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.
OBJETIVOS
Identi�car os tipos de transporte através da membrana plasmática;
Reconhecer a participação da membrana nos processos de sinalização celular.
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)
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
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
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.
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:
http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos_graduacao/gon672/galeria/aula4/docs/celula_animal_e_vegetal.pdf
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).
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 exemplo clássico 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 microscópioóptico.
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:
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
https://www.youtube.com/watch?v=pvOz4V699gk
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:
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:
Vamos entender melhor isso vendo a imagem abaixo.
As moléculas sinalizadoras que as células liberam são classi�cadas em duas categorias:
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:
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
Justi�cativa
3 - O processo de sinalização celular pode ocorrer através da liberação de moléculas sinalizadoras.
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