AULA 4 BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR

Prévia do material em texto

Biologia Celular e Molecular
Aula 04
Profº Aruanã Garcia
Transporte através de membranas celulares
• Para sobreviver e crescer, as células devem ser capazes de trocar
moléculas com seu ambiente.
• Devem importar nutrientes, como açúcares e aminoácidos, e eliminar
produtos metabólicos residuais.
• Também devem regular as concentrações de uma variedade de íons
inorgânicos em seu citosol e organelas.
• Na grande das moléculas a transferência depende de proteínas de
transporte de membrana especializadas que se estendem pela
bicamada lipídica.
OS PRINCÍPIOS DO TRANSPORTE TRANSMEMBRÂNICO
• O interior hidrofóbico da bicamada lipídica cria uma barreira à
passagem da maioria das moléculas hidrofílicas.
• As células e as organelas também precisam permitir a passagem de
muitas moléculas hidrofílicas solúveis em água, como íons
inorgânicos, açúcares, aminoácidos, nucleotídeos e outros
metabólitos celulares.
• Tais moléculas cruzam as bicamadas lipídicas muito lentamente por
difusão simples, de modo que sua passagem através das membranas
celulares deve ser acelerada por proteínas de transporte de
membrana especializadas – um processo chamado de transporte
facilitado.
• A relativa facilidade com que uma variedade de solutos pode
atravessar as membranas depende de alguns fatores:
1. Moléculas apolares pequenas, como oxigênio molecular (O2,
massa molecular de 32 dáltons) e dióxido de carbono (CO2, 44
dáltons), se dissolvem rapidamente nas bicamadas lipídicas.
2. Moléculas polares não carregadas também se difundem
prontamente através da bicamada se elas forem pequenas o
suficiente. A água (H2O, 18 dáltons) e o etanol (46 dáltons), por
exemplo, atravessam a uma velocidade mensurável.
3. Bicamadas lipídicas são altamente impermeáveis a todas as
moléculas carregadas, incluindo todos os íons inorgânicos, não
importando quão pequenos sejam.
As concentrações iônicas dentro de uma célula são muito 
diferentes daquelas fora da célula
• As células vivas são capazes de manter concentrações internas de íons
que são muito diferentes das concentrações iônicas nos meios
externos.
• Entre os íons inorgânicos mais importantes para as células, estão Na+,
K+ , Ca2+, Cl– e H+ (prótons).
• O movimento desses íons através das membranas celulares
desempenha uma parte essencial em muitos processos biológicos,
mas é, talvez, mais impressionante na produção de ATP por todas as
células e na comunicação pelas células nervosas.
As células contêm duas classes de proteínas
transportadoras de membrana: transportadores e
canais
• Os canais discriminam sobretudo com base no tamanho e na carga 
elétrica: quando um canal está aberto, qualquer íon ou molécula que 
seja suficientemente pequeno e carregue a carga apropriada pode 
atravessar. 
• Um transportador, por sua vez, transfere apenas aquelas moléculas 
ou íons que servem nos seus sítios de ligação específicos na proteína. 
Os solutos atravessam as membranas por transporte 
passivo ou ativo
• Transporte passivo: sem gasto de energia pela proteína
transportadora, não precisam de uma força motora adicional,
moléculas fluirão espontaneamente de uma região de alta
concentração para uma de baixa concentração e é a favor de um
gradiente de concentração.
• Transporte ativo: com gasto de energia pela proteína transportadora,
precisam de uma força motora adiciona, é a contra um gradiente de
concentração.
A água se move passivamente através da membrana
celular a favor do seu gradiente de concentração – um
processo denominado osmose
• Como as moléculas de água são pequenas e não carregadas, elas
podem se difundir diretamente pela bicamada lipídica.
• Algumas células também possuem proteínas canais especializadas,
chamadas de aquaporinas.
• O movimento de água a favor do seu gradiente de concentração – de
uma área de baixa concentração de soluto (alta concentração de
água) para uma área de alta concentração de soluto (baixa
concentração de água) – é chamado de osmose.
OS TRANSPORTADORES E SUAS FUNÇÕES
• Transporte de glicose pela membrana.
Pelo fato de a glicose não ser carregada, o componente elétrico do seu
gradiente eletroquímico é zero. Dessa maneira, a direção na qual a
glicose é transportada é determinada somente pelo seu gradiente de
concentração.
• Bombas transmembrânicas
Podem realizar o transporte ativo de três formas principais:
(i) Bombas dependentes de ATP hidrolisam o ATP para conduzir o 
transporte contra a corrente. 
(ii) Bombas acopladas ligam o transporte contra a corrente de um 
soluto.
(iii) Bombas dependentes de luz, que são encontradas principalmente 
em células bacterianas, usam energia derivada da luz solar para 
conduzir o transporte 
A bomba de Na+ nas células animais utiliza energia 
fornecida por ATP para expelir Na+ e trazer K+
• Essa bomba utiliza a energia derivada da hidrólise do ATP para
transportar Na+ para fora da célula ao mesmo tempo em que carrega
K+ para dentro.
As bombas de Ca2+ mantêm a concentração citosólica de 
Ca2+ baixa
• O Ca2+, assim como o Na+ , também é mantido a uma baixa
concentração no citosol, comparado com sua concentração no líquido
extracelular, mas é bem menos abundante do que o Na+ , tanto no
interior como no exterior das células.
As bombas acopladas aproveitam os gradientes dos 
solutos para mediar o transporte ativo
• O movimento do primeiro soluto a favor do seu gradiente fornece 
energia para impulsionar o transporte do segundo soluto contra a 
corrente.
Os canais iônicos são seletivos para íons
• A seletividade iônica depende do diâmetro e da forma do canal iônico 
e da distribuição dos aminoácidos carregados que o revestem.
• Os canais iônicos se abrem brevemente e então se fecham de novo.