Dinâmica Das Membranas

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Dinâmica Das Membranas 
Homeostasia não significa equilíbrio, o corpo 
possui dois compartimentos de fluídos distintos: 
as células e o fluido que circunda as células. O 
liquido extracelular (LEC) é o tampão entre 
células e o meio externo do corpo, tudo que 
ou sai da maioria das células, é através do LEC. 
Os compartimentos alcançam um equilíbrio 
osmótico, pois a água é a única molécula que 
se move livremente entre as células e o LEC, e 
embora as concentrações de LIC e LEC sejam 
iguais, alguns solutos estão mais concentrados 
em determinado compartimento. 
EX. íons sódio, cloreto, e bicarbonato estão 
mais concentrados no LEC. Os íons potássio 
estão mais concentrados dentro da célula, o 
cálcio é mais concentrado no LEC do que no 
citosol. 
• O liquido extracelular é composto pelo 
plasma (matriz liquida sanguínea) e o 
liquido intersticial (LI). 
Muitos dos solutos são íons e por isso 
devemos considerar a carga elétrica entre os 
compartimentos intra e extra celulares. Mesmo 
que o corpo como um todo seja eletricamente 
neutro, os íons negativos extras são 
encontrados no LIC, e íons correspondentes 
positivos são encontrados estão no LEC. Dessa 
forma a célula tem seu interior ligeiramente 
negativo em relação ao seu liquido extracelular. 
O desbalanço iônico desse meio resulta em um 
desequilíbrio elétrico. O objetivo da homeostasia 
não é fazer existir um equilíbrio e sim manter 
os estados estacionários dinâmicos do 
compartimento do corpo. 
A distribuição dos solutos no corpo vai 
depender do fato de uma substancia poder, ou 
não, atravessar as membranas celulares. 
 
A água é a molécula mais importante no corpo 
humano, sendo o solvente para toda matéria 
viva. Quando verificamos quantidade de água 
nos compartimentos, observamos o 
compartimento intracelular com 2/3 (67%) da 
água corporal, o terço restante (33%) é 
dividido entre o LI (que contem cerca de 75% 
da água extracelular) e o plasma (25% da água 
extracelular). 
 
O movimento da água através de uma 
membrana em resposta a um gradiente de 
concentração é denominado osmose. Na 
osmose a água move-se para diluir a solução 
mais concentrada. Quando a concentração se 
iguala, o movimento da água cessa. 
 
 
O corpo é constituído principalmente por água 
 
O corpo está em equilíbrio osmótico 
Bianca Oliveira 
Medicina UNP 
 
Ao conhecer as concentrações das soluções 
que estamos lidando, é possível prever o 
movimento da água. Sendo importante também 
o número de partículas osmoticamente ativas 
em um dado volume. Por conseguinte, para 
soluções biológicas expressamos a 
concentração como osmolaridade (número de 
partículas osmoticamente ativas por litro de 
solução). A osmolalidade (geralmente utilizada 
em situações clinicas) é a concentração 
expressa por osmoles de soluto por quilograma 
de água. 
Os clínicos estimam a perda de líquido de uma 
pessoa na desidratação equiparando a perda de 
peso a perda de água. Uma vez que um litro de 
água pra pesa 1kg, uma diminuição de peso de 
1kg pode ser equivalente a perda de 1 litro de 
fluido corporal. 
 
A tonicidade é um termo fisiológico utilizado 
para descrever a solução e como esta afeta o 
volume de uma célula.
 
A tonicidade de uma solução depende não 
apenas de sua concentração (osmolaridade), 
mas da natureza dos solutos na solução. Se as 
partículas do soluto podem entrar na célula, são 
denominados solutos penetrantes. As partículas 
que não passam a membrana são denominadas 
solutos não penetrantes. O soluto não 
penetrante mais importante é o NaCl, alguns 
íons Na+ podem vazar através da membrana, 
mas eles são imediatamente transportados de 
volta para o liquido extracelular.
 
A forma mais geral de transporte biológico é o 
fluxo de massa de fluidos dentro de um 
compartimento. Um gradiente de pressão faz o 
fluido fluir de regiões de pressão mais alta para 
pressões mais baixas. O sangue movendo-se 
pelo sistema respiratório é um grande exemplo 
de fluxo de massa. O coração atua como uma 
bomba que gera uma região de alta pressão, 
empurrando o plasma com seus solutos 
dissolvidos e as células sanguíneas suspensas 
pelos vasos sanguíneos. O fluxo de ar nos 
pulmões é outro exemplo de fluxo de massa. 
• As membranas celulares são 
seletivamente permeáveis, o que 
significa que algumas moléculas podem 
atravessar e outras não. A composição 
de lipídeo e proteína de uma célula 
determina quais moléculas podem entrar 
e sair. Essa permeabilidade é variável e 
pode ser modificada alterando as 
proteínas e lipídeos da mesma. Alguns 
fatores importantes que influenciam o 
movimento através das membranas é 
seu tamanho e sua solubilidade em 
lipídeos. Os transportes são classificados 
em transporte passivo (não requer a 
entrada de energia externa) e o 
transporte ativo (necessita a entrada de 
energia por alguma fonte externa) 
O transporte passivo através da membrana 
utiliza a energia cinética inerente das moléculas. 
A osmolaridade descreve o número de 
partículas em uma solução 
A tonicidade descreve a mudança de volume de uma célula 
Quando moléculas estão concentradas em um 
espaço fechado, seus movimentos as fazem se 
espalharem gradualmente até ficarem 
uniformemente distribuídas por todo espaço, 
essa é a difusão. A difusão é um processo 
passivo (não requer energia), as moléculas 
movem-se de uma área de maior 
concentração para uma área de menor 
concentração, essa diferença na concentração 
de dois locais é chamada de gradiente de 
concentração. A difusão é rápida em curtas 
distancias, mas muito mais lenta em longas 
distancias. Ela é diretamente relacionada a 
temperatura. A taxa de difusão é inversamente 
proporcional ao peso molecular e ao tamanho. 
A difusão pode ocorrer em um sistema aberto 
ou através de uma divisória que separa dois 
sistemas. 
 
 As substancias lipofílicas que 
podem atravessar a membrana se movem por 
difusão, essa difusão direta através da bicamada 
fosfolipídica é chamada de difusão simples e 
depende da capacidade da molécula se dissolver 
na bicamada lipídica da membrana (exceção 
importante é a água). A taxa de difusão através 
da membrana é diretamente proporcional a 
área de superfície da membrana. (doença 
pulmonar enfisema é um exemplo notável de 
como a mudança da área afeta a difusão) 
 
 
 
A maioria dos solutos atravessa as membranas 
com ajuda de proteínas da membrana, em um 
processo denominado transporte mediado. Se o 
transporte mediado é passivo e move as 
moléculas a favor do gradiente de 
concentração, é chamado de difusão facilitada. 
A proteínas da membrana possuem quatro 
funções principais: 
• Proteínas estruturais: ajudam a criar as 
junções celulares que mantem tecidos 
unidos, elas conectam a membrana ao 
citoesqueleto para manter a forma da 
célula. As microvilosidades do epitélio são 
um exemplo de membrana moldada 
pelo citoesqueleto. 
• Enzimas: catalisam as reações químicas 
que ocorrem na superfície externa ou 
interna da célula. As enzimas localizadas 
na superfície intracelular possuem um 
papel importante na transferência de 
sinais do meio extracelular para o 
citoplasma. 
• Receptores: sinalização celular, também 
possuem um papel importante em 
algumas formas de transporte vesicular. 
• Proteínas de transporte: move células 
através da membrana. Existem as 
proteínas canais (transporte mais rápido, 
mas limitadas) que criam passagens 
cheias de agua que liga diretamente o 
meio intra com meio extra e as 
proteínas carreadoras, que ligam-se aos 
substratos que são carreados por elas, 
porem nunca forma uma conexão direta 
entre os líquidos intra e extra. 
 
 
As proteínas-canal formam passagens 
abertas preenchidas com água
 
 
elas criam um agregado cilíndrico com 
um túnel ou poro no centro. O 
movimento através de canais menores é 
limitado principalmente a água e aos 
íons. Essas proteínas são nomeadas de 
acordo com as substanciasas quais elas 
são permissivas. (ex. canais de água, 
canais iônicos). Podem ser classificadas de 
acordo com seus portões, sendo canais 
abertões e os canais com portão. O que 
controla a abertura e fechamento 
desses canais? Podem ser controlados 
quimicamente ou por voltagem. 
 
As proteínas carreadoras mudam a sua 
conformação para transportar moléculas, 
alguns carreadores transportam apenas 
um tipo de molécula (uniportes), 
contudo é comum encontrar 
carreadores que transportam dois ou ate 
três tipos de moléculas, a que transporta 
mais de um tipo simultaneamente é 
chamada de cotransportadora, se as 
moléculas transportadas se movem na 
mesma direção, a proteína é chamada 
de simporte., e quando transportadas em 
direção opostas são chamadas de 
antiportes. O transporte através dessas 
proteínas carreadoras é mais lento, por 
causa de sua complexidade. (obs. Elas 
nunca deixam o canal totalmente aberto)
 
• A difusão facilitada utiliza proteínas 
carreadoras. (transporta a favor do 
gradiente.) 
O transporte ativo é um processo que transporta 
as moléculas contra os seus gradientes de 
concentração (baixa concentração para alta 
concentração). Em vez de criar um estão de 
equilíbrio, é criado um estado de desequilíbrio. 
O transporte ativo pode ser classificado em: 
• Transporte ativo primário (direto): a 
energia empurra as moléculas contra os 
seus gradientes vem diretamente das 
ligações de fosfato de alta energia do 
ATP. (ex. bomba de sódio e potássio) 
• Transporte ativo secundário (indireto): 
usa energia potencial armazenada no 
gradiente de concentração, ou seja, 
depende do transporte ativo primário. 
O transporte mediado por carreadores 
apresenta especificidade (capacidade de um 
transportador transportar somente uma única 
molécula ou grupo), competição e saturação 
(carreadores funcionando em sua taxa máxima). 
 
Quando as moléculas são muito grandes parar 
entrar ou deixar a células através de proteínas-
canal ou dos carreadores, elas se movem 
através da membrana com ajuda de vesículas. 
• Fagocitose: forma vesículas usando o 
citoesqueleto, é um processo mediado 
pela actina pelo qual a célula engole uma 
bactéria ou outras partículas em uma 
vesícula grande ligada a membrana, 
chamada fagossomo. O fagossomo 
separa-se da membrana e se move para 
p interior da célula, onde se funde com 
um lisossomo, cujas enzimas digestórias 
destroem a bactéria. (requer energia 
ATP) 
• Endocitose: a superfície da membrana 
se retrai, em vez de se projetar para 
fora. A vesícula formada pela endocitose 
é muito menor, e algumas são 
constitutivas, ou seja, ocorrem de 
maneira essencial. (requer energia do 
ATP). Pode ser não seletiva, permitindo 
que o liquido extracelular entre na célula, 
um processo chamado de pinocitose). A 
exocitose é o processo oposto da 
endocitose, as vesículas movem-se em 
direção à membrana celular.
 
Algumas moléculas que entram ou 
saem, muitas vezes precisam atravessar 
uma camada de células epiteliais que são 
conectadas umas às outras através de 
junções de adesão e junções de oclusão 
(separam a membrana em duas regiões). 
Células epiteliais de transporte são ditas 
polarizadas porque as suas membranas 
apicais e basolateral tem propriedades 
muito diferentes. O transporte a partir 
do lúmen de um órgão para o liquido 
extracelular é chamado de absorção. 
O transporte epitelial pode ser 
paracelular (através das junções entre 
células vizinhas) ou transcelular (através 
das células epiteliais) 
 
• O transporte transcelular da glicose 
utiliza proteínas de membrana. 
• A transcitose utiliza vesículas para 
atravessar o epitélio, uma combinação de 
endocitose, transporte vesicular através 
da membrana e exocitose. A transocitose 
torna possível que grandes proteínas se 
movam através de um epitélio e 
permaneçam intactas. Essas é a maneira 
pela qual os bebes absorvem os 
anticorpos da mãe no leite materno.
 
Em geral, o corpo é eletricamente neutro, para 
todos os cátions, há um anion correspondente. 
No entanto, os ions não são distribuídos 
uniformemente no LEC e o LIC. 
Revisão de eletricidade: 
• A lei de conservação da carga elétrica 
• Cargas opostas se atraem 
• Separar cargas opostas requer energia 
• Quando separadas, as cargas podem se 
mover livremente. 
A membrana celular permite a separação de 
cargas elétricas no corpo
 
Todas as células vivas possuem potencial de 
membrana! 
O potencial de membrana em repouso é devido 
principalmente ao potássio! 
Secreção de insulina: as células beta do 
pâncreas sintetizam um hormônio peptídico, a 
insulina, e a armazenam em vesículas 
secretoras no citoplasma. Quando os níveis de 
glicose aumentam no sangue, como após uma 
refeição, as células beta liberam insulina por 
exocitose. A insulina, então, estimula outras 
células do corpo a aumentarem a captação e o 
uso da glicose, diminuindo a sua concentração 
no sangue até os níveis pré-refeição.