Transporte através de membranas_DEZ_2020

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Membranas Biológicas e 
Transporte 
Objetivos de aprendizagem: 
Ao final desta unidade de aprendizagem você deverá ser capaz de: 
 
• Entender por que a membrana é uma bicamada lipídica; 
• Enumerar os tipos de lipídios que compõem a bicamada; 
• Entender o que é a assimetria da bicamada; 
• Exemplificar as consequências da assimetria na fisiologia celular; 
• Conceituar o que é a fluidez da bicamada e os fatores que a influenciam; 
• Conceituar domínios lipídicos. 
• Reconhecer as diferentes proteínas e carboidratos de membrana de acordo com: 
– sua função (transporte, reconhecimento e adesão etc.); 
– sua inserção na bicamada lipídica (unipasso, multipasso, ancorada, periférica etc.); 
– sua organização em domínios de membrana. 
• Reconhecer a importância do transporte através das membranas. 
• Compreender as bases da permeabilidade de uma bicamada lipídica. 
• Compreender o fenômeno da osmose no contexto celular. 
• Entender a importância das proteínas transportadoras: carreadores e canais. 
• Compreender a importância das aquaporinas para as células. 
• Conceituar transporte ativo; 
• Entender a importância da bomba de sódio/potássio; 
• Diferenciar Uniporte, simporte e antiporte; 
• Entender a importância clínica das proteínas de multirresistência a drogas. 
Introdução: Membranas celulares 
Modelo do mosaico fluido: Singer e Nicolson (1972) 
Membranas celulares: delimitação dos contornos externos e 
compatimentos internos das células 
Dados históricos referentes ao estudo das membranas celulares: 
- Estrutura e composição química: remonta século XIX; 
 
- Langmuir (1971): compostas por lipídios de natureza anfipática! 
 
- Gorder e Grendel (1925): membranas extraídas de hemácias: lípidios organizados em 
camada dupla; 
 
Representação de uma bicamada de lipídios anfipáticos 
- R. Chambers (1930): presença de proteínas nas membranas 
 
 OS LIPÍDIOS DAS MEMBRANAS 
 
Três tipos principais: 
 
• fosfolipídeos, 
• esteróis, Anfipáticos 
• glicolipídeos. 
 
- Os Fosfolipídios 
A fluidez da bicamada lipídica 
- Esteróis 
- Glicolipídios 
- Localizados apenas na face externa da membrana celular; 
- Tendem a se agregar; 
- Aumentam a assimetria entre as duas camadas da membrana; 
- Auxiliam em processos de reconhecimento entre as células; 
Domínios lipídicos 
- Ocorrem em praticamente todos os tipos celulares; 
- Mantêm próximos elementos da membrana que participam de um mesmo 
conjunto de reações ou função; 
- Superfície apical das células do epitélio intestinal: região de plataformas lipídicas 
Exemplo da importância da assimetria da bicamada lipídica 
Processo de morte celular programada (apoptose): 
 
Hemácias e leucócitos (tempo de vida limitado): fosfatidilserina no folheto externo sinaliza 
para fagócitos responsável por removê-las. 
AS PROTEÍNAS DAS MEMBRANAS 
 
 
Modos de inserção de uma proteína na membrana 
Proteínas ancoradas podem ser removidas por enzimas 
da família das fosfolipases 
Como as proteínas atravessam a bicamada lipídica? 
Proteínas unipasso 
 
Proteínas multipasso 
Receptores 
Criam microambientes 
hidrofílicos na membrana 
Passagem de moléculas 
específicas 
Nem todas as proteínas atravessam a bicamada lipídica formando uma 
hélice! As porinas são um exemplo... 
Porinas: proteínas encontradas na membrana externa das mitocôndrias e de algumas 
bactérias. Responsáveis pela passagem de pequenas moléculas nutrientes e íons. 
As proteínas podem se associar em complexos protéicos 
As proteínas também se movem na membrana 
Frye e Edidin (1970): experimentos com heterocárions (célula híbrida com dois núcleos 
diferentes) 
Mecanismos de restrição à mobilidade de proteínas no plano da 
mambrana: barreiras e domínios 
Formação de barreiras 
Os carboidratos da membrana 
- Se encontram ligados a grande parte dos lipídeos (glicolipídios) e proteínas (glicoproteínas) 
de membrana voltados para o meio extracelular. 
 
- Algumas funções: 
 
 
 
 
- Conjunto de carboidratos da membrana: glicocálix 
* Proteção da bicamada lipídica; 
* Confere carga negativa à superfície celular como um todo; 
* Atua em processos de reconhecimento e adesão celular; 
- Os açúcares, além de estarem sempre ligados a uma proteína ou a um lipídio na membrana 
plasmática, estão sempre voltados para o meio extracelular 
- Conseqüência do seu processo de síntese no retículo endoplasmático e no complexo de 
Golgi 
 
A Permeabilidade seletiva da membrana plasmática 
Moléculas que atravessam a membrana plasmática o fazem em função do seu/da sua: 
 
- Tamanho: quanto menor a molécula, mais facilmente ela atravessará a bicamada lipídica. 
- Polaridade: como a natureza da bicamada lipídica é apolar, as moléculas apolares têm muito 
mais facilidade para atravessar a bicamada do que moléculas polares 
- Carga: moléculas dotadas de carga, como os íons, embora geralmente pequenas, não 
atravessam a bicamada lipídica. 
A concentração é o quarto fator que influencia a passagem de uma 
molécula através da membrana. 
Resumindo: 
a permeabilidade seletiva da 
bicamada lipídica nada tem a ver 
com a “utilidade” das moléculas 
para a célula, dependendo apenas 
das características físico-químicas 
das mesmas. 
- DUFUSÃO SIMPLES: a passagem de muitas substâncias através da bicamada lipídica se dá por 
difusão simples. 
- OSMOSE: passagem da água através da bicamada lipídica 
A DIFUSÃO SIMPLES NÃO ATENDE A TODAS AS 
NECESSIDADES DA CÉLULA! 
Qual será, então, o mecanismo que atende 
às diferentes necessidades das diferentes 
células? 
As proteínas transportadoras 
Características das proteínas transportadoras: 
 
1. Atravessam a bicamada lipídica de um lado ao outro, isto é, são proteínas transmembrana. 
 
2. São do tipo multipasso; 
 
3. Muitas proteínas transportadoras são, na verdade, complexos de duas ou mais proteínas 
que terminam por formar uma região hidrofílica na membrana, permitindo assim a 
passagem de moléculas hidrofílicas. 
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS 
Carreadoras ou carregadoras 
Duas grandes categorias, de acordo com seu modo de atuação: 
Canal 
Como atuam as proteínas transportadoras? 
As proteínas do tipo canal (canais iônicos) 
As aquaporinas 
As aquaporinas formam uma família de proteínas de membrana específicas para a passagem 
de moléculas de água e já foram identificadas na membrana de muitos tipos celulares 
Transporte passivo 
Os canais iônicos e o transporte passivo 
Mecanismos de controle de abertura de um canal iônico 
Tecidos excitáveis 
Músculos (células musculares) 
Nervos (células nervosas) 
 
Assim: em reposta a um estímulo, 
abrem-se canais e por eles passam 
grandes quantidades de íons em 
pequeno intervalo de tempo. 
necessitam responder 
rapidamente a estímulos 
O que leva um canal iônico a se fechar? 
A propagação de um estímulo pela abertura de sucessivos canais iônicos 
através da membrana das células nervosas é muito rápida e eficiente 
A existência do período refratário impede que o estímulo "volte", reativando antes do tempo, e 
sem necessidade, trechos da membrana já percorridos. 
O TRANSPORTE PASSIVO NÃO OCORRE SÓ NOS CANAIS IÔNICOS 
Duas condições definem o transporte passivo: 
 
1. Sempre ocorre a favor do gradiente (do lado onde o soluto está mais concentrado 
para o lado onde está menos concentrado). 
2. Não há dispêndio de energia. 
Glicose: principal combustível utilizado pelas células para produção de 
energia 
Foi visto até agora como ocorre o transporte de gases (CO2 e 
O2), a aquisição de nutrientes como a glicose, a propagação 
de estímulo nervoso por canais iônicos... 
 
 
 
 
 
Mas isso não atende a todas as demandas de transporte das 
células! Serão vistos a seguir, situações que o transporte 
passivo por si só não pode solucionar..... 
O transporte ativo! 
O que é o transporte ativo? 
O transporte ativocontrapõe-se ao passivo em seus dois postulados básicos: 
 
1. Dá-se sempre contra o gradiente de concentração do soluto que está sendo transportado; 
2. Requer gasto energético (ATP) por parte da célula. 
A expulsão seletiva de íons por transporte ativo traz duas consequências: 
 
1. Equilíbrio da tonicidade do meio intracelular, impedindo a absorção excessiva de água 
por osmose (controle do volume celular); 
 
2. Estabelecimento de uma distribuição diferenciada de íons (gradiente) entre os meios 
intra e extracelular. 
Transporte ativo 
A bomba de Na+/K+ 
A bomba de Na+/K+ é um dos sistemas de transporte ativo mais estudados e mais bem 
conhecidos. 
Uniporte, Simporte, Antiporte 
As proteínas carreadoras são agrupadas em três grupos: 
1) as que fazem transporte uniporte; 
2) as que fazem transporte simporte; 
3) as que fazem transporte antiporte. 
Transporte ativo secundário 
Transporte transcelular e intracelular 
 
Transporte transcelular: moléculas atravessam as células a caminho de outro destino... 
(circulação, por exemplo); 
 
Transporte intracelular: moléculas são levadas de um compartimento celular para outro (do 
núcleo para o citosol, por exemplo); 
 
Transporte celular: moléculas são transportadas para dentro ou para fora das células através da 
bicamada ou das proteínas de membrana. 
Outros tipos de transporte ativo 
 
1. Nas membranas do retículo endoplasmático liso, um transportador ativo de Ca++ 
bombeia esse cátion do citoplasma para o interior do retículo (SERCA ATP-ase). 
 
2. Em vários microorganismos e bactérias existe uma bomba de prótons, as H+ ATPases, ou 
próton-ATPases. Elas funcionam como a bomba de Na+ /K+ , expulsando íons H+ 
(prótons) às custas de ATP. 
 
3. As proteínas da família ABC atuam tanto no transporte de íons como de pequenas 
moléculas, participando de processos de detoxificação por várias drogas de natureza lipídica. 
Outros tipos de antiporte 
 
Nem todo antiporte é feito com gasto de energia!