Transporte através da Membrana Plasmática

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Aline Barbosa – T32 
 
Transporte através da 
Membrana Plasmática 
1. Membrana Celular: 
 
 Formada por uma bicamada lipídica 
(fosfolipídeos), contendo também 
proteínas incrustadas (proteínas integrais, 
proteínas periféricas, glicoproteínas) e 
colesterol; 
 A bicamada não é miscível nos líquidos 
intra e extra celulares, constituindo uma 
barreira contra os movimentos das 
moléculas hidrossolúveis entre os 
compartimentos; 
 Substâncias lipossolúveis podem 
atravessar essa bicamada dispersando-se 
através da substância lipídica; 
 Fosfolipídeos: molécula anfipática ou 
anfifílica; 
 
 
 
 
 Proteínas Integrais: atravessam toda a 
membrana. 
 Proteínas Canais: livre movimento de 
água, íons ou de moléculas. 
 Proteínas Transportadoras: ligam-se a 
moléculas ou íons e alterações 
estruturais na proteína movem a 
substância para o outro lado da 
membrana. 
Obs as proteínas canais e carreadoras são, via de 
regra, seletivas para os tipos de moléculas ou íons que 
poderão atravessar a membrana. 
 Proteínas Periféricas: ancoradas na 
membrana. 
 Glicoproteínas: porções de carboidratos 
ligados às proteínas. 
 Colesterol: determina a fluidez da 
membrana. 
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2. Transporte: 
 
 O transporte através da membrana 
celular, tanto diretamente, através da 
bicamada lipídica, como por meio de 
proteínas, ocorre por dois processos 
básicos: difusão ou transporte ativo. 
 Difusão: movimento molecular aleatório 
de substâncias, molécula a molécula, 
através dos espaços intramoleculares da 
membrana ou em combinação com 
proteína carreadora. A energia causadora 
da difusão é a energia de movimentação 
cinética normal da matéria. 
 Transporte Ativo: movimento dos íons ou 
de outras substâncias, através da 
membrana em combinação com uma 
proteína carreadora, de modo tal que 
essa proteína faz com que a substância 
se mova em direção oposta à de um 
gradiente de energia. Esse movimento 
requer uma fonte adicional de energia. 
3. Difusão: movimento aleatório das 
substâncias, decorrente das colisões; não 
ocorre gasto de energia. 
 Difusão simples: o movimento cinético das 
moléculas ou dos íons ocorre através de 
abertura na membrana ou espaços 
intermoleculares. Pode ocorrer por duas vias: 
 Interstícios da bicamada lipídica 
(substância lipossolúvel): oxigênio, 
nitrogênio, dióxido de carbono e álcool 
possuem alta lipossolubilidade ➔podem 
se dissolver diretamente na bicamada e 
se difundir através da membrana 
 Canais transmembrana: substâncias 
insolúveis nos lipídeos se utilizam dos 
canais proteicos ➔ aquaporinas 
permitem, seletivamente, a passagem 
de água. Outras moléculas insolúveis em 
lipídeos podem passar pelos canais dos 
poros das proteínas do mesmo modo 
que as moléculas de água, caso sejam 
hidrossolúveis e suficientemente 
pequenas (à medida que suas 
dimensões aumentam, sua penetração 
diminui acentuadamente ➔diâmetro da 
molécula da ureia é somente 20% 
maior que o da água, mas sua 
penetração pelos poros da membrana é 
cerca de 1000x menor do que a da 
água) 
o Comportas de abertura: atuam 
como controladores da 
permeabilidade iônica dos canais; a 
abertura e o fechamento podem 
ser controlados de duas formas: 
sinais elétricos (canais dependentes 
de voltagem) ➔ a conformação 
do canal modifica mediante 
variação do potencial elétrico da 
membrana➔ células nervosas; ou 
químicos (canais dependentes de 
ligantes) ➔ a alteração da 
conformação do canal modifica 
mediante a ligação de uma 
substância química➔ canais de 
acetilcolina (receptor nicotínico). 
o Permeabilidade seletiva: resulta das 
características do canal 
propriamente dito, como seu 
diâmetro, sua forma, e a natureza 
das cargas elétricas e das ligações 
químicas ao longo de suas 
superfícies internas➔ aquaporinas 
(poro estreito), canais de potássio e 
de sódio (carga elétrica). 
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Importante!! 
Seletividade do Potássio ➔ canais de potássio 
permitem a passagem de íons potássio 
aproximadamente 1000x mais facilmente que 
permitem íons sódio. Esse alto grau de seletividade 
não pode ser explicado inteiramente pelo diâmetro 
molecular dos íons, já que os íons potássio são 
levemente maiores do que os de sódio. O mecanismo 
dessa seletividade é explicado através da descoberta 
que os canais de potássio têm a estrutura tetramérica, 
consistindo em quatro subunidades proteicas idênticas 
envolvendo o poro central. No topo do poro do canal 
existem alças que formam o filtro de seletividade 
estreita. Revestindo o filtro de seletividade encontram-
se oxigênios carbonílicos. Quando íons potássio 
hidratados entram no filtro de seletividade, eles 
interagem com os oxigênios carbonílicos e perdem a 
maioria das suas moléculas de água ligadas, permitindo 
a passagem dos íons potássio desidratados pelo canal. 
Os oxigênios carbonílicos estão muito afastados para 
permitir que eles interajam de perto com íons sódio 
menores, que permanecem hidratados e são 
eficazmente excluídos pelo filtro de seletividade na 
passagem pelo poro. 
 
Seletividade do Sódio ➔ o canal de sódio tem 
pequeno diâmetro (o que não permite a passagem 
do potássio), mas o que é mais importante é a 
superfície interna desse canal, que tem forte carga 
negativa. Essas fortes cargas negativas podem puxar 
os íons sódio desidratados para dentro desses canais, 
na verdade, afastando os íons sódio das moléculas de 
água que o hidratam. Uma vez no canal, os íons sódio 
se dispersam em qualquer direção, de acordo com as 
leis usuais de difusão. Tais eventos tornam esse canal 
altamente seletivo para o sódio 
 Difusão facilitada: requer interação com 
uma proteína carreadora, que ajuda a 
passagem das moléculas ou dos íons por 
meio de ligação química, transportando-os 
através da membrana. 
 A difusão facilitada difere da difusão simples 
pelo seguinte modo: apesar de a velocidade 
da difusão simples, através de um canal 
aberto, aumentar em proporção direta à 
concentração da substância difusora, na 
difusão facilitada a velocidade da difusão 
tende a um máximo, designado como Vmáx, 
à medida que a concentração da substância 
difusora aumenta. 
 
 A proteína carreadora possui poro 
suficientemente grande para transportar a 
molécula específica por parte do seu trajeto. 
Ela possui um “receptor” de ligação na parte 
interna que se liga com a molécula a ser 
transportada. Em fração de segundo ocorre 
alteração conformacional ou química na 
proteína carreadora, de forma que o poro 
agora se abre para o lado oposto da 
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membrana. Em razão da ligação do receptor 
ser fraca, a movimentação térmica da 
molécula ligada faz com que essa se separe 
e seja liberada. 
 A velocidade com que as moléculas podem 
ser transportadas por esse mecanismo nunca 
pode ser maior que a velocidade com que a 
molécula de proteína carreadora pode se 
alterar entre suas duas conformações. 
 
 Entre as várias substâncias que atravessam a 
membrana das células por difusão, estão a 
glicose e a maioria dos aminoácidos. No caso 
da glicose, são as proteínas de membrana 
GLUT que realizam o seu transporte. 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. 
Difusão Efetiva: a intensidade da difusão efetiva é 
proporcional à diferença de concentração através da 
membrana. 
Potencial de Nernst valor do potencial entre as 
duas faces da membrana que impede a difusão 
efetiva de um íon em qualquer direção através dessa 
membrana. Equilíbrio entre gradiente de concentração 
e gradiente elétrico é definido por esse potencial . 
 
Essa equação é extremamente importante para a 
compreensão da transmissão dos impulsos nervosos. 
Osmose: a água se difunde usualmente nas duas 
direções através da membrana. Nas condições 
normais,a quantidade de água que se difunde nas 
duas direções é tão precisamente balanceada que o 
movimento efetivo da água é zero, mantendo o 
volume da célula constante. No entanto, sob certas 
circunstâncias, pode-se desenvolver diferença da 
concentração da água através da membrana. Quando 
ocorre essa diferença, passa a existir um movimento 
efetivo de água, fazendo com que a célula inche ou 
encolha. Esse processo efetivo de movimento da água 
causado por sua diferença de concentração é 
denominado osmose. 
 
Semelhante à osmose, a difusão transporta 
substâncias através da membrana a favor de um 
gradiente de concentração. Porém, ao contrário da 
osmose que transporta um solvente, na difusão são 
transportados solutos. 
Pressão Osmótica: quantidade de pressão 
necessária para interromper a osmose. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Transporte Ativo: consiste no 
movimento de moléculas ou íons através da 
membrana, contra um gradiente 
(concentração, elétrico ou de pressão); 
ocorre com gasto de energia. Pode ser 
dividido em dois tipos de acordo com a fonte 
de energia utilizada para facilitar o transporte: 
transporte ativo primário e transporte ativo 
secundário. Em ambos os casos, é 
dependente de proteínas transportadoras que 
atravessam a membrana. 
 Transporte ativo primário: a energia é 
derivada diretamente da degradação de ATP 
ou de qualquer outro composto de fosfato 
de alta energia. Entre as substâncias que são 
transportadas por esse mecanismo estão o 
sódio, o potássio, o cálcio, o hidrogênio e o 
cloreto. 
 Bomba de Sódio-Potássio: processo de 
transporte que bombeia íons sódio para fora 
e, ao mesmo tempo, íons potássio para 
dentro. Essa bomba é responsável pela 
manutenção das diferenças de concentração 
entre o sódio e o potássio através da 
membrana celular, bem como pelo 
estabelecimento da voltagem elétrica 
negativa dentro da célula e pelo controle do 
volume celular. 
 
A proteína carreadora é um complexo de duas 
proteínas globulares distintas: a maior é a subunidade 
alfa e a menor é a subunidade beta. A subunidade alfa 
apresenta três características específicas, importantes 
para o funcionamento da bomba: 
o 3 locais receptores para a ligação de íons 
sódio; 
o 2 locais receptores para íons potássio; 
o Porção interna com atividade da ATPase. 
Quando dois íons potássio se ligam à parte externa da 
proteína e três íons sódio se ligam à parte interna, a 
função de ATPase da proteína é ativada, causando a 
clivagem de uma molécula de ATP, que se divide em 
ADP e libera uma ligação fosfato de alta energia, 
ocasionando uma alteração química e conformacional 
na proteína carreadora, que expulsa os três íons sódio 
para fora e os dois íons potássio para dentro. A cada 
ciclo dessa bomba, é estabelecida uma positividade do 
lado externo da célula, produzindo um potencial 
elétrico através da membrana celular, que é requisito 
básico nas fibras musculares e nervosas para a 
transmissão dos sinais musculares e nervosos. 
Controle do volume celular: dentro da célula, existe 
grande número de proteínas e de outras moléculas 
orgânicas que não podem sair. Em sua maioria, essas 
proteínas e outras moléculas têm carga negativa, 
atraindo grande número de potássio, sódio e outros 
íons positivos. Todas essas moléculas e íons vão 
provocar a osmose de água para o interior da célula. 
A menos que esse processo seja interrompido, a 
célula vai inchar até estourar. O mecanismo normal 
para impedir esse resultado é o da bomba, que coloca 
íons sódio para fora da célula, iniciando a osmose para 
o meio extracelular e controlando o volume. 
 Bomba de Cálcio: os íons cálcio são 
mantidos em concentração extremamente 
baixa no citosol intracelular. Esse nível de 
manutenção resulta do transporte ativo 
primário por duas bombas de cálcio. Uma 
que está na membrana celular e que 
transporta o cálcio para o exterior da célula e 
outra que bombeia os íons cálcio para dentro 
das organelas vesiculares intracelulares, como 
o retículo sarcoplasmático das células 
musculares e as mitocôndrias de todas as 
células. 
 Bomba de Prótons: o transporte de íons 
hidrogênio é importante em duas localizações 
do corpo: a. nas glândulas gástricas do 
estômago (No lúmen estomacal a liberação 
de ácido clorídrico é feita através da enzima 
H+/K+-ATPase (bomba de prótons), que fica 
localizada nos canalículos das células parietais. 
Para que essa enzima seja ativada, depende 
de três estímulos principais: histamina, 
gastrina e acetilcolina); e b. nos túbulos distais 
finais e nos ductos coletores corticais dos rins 
(grandes quantidades de íons hidrogênio são 
secretadas do sangue para a urina, para 
promover a eliminação do excesso desses 
íons dos líquidos corporais) 
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 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. 
 Cotransporte: como resultado do 
transporte ativo primário, há uma alta 
concentração de íon sódio no exterior 
da membrana. Isso cria um gradiente de 
concentração que representa um 
reservatório de energia, pois o excesso 
de íon sódio no exterior da membrana 
está sempre tentando se difundir para o 
interior. Sob condições apropriadas, essa 
energia de difusão do sódio pode 
empurrar outras substâncias junto com 
o sódio para o interior da membrana. 
Para o sódio levar consigo outras 
substâncias, é necessário um 
mecanismo de ligação, que é realizado 
por meio de outra proteína carreadora 
na membrana. O carreador atua como 
local de ligação para o íon sódio e para 
a substância a ser cotransportada. Uma 
vez que ambos estejam ligados, o 
gradiente de energia do íon sódio faz 
com que os dois sejam transportados 
para o interior da célula. 
Cotransporte de glicose e aminoácidos 
junto com os íons sódio: mecanismo 
importante no transporte da glicose 
através do epitélio de células renais e 
intestinais. 
 
 
 
 
 
 Contratransporte: os íons sódio tentam 
outra vez se difundir para o interior da 
célula devido ao seu grande gradiente 
de concentração. No entanto, dessa vez 
a substância a ser transportada está na 
parte interna da célula e deve ser 
transportada para o lado externo. Por 
essa razão, o íon sódio se liga à 
proteína carreadora onde se projeta 
para o exterior da membrana, enquanto 
a substância a ser contratransportada se 
liga à projeção da proteína carreadora 
no interior da célula. Uma vez que 
ambos já se ligaram, ocorre a alteração 
conformacional e a energia liberada pela 
ação do íon sódio, em sua difusão para 
dentro da célula, faz com que a outra 
substância seja transportada para o 
exterior. 
Contratransporte de sódio e dos íons 
cálcio e hidrogênio: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. Endocitose e Exocitose: 
 Endocitose: é um processo que ocorre nas 
células e tem por objetivo trazer para o 
interior dessa estrutura substâncias por meio 
da invaginação da membrana plasmática. 
Essas invaginações nada mais são que dobras 
na própria membrana para o interior da 
célula. 
 Fagocitose: é o processo pelo qual uma 
célula usa sua membrana plasmática 
para englobar partículas grandes, dando 
origem a um compartimento interno 
chamado fagossoma. Nos sistemas 
imunológicos de organismos 
multicelulares, a fagocitose é um dos 
principais mecanismos usados para 
remover patógenos e restos celulares. 
 Pinocitose: é um processo de 
endocitose em que a célula ingere 
líquidos ou pequenas partículas 
inespecíficas em solução aquosa, sem 
ser por difusão, mas por transporte em 
massa através da membrana plasmática. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Exocitose: é o processo biológico pelo qual 
uma célula eucariótica viva libera substâncias 
para o fluidoextracelular, seja o fluido que 
envolve as células de um tecido, nos 
organismos multicelulares, seja para o 
ambiente aquático, por modificação da 
membrana celular, isto é, sem ser por 
difusão. O processo de exocitose depende, 
além do citoesqueleto para deformar a 
Membrana Plasmática, do Complexo 
Golgiense, organela celular envolvida nos 
processos de empacotamento e secreção 
de grande quantidade de substância, e das 
bombas de cálcio, estruturas encarregadas 
de armazenar e liberar cálcio no interior 
celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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