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FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA AULA 6: Membranas celulares: transporte AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através da membrana Nas células existe um fluxo contínuo e controlado de substâncias que entram e saem da célula. Chamamos de soluto os íons ou moléculas pequenas que devem atravessar a membrana plasmática. Chamamos de solvente o veículo aquoso no qual o soluto é dissolvido. Fundamentos de Biologia Transporte através da membrana Isotônico Hipertônico Hipotônico O fluxo de substâncias se dá de diferentes maneiras, de acordo com as características do meio intra e extracelular. O meio é isotônico quando sua concentração de soluto é fisiológico, isto é, proporcional às condições celulares. O meio é hipertônico quando a concentração de soluto é superior ao ideal, em relação ao solvente. O meio está mais concentrado. O meio é hipotônico quando a concentração de soluto é menor que a ideal, em relação ao solvente. O meio está menos concentrado. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através da membrana A passagem de solutos através das membranas celulares pode ser do tipo passiva ou ativa. O transporte passivo ocorre por meio dos componentes da dupla camada lipídica e sem que haja gasto de energia pela célula. É à favor do gradiente de concentração (de onde tem mais para onde tem menos). O transporte ativo ocorre com gasto de energia pela célula. Contra o gradiente de concentração. Transporte passivo Transporte ativo ATP Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo Ocorre passagem de soluto através da dispersão deste em um meio aquoso ou gasoso. Difusão simples: o soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior da célula do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário. O soluto precisa ser pequeno, ser uma molécula hidrófoba (apolar) ou mesmo uma molécula polar, desde que seja pequena; Difusão facilitada: é um tipo de transporte passivo de substâncias através da membrana celular, que conta com o auxílio de proteínas (permeases ou canais iônicos). Ocorre sem gasto de ATP. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo As permeases mudam sua conformação para permitir a passagem do soluto. Normalmente carreiam glicose e aminoácidos. Difusão facilitada por permeases Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo O transporte de glicose para dentro das células é um exemplo de difusão facilitada. É feito por permeases que formam uma família de transportadores chamada de GLUT, que podem ou não depender do hormônio insulina. Efeito da insulina na captura da glicose Insulina Glicose Receptor da insulina Citoplasma Vesícula contendo GLUT4 Difusão facilitada por permeases Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo Difusão facilitada por canais iônicos Os canais iônicos podem ter a abertura e o fechamento controlados de diferentes formas, como: • Modificação no potencial de membrana; • Ligação de moléculas (neurotransmissores, hormônios); • Contato mecânico. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo Ocorre passagem de solvente (água) de um meio hipotônico para o hipertônico, com o intuito de estabelecer a isotonia entre os meios. Osmose Membrana semipermeável Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo A ocorrência de osmose pode promover intensas mudanças na fisiologia celular de acordo com o meio onde a célula se encontra. O comportamento celular diante do processo de osmose também varia se a célula é animal ou vegetal. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo Osmose em células animais • A célula sofrerá plasmólise (crenação) quando o meio for hipertônico. • A célula sofrerá turgência (hemólise em hemácias) quando o meio for hipotônico. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo Osmose em células vegetais • A célula sofrerá plasmólise quando o meio for hipertônico. • A célula sofrerá turgência quando o meio for hipotônico. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo Ao colocar o ovo no vinagre (meio hipotônico), ele perde a casca e sua película fica dura e com a aparência de borracha. Ele incha, pois ganha água. Ao colocá-lo no açúcar (meio hipertônico), ele perde água ficando murcho. Curiosidade: Osmose – experimento do ovo Meio Hipotônico Meio Hipotônico e Hipertônico Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte passivo Doença autossômica recessiva que afeta glândulas exócrinas (produtoras de muco). A proteína afetada é responsável pela passagem de cloreto (Cl-) e de sódio (Na+) pela membrana. Quando o cloreto sai a água vai por osmose. Fibrose cística (mucoviscidose) Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte ativo O transporte ativo pode ser primário ou secundário. O transporte ativo primário tem como exemplo a bomba de sódio e potássio, fundamental para manutenção da polarização da membrana plasmática. O transporte ativo secundário tem como exemplo o cotransporte de glicose e sódio nas células do intestino delgado. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte ativo Cada ATP hidrolisado possibilita o transporte de três Na+ para o espaço extracelular e de dois K+ para o citoplasma. Íon potássio Fluido extracelular Citoplasma Bomba de sódio potássio Íon sódio Na+ Bomba de sódio-potássio ATPase Bomba de Sódio e Potássio Estabelece as diferenças nas concentrações de Na+ (sódio) e K+ (potássio) entre o interior da célula e o líquido extracelular. Tem por função expulsar Na+ para o espaço extracelular e introduzir K+ no citoplasma (contra o gradiente de concentração). Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte ativo Neste caso, o gasto de energia é secundário. Uma permeasse específica transporta para dentro da célula glicose e sódio, à favor do gradiente e sem gasto de energia. Por meio da bomba de sódio e potássio o sódio é devolvido para o meio extracelular. Cotransporte Glicose-Na+ Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas O transporte através da membrana também pode ocorrer por meio da formação de vesículas pela membrana. Este transporte pode se realizar por: • Endocitose; • Exocitose; • Transcitose. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas A endocitose envolve o englobamento de solutos, moléculas, partículas, células e pedaços de tecidos do meio extra para o intracelular. Dependendo do tipo de elemento englobado pode ser chamado de fagocitose ou pinocitose. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas A fagocitose envolve o englobamento de partículas, células mortas ou cancerígenas, pedaços de tecidos ou micro-organismos. São partículas sólidas que, por suas dimensões,são visíveis ao microscópio óptico. A célula forma pseudópodos (falsos pés) e no seu interior passa a existir um fagossomo. Receptores Fagossomo Lisossomo Fagolisossomo Debris Exocitose Bactéria Fagocitose Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas A pinocitose envolve o englobamento de líquido e solutos dispersos. Ocorre pela invaginação de uma área localizada da membrana plasmática, formando-se pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma. Forma-se um pinossomo. Partículas pequenas Membrana Citoplasma Canal pinocítico Pinossomo Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas A exocitose é o mecanismo por meio do qual são transportadas grandes quantidades de material do meio intracelular para o extracelular. Permite que a célula excrete produtos do seu metabolismo, como da digestão intracelular (clasmocitose). Receptores Fagossomo Lisossomo Fagolisossomo Debris Exocitose Bactéria Fagocitose Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas Permite que a célula secrete compostos sintetizados por ela, como enzimas e neurotransmissores. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas Os eritroblastos se tornam hemácias por meio de exocitose. Célula nucleada da medula óssea vermelha (eritroblasto) O núcleo é eliminado por exocitose Autofagia das organelas citoplasmáticas Hermácia (célula anucleada) Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Transporte através de vesículas A transcitose envolve mecanismos de transporte de substâncias de um polo ao outro da célula. Substâncias são englobadas na superfície da célula e a vesícula formada transita até o outro polo da célula, liberando seu conteúdo para o meio extracelular. Esquema ilustrando o mecanismo de transcitose da imunoglobulina A, nas células da glândula mamária de nutrizes. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Exercício 2) (UFRN-1998) As hemácias de mamíferos são isotônicas, quando comparadas a uma solução salina de NaCl a 0,9%. Tais hemácias, colocadas em uma solução com concentração de 0,2% de NaCl, sofrem: a) Diálise com hemólise. b) Osmose sem hemólise. c) Osmose com hemólise. d) Diálise sem hemólise. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes Exercício 1) (UFRN) Quando há infecção bacteriana, os neutrófilos englobam os patógenos e os destroem. No processo de destruição dessas bactérias, ocorrem sucessivamente: a) Endocitose – formação dos fagossomo – formação do vacúolo digestivo – degradação bacteriana – clasmocitose. b) Fagocitose – formação do vacúolo autofágico – formação do fagossomo – degradação bacteriana – defecação celular. c) Endocitose – formação do vacúolo autofágico – ataque lisossômico – egestão. d) Pinocitose – ataque lisossômico – formação do vacúolo digestivo – exocitose. Fundamentos de Biologia AULA 6: Membranas celulares: transportes