial?
É a diferença de cargas (ddp) na interface da membrana, o que é importante em células excitáveis, tais como células nervosas e células musculares. As células nervosas realizam a transmissão de impulsos nervosos, enquanto que as células musculares realizam a contração. 
Célula polarizada  carga positiva fora e carga negativa dentro.
POTENCIAL DE REPOUSO!
I. Canais com comporta:
Proteína com protuberância, a qual se abre mediante diferentes estímulos.
voltagem-dependente (despolarização);
Quimiodependente (neurotransmissores, hormônios, fármacos, etc.);
mecano-dependente/físico-dependente (estiramento ou luz);
bioquímico (cascata bioquímica).
1: Ao ser estimulada, uma pequena região da membrana torna-se permeável ao sódio (abertura dos canais de sódio).
2: Como a concentração desse íon é maior fora do que dentro da célula, o sódio atravessa a membrana em direção ao interior da célula. 
 Inversão de carga = DESPOLARIZAÇÃO
 A região fica em POTENCIAL DE AÇÃO!!!
3: No final da despolarização fecham-se os canais de sódio e abrem-se os canais que permitem o deslocamento do potássio para fora da célula, permititndo a REPOLARIZAÇÃO da membrana. 
Uma vez atingido o potencial de repouso, a bomba de sódio e potássio se encarrega de manter constante o potencial elétrico e as concentrações iônicas típicas.
b) Difusão facilitada: 
 ocorre através da ação de proteínas carreadoras específicas;
 moléculas hidrossolúveis; 
 velocidade de transporte é diretamente proporcional à concentração;
 possibilidade de saturação; 
 ocorre a favor do gradiente de concentração;
 não há gasto de energia;
 depende de carreador;
 mecanismo do tipo “chave-fechadura”. 
Obs.: o transporte de difusão facilitada ocorre quando a substância interage com a proteína carreadora e esta muda sua conformação, realizando seu transporte para o interior da célula. O número de carreadores também é um limitante ao transporte. 
Exemplo:
Transporte de glicose e aminoácidos: a insulina pode aumentar a intensidade de difusão facilitada da glicose. 
c) Osmose: 
 diz respeito ao transporte de água;
 ocorre do lado menos concentrado de soluto para o lado mais concentrado de soluto, na tentativa de alcançar um equilíbrio osmótico;
 não há gasto de energia;
 a água é transportada através de canais iônicos. Pode também atravessar pela bicamada lipídica em menor proporção (baixo peso molecular). 
 não ocorre o equilíbrio osmótico, pois resultaria em perda da forma e da função celular. O transporte ativo busca manter a forma e função celular (ex. Bomba de sódio e potássio). 
ATENÇÃO!!!
Os mecanismos apresentados ocorrem somente para substâncias que apresentam parâmetros de comparação, excluindo assim fármacos, nicotina, álcool e outros compostos não fisiológicos. 
2. Transporte ativo:
Com gasto de energia (ATPásica)
Ocorre contra o gradiente de concentração
Depende de proteínas carreadoras
Chave-fechadura
Concentração-dependente até certo limite
Velocidade é limitada pelo número de carreadores na membrana
ATP
ATP
P
Transporte ativo primário:
A bomba de sódio e potássio 
Bomba eletrogênica
Três íons Na+ para fora e dois íons K+ para dentro (3:2)
Transporte ativo (gasto de energia/ATP)
Mantém as concentrações de sódio e potássio dentro dos parâmetros ideais
Manutenção do potencial de membrana
Controle de volume celular
O funcionamento desta bomba cria diferença de potencial elétrico (ddp) entre o meio extracelular e o meio intracelular
Mediante um estímulo, os canais de sódio se abrem e permitem a entrada de íons Na+ na célula, o que causa a despolarização da membrana e cria o potencial de ação (o interior da célula fica menos eletronegativo). Em seguida, os canais de potássio se abrem, permitindo a saída dos íons K+ da célula, o que causa a repolarização em conjunto com a ação da bomba de sódio e potássio com o objetivo de reestabelecer a condição inicial (potencial de repouso ou potencial de membrana) para um novo estímulo futuro.
 Polarizado Despolarizado 
Célula metabolizando
Formação de metabólitos
Aumenta a osmolaridade
Aumenta a pressão osmótica
Entrada de água na célula
Mudança no volume celular
Bomba de Na+/K+ funciona mais
3 Na+ fora 
2 K+ dentro
Não altera a osmolaridade
Mantém forma e função celular
HOMEOSTASIA!!!
Controle osmótico celular pela bomba de sódio e potássio 
Se a bomba de sódio e potássio falhar, haverá alterações na forma e no volume celular, a célula turge e estoura. Além disso a célula fica mais próxima do limiar para desencadear o potencial de ação e as concentrações de íons Na+ e K+ ficam fora do normal.
Transporte ativo secundário tipo co-transporte:
Quando duas ou mais substâncias são transportadas simultaneamente no mesmo sentido
por meio de uma proteína carreadora (simporte). A energia provém de gradiente iônico. Ex.: co-transporte de íon Na+ e glicose. 
Na maioria das células, a glicose é transportada contra o gradiente de concentração. A proteína carreadora apresenta dois sítios: um para o Na+ e outro para a glicose. A concentração de íons Na+ é maior do lado de fora que do lado de dentro da célula, o que fornece a energia para o transporte, uma vez que este só corre quando ambos os sítios estão ocupados. 
Transporte ativo secundário tipo contra-transporte:
Quando duas ou mais substâncias são transportadas simultaneamente em sentidos contrários por meio de uma proteína carreadora (antiporte). A energia provém de gradiente iônico. Ex.: contra-transporte de íon Na+ e íon H+. 
Transporte ativo
Primário (ATP) 
Secundário 
(gradiente iônico) 
Proteínas com atividade ATPásica
(Bomba Na+/K+)
Co-transporte: 2 íons transportados para o mesmo lado (simporte)
Contra-transporte: 1 íon para um lado e 1 íon para outro lado (antiporte)
Em resumo…
3. Endocitose
Formação de vesículas
Transporte de macromoléculas (proteínas, peptídios)
Com gasto de energia (ATP)
receptores
Vamos construir juntos um MAPA MENTAL!!!
Questões (SALA)
Explique como a bomba de sódio e potássio contribui para o controle osmótico das células e, consequentemente, para a homeostasia.
Diferencie o transporte ativo primário de transporte ativo secundário. Exemplifique.
O que se entende por gradiente de concentração? Dê ao menos um exemplo. 
Observe o gráfico a seguir: 
Intesidade da difusão
C da substância
A
B
Com relação à difusão passiva, qual curva corresponde a:
a) difusão facilitada?
b) difusão simples?
Justifique suas respostas. 
5. Relacione os fatores limitantes de acordo com o tipo de transporte:
 a) difusão simples lipídica
 b) difusão simples aquosa
 c) difusão facilitada
Questões (TRABALHO):
4. O que aconteceria com as células do nosso corpo se a bomba de sódio/potássio não mais funcionasse? Todas as bombas Na+/K+ são idênticas?
5. Um certo número de células animais estavam imersas em uma solução isotônica (NaCl 0,9%) quando resolveu-se retirar metade dessas células e colocar em uma solução NaCl 15% e a outra metade colocou-se em água destilada. O que se espera desse experiment? Justifique sua resposta.