Aula 4 - Membranas Plasmática Transporte e sinalização

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Biologia Celular
Aula 4 - Membranas Plasmática –Transporte e
sinalização
INTRODUÇÃO
Embora já tenhamos discutido as funções da membrana plasmática e a sua participação no transporte de substâncias
na célula e nos processos de sinalização, nesta aula vamos abordar esses dois assuntos novamente, mas de forma
aprofundada.
Inicialmente veremos que o transporte através da membrana pode acontecer de diferentes maneiras, e isso depende
das características das substâncias e de estruturas especiais presentes na membrana. Muitos desses conceitos
podem ser vistos no nosso dia a dia, como estudaremos.
Além disso, vamos reconhecer o importante papel dos mecanismos de sinalização celular e de que forma a membrana
plasmática faz parte deles.
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OBJETIVOS
Identi�car os tipos de transporte através da membrana plasmática;
Reconhecer a participação da membrana nos processos de sinalização celular.
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA
Como estudamos na aula anterior, o papel da membrana vai muito além de separar o meio intracelular do extracelular.
A membrana plasmática controla a entrada e saída de substâncias, que poderão passar através dela de diferentes
maneiras. Chamamos isso de transporte através da membrana.
As substâncias que passam através da membrana são consideradas:
Açúcar (exemplo de soluto)
Água (exemplo de solvente)
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Além disso, o �uxo de substâncias se dá de diferentes maneiras, de acordo com as características do meio intra e
extracelular:
ISOTÔNICO
O meio é isotônico quando sua concentração de soluto é �siológico, isto é, proporcional às condições celulares.
HIPERTÔNICO
O meio é hipertônico quando a concentração de soluto é superior ao ideal, em relação ao solvente. O meio está mais concentrado.
HIPOTÔNICO
O meio é hipotônico quando a concentração de soluto é menor do que a ideal, em relação ao solvente. O meio está menos
concentrado.
A imagem abaixo ilustra essas três situações:
Isotônico
Hipotônico / Hipertônico
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Nessas imagens, vemos a proporção de solutos (bolinhas) nas três situações citadas, considerando que se tratam de
recipientes separados por uma membrana semelhante à membrana plasmática. Nos meios isotônicos vemos que
existe um equilíbrio na quantidade de soluto nos dois lados da membrana. Já quando comparamos os meios
hipertônico e hipotônico vemos que essas quantidades não estão em equilíbrio. No meio hipotônico há pouco soluto e
no hipertônico há muito soluto. A quantidade de água (solvente) será o contrário: tem mais no meio hipotônico e
menos no meio hipertônico.
TRANSPORTE ATIVO E PASSIVO
A passagem de solutos através das membranas celulares pode ser do tipo passiva ou ativa.
Veja a imagem baixo:
Fonte da Imagem:
Na ilustração, vemos como se dá o transporte ativo e passivo. No passivo, as substâncias passam através da
membrana de onde tem mais para onde tem menos, como indica a seta. No transporte ativo ocorre o contrário, de
onde tem menos para onde tem mais e, por isso, existe a necessidade de uma estrutura na membrana, frequentemente
chamada de bomba, que consome energia (ATP) da célula.
TRANSPORTES PASSIVOS
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O transporte passivo ocorre de três formas:
Difusão simples
Na difusão simples, o soluto penetra na célula passando através da membrana, desde que
sua concentração seja 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 hidrofóbica (apolar) ou mesmo uma
molécula polar, desde que seja pequena.
Quando respiramos, é dessa forma que o gás oxigênio do ar atravessa as membranas que
existem no pulmão e passam para o nosso sangue.
Veja na imagem abaixo:
Podemos ver aqui como ocorre a difusão simples. O soluto atravessa a membrana de onde
ele está em maior quantidade (meio hipertônico - B) para o lado em que existe menos (meio
hipotônico – A). Ao �nal, os dois lados estão em isotonia. Nesse caso, como podemos ver
pelas setas vermelhas nos dois sentidos, ocorre a passagem de água também. Mas isso
veremos no próximo tipo de transporte.
Osmose
Na osmose ocorre a passagem de solvente (água) de um meio hipotônico (em que tem
muita água) para o hipertônico (onde tem pouca água), com o intuito de estabelecer a
isotonia entre os meios.
Veja a ilustração abaixo.
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Na ilustração, podemos entender como ocorre a osmose. O frasco é dividido ao meio por
uma membrana semipermeável que só permite a passagem de água, e não de soluto.
Podemos ver que a água passa através da membrana do lado em que há pouco soluto e
muita água (hipotônico) para o lado em que há muito soluto e pouca água (hipertônico). Ao
�nal, notamos que o volume aumentou de um lado e diminuiu do outro, mostrando que a
água foi para o lado em que aumentou, �cando os dois lados com o meio isotônico.
Em nosso dia a dia, podemos encontrar situações em que ocorre osmose. Sabemos, por
exemplo, que o consumo de muito sal nos alimentos aumenta a pressão arterial. Isso ocorre
porque vai haver um aumento da concentração de sal no sangue, �cando o sangue mais
hipertônico em relação ao líquido intersticial (que existe entre as células dos nossos
tecidos). Isso faz com que a água passe para dentro dos vasos sanguíneos, aumentado o
volume de sangue nos vasos e aumentando a pressão.
A ocorrência de osmose pode promover intensas mudanças na �siologia 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.
Antes de continuar seus estudos, clique aqui
(galeria/aula4/docs/celula_animal_e_vegetal.pdf) para saber mais.
Difusão facilitada
A difusão facilitada ocorre quando a passagem de íons e macromoléculas se dá através de
proteínas carreadoras, chamadas de permeases ou canais iônicos.
As permeases mudam sua conformação para permitir a passagem do soluto, sem gastar
energia para isso.
Veja na imagem abaixo:
Podemos ver aqui exemplos de difusão facilitada, que é possível devido à presença de
proteínas na membrana. Através de canais iônicos, que podem estar abertos em um
momento e fechado em outro, ocorre a passagem de íons, e, através de proteínas
permeases, ocorre a passagem de moléculas maiores. A proteína muda a sua conformação
de forma que em um momento se encontra aberta para fora (quando a molécula entra nela)
e em outro momento se encontra aberta para dentro da célula (quando a molécula sai dela).
http://estacio.webaula.com.br/cursos/gon672/galeria/aula4/docs/celula_animal_e_vegetal.pdf
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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 para funcionar.
TRANSPORTE ATIVO
Um exemploclássico de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio.
É feito por uma proteína que, gastando energia, consegue transportar esses
dois íons ao mesmo tempo.
O sódio, que está em maior quantidade no meio extracelular,
é bombeado para fora da célula, enquanto que o potássio,
que está em maior quantidade no meio intracelular,
é colocado para dentro.
Para cada molécula de ATP utilizada, a bomba consegue movimentar
dois íons de potássio (K+) para o interior e três íons de sódio (Na+)
para o exterior.
Esse transporte de sódio e potássio é fundamental para manter as
concentrações diferentes sempre constantes, deixando a membrana
polarizada — condição importante para o funcionamento celular.
TRANSPORTE ATRAVÉS DE VESÍCULAS
Existem também modalidades de transporte em que a membrana participa através da formação de vesículas. São elas:
Endocitose
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.
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) para “capturar” o que será englobado e no seu
interior passa a existir um fagossomo, uma vesícula contando o material fagocitado.
A pinocitose envolve o englobamento de líquido e solutos dispersos em solução aquosa. As
células não formam pseudópodos, mas a membrana se invagina em um ponto e as
partículas entram neste espaço, formando pequenas vesículas que são puxadas pelo
citoesqueleto e penetram no citoplasma. No interior da célula se forma um pinossomo.
Veja nas imagens abaixo:
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Na imagem podemos ver os dois processos de endocitose: fagocitose pinocitose.
Antes de continuar com seus estudos, clique aqui (https://www.youtube.com/watch?
v=pvOz4V699gk) e assista ao vídeo que mostra uma ameba realizando fagocitose de
protozoários menores do que ela.
Exocitose
A exocitose é o mecanismo por meio do qual são transportadas grandes quantidades de
material do meio intracelular para o extracelular. Ele permite que a célula excrete produtos
do seu metabolismo, como da digestão intracelular. Nesse caso, chamamos de
clasmocitose.
Porém, a exocitose também é importante em outras ocasiões. Quando neurônios liberam
neurotransmissores, para estimular outros neurônios ou outras células, como as
musculares, ele faz exocitose.
Transcitose
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.
Veja na imagem:
https://www.youtube.com/watch?v=pvOz4V699gk
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Na ilustração, vemos uma célula epitelial realizando transcitose. Anticorpos são englobados
em um polo da célula e através de vesículas são transportados até o polo oposto.
SINALIZAÇÃO CELULAR
Em organismos pluricelulares, é fundamental que as células se comuniquem, para divisão de tarefas, ativar
determinadas funções, desativar outras etc. E a membrana plasmática também participa de alguns processos de
comunicação intercelular, por meio da sinalização celular.
As células se comunicam mandando sinais elétricos ou químicos, que regulam as atividades celulares, respostas
a estímulos do meio ambiente e outras.
A sinalização celular pode ocorrer de diferentes formas. Frequentemente, as células liberam uma substância
sinalizadora, que podem ser um hormônio ou um neurotransmissor, e esta vai se ligar a um receptor que está presente
em outra célula, chamada de célula-alvo.
Quando a sinalização é feita dessa forma, ela pode ocorrer de forma:
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Vamos entender melhor isso vendo a imagem abaixo.
As moléculas sinalizadoras que as células liberam são classi�cadas em duas categorias:
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O tipo de molécula sinalizadora vai interferir na forma como elas agem na célula-alvo e vai determinar a participação
da membrana.
Essas moléculas sinalizadoras, ao chegarem as suas células-alvo, precisarão se ligar aos receptores que estas células
possuem. É aí que os seus mecanismos de ação vão se diferenciar, uma vez que esses receptores podem estar na
membra na da célula ou no seu interior.
Vamos ver a imagem abaixo:
Podemos ver aqui como ocorre a interação entre as moléculas sinalizadoras e os seus receptores nas células. Quando
são moléculas lipossolúveis, elas atravessam a membrana e se ligam a receptores intracelulares. Quando não são
moléculas lipossolúveis elas se ligam a receptores presentes na membrana plasmática.
As moléculas sinalizadoras hidrossolúveis se ligam nos receptores de membrana. Essas moléculas não conseguem
atravessar a membrana e, por isso, seus receptores precisam estar localizados nela.
Nesse caso, há necessidade da formação de um segundo mensageiro dentro da célula, como o AMP cíclico, que será o
responsável direto pelas alterações metabólicas que a célula vai sofrer.
As moléculas sinalizadoras lipossolúveis conseguem atravessar a membrana e se ligam aos receptores que estão no
seu interior, no citoplasma ou dentro do núcleo. Ao se ligar ao receptor, ocorre uma mudança metabólica na célula por
meio da alteração da expressão dos seus genes.
Nesse caso, não é necessária a formação de segundos mensageiros intracelulares e o próprio hormônio é o
responsável pela mudança metabólica da célula.
Veja o exemplo abaixo:
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Podemos ver aqui o mecanismo de ação dos hormônios esteroides (lipossolúveis). Eles atravessam a membrana
plasmática e se ligam a receptores presentes no citoplasma, que se liga ao DNA e determina a expressão de um gene,
ocorrendo a transcrição e a tradução 
(produção de proteínas).
No entanto, nem toda sinalização celular depende da liberação de substâncias sinalizadoras. No caso da sinalização
dependente de contato são proteínas ligadas à membrana plasmática de uma célula que podem interagir com
receptores de uma outra célula adjacente.
Também não existe substância sinalizadora na sinalização por Gap Junctions. Nesse caso, os sinais são elétricos e
são transmitidos para células imediatamente ao lado através de componentes das membranas que permitem a
comunicação entre as duas células.
ATIVIDADE
1 - Algumas células do sistema imunológico, como os macrófagos, têm como função eliminar agentes estranhos,
como, por exemplo, as leveduras de fungos. Eles englobam essas partículas e fazem a sua digestão. Desta forma, eles
englobam realizando:
a) Pinocitose
b) Fagocitose
c) Exocitose
d) Clasmocitose
e) Citocitose
Justi�cativa
2 - O transporte através da membrana plasmática pode ser feito com gasto ou sem gasto de energia. É um exemplo de
transporte ativo, com gasto de energia:
a) Citocitose
b) Osmose
c) Bomba de sódio e potássio
d) Difusão simples
e) Difusão facilitada
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Justi�cativa
3 - O processo de sinalização celular pode ocorrer através da liberação de moléculassinalizadoras. Em alguns casos,
essa molécula é um hormônio que é lançado na corrente sanguínea e, através dela, viaja até a sua célula-alvo. Esse tipo
de sinalização é chamado de:
a) Parácrina
b) Autócrina
c) Dependente de contato
d) Gap Junction
e) Endócrina
Justi�cativa
Glossário