Resumo GUYTON CAPITULO 4 Transporte de Substâncias através da membrana

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O Transporte de Substâncias
através das Membranas Celulares
Líquido extracelular – ↑ sódio ↑ cloreto ↓ potássio ↓ fosfato e proteínas
Líquido intracelular - ↓ sódio ↓ cloreto ↑ potássio ↑ fosfato e proteínas
MEMBRANA CELULAR – Barreira. Bicamada fosfolipídica com proteínas de transporte aderidas. Substâncias lipossolúveis podem atravessá-la, dispersando-se, de modo direto, através da substância lipídica.
Tipos de proteínas transportadoras:
a) Proteína Canal: contêm espaços aquosos por toda a extensão da molécula, permitindo o livre movimento da água, bem como de íons ou de moléculas selecionados.
b) Proteína Carreadora: se fixam às substâncias que vão ser transportadas, enquanto alterações na conformação dessas moléculas protéicas movem as substâncias pelos interstícios da molécula.
 
Difusão: movimento aleatório de substâncias, molécula a molécula, através de espaços intramoleculares da membrana ou em combinação com proteína carreadora. Energia cinética.
A difusão pode ser: 
a) Simples: Movimento cinético das moléculas ou íons através de abertura na membrana ou espaços intermoleculares, sem proteínas carreadoras da membrana.
Obs: a intensidade da difusão simples é definida pela quantidade disponível de substância, pela velocidade do mov. cinético e pelo número de orifícios disponíveis para passagem.
b) Facilitada: Requer interação com proteína carreadora para transporte em movimento de vai-vem através da membrana. 
A difusão simples pode ocorrer:
a) Pelos interstícios da bicamada lipídica (substância lipossolúvel). 
 
b) Por canais aquosos que penetram por toda a espessura da membrana, por meio de proteínas transportadoras. Aquaporina (proteína de canal). 
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS LIPOSSOLÚVEIS ATRAVÉS DA BICAMADA LIPÍDICA: 
· ↑ lipossolubilidade ↑ velocidade da difusão - (Ex.: grandes quantidades de O2, passa também N, CO2 e alcoóis) 
DIFUSÃO DA ÁGUA E DE OUTRAS MOLÉCULAS INSOLÚVEIS EM LIPÍDIOS, POR MEIO DE CANAIS PROTÉICOS
· Membranas celulares com “poros” protéicos AQUAPORINAS que permitem passagem rápida de água através da membrana celular.
· Outras moléculas insolúveis em lipídios podem passar pelos canais dos
poros das proteínas do mesmo modo que as moléculas de água, caso sejam
hidrossolúveis e suficientemente pequenas. ↑ dimensões ↓ penetração. (Ex.: Ureia 20% de diâmetro maior que a água penetração 1000 x menor que a da água. )
CONTROLE DA DIFUSÃO PELOS CANAIS PROTÉICOS E A “REGULAÇÃO” DESSES CANAIS: 
· Canais protéicos formam canais aquosos por entre os interstícios das moléculas protéicas, esses canais são seletivamente permeáveis ~difusão simples~ e podem ser abertos ou fechados por comportas (Gates). 
PERMEABILIDADE SELETIVA DOS DIVERSOS CANAIS PROTÉICOS: 
· Depende das características do canal – diâmetro, forma, natureza das cargas elétricas. (Ex.: Canais de sódio, 0,3 x 0,5 nanômetros, apresentam fortes cargas negativas, atraindo íons sódio desidratados / Canais de potássio, 0,3 x 0,3 nanômetros, sem cargas negativas, íons potássios entram, íons sódios são repelidos ) ESPECIFICIDADE
REGULAÇÃO (gating) DOS CANAIS PROTÉICOS:
· Meio para controle da permeabilidade dos canais: ABERTURA E FECHAMENTO DE COMPORTAS
1. Regulação pela voltagem: Conformação molecular da comporta responde ao potencial elétrico através da membrana celular (cargas)
2. Regulação química: Fixação de outra molécula ao canal protéico. (Ex.: Canais de acetilcolina, liberação de poro com carga negativa permitindo que tds as moléculas sem carga e íons positivos com diâmetro menor q o poro o atravessem – transmissão de sinais nervosos)
OS ESTADOS ABERTO E FECHADO DOS CANAIS REGULADOS
· Princípio do “tudo-ou-nada”: Em uma voltagem as comportas abrem os canais de modo abrupto e logo fecham, não há um meio termo, duram poucos milionésimos de segundo. O fluxo médio de passagem varia entre o máximo e mínimo. 
O MÉTODO DE FIXAÇÃO DE PLACA PARA O REGISTRO DO FLUXO DE CORRENTE IÔNICA POR CANAIS INDIVIDUAIS
 
DIFUSÃO FACILITADA
· Difusão mediada por carreador 
· Difusão simples X Difusão facilitada: VELOCIDADE
A velocidade da difusão simples aumenta em proporção direta à concentração da substância difusora enquanto que, na difusão facilitada, a velocidade da difusão tende a um máximo, Vmáx, à medida que a concentração da substância difusora aumenta.
· O que limita a velocidade da difusão facilitada? O mecanismo de fixação química da molécula ao entrar no canal protéico, ocasionando uma alteração de conformação na proteína carreadora. Dessa forma, a velocidade da difusão facilitada não pode ser maior do que a velocidade,
com que a molécula de proteína carreadora, pode se alterar entre suas duas
conformações.
· A glicose e a maioria dos aminoácidos são transportados por difusão facilitada.
FATORES QUE ALTERAM A INTENSIDADE EFETIVA DA DIFUSÃO
EFEITO DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA SOBRE A INTENSIDADE DA DIFUSÃO
D= P X A (onde D é o coeficiente de difusão, P é a permeabilidade e A é a área total)
Fatores que afetam a permeabilidade da membrana: 
· Espessura da membrana; 
· Lipossolubilidade da substância que se difunde;
· Número de canais protéicos pelos quais a substância pode passar;
· Temperatura; 
· Dimensões moleculares da substância difusora.
EFEITO DA DIFERENÇA DE CONCENTRAÇÃO SOBRE A DIFUSÃO 
A intensidade com que as moléculas se difundem de fora pra dentro é proporcional a concentração externa, enquanto que a intensidade que as moléculas são difundidas de dentro pra fora é proporcional a concentração interna. Portanto, a difusão EFETIVA é proporcional ao D (C°- Ci), onde D é o coeficiente de difusão, C° é a concentração externa e Ci a concentração interna. 
EFEITO DO POTENCIAL ELÉTRICO SOBRE A DIFUSÃO DE ÍONS
 “Potencial de Nernst”
FEM: FORÇA ELETROMOTRIZ ENTRE OS LADOS 1 E 2 DA MEMBRANA/ C1: concentração no lado 1/ C2: concentração no lado 2 
+ para íons negativos ex.: Cl- / - para íons positivos ex.: Na+
EFEITO DA DIFERENÇA DE PRESSÃO
Quantidade maior de energia disponível para causar o movimento efetivo das moléculas, do lado de maior pressão, para o lado de menor pressão.
OSMOSE ATRAVÉS DE MEMBRANAS SELETIVAMENTE PERMEÁVEIS 
A DIFUSÃO EFETIVA DA ÁGUA
Osmose: processo de movimento efetivo da água causado por diferença de concentração da própria água. 
Pressão osmótica: quantidade de pressão necessária para impedir a osmose. É determinada pela concentração da solução, em termos do número de partículas por unidade de volume do líquido (e não em termos da massa do soluto).
“Osmolalidade”: para expressar a concentração em termos de números de partículas usa-se a unidade “osmol”, no lugar de “gramas”. Um osmol equivale ao peso em moléculas-grama do soluto não dissociado. Ex.: 1 osmol de glicose = 180 gramas de glicose = peso molecular em gramas , se o soluto se dissociar em 2 íons, uma molécula-grama corresponderá a 2 osmois (2 particulas osmoticamente ativas). Osmolaridade é a concentração osmolar expressa em osmóis por litro de solução, em vez de osmóis por quilograma de água (osmolalidade).
TRANSPORTE ATIVO
Transporte Ativo: movimento de íons ou de outras substâncias, através da membrana em combinação com uma proteína carreadora. Contra o gradiente de energia, ↓ concentração ↑ concentração. Requer energia, além da cinética.
É dividido em dois tipos de acordo com a fonte energética:
· Transporte ativo primário: energia é derivada diretamente da degradação do trifosfato de adenosina (ATP) ou de qualquer outro composto de fosfato com alta energia.
· 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 da célula, gerada originariamente por transporte ativo primário
OBS.: No transporte ativo, as proteínas carreadoras funcionam de modo distinto das da difusão facilitada, pois são capazes de transferir energia para a substância transportada para movê-la contra o gradiente eletroquímico.
BOMBA DE SÓDIO-POTÁSSIO (Na+-K+)
Processo de transporte que bombeia íons
sódio para fora, através da membrana celular de todas as células, e ao mesmo tempo bombeia íons potássio de fora para dentro.
· Responsável pela manutenção das diferenças de concentração entre o sódio e o potássio através da membrana celular;
· Responsável pelo estabelecimento da voltagem elétrica negativa dentro das células;
· Base para a função nervosa, transmissão de sinais nervosos;
· Importante para o controle do volume celular.
COMO FUNCIONA? 
Utiliza energia ATP - Trifosfafo Adenosina transformando em ADP – Difosfato de Adenosina para levar 3 íons de sódio (NA+) para o meio extracelular e 2 íons de potássio (K+) para o meio intracelular.
A proteína carreadora é formada por duas subunidades: a maior (subunidade α) e a menor (subunidade β) A função da proteína menor não é conhecida (a não ser q talvez fixe esse complexo protéico à membrana lipídica), entretanto, a subunidade α apresenta 3 características específicas: 
· Ela contém três locais receptores para a ligação de íons sódio na porção da proteína que se projeta para dentro da célula.
· Ela contém dois locais receptores para os íons potássio na sua porção externa.
· A porção interna dessa proteína, perto do local de ligação do sódio, tem atividade adenosina trifosfatase (ATPase).
Quando dois íons potássio se ligam à parte externa da proteína carreadora e três íons sódio se ligam à parte interna, a função de ATPase da proteína é ativada. A ativação da função ATPase leva à clivagem de uma molécula de ATP, que se divide em difosfato de adenosina (ADP) e libera uma ligação fosfato de alta energia. Acredita-se que essa energia liberada cause alteração química e conformacional da molécula da proteína carreadora, expulsando os três íons sódio para fora e os dois íons potássio para dentro.
Natureza Eletrogênica da Bomba de Na+-K+
 O fato de a bomba de Na+-K+ transferir três íons Na+ para o exterior da célula e ao mesmo tempo dois íons K+ para o seu interior significa que na realidade apenas uma carga positiva é transportada do interior da célula para o exterior, a cada ciclo
da bomba. Essa ação resulta em positividade do lado externo da célula, mas produz um déficit intracelular de íons positivos. Consequentemente, diz-se que o bombeamento de Na+-K+ é eletrogênico por produzir potencial elétrico através da membrana celular.
TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO DOS ÍONS CÁLCIO: bomba semelhante à anterior, a diferença é a especificidade da proteína com o cálcio, em vez de para o sódio.
TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO DOS ÍONS HIDROGÊNIO: importante em duas
localizações do corpo: (1) nas glândulas gástricas do estômago; e (2) nos túbulos distais finais e nos ductos coletores corticais dos rins.
ENERGÉTICA DO TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO: A quantidade de energia necessária para transportar ativamente a substância através da membrana é determinada pela concentração da substância durante o transporte. Comparada à energia necessária para concentrar a substância por 10 vezes, para poder concentrá-la em 100 vezes será preciso duas vezes mais energia, e para concentrá-la 1.000 vezes será preciso três vezes mais energia. FÓRMULA