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Transporte de Íons e Moléculas
através das Membranas

SOLANGE LEITE
Membranas Celulares
 Estruturas altamente diferenciadas.
 Capazes de selecionar, por mecanismos de
transporte Ativos e Passivos, os ingredientes que
devem passar, tanto para dentro, como para fora
da célula.
Membranas Celulares
Funções









Isolamento Físico: mantém o conteúdo interno separado,
mas não isolado do meio externo;
Regulação das trocas com o ambiente: controla a
entrada de íons e nutrientes, a eliminação de excretas e
a liberação de produtos de secreção (permeabilidade
seletiva);
Comunicação entre a célula e seu ambiente: ela contém
receptores que permitem reconhecer as moléculas ou as
mudanças no ambiente externo;
Suporte estrutural: as proteínas presentes mantém o
formato celular e também criam junções especializadas
que estabilizam a estrutura.
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MEMBRANAS CELULARES
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lipídica

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MEMBRANAS CELULARES
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COMPONENTES DAS
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► Parcial
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COMPONENTES DAS
MEMBRANAS CELULARES
Proteínas Transmembrana:
► Passagem Única
► Passagem Múltipla
Membranas Biológicas
Estrutura

 MODELO DO MOSAICO FLUIDO
- Sugerido por
Singer e Nicholson (1972)
- As proteínas das
membranas estão espalhadas na bicamada lipídica,
do lado interno, externo
ou atravessando completamente a membrana
plasmática
COMPONENTES DAS
MEMBRANAS CELULARES
MODELO MOSAICO FLUIDO:
Capacidade de migração dos fosfolipídeos e proteínas
pela membrana celular
Transporte através da Membrana
 SEM GASTO DE ENERGIA - PASSIVO
- Difusão Simples
- Difusão Facilitada
- Osmose
 COM GASTO DE ENERGIA – ATIVO
- Transporte Ativo – Bomba de Na+/K+
- Fagocitose
Transporte em Quantidade
- Pinocitose
- Clasmocitose
DIFUSÃO
 Transporte passivo;
 Ocorre devido ao movimento aleatório e contínuo da
substância nos líquidos corporais, devido a uma energia
cinética da própria matéria;
 Quando uma substância é colocada em presença de
outra igual, sendo que entre as mesmas há uma
diferença de concentração:
- Haverá um deslocamento espontâneo das
"partículas" do meio de maior (hipertônico) para o meio
de menor concentração (hipotônico)
o meio ficará
homogêneo (isotônico), interrompendo o fenômeno.
DIFUSÃO
 Pode se dar tanto através dos poros como também
através da dupla camada lipídica;
 É inversamente proporcional à distância a ser
percorrida e ao diâmetro da partícula;
Íons

Poros

Água

Poros e Bicamada Lipídica

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Bicamada Lipídica
DIFUSÃO SIMPLES
 Movimento cinético pelos orifícios ou pelos espaços
intermoleculares da membrana, sem necessidade da
participação de proteína transportadora;
Ocorre sem gasto de energia (passivo), ATP
intracelular e sem ajuda de
transportadores;
 A favor do gradiente de concentração do soluto;
 O2, CO2, N2, Ácidos graxos, Esteróides, Glicerol e
DIFUSÃO SIMPLES
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DIFUSÃO SIMPLES
DIFUSÃO FACILITADA
- Exige a participação de proteína carreadora para o
transporte das moléculas ou íons (não lipossolúveis ou de
tamanho molecular muito grande);
- Há alteração conformacional;
- Ex: Glicose, Galactose, Aminoácidos.
DIFUSÃO FACILITADA
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OSMOSE
- É a difusão através de membranas semipermeáveis,
onde há passagem apenas do
solvente do meio menos concentrado para o mais
concentrado a fim de equilibrá-los.
- A substância mais abundante a se difundir através
da membrana celular é a água.
- Passagem de água de um gradiente de menor
concentração de soluto para um gradiente de maior
concentração, por meio de uma membrana
semipermeável.
OSMOSE
OSMOSE

Solução Isotônica

Solução Hipertônica Solução Hipotônica
- Plasmólise - Turgescência -
TRANSPORTE ATIVO
- É o movimento de íons, ou de outras substâncias,
através da membrana, em combinação com uma
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gradiente de energia (concentração, pressão ou
elétrico).
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TRANSPORTE ATIVO
Bomba de Na+ e K+

Na realidade está
ocorrendo difusão e íons
de Na+ estão
continuamente
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No entanto, ao mesmo
tempo, a membrana está
expulsando íons Na+ da
célula, sem parar.

Manutenção do equilíbrio osmótico através do
bombeamento de íons Na+ para fora da célula.
TRANSPORTE ATIVO
Bomba de Na+ e K+

O K+, por difusão, tende a
"fugir" da célula, porém
a membrana o reabsorve
constantemente.
Ou seja, a membrana "força" a
passagem do K+ de um local de
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Importante na síntese de proteínas e na
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Transporte
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TRANSPORTE EM QUANTIDADE
 Capacidade das células de transferirem para o
seu interior, em bloco, grande quantidade de
macromoléculas (proteínas, polissacarídeos,
polinucleotídeos) e, até mesmo, partículas visíveis
ao microscópio óptico, como bactérias.
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  • 1. Transporte de Íons e Moléculas através das Membranas SOLANGE LEITE
  • 2. Membranas Celulares  Estruturas altamente diferenciadas.  Capazes de selecionar, por mecanismos de transporte Ativos e Passivos, os ingredientes que devem passar, tanto para dentro, como para fora da célula.
  • 3. Membranas Celulares Funções     Isolamento Físico: mantém o conteúdo interno separado, mas não isolado do meio externo; Regulação das trocas com o ambiente: controla a entrada de íons e nutrientes, a eliminação de excretas e a liberação de produtos de secreção (permeabilidade seletiva); Comunicação entre a célula e seu ambiente: ela contém receptores que permitem reconhecer as moléculas ou as mudanças no ambiente externo; Suporte estrutural: as proteínas presentes mantém o formato celular e também criam junções especializadas que estabilizam a estrutura.
  • 6. COMPONENTES DAS MEMBRANAS CELULARES Proteínas Integrais: ► Parcial ► Transmembrana
  • 7. COMPONENTES DAS MEMBRANAS CELULARES Proteínas Transmembrana: ► Passagem Única ► Passagem Múltipla
  • 8. Membranas Biológicas Estrutura  MODELO DO MOSAICO FLUIDO - Sugerido por Singer e Nicholson (1972) - As proteínas das membranas estão espalhadas na bicamada lipídica, do lado interno, externo ou atravessando completamente a membrana plasmática
  • 9. COMPONENTES DAS MEMBRANAS CELULARES MODELO MOSAICO FLUIDO: Capacidade de migração dos fosfolipídeos e proteínas pela membrana celular
  • 10.
  • 11. Transporte através da Membrana  SEM GASTO DE ENERGIA - PASSIVO - Difusão Simples - Difusão Facilitada - Osmose  COM GASTO DE ENERGIA – ATIVO - Transporte Ativo – Bomba de Na+/K+ - Fagocitose Transporte em Quantidade - Pinocitose - Clasmocitose
  • 12. DIFUSÃO  Transporte passivo;  Ocorre devido ao movimento aleatório e contínuo da substância nos líquidos corporais, devido a uma energia cinética da própria matéria;  Quando uma substância é colocada em presença de outra igual, sendo que entre as mesmas há uma diferença de concentração: - Haverá um deslocamento espontâneo das "partículas" do meio de maior (hipertônico) para o meio de menor concentração (hipotônico) o meio ficará homogêneo (isotônico), interrompendo o fenômeno.
  • 13. DIFUSÃO  Pode se dar tanto através dos poros como também através da dupla camada lipídica;  É inversamente proporcional à distância a ser percorrida e ao diâmetro da partícula; Íons Poros Água Poros e Bicamada Lipídica Gases e Hormônios Bicamada Lipídica
  • 14. DIFUSÃO SIMPLES  Movimento cinético pelos orifícios ou pelos espaços intermoleculares da membrana, sem necessidade da participação de proteína transportadora; Ocorre sem gasto de energia (passivo), ATP intracelular e sem ajuda de transportadores;  A favor do gradiente de concentração do soluto;  O2, CO2, N2, Ácidos graxos, Esteróides, Glicerol e
  • 18. DIFUSÃO FACILITADA - Exige a participação de proteína carreadora para o transporte das moléculas ou íons (não lipossolúveis ou de tamanho molecular muito grande); - Há alteração conformacional; - Ex: Glicose, Galactose, Aminoácidos.
  • 21. OSMOSE - É a difusão através de membranas semipermeáveis, onde há passagem apenas do solvente do meio menos concentrado para o mais concentrado a fim de equilibrá-los. - A substância mais abundante a se difundir através da membrana celular é a água. - Passagem de água de um gradiente de menor concentração de soluto para um gradiente de maior concentração, por meio de uma membrana semipermeável.
  • 23. OSMOSE Solução Isotônica Solução Hipertônica Solução Hipotônica - Plasmólise - Turgescência -
  • 24. TRANSPORTE ATIVO - É o movimento de íons, ou de outras substâncias, através da membrana, em combinação com uma proteína carreadora, mas, além disso, contra um gradiente de energia (concentração, pressão ou elétrico). - Há um consumo de ATP intracelular.
  • 25. TRANSPORTE ATIVO Bomba de Na+ e K+ Na realidade está ocorrendo difusão e íons de Na+ estão continuamente penetrando na célula. No entanto, ao mesmo tempo, a membrana está expulsando íons Na+ da célula, sem parar. Manutenção do equilíbrio osmótico através do bombeamento de íons Na+ para fora da célula.
  • 26. TRANSPORTE ATIVO Bomba de Na+ e K+ O K+, por difusão, tende a "fugir" da célula, porém a membrana o reabsorve constantemente. Ou seja, a membrana "força" a passagem do K+ de um local de menor concentração (plasma), para o de maior concentração Há o gasto de energia no processo. Importante na síntese de proteínas e na respiração celular.
  • 27.
  • 28. Bomba de Na+ e K+
  • 30. TRANSPORTE EM QUANTIDADE  Capacidade das células de transferirem para o seu interior, em bloco, grande quantidade de macromoléculas (proteínas, polissacarídeos, polinucleotídeos) e, até mesmo, partículas visíveis ao microscópio óptico, como bactérias.  Fagocitose e Pinocitose: também relacionadas com um mecanismo de defesa existente em muitos animais, realizado por células denominadas fagócitos.

Notas do Editor

  1. Quando falamos em osmose, processo físico, que nada mais é do que um caso particular de difusão, devemos entender que este não consome energia, pois se dá no sentido do meio mais concentrado para o menos concentrado (podemos aqui exemplificar com a fumaça do cigarro, que tende a se expandir de sua área de maior concentração para espaços de menor concentração). Contudo os processos biológicos tendem a inverter o fluxo, ou seja, as moléculas migram contra o gradiente de concentração, passando de áreas de pequena concentração para áreas de maior concentração. (aqui podemos fazer uma comparação com um salão lotado onde queremos entrar, para tanto precisamos fazer força e assim gastamos energia).
  2. PARA EFEITO DIDÁTICO, A MEMBRANA PODE SER CONSIDERADA COMO TENDO QUATRO ESTRUTURAS BÁSICAS
  3. OBS: Há canais sofisticados que possuem, além da barreira da carga, um ou dois portões que se abrem sob comando (Canais de Na+ - que participam do potencial de ação). O portão fica fechado durante o potencial de repouso e se abre durante o potencial de ação. Nos canais com carga, não passam substâncias sem carga.
  4. OBS: O Cl- entra e sai com facilidade. O íon K+ é menos permeável que o Cl-, mas cerca de 200 vezes mais permeável que o Na+. Os anions HCOO3- e fosfatos são muito pouco permeáveis. O Ca+ ter comportamento especial.
  5. a) Difusão de um soluto, através da membrana; b) Penetração de moléculas de soluto para o interior da célula, até atingir a mesma concentração, dos dois lados da membrana. e c) movimento de soluto através da membrana, ocorre com a mesma velocidade, em ambas as direções.
  6. A proteína carreadora facilita a passagem das moléculas ou íons através da membrana. Nesse tipo de difusão, algumas proteínas atuam facilitando a passagem de certas moléculas que, por difusão simples, demorariam muito tempo para atravessar a membrana. Esse processo é particularmente comum no movimento de glicose, aminoácidos e vitaminas em alguns tipos celulares, podendo ser reversível. A hipótese de que a difusão facilitada se deve à presença de um transportador que se combina com o soluto penetrante tem sido apoiada pela identificação de proteínas extraídas de membranas que se combinam especificamente com substâncias que penetram nas células por difusão facilitada. Ex: GLICOSE; A glicose, importante monossacarídeo, atravessa a membrana celular de fora para dentro da célula (do meio de maior concentração para o meio de menor concentração de glicose) ligada a uma proteína carregadora específica para glicose. GALACTOSE, AMINOÁCIDOS
  7. A proteína carreadora facilita a passagem das moléculas ou íons através da membrana. Nesse tipo de difusão, algumas proteínas atuam facilitando a passagem de certas moléculas que, por difusão simples, demorariam muito tempo para atravessar a membrana. Esse processo é particularmente comum no movimento de glicose, aminoácidos e vitaminas em alguns tipos celulares, podendo ser reversível. A hipótese de que a difusão facilitada se deve à presença de um transportador que se combina com o soluto penetrante tem sido apoiada pela identificação de proteínas extraídas de membranas que se combinam especificamente com substâncias que penetram nas células por difusão facilitada.
  8. O exemplo mais conhecido e estudado é o transporte dos íons Na+ e K+, através da membrana, contra um gradiente de concentração dos mesmos, conhecido como bomba de Na+/K+ que ocorre basicamente por três motivos: 1) manutenção da alta concentração de K+ dentro da célula, importante na síntese de proteínas e na respiração celular. 2) manutenção do equilíbrio osmótico através do bombeamento de íons Na+ para fora da célula. 3) estabelecimento de diferença de cargas elétricas na membrana plasmática (fundamental para a manutenção do meio negativo intracelular).
  9. Isto é evidentemente contrário à tendência natural da difusão, e para poder ocorrer, necessita de um gasto de energia: é o transporte ativo. Quando analisamos o conteúdo de uma hemácia, encontramos nela concentrações de íons de sódio (Na+) Muito menor do que a concentração de sódio no plasma (solução aquosa do sangue). Ora, se raciocinarmos em termos de difusão deveria entrar na célula até que as concentrações fora e dentro se igualassem. No entanto, isto não ocorre, enquanto a hemácia estiver viva, sua concentração interna de Na+ é baixa.
  10. Já a situação do íon potássio (K+) na hemácia é inversa: encontramos sempre na célula concentração de potássio (K+) muito superior à do plasma. O K+, por difusão, tende a "fugir" da célula, porém a membrana o reabsorve constantemente. Ou seja, a membrana "força" a passagem do K+ de um local de menor concentração (plasma), para o de maior concentração gastando energia no processo.
  11. É graças a uma enzima localizada na superfície interna da membrana (uma fosfatase), que o ATP é hidrolisado em ADP, fornecendo energia para o transporte ativo do Na+ e K+. Pelo fato destes íons atravessarem normalmente a membrana celular, através do processo de difusão facilitada, auxiliados por uma proteína localizada na membrana, houve a necessidade da célula desenvolver um processo capaz de manter uma diferença de concentração entre eles. A concentração maior de íons Na+ está no meio extracelular e a de íons K+ no meio intracelular, e é necessário que este estado se mantenha. A manutenção da concentração destes íons, dentro e fora da célula, ocorre por um processo ativo que foi denominado "Bomba de Sódio e Potássio". CADA ATP QUE É HIDROLISADO POSSIBILITA O TRANSPORTE DE TRÊS ÍONS Na+ PARA O ESPAÇO EXTRACELULAR E DE DOIS ÍONS K+ PARA O MEIO INTRACELULAR.
  12. COMO SÃO SEMPRE 3NA QUE SAEM PARA 2K QUE ENTRAM, ISSO GERA UMA DIFERENÇA DE VOLTAGEM (DE POTENCIAL ELÉTRICO) QUE EXISTE ENTRE AMBOS OS LADOS DA MEMBRANA PLASMÁTICA, ONDE O LADO CITOPLASMÁTICO É GERALMENTE NEGATIVO EM RELAÇÃO AO LADO EXTRACELULAR.
  13. É o processo pelo qual a célula engloba "come“ partículas sólidas. Processo comum aos macrófagos. Através de PSEUDÓPODOS O material após ser envolvido pela célula, fica protegido dentro da estrutura chamada fagossoma (ou pinossoma, se a ingestão for de líquidos). Para que seja digerido, há a necessidade da presença de enzimas.
  14. S1 . bactéria livre, S2 . bactéria em processo de englobamento, S3 . bactéria no interior do vacúolo fagocítico.
  15. É o processo pelo qual a célula, graças a expansões no citoplasma, engloba "bebe“ partículas líquidas. Ocorre pelo invaginamento Da membrana Formam-se assim vacúolos contendo líquido, que se aprofundam no citoplasma tornando-se cada vez menores, o que sugere uma transferência de líquido para o hialoplasma. Muitas células exibem esse fenômeno, como os macrófagos e as células endoteliais dos capilares sangüíneos.
  16. É o processo pelo qual a célula, graças a expansões no citoplasma, engloba "bebe“ partículas líquidas. Ocorre pelo invaginamento Da membrana Formam-se assim vacúolos contendo líquido, que se aprofundam no citoplasma tornando-se cada vez menores, o que sugere uma transferência de líquido para o hialoplasma. Muitas células exibem esse fenômeno, como os macrófagos e as células endoteliais dos capilares sangüíneos.