Transporte através de membranas

Prévia do material em texto

Transporte através de membranas:
Transporte passivo: 
 
￫O transporte através da membrana celular, tanto 
diretamente, através da bicamada lipídica, como por meio 
de proteínas, ocorre por um de dois processos básicos: 
difusão ou transporte ativo. 
￫Difusão: movimento molecular aleatório de substâncias, 
molécula a molécula, pelos espaços intramoleculares da 
membrana ou em combinação com proteína carreadora. 
￫A energia causadora da difusão é a energia da 
movimentação cinética normal da matéria. 
￫Já o transporte ativo é movimento dos íons ou de 
outras substâncias, através da membrana em 
combinação com uma proteína carreadora, de modo 
que a proteína faz com que a substância se mova em 
direção oposta à de um gradiente de energia, como 
passando de um estado de baixa concentração para um 
estado de alta concentração. Esse movimento requer 
uma fonte adicional de energia, além da energia cinética. 
Difusão: 
￫Todas as moléculas e íons no corpo, inclusive as 
moléculas de água e as substâncias dissolvidas nos 
líquidos corporais, estão em movimento. 
￫A movimentação dessas partículas quanto maior a 
movimentação, maior a temperatura. 
￫Quando a molécula em movimento, A, se aproxima da 
molécula estacionária, B, a força eletrostática e outras 
forças nucleares da molécula A repelem B, transferindo 
parte da energia do movimento da molécula A para B. 
￫Consequentemente, B ganha energia cinética do 
movimento, enquanto A passa a se mover mais 
lentamente, perdendo parte de sua energia cinética. 
￫Esse movimento contínuo de moléculas umas contra as 
outras, nos líquidos ou nos gases, é chamado difusão. 
 
Difusão simples: 
￫O movimento cinético das moléculas ou dos íons ocorre 
através de abertura na membrana ou pelos espaços 
intermoleculares, sem interação com as proteínas 
carreadoras da membrana. 
￫A intensidade da difusão é determinada pela quantidade 
de substância disponível, pela velocidade do movimento 
cinético, e pelo número e tamanho das aberturas na 
membrana, pelas quais as moléculas e os íons podem se 
mover. 
Difusão facilitada: 
￫Requer a interação com uma proteína carreadora., 
através da membrana, por meio de ligação química com 
eles, transportando-os, em movimento de vaivém. 
A difusão simples pode ocorrer através da membrana 
celular por duas vias: 
(1) pelos interstícios da bicamada lipídica, no caso da 
substância que se difunde ser lipossolúvel; 
(2) pelos canais aquosos que penetram por toda a 
espessura da membrana, por meio de alguma das 
grandes proteínas transportadoras. 
A difusão facilitada difere da difusão simples porque: 
apesar da velocidade da difusão simples, através de um 
canal aberto, aumentar proporcionalmente 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. 
 
￫Essa figura mostra que, enquanto a concentração da 
substância difusora aumenta, a intensidade da difusão 
simples continua a aumentar proporcionalmente, mas na 
difusão facilitada a velocidade da difusão não pode 
aumentar acima do nível do Vmáx. 
 
￫Essa figura mostra a proteína carreadora com poro 
grande para transportar a molécula específica, mostra 
também um “receptor” de ligação na parte interna da 
proteína carreadora. 
￫A molécula a ser transportada entra no poro e se liga, 
então, ocorre alteração conformacional ou química na 
proteína carreadora, de forma que o poro a se abre para 
o lado oposto da membrana. 
￫Em razão da ligação do receptor ser fraca, a 
movimentação térmica da molécula ligada faz com que 
esta se separe e seja liberada no lado oposto da 
membrana. 
￫Um fator importante que determina quão rapidamente 
a substâncias e 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 velocidade de difusão de cada uma dessas 
substâncias através da membrana é diretamente 
proporcional à sua lipossolubilidade. 
￫De modo especial, grandes quantidades de oxigênio 
podem ser transportadas dessa maneira; por essa razão, 
o oxigênio pode ser levado para o interior das células 
quase como se não existisse a membrana celular 
 
￫Ainda que a água seja hidrossolúvel, ela passa com 
facilidade pelos canais das moléculas de proteínas que 
penetram por toda a espessura das membranas. 
￫Muitas das membranas celulares do corpo contêm 
“poros” proteicos chamados aquaporinas que permitem, 
seletivamente, a 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. 
￫Substâncias podem se deslocar por difusão simples 
diretamente através desses canais de um lado ao outro 
da membrana. 
￫Os poros são compostos de proteínas integrais da 
membrana celular que formam tubos abertos através da 
membrana e que ficam sempre abertos. 
￫As aquaporinas são proteínas de canal de água que 
aumentam a permeabilidade da bicamada lipídica da 
membrana celular à água. 
￫No entanto, o diâmetro do poro e sua carga elétrica 
fornecem seletividade que permite a passagem de 
somente algumas moléculas. 
￫Ex:. poros proteicos, denominados aquaporinas ou 
canais de água, permitem a passagem de água através 
da membrana celular, mas excluem outras moléculas. O 
poro é muito estreito para permitir a passagem de 
qualquer outro íon hidratado 
￫As proteínas canais são distinguidas por duas 
características importantes: 
(1) elas, em geral, são seletivamente permeáveis a certas 
substâncias; 
(2) muitos dos canais podem ser abertos ou fechados 
por comportas que são reguladas por sinais elétricos 
(canais dependentes de voltagem) ou químicos que se 
ligam a proteínas do canal (canais dependentes de 
ligantes). 
Muitas proteínas canais são altamente seletivas para o 
transporte de um ou mais íons ou moléculas específicas. 
￫Essa seletividade 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. 
￫Canais de potássio permitem a passagem de íons 
potássio, através da membrana celular, aproximadamente 
1.000 vezes mais facilmente do 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. 
￫No topo do poro do canal existem alças que formam 
filtro de seletividade estreita. Revestindo o filtro de 
seletividade encontram-se oxigênios carbonílicos. 
 
￫As comportas das proteínas canais fornecem meio para 
controlar a permeabilidade iônica dos canais. 
￫Acredita-se que algumas comportas sejam extensões 
da molécula, como se fossem comportas, semelhantes 
às das proteínas transportadoras que podem ocluir a 
abertura do canal ou podem ser removidas dessa 
abertura por alteração da conformação da própria 
molécula de proteína. 
 
A abertura e o fechamento desses canais podem ser 
controlados por dois modos: 
1. variações da voltagem., onde a conformação do canal 
ou das suas ligações químicas reage ao potencial elétrico 
através da membrana celular. 
*Por exemplo, no painel superior, uma forte carga 
negativa no lado interno da membrana celular, poderia 
presumivelmente fazer com que as comportas externas 
do canal do sódio permanecessem fechadas; 
2. Por controle químico (por ligantes). Algumas comportas 
das proteínas canais dependemda ligação de substâncias 
químicas (ou ligante) com a proteína, que causa alteração 
conformacional da proteína ou de suas ligações químicas 
na molécula da proteína que abre ou fecha sua comporta. 
￫Um importante exemplo de controle químico é o efeito 
da acetilcolina no chamado canal de acetilcolina. 
Osmose: 
￫Osmose é um processo de difusão da água através de 
uma membrana semipermeável e ocorre da solução 
menos concentrada para a mais concentrada. 
￫Esse processo é um tipo de transporte passivo, pois, 
durante a osmose, a célula não gasta energia. 
 
Transporte ativo: 
￫Às vezes, é necessária grande concentração de uma 
substância no líquido intracelular, embora o líquido 
extracelular só a contenha em baixa concentração, por 
exemplo, para os íons potássio. 
￫Assim, alguma fonte de energia deve causar maior 
deslocamento dos íons potássio para o interior da célula 
e deslocamento mais intenso dos íons sódio para fora 
das células. 
￫Quando a membrana celular transporta as moléculas ou 
íons “para cima”, contra um gradiente de concentração 
(ou “para cima”, contra um gradiente elétrico ou de 
pressão), o processo é chamado de transporte ativo. 
￫O transporte ativo primário usa uma fonte de energia 
química diretamente (por exemplo, o ATP) para mover 
as moléculas através da membrana contra seu gradiente. 
￫O transporte ativo secundário (cotransporte), por outro 
lado, usa um gradiente eletro-químico - gerado pelo 
transporte ativo - como fonte de energia para mover as 
moléculas contra seu gradiente, e assim não requer uma 
fonte química de energia como o ATP. 
Transporte ativo primário: 
￫Uma das bombas mais importantes das células animais 
é a bomba de sódio-potássio, que move Na+ para fora 
das células, e K- para dentro. 
￫Como o processo de transporte usa ATP como fonte 
de energia, ele é considerado um exemplo de transporte 
ativo primário. 
￫A bomba sódio-potássio não apenas mantém as 
concentrações apropriadas de Na+ e K+ nas células vivas, 
como também desempenha um papel importante na 
geração de voltagem através da membrana celular dos 
animais. 
￫Bombas como esta, que estão envolvidas no 
estabelecimento e manutenção da voltagem das 
membranas, também são conhecidas como bombas 
eletrogênicas. A bomba eletrogênica primária das plantas 
bombeia íons de hidrogênio (H+ao invés de sódio e 
potássio) 
Transporte ativo secundário: 
￫Os gradientes eletroquímicos instituídos pelo transporte 
ativo primário armazenam energia, que pode ser liberada 
conforme os íons movem-se novamente a favor de seu 
gradiente. 
￫O transporte ativo secundário usa a energia 
armazenada nesses gradientes, para mover outras 
substâncias contra seus próprios gradientes. 
*Um exemplo: Temos uma grande concentração de 
íons de sódio intracelular (graças a bomba sódio-potássio). 
Se uma rota, como uma proteína de canal ou carreadora 
estiverem disponíveis, os íons de sódio irão se mover a 
favor de seu gradiente de concentração e retornar ao 
interior da célula. 
￫No transporte ativo secundário, o movimento dos íons 
de sódio a favor do seu gradiente de concentração está 
associado ao transporte contra o gradiente de 
concentração de outras substâncias por uma proteína 
carreadora compartilhada (uma co-transportadora). 
 
 
Anotações: