Membrana Celular e Propriedades (Resumo)

Prévia do material em texto

Membrana Celular e suas propriedades 
• Composição das membranas celulares 
A membrana celular (também chamada membrana plasmática), que envolve a 
célula, é uma estrutura fina, flexível e elástica, de 7,5 a 10 nanômetros de espessura. É 
composta quase totalmente por uma bicamada lipídica, contendo também grande 
número de moléculas de proteínas localizadas na periferia ou imersas nos lipídios, 
associados ou não a glicoproteínas e glicolípidios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
� Bicamada lipídica 
A bicamada lipídica é um fino filme, formada por uma dupla camada de lipídios 
contínua por toda a superfície da célula. A dupla camada lipídica básica é composta 
por: 
- Um arcabouço de glicerol fosforilado (“cabeça”) 
solúvel em água, ou seja, é hidrofílica; 
- E duas “caudas” de ácidos graxos solúvel em 
lipídios, ou seja, é hidrofóbica. 
 
 
 
� Proteínas 
Existem dois tipos de proteínas da membrana celular: 
As proteínas integrais atravessam toda a membrana e estão ancoradas à 
bicamada lipídica por interações hidrofóbicas. Algumas proteínas integrais são 
http://resumao-e02.blogspot.com.br/2011/07/dinamica-das-membranas.html 
Assim, as moléculas de fosfolipídios que têm 
propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas são 
chamadas de anfipáticas. 
http://www.euquerobiologia.com.br/2013/12/
membrana-plasmatica-caracteristicas-e.html 
proteínas transmembrana, pois entram em contato com o LEC e LIC. Ex: canais iônicos, 
proteínas de transporte (Na+ - K+ ATPase). Outras proteínas integrais estão ancoradas 
na membrana, mas não a cruzam. 
As proteínas periféricas estão ancoradas à superfície da membrana e não a 
penetram. Ligam-se de modo frouxo entre si, no lado intra ou extracelular da 
membrana celular por interações eletrostáticas. As proteínas periféricas funcionam 
quase sempre como enzimas ou como controladores do transporte de substâncias 
através dos “poros” da membrana celular. 
� Carboidratos da Membrana - “Glicocálix” celular 
Os carboidratos na membrana ocorrem, quase invariavelmente, em 
combinação com proteínas ou lipídios, na forma de glicoproteínas ou glicolipídios. 
Estas, por sua vez, podem estar associadas a proteínas integrais, a superfície externa 
da membrana celular, respectivamente, ou até mesmo ao núcleo de pequenas 
proteínas, onde são chamados de proteoglicanos. 
Os domínios de carboidratos, ligados à superfície externa da célula, exerce 
várias funções importantes: 
(1) Muitos deles têm carga elétrica negativa, resultando numa superfície 
negativamente carregada que repele ânions; 
(2) O glicocálix de algumas células se une ao glicocálix de outras, assim fixando as 
células umas às outras; 
(3) Muitos carboidratos agem como receptores para ligação de hormônios. Ex: 
Insulina; 
(4) Alguns domínios de carboidratos participam de reações imunes. 
• Transportes através da membrana celular 
O transporte através da membrana celular ocorre, tanto diretamente, através 
da bicamada lipídica, como por meio de proteínas, resultando em dois processos 
básicos: difusão ou transporte ativo. 
No entanto, algumas diferenças básicas entre estes tipos de transportes 
precisam ser levadas em consideração: 
→ As substâncias podem ser transportadas a favor do gradiente eletroquímico 
(downhill) ou contra esse gradiente eletroquímico (uphill). 
- O transporte downhill ocorre por difusão, tanto simples como facilitada, e não 
necessita de aporte de energia metabólica. 
- O transporte uphill ocorre por transporte ativo, que pode ser primário e secundário. 
Os transportes ativos primário e secundário são distinguidos pela sua fonte de energia. 
- No transporte ativo primário há necessidade de aporte direto de energia metabólica; 
e no secundário, ocorre utilização de aporte indireto de energia metabólica. 
→ Os mecanismos de transporte se baseiam na presença ou não de proteína 
carreadora. 
- A difusão simples é a única forma de transporte que não é mediada por carreador. 
- A difusão facilitada, o transporte ativo primário e o transporte ativo secundário 
envolvem proteínas de membrana integrais e são chamados de transportes mediados 
por carreador. 
� Difusão simples 
É o movimento cinético das moléculas ou dos íons no qual as moléculas vão do 
meio mais concentrado para o meio menos concentrado, ou seja, a favor do gradiente 
de concentração e pode ocorrer através de: 
- Espaços intermoleculares da bicamada lipídica, neste caso as substâncias que se 
difundem através dela são lipossolúveis, ex: oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono e 
álcool. Desta forma, a velocidade de difusão de cada uma dessas substâncias através 
da membrana é diretamente proporcional à sua lipossolubilidade. 
- Ou canais aquosos que penetram por toda a espessura da membrana, por meio de 
alguma das grandes proteínas transportadoras, porém não há qualquer interação com 
as mesmas. Normalmente, as substâncias que percorrem este caminho são as 
hidrossolúveis, ex: água. Como a molécula de água é pequena, esta atravessa com 
grande rapidez as membranas celulares. Todavia, à medida que as dimensões das 
moléculas insolúveis a lipídios aumentam, sua velocidade de penetração diminui 
acentuadamente, a exemplo: molécula de ureia. 
 
 
 
 
 
 
 
A intensidade da difusão é determinada pela quantidade de substâncias 
disponíveis, pela velocidade do movimento cinético e pelo número e tamanho das 
aberturas na membrana, pelas quais as moléculas e os íons podem se mover. 
http://resumosgalois.blogspot.com.br/2009_05_01_archive.html 
As proteínas canais ou canais aquosos possuem duas características 
importantes: 
(1) São altamente seletivas para o transporte de um ou mais íons ou moléculas 
específicas; 
(2) Muitos canais podem ser abertos ou fechados por comportas que são reguladas 
por sinais elétricos (Canais dependentes de voltagem. Exemplo na figura abaixo) ou 
químicos que se ligam a proteínas do canal (Canais dependentes de ligantes). 
 
 
 
 
 
 
� Difusão facilitada 
É também conhecida como difusão mediada por transportador, porque a 
substância se difunde através da membrana usando uma proteína transportadora 
específica para auxiliar. Isto é, o transportador facilita a difusão da substância para o 
outro lado. Ex: glicose e a maioria dos aminoácidos. 
A difusão facilitada difere de modo importante, da difusão simples pelo 
seguinte modo: 
Difusão simples A velocidade da difusão simples, através de um canal aberto, 
aumenta em proporção direta à concentração da substância 
difundida. 
Difusão facilitada A velocidade da difusão tende a um máximo, que é chamado de 
Vmáx, à medida que a concentração da substância difundida 
aumenta. 
 
 
 
 
 
 
http://minhaeducacaofisica.blogspot.com.br/2012/03/membrana-plasmatica-funcoes-e-estrutura.html 
http://slideplayer.com.br/slide/40689/ 
 
A figura ao lado mostra que, 
enquanto a concentração da 
substância difundida aumenta, 
a intensidade da difusão 
simples continua a aumentar 
proporcionalmente, mas na 
difusão facilitada a velocidade 
de difusão não pode aumentar 
acima do nível do Vmáx. 
 
 
 
 
 
 
Para compreendermos este questionamento, segue a figura abaixo: 
 Essa ilustração mostra a 
proteína transportadora com poro 
suficientemente grande para 
transportar a molécula específica 
por parte de seu trajeto. Mostra 
também um “receptor” de ligação 
na parte interna da proteína 
transportadora. A molécula a ser 
transportada entra no poro e se 
liga. Então, em fração de segundos, 
ocorre alteração conformacional 
ou química na proteína 
transportadora, de forma que o 
poro agora se abre para o lado 
oposto da membrana. 
 Em razão da ligação do receptor ser fraca, a movimentação térmica da molécula ligada 
faz com que esta se separe e seja liberada no lado oposto da membrana. A velocidade com 
que moléculas podem ser transportadas por esse mecanismo nunca pode ser maior do que avelocidade com que a molécula de proteína transportadora pode se alterar entre suas duas 
conformações. 
 
� Transporte Ativo 
É o transporte de substâncias contra seu gradiente de concentração, podendo 
ocorrer do meio menos concentrado para o mais concentrado. Esse fato requer gasto 
de energia - ATP e proteínas integrais que funcionam de modo distinto das de difusão 
facilitada, pois são capazes de transferir energia para a substância transportada para 
movê-la contra o gradiente eletroquímico. Estas proteínas transportadoras são 
chamadas de bombas. 
As substâncias envolvidas nesse tipo de transporte geralmente são íons que 
devem ser controlados de maneira intermitente, como é o caso de íons sódio (Na+), 
potássio (K+), cálcio (Ca2+), hidrogênio (H+), cloreto (Cl-), dentre outros. 
Uma dúvida... 
Então, o que limita a 
velocidade da difusão 
facilitada? 
http://www.todaletra.com.br/cat/sem-categoria/ 
O transporte ativo é dividido em dois tipos de acordo com a fonte de energia 
usada para causar o transporte: o transporte ativo primário e o transporte ativo 
secundário. 
• Transporte Ativo Primário: a energia é derivada diretamente da degradação do 
trifosfato de adenosina (ATP) ou de qualquer outro composto de fosfato com alta 
energia. Exemplo: Bomba de Na+-K+ ATPase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A bomba Na+-K+ ATPase está presente nas membranas de todas as células. Ela 
bombeia Na+ do LIC para o LEC e K+ do LEC para o LIC. Casa íon se move contra seu 
respectivo gradiente de concentração. E desse modo, para cada três íons Na+ 
bombeados para fora da célula, dois íons K+ são bombeados para seu interior. 
Essa bomba é a responsável pela manutenção das diferenças de concentração 
entre o sódio e o potássio através da membrana celular, bem como pelo 
estabelecimento da voltagem elétrica negativa dentro das células. Sendo também 
considerada a base para a função nervosa, transmitindo sinais nervosos por todo o 
sistema nervoso. 
• Transporte Ativo Secundário: a energia é derivada secundariamente da energia 
armazenada na forma de diferentes concentrações iônicas de substâncias 
moleculares secundárias ou iônicas entre os dois lados da membrana celular, gerada 
originariamente por transporte ativo primário. Pode ser: co-transporte (simporte) ou 
contratransporte (antiporte ou troca). 
→ Co-transporte: ocorre quando todos os solutos são 
transportados no mesmo sentido através da membrana celular. 
Quando o sódio é transportado para o LEC por transporte ativo 
primário, em geral cria-se um amplo gradiente de concentração 
desses íons; formando, desse modo, um reservatório de energia 
http://maxaug.blogspot.com.br/2013_04_01_archive.html 
http://slideplayer.es/slide/1030822/ 
que sempre tentará difundir o sódio em excesso fora da célula para o LIC. Sob 
condições apropriadas, essa energia da difusão do sódio pode “empurrar” outras 
substâncias junto ao sódio, através da membrana celular por meio de proteína 
transportadora. O co-transporte está envolvido em vários processos fisiológicos 
relevantes, particularmente no epitélio absortivo do intestino delgado e do túbulo 
renal. Por exemplo, os co-transportes de Na+- glicose e de Na+ - 
aminoácido. 
→ Contratransporte: ocorre quando os solutos se movem em sentidos 
opostos através da membrana celular. O Na+ se move para o LIC por meio 
do carreador a favor de seu gradiente eletroquímico; os solutos que são 
contratransportados ou trocados pelo Na+ se movem para o LEC. Ex: 
Contratransporte de Na+- Ca+2 e de Na+- H+. 
 
� Osmose 
É um tipo de transporte passivo onde ocorre o fluxo de água através de uma 
membrana semipermeável, devido a diferenças das concentrações de solutos. As 
diferenças de concentração de solutos impermeáveis estabelecem diferenças de 
pressão osmótica (a pressão na qual a água é forçada a atravessar a membrana), e essa 
diferença faz a água fluir por osmose. 
A osmose da água não é a difusão da água: a osmose ocorre devido à diferença 
de pressão, enquanto a difusão ocorre devido à diferença de concentração (ou 
atividade) da água. 
A osmose não é influenciada pela natureza do soluto, mas pelo nº de partículas: 
- Quando duas soluções contêm a mesma quantidade de partículas por unidade de 
volume, mesmo que não sejam do mesmo tipo, exercem a mesma pressão osmótica, 
por isso são chamadas Isotônicas. 
- Quando se comparam soluções de concentrações diferentes, a que possui mais 
soluto e, portanto, maior pressão osmótica é chamada hipertônica, e a de menor 
concentração de soluto e menor pressão osmótica é hipotônica. 
 
 
 
 
 
 
http://slideplayer.es/slide/1030822/ 
http://sesi.webensino.com.br/sistema/webensino/aulas/repository_data//SESIeduca/ENS_MED/ENS_MED_F01_BIO/037_BIO_ENS_ME
D_01_04/desafios_do_percurso.html 
Isotônica Hipotônica Hipertônica 
Esquematizado... 
 
 COMPOSIÇÃO DAS MEMBRANAS CELULARES 
 
• Bicamada lipídica 
 
• Proteínas 
 
 
• Carboidratos 
 
 
 TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR 
 
 
• Difusão simples 
 
• Difusão facilitada 
 
 
• Transporte Ativo Primário 
• Transporte Ativo Secundário 
 
 
 
• Soluções 
Porção hidrofílica (“Cabeça”) 
Porção hidrofóbica (“Cauda”) 
Moléculas 
Anfipáticas 
Integrais 
Periféricas 
Glicoproteínas 
Glicolipídios 
Proteoglicanos 
Transporte Passivo 
Espaços intermoleculares 
Canais aquosos ou proteína canal 
Transporte Ativo 
Co-transporte (Simporte) 
Contratransporte (Antiporte ou troca) 
Osmose 
Isotônicas 
Hipertônicas 
Hipotônicas 
Referências bibliográficas 
• GUYTON, Arthur C; HALL, John E. Tratado de fisiologia Médica. 12ª edição. 
Elsevier, 2011. Capítulo 2 – A célula e suas funções. Capitulo 4 – O transporte de 
substâncias através das membranas celulares. 
• COSTANZO, Linda C. Fisiologia. 3ª edição. Elsevier, 2007. Capitulo 1 – Fisiologia 
Celular.