3 TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA

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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
1. COMPARTIMENTOS DE FLUIDOS CORPORAIS
→ O corpo tem dois compartimentos de fluídos distintos: as células e o fluido que circunda a célula.
→LEC: 25% Plasma e 75% líquido intersticial.
→ A composição iônica no plasma e LI são iguais, já que a parede capilar que os separa é permeável e os íons conseguem atravessá-la, havendo um equilíbrio na composição iônica.
→ Todavia, as proteínas, que são muito grandes, não conseguem ultrapassar, então há uma ausência de proteínas no LI.
→ A distribuição de solutos no corpo depende do fato de uma substância poder, ou não, atravessar as membranas celulares.
→ Uma vez que a membrana possui permeabilidade seletiva, há uma diferença de concentração de íons, pois a membrana seleciona quem entra e quem sai da célula.
→ Composição do LEC e do LIC: 
- O líquido extracelular contém grandes quantidades de sódio, cloreto e íons bicarbonato mais os nutrientes para as células, como oxigênio, glicose, ácidos graxos e aminoácidos. Também contém dióxido de carbono que é transportado das células para os pulmões para ser excretado, além de outros produtos de excreção celulares, que são transportados para os rins para serem eliminados. 
- O líquido intracelular difere significativamente do líquido extracelular; por exemplo, ele contém grandes quantidades de íons potássio, magnésio e fosfato, em vez dos íons sódio e cloreto, encontrados no líquido extracelular. Mecanismos especiais para o transporte de íons, através das membranas celulares, mantêm as diferenças de concentração iônicas entre os líquidos extracelulares e intracelulares.
→ Dessa forma, há um desequilíbrio entre o LIC e o LEC (que causa homeostase), pois há uma diferença de concentração de íons. No entanto, o somatório desses íons em ambos os líquidos é igual, a mudança está na concentração de cada um dos meios, gerando o equilíbrio osmótico. Se o somatório for diferente, há desequilíbrio osmótico.
↘ Embora as concentrações do LIC e do LEC, no geral, sejam iguais, alguns solutos estão mais concentrados em um dos compartimentos do corpo. Isso significa que o corpo se encontra em um estado de desequilíbrio químico.
→ A água é essencialmente a única molécula que se move livremente entre as células e o líquido extracelular. Devido ao movimento livre da água, os compartimentos intracelular e extracelular alcançam um estado de equilíbrio osmótico, no qual as concentrações nos líquidos são iguais dos dois lados da membrana celular.
→ Se nossas células estivessem em um meio com muito sal, elas perdem água e murcham, ou seja, desidratam; caso estejam em um meio com pouco sal, há a entrada de muita água e incham e podem explodir.
↘ Para que isso não ocorra, é necessário que elas estejam em equilíbrio osmótico. 
2. MEMBRANAS BIOLÓGICAS
→ Uma das principais funções das membranas é o transporte de solutos. Dessa forma, ela possui, em sua estrutura, proteínas específicas que reconhecem e transportam uma grande variedade de moléculas:
→ Estes sistemas de transporte são importantes para: 1. Regular o volume da célula; 2. Manter a composição iônica e o pH dos meios intracelular e extracelular; 3. Captar nutrientes e compostos biologicamente importantes; 4. Gerar gradientes iônicos e acoplá-los a outros transportes.
→ Se uma membrana permite que uma substância passe através dela, a membrana é permeável à referida substância, caso ela não permita que uma substância passe, a membrana é impermeável à referida substância.
→ A permeabilidade da membrana é variável.
→ Algumas moléculas, como oxigênio, dióxido de carbono e lipídeos, movem-se facilmente através da maioria das membranas celulares. Por outro lado, os íons, a maioria das moléculas polares e as moléculas muito grandes (como as proteínas) entram nas células com mais dificuldade ou podem não entrar de modo algum.
→ Duas propriedades de uma molécula influenciam seu movimento através das membranas celulares: o seu tamanho e a sua solubilidade em lipídeos.
→ As moléculas muito pequenas e aquelas que são solúveis em lipídeos podem atravessar diretamente através da bicamada fosfolipídica.
→ Moléculas maiores ou menos solúveis em lipídeos, em geral, não entram ou saem de uma célula, a menos que a célula tenha proteínas de membrana específicas para as transportar através da bicamada lipídica.
→ As moléculas lipofóbicas muito grandes não podem ser transportadas por proteínas e devem entrar e deixar a célula em vesículas.
→ Há canais para a passagem de água, porém mesmo sendo polares, elas podem passar livremente pela membrana.
→ Existem dois tipos de transporte: 
· Transporte Passivo: não requer a entrada de energia que não a energia armazenada em um gradiente de concentração.
· Transporte Ativo: necessita da entrada de energia a partir de alguma fonte externa, como a ligação de alta energia do fosfato no ATP.
3. TRANSPORTE PASSIVO NÃO MEDIADO ( DIFUSÃO SIMPLES)
→ No transporte passivo e não acoplado através de uma membrana permeável, um soluto se move a favor de seu gradiente eletroquímico.
→ Uma substância pode se mover passivamente quando existe tanto uma força motriz favorável como uma via aberta pela qual a força motriz pode exercer seu efeito.
→ A força motriz que determina o transporte passivo é o gradiente eletroquímico. Com isso, nesse transporte utiliza-se a energia cinética inerente das moléculas e a energia potencial armazenada em gradientes de concentração.
→ DIFUSÃO: é o movimento de moléculas a partir de uma área de maior concentração para uma de menor concentração dessas moléculas.
→ Depende do gradiente de concentração. Uma vez que a concentração se iguala, o movimento das moléculas não cessa, mas diminui, uma entra e outra sai.
→ É necessário que a difusão seja rápida para chegar nas células, pois caso contrário, as células morreriam de inanição.
→ Para que isso não ocorra os organismos usam vários mecanismos de transporte que aceleram o movimento das moléculas.
- O sistema circulatório leva o oxigênio e os nutrientes rapidamente até as células.
- Nas temperaturas mais elevadas, as moléculas movem-se mais rapidamente.
- Moléculas menores difundem-se mais rápido.
- Íons não se movem por difusão, pois mevem-se em resposta a umm gradiente eletroquímico.
- Apenas moléculas solúveis em lipideos podem se difundir pela bicamadda lipídica. Com excessão da água que por ser bem pequena, consegue atravessar a membrana.
→ Regras para a difusão simples de moléculas sem carga:
- A taxa de difusão através de uma membrana é mais rápida se: 1. A superfície de membrana for maior; 2. A membrana for menos espessa; 3. O gradiente de concentração for maior; 4. A membrana for mais permeável à molécula.
→ Difusão das substâncias lipossolúveis através da bicamada lipídica: Um dos fatores mais importantes que determinam quão rapidamente a substância se difunde pela bicamada lipídica é a lipossolubilidade dessa substância. As lipossolubilidades do oxigênio, do nitrogênio, do dióxido de carbono e do álcool, por exemplo, são altas; assim, todas elas podem se dissolver diretamente na bicamada lipídica e se difundir através da membrana celular, do mesmo modo como ocorre a difusão para solutos hidrossolúveis nas soluções aquosas. 
→ A água, por outro lado, é capaz de se mover livremente para dentro e para fora de quase todas as células no corpo, atravessando os canais iônicos cheios de água e os canais especiais de água, criados pela proteína aquaporina (AQP). 
→ A maioria das células possui canais de água formados por uma proteína chamada de aquaporina. Além disso, mais de 100 tipos de canais iônicos foram identificados. Os canais iônicos podem ser específicos para um íon ou podem permitir a passagem de íons com tamanho e carga similares
4. TRANSPORTE PASSIVO MEDIADO (DIFUSÃO FACILITADA)
→ Muitos nutrientes essenciais para as células, como os açúcares, aminoácidos, nucleotídeos e bases orgânicas, são constituídos por moléculas hidrofílicas e, por isso, não conseguem atravessar a membrana celular por difusão simples.
→ Neste tipo de transporte, a molécula aser transportada através da membrana liga-se necessariamente a uma proteína carregadora.
→ A difusão facilitada requer a interação com uma proteína transportadora. A proteína transportadora ajuda a passagem das moléculas ou dos íons, através da membrana, por meio de ligação química com eles, transportando-os dessa forma em movimento de vaivém — como o de ponte aérea — através da membrana.
→ Entre as substâncias mais importantes que atravessam a membrana das células por difusão facilitada estão a glicose e a maioria dos aminoácidos. No caso da glicose, pelo menos cinco moléculas transportadoras já foram descobertas em vários tecidos. 
→ Algumas delas podem também transportar vários outros monossacarídeos com estruturas semelhantes à da glicose, incluindo a galactose e a frutose.
→ Uma delas, a molécula transportadora de glicose 4 (GLUT4), é ativada pela insulina, que pode aumentar em 10 a 20 vezes a velocidade da difusão facilitada da glicose nos tecidos sensíveis à insulina.
 → Existem vários tipos de transporte mediado e diferentes formas de classificá-los. No entanto, podemos definir duas grandes categorias de transporte mediado:
- Transporte mediado por carreadores: 1. Ligam-se aos substratos que são carregadas por ela; 2. Estão abertas ou para um lado ou para o outro, mas não para ambos os lados; 3. São mais lentas, porém são melhores na discriminação entre moléculas estreitamente relacionadas; 4. Podem transportar moléculas maiores.
- Transporte mediado por canais: 1. Criam passagens que ligam o meio intracelular com o extracelular; 2. Abertas para ambos os lados; 3. Permite um transporte mais rápido, mas são limitadas a transportar pequenos íons e água.
→ Uma das diferenças entre canais e carregadores é que os canais formam vias permanentes de comunicação entre os dois lados da membrana, enquanto os carregadores expõem, alternadamente, sítios de ligação para o substrato, de um ou outro lado da membrana. Outra diferença é o fato de os canais apresentarem taxas de transporte maiores que os carregadores.
→ Proteínas Estruturais:
- Três principais funções: 1. Ajudam a criar junções celulares (mantém os tecidos unidos); 2. Conectam a membrana ao citoesqueleto para manter a forma da célula; 3. Ligam as células a matriz extracelular pela ligação de fibras do citoesqueleto.
· ENZIMAS: Catalisam reações químicas que ocorrem nas superfícies externas ou internas das células. Metabolismo e transferência de sinal.
· RECEPTORAS: Fazem parte do sistema de sinalização celular.
→ PROTEÍNAS DE TRANSPORTE:
· PROTEÍNAS-CANAL: Criam passagens cheias de água que diretamente ligam o meio intracelular com o compartimento extracelular. Os canais podem ser classificados de acordo com seus portões, se estão geralmente abertos ou fechados.
- CANAIS ABERTOS: Passam maior parte do tempo com seu portão aberto, permitindo aos íons se moverem através da membrana sem regulação. Conhecidos também como canais de vazamento ou poros.
- CANAIS COM PORTÃO: passam a maior parte do tempo em um estado fechado, o que permite que esses canais regulem o movimento de íons que passam através deles. O que controla a abertura e o fechamento dos canais com portão?
a. Canais com portão controlados quimicamente: o portão é controlado por moléculas mensageiras intracelulares ou por ligantes extracelulares que se ligam ao canal proteico.
b. Canais com portão dependentes de voltagem: abrem e fecham quando o estado elétrico da célula muda. Respondem a mudanças no potencial de membrana da célula. Os canais de Na+ e K+ dependentes de voltagem possuem um importante papel na inicialização e na condução dos sinais elétricos ao longo do axônio.
c. Canais com portão controlados mecanicamente: respondem a forças físicas, como um aumento de temperatura ou pressão que aplica tensão na membrana e faz o portão do canal se abrir.
d. Canais iônicos dependentes de ligante: da maioria dos neurônios respondem a uma grande variedade de ligantes, como neurotransmissores e neuromoduladores extracelulares ou moléculas sinalizadoras intracelulares.
· PROTEÍNAS CARREADORAS: O transporte mediado por carregadores pode ser passivo ou ativo, em função de o substrato mover-se, respectivamente, a favor ou contra o seu gradiente de potencial eletroquímico. É comum classificar o transporte mediado por transportadores nas seguintes categorias:
- Uniporte: o transportador movimenta apenas um tipo de substrato. Exemplo: o transportador de glicose (GLUT 1) da membrana do eritrócito.
- Simporte (ou cotransporte): o transportador movimenta 2 tipos (em alguns casos, 3) de substrato em cada ciclo, acoplando seus fluxos no mesmo sentido. Exemplo: o transportador Na + -glicose (SGLT 1) do epitélio intestinal.
- Antiporte (ou contratransporte, também conhecido como trocador): o transportador movimenta 2 tipos de substratos em cada ciclo, acopladamente, porém em sentidos opostos. Exemplo: os trocadores Na + /H+ e Cl – /HCO– 3.
→ Movimento através da membrana por uma proteína carregadora: a molécula se liga ao carregador em um dos lados da membrana; com a ligação, a conformação da proteína muda e a abertura se fecha; após isso, ocorre uma breve transição com ambos os lados fechados e em seguida a proteína se abre no lado oposto da membrana; há a liberação da molécula.
· CARACTERÍSTICAS DOS TRANSPORTADORES PROTEICOS:
- ESPECIFICIDADES: refere-se a capacidade de um transportadores transportar somente uma única molécula ou um grupo de moléculas estreitamente relacionadas.
- COMPETIÇÃO: acontece quando um soluto compete com outro que geralmente é transportado pela mesma proteína que o primeiro.
- SATURAÇÃO: é quando uma proteína atinge a capacidade máxima de transporte.
5. TRANSPORTE ATIVO
→ O transporte ativo é um processo que transporta as moléculas contra os seus gradientes de concentração, isto é, de áreas de concentração mais baixa para áreas de concentração mais alta.
→ Em vez de criar um estado de equilíbrio, quando a concentração da molécula é igual em todo o sistema, o transporte ativo cria um estado de desequilíbrio, tornando a diferença de concentração mais pronunciada.
→ A energia para o transporte ativo vem direta ou indiretamente das ligações fosfato ricas em energia do ATP.
→ Pode ser dividido em:
1. Transporte Ativo Primário (direto): a energia que empurra as moléculas contra os seus gradientes de concentração vem diretamente das ligações fosfato de alta energia do ATP.
2. Transporte Ativo Secundário (indireto): usa a energia potencial armazenada no gradiente de concentração de uma molécula para empurrar outras moléculas contra os seus gradientes de concentração. Todo transporte ativo secundário depende, em última análise, do transporte ativo primário, pois o gradiente de concentração que impulsiona o transporte secundário é criado a partir da energia do ATP.
· TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO
→ Entre as substâncias que são transportadas por transporte ativo primário estão o sódio, o potássio, o cálcio, o hidrogênio, o cloreto e alguns outros íons.
 → Na+ -K+ ATPase (ou bomba de sódio): Transporta íons Na+ para fora e íons K+ para dentro da célula, em uma proporção de 3 íons Na+ para 2 íons K+. Sendo assim, a bomba tende a depletar a célula de íons Na+ e acumular íons K+ no citoplasma. No entando, graças à presença de canais de Na+ e de K+ inseridos na membrana celular, os íons K+ vazam para o meio extracelular e os íons Na+ são conduzidos para o meio intracelular, mantendo-se, no citoplasma, um estado estacionário em que as concentrações de Na+ e K+ permanecem constantes. Em situações normais, a concentração de K+ é maior dentro da célula do que fora e a concentração de Na+ é menor dentro. 
· TRASNPORTE ATIVO SECUNDÁRIO
→ O gradiente de concentração de sódio, com uma concentração alta de Na+ no líquido extracelular e baixa no interior da célula, é uma fonte potencial de energia que a célula pode aproveitar para outras funções 
→ O transporte ativo secundário utiliza a energia cinética de uma molécula que se move a favor do seu gradiente de concentração para empurrar outras moléculascontra seus gradientes de concentração.
→ As moléculas cotransportadas podem ir na mesma direção através da membrana (simporte) ou em direções opostas (antiporte).
→ Os sistemas de transporte ativo secundário mais comuns são impulsionados pelo gradiente de concentração do sódio.
→ Conforme um Na+ entra na célula, ou ele leva uma ou mais moléculas com ele ou troca de lugar com moléculas que saem da célula.
→ As substâncias cotransportadas podem ser outros íons ou moléculas sem carga, como a glicose.
- COTRANSPORTADOR NA+-GLICOSE ATIVO SECUNDÁRIO (SGLT): Tanto o Na+ como a glicose se ligam à proteína SGLT no lado do líquido extracelular. O sódio liga-se primeiro, causando uma mudança conformacional na proteína que cria um sítio de ligação de alta afinidade para a glicose; 1. Quando a glicose se liga ao SGLT; 2. A proteína muda de conformação novamente e abre seu canal para o lado do líquido intracelular; 3. O sódio é liberado para o LIC enquanto se move a favor do seu gradiente de concentração. A perda de Na+ a partir da proteína altera o local de ligação para a glicose, de modo que a glicose é liberada e segue o fluxo de Na+ para o citoplasma; 4. O resultado final é a entrada de glicose na célula contra seu gradiente de concentração, acoplada ao movimento de Na+ para a célula a favor do seu gradiente de concentração. O SGLT consegue mover a glicose para as células apenas porque a glicose tem de seguir o gradiente de Na+.
· TRANSPORTE VESICULAR
→ Utilizado para transportar macromoléculas que são muito grandes para atravessar a membrana pelas proteínas.
→ As vesículas são criadas a partir da membrana.
→ As células utilizam dois processos básicos para importar partículas e macromoléculas: fagocitose e endocitose.
→ Exócitose: similar a endocitose, porém na direção contrária, onde o material deixa a célula.
→ Fagocitose: é o processo mediado pela actina, pelo qual uma célula engole uma bactéria ou outras partículas em uma vesícula grande se liga à membrana, o fagossomo.
→ Endócitose: processo pelo qual grandes moléculas ou partículas vão para dentro da célula.
- A superfície da membrana se retrai ao invés de se projetar para fora.
- A vesícula formada é menor do que na fagocitose.
- Requer energia do ATP.
- Pode ser não seletiva, permitindo que o líquido extracelular entre, processo chamado de pinocitose.
- Pode ser muito seletiva, permitindo apenas a entrada de moléculas específicas.
→ Outro motivo de se utilizar o transporte vesicular é porque as moléculas são produzidas em grande quantidade e precisam ficar armazenadas nas vesículas para ficarem protegidas de enzimas que as degradam ou do pH.
· TRANSPORTE TRANSEPITELIAL 
→ As moléculas que entram e saem do corpo ou que se deslocam entre certos compartimentos dentro do corpo devem atravessar uma camada de células epiteliais que são conectadas umas às outras através de junções de adesão e junções de oclusão.
6. OSMOSE
→ É o movimento da água através de uma membrana em resposta a um gradiente de concentração de um soluto, ou seja, sempre vai acontecer de um meio de menor concentração de soluto para de maior concentração de soluto, na expectativa de igualar as concentrações de soluto entre o meio extracelular e o meio intracelular.
→ A água é capaz de se mover livremente entre as células e o líquido extracelular, distribuindo-se até as concentrações de água estarem iguais por todo o corpo – em outras palavras, até o corpo estar em um estado de equilíbrio osmótico.
↘ A água move-se para diluir a solução mais concentrada, uma vez que as concentrações são iguais, o movimento da água cessa.
→ A pressão osmótica é a força que se opões à osmose. Quanto maior a pressão osmótica, maior a tendência da água passar de um compartimento A para o B, ou maior a diferença de concentração de soluto entre esses dois lados. Importante lembrar que essa diferença de concentração entre partículas é de partículas não permeáveis
↘ O fator importante para osmose é o número de partículas osmoticamente ativas em um dado volume de solução, e não o número de moléculas. Pelo fato de algumas moléculas se dissociarem em íons quando se dissolvem em uma solução, o número de partículas na solução não é sempre o mesmo que o número de moléculas.
↘ Por exemplo, uma molécula de glicose dissolvida em água produz uma partícula, porém um NaCl dissolvido em água produz dois íons (partículas): Na+ e Cl-.
→ Osmolaridade do nosso organismo é de aproximadamente de 290mOsM, esse número é a quantidade de partículas, no total, que se tem, é o somatório de todas as partículas do meio LIC e LEC.
→ Se no LEC tem 290mOsM e no LIC também, não há fluxo de água e isso mantém a integridade da célula.
7. TONICIDADE
→ É um termo usado para descrever uma solução e como esta afeta o volume de uma célula se a célula for colocada nessa solução até o equilíbrio.
→ Se a célula possui uma concentração maior de solutos não penetrantes do que a solução, haverá um movimento resultante de água para dentro da célula. A célula incha, e a solução é hipotônica. 
→ Se a célula tem uma concentração de solutos não penetrantes mais baixa do que a solução, haverá um movimento resultante de água para fora da célula. A célula encolhe, e a solução é hipertônica. 
→ Se as concentrações de solutos não penetrantes são as mesmas na célula e na solução, não haverá movimento resultante de água em equilíbrio. A solução é isotônica para a célula.
→ A tonicidade não tem unidades, ela é apenas um termo comparativo.
→ A tonicidade sempre compara uma solução e uma célula e, por convenção, a tonicidade é utilizada para descrever apenas a solução (ex.: A solução A é hipotônica para os eritrócitos).
→ Tonicidade, por definição, diz o que acontece com o volume celular em equilíbrio quando a célula é colocada na solução.
→ A tonicidade de uma solução depende não apenas de sua concentração (osmolaridade), mas também da natureza dos solutos na solução.
→ Por natureza: se elas podem ou não atravessar a membrana celular.
→ Se as partículas de soluto (íons ou moléculas) podem entrar na célula, são chamadas solutos penetrantes.
→ As partículas que não passam a membrana são chamadas solutos não penetrantes.
→ Tonicidade depende apenas da concentração de solutos não penetrantes.
→ O soluto não penetrante mais importante na fisiologia é o NaCl.