Membrana celular, transporte através da membrana, difusão e osmose

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Renata Fernandes Soares 
Acadêmica de Fisioterapia UFCSPA 
BIOFÍSICA BÁSICA 
MEMBRANA CELULAR 
DIFUSÃO E OSMOSE 
 TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA 
 
Estrutura da membrana e seus componentes: A membrana celular possui um 
modelo de mosaico fluido e é constituído por uma dupla camada fosfolipídica e proteínas. A 
camada interna difere da camada externa na composição de lipídios, mas a quantidade de 
colesterol é a mesma em ambas, que contribui para a estabilidade e seletividade da 
membrana. Os lipídios se movimentam na membrana, seja ao redor deles mesmos em 
movimentos de rotação, ou flexionando suas partes hidrofóbicas, ou então em um 
movimento de troca da membrana interna com a externa, em flip-flop (raro). 
As ​proteínas ​que estão na membrana podem ser chamadas de periféricas, que se 
ligam fracamente por forças eletrostáticas e que podem ser removidas por processos 
químicos, ou integrais, que estão inseridas na membrana e servem como carreadores ou 
formadores de canais. Estas últimas formam ligações hidrofóbicas com os lipídios e podem 
ser removidas apenas com detergentes ou solventes orgânicos. As proteínas têm a função 
de receber, reconhecer, transportar, além de fazer junções, ancoragem e catalisar reações 
(enzimas). 
Há glicídios inseridos na membrana externa da célula, que dão a identidade da 
célula, pois cada uma possui glicídios específicos. Os glicídios que estão aderidos às 
proteínas são os glicocálices (glicoproteínas), que funcionam como receptores hormonais, 
agentes imunológicos e conferem adesão celular. 
A composição relativa da célula é de 55% proteínas, 25% fosfolipídios, 23% 
colesterol e alguns outros lipídios e 3% de carboidratos. A membrana forma uma barreira 
para a maioria das moléculas hidrossolúveis. Esta barreira é importante para controlar os 
processos químicos e físicos que acontecem na célula, e além do mais mantém as 
concentrações entre citoplasma e líquido extracelular. 
Permeabilidade seletiva: A membrana forma uma barreira para a maioria das 
moléculas hidrossolúveis. Esta barreira é importante para controlar os processos químicos e 
físicos que acontecem na célula, e além do mais mantém as concentrações entre 
citoplasma e líquido extracelular. 
Ela é permeável a gases e etanol, praticamente permeável à ureia e água e 
impermeável a íons, glicose e moléculas polares carregadas e de cadeia longa. É 
membrana que controla as quantidades que passam por ela, tendo papel importante na 
captação de moléculas de nutrientes (do meio extra para intra), da descarga de produtos 
finais do metabolismo (de dentro da célula para fora) e da liberação de moléculas 
secretadas . 
Tipos de movimento dos solutos entre extracelular e intracelular: ​O transporte 
das moléculas se dá de duas formas: ​pela membrana (não atravessam ela) e ​através da 
membrana. 
Renata Fernandes Soares 
Acadêmica de Fisioterapia UFCSPA 
 
Transporte pela membrana ​é utilizado nos processos de endocitose, exocitose e 
fagocitose, sendo necessário para aquelas moléculas que são muito grandes para 
ultrapassar a matriz estrutural da membrana celular. Esse processo só acontece por meio 
da utilização de ATP, usando-se de vesículas que envolvem essa molécula para a 
passagem pela membrana. 
Transporte através da membrana ​é utilizado por moléculas que se movimentam 
através da membrana, como a difusão simples (cruzamento da membrana por difusão entre 
moléculas lipídicas) ou facilitada (utilizando-se de uma proteína de transporte específica). 
 
Difusão: ​a difusão prevê a igual distribuição de moléculas entre os espaços 
disponíveis, levando-se como pressuposto o movimento térmico aleatório delas, que estão 
se movendo para tantas direções que acabam por parar em lugares que tenham mais 
espaço, até que se chegue ao equilíbrio dinâmico. É um processo passivo, ou seja, não 
necessita a utilização de ATP. Os fatores que alteram a taxa de difusão são: a área da 
membrana, assim como sua espessura, o tamanho da molécula a atravessar, a composição 
da camada lipídica e sua solubilidade. Segundo a lei de Fick, a taxa de difusão (V) é igual à 
área da superfície (A) vezes o gradiente de concentração (deltaC) vezes a permeabilidade 
da membrana (D) dividido pela espessura da membrana (E). “Velocidade de transferência 
de um gás através de um tecido é proporcional à área do tecido e ao gradiente de pressão 
parcial do gás entre os dois lados e é inversamente proporcional à espessura do tecido” 
 
Osmose: ​É a passagem livre de água pelos compartimentos corporais, de um meio 
mais concentrado para um menos concentrado, até que se estabeleça um equilíbrio 
osmótico. A água move-se a favor do seu próprio gradiente e contra o gradiente de 
concentração do soluto. Isso ocorre quando apenas a água pode passar pela membrana, 
aumentando o volume de água no compartimento que possui mais soluto, para que ambos 
os lados tenham a mesma concentração. A pressão osmótica é aquela que deve ser 
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exercida sobre uma solução para se opor à osmose, ou seja, levar de volta pro lugar de 
origem a água que foi pro “outro lado” da membrana, o lado com mais soluto. “Pressão 
osmótica é aquela que deve ser exercida sobre um sistema para impedir a osmose.” Ela 
descreve a tendência que uma substância tem de a água se mover por osmose por uma 
membrana semi-permeável, sendo que quanto maior for a concentração de soluto, maior a 
tendência da água se mover para este local, maior a pressão osmótica. 
Conceitos de igualdade ou disparidade de pressões osmótica, usamos isosmótica, 
hiposmótica e hiperosmótica. 
 
Tonicidade: ​A tonicidade é uma característica relacionada à tensão da membrana 
da célula, altamente ligada a seu formato. Se uma célula é ´posta em uma solução e nada 
ocorre com a mesma, a solução é isotônica. Já em situações em que a célula incha, 
aumentando seu volume, a solução é hipotônica em relação à célula. Quando a célula 
murcha, querendo dizer que água saiu dela para o meio externo, que dizer que a solução é 
hipertônica. 
 
A ​diálise ​é um processo de retenção macromoléculas (partículas coloidais) em uma 
membrana semipermeável, que permite a passagem de substâncias dissolvidas e íons. A 
hemodiálise é um método de filtração do sangue por meio de um rim artificial. É usada uma 
membrana semipermeável para fazer a difusão de substâncias tóxicas do sangue. A 
solução que é usada para a diálise é uma semelhante ao plasma sanguíneo (exceto aquilo 
que se quer eliminar). Uma bomba é colocada para puxar o sangue para fora do braço; é 
adicionada uma solução de heparina para deixar o sangue mais fluido e não coagular no 
tubo em direção à máquina. Dentro do filtro há uma membrana que tira pra fora as toxinas e 
sais minerais, as quais são mergulhadas no dialisato e eliminadas do filtro. O oxigênio que 
pode ter restado no sangue é eliminado antes da entrada do mesmo de volta ao corpo, para 
que não ocorram emboliaspulmonares. 
Transportes mediados por proteínas: ​As proteínas carreadoras ​ligam-se a um 
soluto específico, mudando sua conformação espacial para realizar sua transferência. Já os 
canais, também chamados de canais iônicos, são aqueles que fazem uma fraca interação 
com o soluto e formam uma passagem através da membrana para as moléculas, chamada 
de poros aquosos, sendo um transporte mais rápido com relação às carreadoras. Existem 
canais abertos e existem aqueles que são regulados por diferenças de voltagem (a favor do 
gradiente elétrico), ligantes ou por algum estímulo mecânico. Eles podem ser específicos, 
de uso exclusivo de alguma determinada molécula, ou inespecíficos. 
O ​transporte passivo não tem gasto de ATP, pois é a favor do seu gradiente e 
concentração, e pode ser tanto difusão simples quanto facilitada por alguma proteína 
carreadora ou de canal. Já o transporte ativo é aquele contra o gradiente de concentração e 
com gasto de energia, que é mediado por carreadores (bombas). A velocidade da 
passagem por carreadores tem uma cinética de saturação, pois as proteínas possuem uma 
mudança conformacional para transportar as moléculas pela membrana, e são limitadas as 
mesmas. Dessa forma, a velocidade de transporte nunca pode ser maior que a velocidade 
de mudança conformacional. Os fatores que alteram a velocidade são o número de 
carreadores, o gradiente de concentração e a velocidade de alteração conformacional. Por 
esses motivos a velocidade de transporte via canais é maior. 
Renata Fernandes Soares 
Acadêmica de Fisioterapia UFCSPA 
As carreadoras possuem uma grande especificidade, porém a mesma não é 
absoluta, como a das enzimas. Moléculas parecidas podem competir por um mesmo 
carreador, semelhante à inibição competitiva das enzimas. A intensidade do transporte 
decai com a alta competição pelo sítio de ligação, mas esse tipo de transporte (difusão 
facilitada) não pode ser parado por inibidores do metabolismo energético. 
O ​transporte ativo deve estar sempre ligado ao metabolismo energético, pois 
utiliza-se de seu produto, o ATP. O transporte ativo ​primário ​está ligado diretamente ao 
metabolismo por usar o ATP para energizar o transporte que necessita fazer. 
Um exemplo é a ​Na+ -K + -ATPase​, que bombeia dois Na pra dentro da célula para 
cada 2 K que saem, com a hidrólise de 1 ATP. Ela é uma bomba eletrogênica pois gera 
uma diferença de potencial elétrico entre os meio intra e extracelulares. Ela possui um 
peristaltismo molecular, que fica mudando sua forma para se ligar aos diferentes substratos, 
Na e K. A bomba de sódio-potássio regula o volume celular e é uma fonte de energia para o 
transporte de açúcares e aminoácidos. ⅓ das necessidades energéticas da célula são 
supridos pelo uso da bomba, sendo que ⅔ são usados nas células nervosas. É importante 
que o sóduio esteja em maiores quantidade dfora da célula pois o mesmo possusi alta 
afinidade com a água, fato que impede a lise celular e a formação de edemas por excesso 
de água no LIC. 
As bombas de cálcio servem como um mensageiro na célula, pois a regulação das 
quantidades de cálcio são dadas através dessa (possui mais cálcio fora da célula). Ela 
possui papel importante na contração muscular, pois quando há presença de cálcio 
intracelular e presença de energia, a actina e miosina do músculo interagem entre si. 
Já o transporte ativo ​secundário usa o gradiente iônico feito pelo t. primário para 
gerar uma reserva de potencial químico que é utilizado para realizar trabalho, conseguindo, 
desta forma, transportar substâncias contra seu gradiente de concentração. A energia 
liberada é a de movimento dos íons a favor do gradiente eletroquímico, servindo como fonte 
de energia para transportar contra o gradiente. Há dois tipo de processos ativos, o antiporte 
e o simporte. O antiporte funciona por uma troca de moléculas que passam pela proteína, 
uma à favor do gradiente de concentração, gerando energia para que a segunda, contra o 
gradiente, consiga passar pela membrana, uma para dentro e outra para fora. Já o simporte 
passa as moléculas para um mesmo lado da membrana, porém uma delas à favor do 
gradiente e a outra, contra.