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Membrana plasmática e tipos de transportes A membrana plasmática é uma estrutura lipoproteica fluida, sendo constituída por duas camadas lipídicas fluidas e contínuas, onde se inserem moléculas proteicas (mosaico fluido). A membrana está organizada de forma que as cadeias apolares (cauda) estão voltadas para o interior da membrana e as cadeias polares (cabeça) estão voltadas para o meio externo, o meio aquoso. A membrana plasmática é responsável por separar o meio intracelular do extracelular e é a principal responsável pelo controle da penetração e saída de substâncias da célula. Funções • Delimita o citosol do ambiente extracelular – separando o que está dentro e fora das células; • Permite o controle do fluxo de substâncias – funcionando como uma barreira permeável seletiva que controla a passagem de íons e de moléculas pequenas, ou seja, solutos; • Contribui para a manutenção da constância do meio intracelular – para que as células funcionem, cresçam e se multipliquem, é necessário que as substâncias adequadas sejam selecionadas e transferidas para dentro da célula e as substâncias desnecessárias sejam impedidas de penetrar ou, então, eliminadas do citoplasma; • Torna possível o deslocamento de substâncias pelo citoplasma devido a formação de pequenas vesículas transportadoras; • Reconhece células e moléculas graças aos seus receptores específicos; • Promove um suporte físico para as enzimas; • Participa dos processos de endocitose (engloba) e exocitose (elimina). Composição molecular Lipídios: São moléculas longas com uma extremidade hidrofílica (cabeça) e uma cadeia hidrofóbica (cauda), conferindo a essas moléculas um caráter anfipático. São lipídios estruturais, os fosfolipídios, (apresentam na sua estrutura um grupo fosfato). O esfingolipídios é também um lipídio estrutural, é o principal constituinte das células nervosas e apresenta uma estrutura chamada de bainha de mielina, que favorece uma maior velocidade na transmissão dos impulsos nervosos. O colesterol apresenta uma característica anfipática, porque no carbono 3 existe um radical hidroxila o qual confere a parte polar da molécula. O colesterol é responsável por diminuir a fluidez da membrana, não permitindo que a membrana fique muito frouxa. Fatores que influenciam na fluidez da membrana: • Proporção de ácidos graxos curtos (quanto mais curta mais fluida, quanto mais longa menos fluida); • Ligações saturadas (quanto mais ligações saturadas menor a fluidez e quanto menos ligações saturadas maior a fluidez). Assimetria dos lipídios as proporções de lipídios não são iguais, elas diferem. Proteínas: São elementos fundamentais para a membrana celular, elas possuem um papel funcional, pois através delas acontece a regulação de substâncias dentro e fora das células. As proteínas de membrana são classificadas em integrais ou intrínsecas e periféricas ou extrínsecas: Integrais: • Estão firmemente associadas aos lipídios; • São transmembrana, pois atravessam a bicamada de lipídios de uma única vez (passagem única) ou várias vezes (passagem múltipla); • Geralmente possuem uma parte hidrofóbica e outra hidrofílica; • Podem apresentar um movimento de rotação, girando em torno do seu próprio eixo. Periféricas: • Não são transmembrana, encontram-se na periferia, não atravessando a bicamada lipídica; • Interagem com os lipídios por meio das proteínas integrais – interação indireta; • Interagem diretamente com a região polar (cabeça) dos lipídios. Assimetria das proteínas: as proporções de proteínas não são iguais. Movimentação: • Rotação sobre o próprio eixo – favorecendo uma movimentação lateral; • Não há mudança de posição das faces. Glicídios: • São oligossacarídeos ou monossacarídeos ligados a lipídios (glicolipídios) ou proteínas (glicoproteínas); • Estão na camada superficial da membrana; • São importantes no processo de reconhecimento celular. Glicocálice: Composto por uma porção glicídica de moléculas de glicolipídios, glicoproteínas integrais e proteoglicanos (proteínas associadas a glicídios). Função: microambiente porque dão suporte físico para algumas regiões e pode agregar alguns íons dando mais funcionalidade as células, ajudam a regular a ação enzimática, realizam a proteção celular e o reconhecimento celular. Tipos de transportes Existe um fluxo contínuo de substâncias que entram e saem da célula e circulam por seu interior. Para tanto, os solutos (íons e as moléculas pequenas) devem passar através das membranas celulares, devido a permeabilidade dela. No que diz respeito as macromoléculas, para atravessar as membranas algumas utilizam canais proteicos especiais, outros passam por poros de composição sofisticadas e outras se valem de vesículas pequenas. Existem dois grandes grupos de transportes, ativo e passivo: Transporte passivo: não acontece gasto de energia, pois respeita o gradiente de concentração, de modo que, o material tende a migrar de uma área onde ele está em maior concentração para um ambiente onde ele está em menor concentração. Difusão: é um movimento aleatório e contínuo da substância nos líquidos corporais, devido a uma energia cinética da própria matéria. Pode ser simples ou facilitada: Difusão simples: Ocorre no interstício da bicamada lipídica. É um movimento cinético das moléculas através da membrana, sem o auxílio de proteínas. A sua intensidade dependerá da: quantidade de soluto disponível (quanto mais, mais rápida), velocidade do movimento cinético, número e tamanho das aberturas existentes na membrana. Ex.: os gases, O2, CO2. Pode acontecer também a partir de uma proteína canal presente na bicamada lipídica que se abre para a passagem do soluto, respeitando uma permeabilidade seletiva que leva em consideração o tamanho e as cargas elétricas das substâncias. As proteínas canais funcionam como comportas que podem ser dependentes de voltagem (quando acontece uma diferença nas cargas elétricas da membrana externa e da interna, é gerado um estímulo elétrico que permite a abertura do canal) ou dependentes de ligantes (para o canal se abrir, é preciso que uma outra substância se ligue a ele, como uma chave, permitindo a sua abertura). Difusão facilitada: A molécula transportadora ou permease sofre uma deformação mediante ao encaixe da molécula que será transportada e realiza o transporte da substância do meio externo para o interno da membrana. O processo é semelhante ao encaixe da substrato na enzima e o processo é saturável, quando um canal iônico ou uma permease alcança a velocidade máxima de fluxo, essa já não aumenta por mais que haja uma maior quantidade de soluto. Osmose: é a movimentação da água causada por sua diferença de concentração. Se a célula for mergulhada em um ambiente hipertônico (grande quantidade de sódio), ela tenderá a ficar murcha, pois sairá uma grande quantidade de água de dentro da célula para a solução; se ela for mergulhada em uma solução hipotônica (pouca quantidade de sódio), a água se deslocará da solução para o interior da célula que contém mais sódio e, assim, a célula ficará turgida; se a célula for mergulhada em uma solução isotônica (concentrações iguais) não haverá perca e nem ganho de água pela célula e por a substância. Transporte ativo: faz-se necessário o uso de energia, de moléculas de ATP para gerar energia no sistema, pois o transporte ativo não respeita o gradiente de concentração. O transporte é realizado através de permeases, chamadas bombas. Bomba de Sódio-Potássio: é importante para a manutenção das diferenças de concentrações dos íons (permitindo queas concentrações fiquem nos níveis ideais, devendo haver mais sódio fora da célula e uma maior concentração de potássio intercelular) e para permitir o estabelecimento da voltagem negativa dentro da célula. Ela expulsa Na+ para o espaço extracelular e introduz K+ no citosol. Funcionamento da bomba de sódio e potássio: três íons de sódio se agregam a subunidade da proteína permeasse, com isso, vem uma molécula de ATP que é quebrada gerando ADP e fosfato inorgânico, gerando assim, energia para que os íons de sódio sejam jogados para fora da célula e, assim, ele sairá de uma região onde ele estava em melhor concentração para uma região que ele está em maior concentração, indo contra o gradiente de concentração, com a passagem do sódio, dois íons de potássio passam para o interior da célula, indo também contra o gradiente de concentração, visto que, o potássio está em menor concentração fora da célula e em maior dentro dela. O transporte de potássio é um contra transporte, pois à medida que sai um soluto (sódio), entra outro, o potássio. Na bomba de sódio e potássio, o meio interno estará mais negativo se comparado ao meio externo. Depois ambas as moléculas realizam difusão simples, indo do meio onde estão mais concentrados para o que estão menos conectados. A bomba de sódio e potássio está em constante funcionamento, pois ela vai permitir que não ocorra um acúmulo de sódio dentro da célula, já que se ocorrer um acúmulo de sódio dentro da célula, a água que estará fora da célula, tenderá a entrar para dentro da célula por osmose, causando a turgidez da célula, o rompimento da membrana e a morte celular.
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