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Membrana
     celular
  Transporte
transmembranar
Os seres heterotróficos obtêm a matéria orgânica
               que necessitam a partir do meio!


      INGESTÃO                        ABSORÇÃO




Ex: todos os animais e alguns       Ex: decompositores
    seres do reino protista
Todos os nutrientes resultantes da
  digestão do alimento (matéria
 orgânica) terão agora de entrar
 nas células: ABSORÇÃO (para
   servirem como fonte de energia,
 participarem em reacções vitais, para
         “construção” de novas
            células, etc)…!



  Como todas as células se encontram
    definidas e delimitadas por uma
    membrana plasmática, todos os
   compostos têm que a atravessar!
A membrana celular é como a cerca de uma prisão: delimita
   o terreno, faz a fronteira, controla entradas e saídas
                    (barreira selectiva)…
(essa estrutura ultra-fina: 6
                                  a 9 nm* de espessura)

                                   * 1nm = 1,0 x 10-9 m

  Antes de ser vista, já se pressupunha que existisse uma
                     membrana celular:
 resistência da superfície celular à penetração por micro-
agulhas!
 extravasamento ocasional do citoplasma…
 variação do volume das células.
As 1as evidências de que a membrana celular era composta
por fosfolípidos estavam relacionadas com o facto de quanto
 mais solúvel em lípidos fosse uma molécula mais depressa
  atravessava as membranas… Além disso, as estruturas
membranares eram destruídas quando sobre elas se faziam
                   atuar solventes lipídicos.
                                  membrana




                 Meio                Meio
   molécula   extracelular       intracelular
Obtencao de materia_pelos_seres_heterotroficos_-_membrana_celular
Tendo em
    conta as
características
      dos
  fosfolípidos
  (moléculas
 anfipáticas),
 como se irão
 dispor estas
   moléculas
      para
 formarem as
 membranas?
 Uma só camada de fosfolípidos: modelo
                                   impossível – a zona da cauda dos
                              fosfolípidos é apolar – sem afinidade com a
    Modelo de Langmuir
     (início do sec. XX)
                                água (e dentro e fora da célula o meio é
                                               aquoso)!!
                              Sendo os fosfolípidos moléculas anfipáticas,
                              necessariamente têm de se dispor em dupla
                                  camada /micelas para formarem as
                                              membranas.
Gorter e Grendel (1925)
Assim, a cabeça polar/hidrofílica fica sempre em contacto com os meios intra e
extracelular (que são aquosos), enquanto que as zonas apolares (hidrofóbicas)
  estão voltadas umas para as outras de forma a não entrarem em contacto
                            constante com a água!
Um ácido gordo é uma molécula linear com duas extremidades
quimicamente diferentes. Uma extremidade é «hidrofóbica», isto é, não se
           mistura com a água, tal como o óleo ou as gorduras.
   A outra extremidade — a extremidade ácida — é hidrofílica, ou seja,
 mistura-se prontamente com a água. As bicamadas lipídicas formam-se
 espontaneamente, sempre que há moléculas de ácidos gordos agitados
                                em água.
Zona polar
(HIDROFÍLICA)




(HIDROFÓBICA)
  Zona apolar
  Zona polar
(HIDROFÍLICA)
 Bicamada fosfolípidica (nua/sem
                            revestimento de proteínas): modelo com
                        limitações – a membrana seria muito instável e
                          não explicava a passagem das substâncias
Gorter e Grendel (1925) polares e de moléculas de grandes dimensões.


                             Composto por bicamada fosfolípidica
                            com revestimento de proteínas): modelo
                            com limitações – continuava a não explicar
                            a passagem das substâncias polares e de
 Davson e Danielli (1935)   moléculas de grandes dimensões.
 Bicamada fosfolípidica revestida por uma
                      camada de proteínas em ambos os lados e que
                         formam poros: modelo com limitações – a
                      relação entre proteínas/fosfolípidos não é igual
                      em todas as membranas …! E mais, sujeitando
 Davson e Danielli     as membranas a enzimas (lipases), a camada
     (1954)                 fosfolipídica ficava muito danificada!!

                             Modelo do mosaico fluido -
                                             actual
                           Há proteínas (periféricas) que se destacam
                            mais facilmente da membrana que outras
Singer e Nicolson (1972)              (proteínas integradas)!
 Modelo proposto por S. J. Singer e G. L. Nicholson na década de
   setenta do século XX, sendo o modelo actualmente aceite, para a
                ultraestrutura biológica das membranas.
   É um modelo unitário: aplica-se a todas as membranas, de todo o
tipo de seres (eucariontes e procariontes) e de organitos (mitocôndrias,
                      cloroplastos, núcleo, etc…).
        IMPORTANTE: explica a fusão das membranas entre si!
SISTEMA
ENDOMEMBRANAR
   DA CÉLULA
Segundo este modelo, a membrana biológica é uma estrutura dinâmica,
 fluida, cuja constituição básica é uma bicamada de fosfolípidos (bicamada
  lipídica), sobre a qual se encontram distribuídas moléculas proteicas nela
                inseridas (DAÍ A DESIGNAÇÃO DE MOSAICO!)
As proteínas, que fazem parte
     da ultra-estrutura das
biomembranas, podem estar
  ligadas à sua superfície -
  proteínas extrínsecas ou
    periféricas - ou podem
     encontrar-se total ou
 parcialmente embebidas na
     bicamada - proteínas
  intrínsecas ou integrais -
  originando uma estrutura
          assimétrica.
Na face externa da membrana encontram-se hidratos de
    carbono/glicidos ligados, quer à cabeça hidrofílica dos fosfolípidos
 (glicolípidos), quer às proteínas (glicoproteínas), e que se pensa serem
              importantes no reconhecimento de substâncias.
   Os lípidos da bicamada são
      móveis, alterando com
frequência a sua posição dentro
     de uma camada. Podem
executar movimentos laterais ou
  movimentos flip-flop, em que
  saltam de uma camada para
 outra (mais raro). As proteínas
    também podem mover-se
           lateralmente.
 … DAÍ A DESIGNAÇÃO DE …
             FLUIDO!
As moléculas lipídicas têm grande mobilidade lateral,
trocando de posição, com outras – a membrana é dinâmica!
  As proteínas também se podem deslocar lateralmente ao
                    longo da membrana!




    Movimentos laterais de
                                    Movimentos transversais de
    fosfolípidos dentro da
                                  fosfolípidos para a outra camada
       mesma camada
                               (movimentos de flip-flop) - estes são
                                   raros porque a zona hidrofílica
                             dificilmente atravessa a zona hidrófoba!
Nas membranas podem
                                 ainda surgir pequenas
                                moléculas de colesterol
                                (conferem resistência e
                                     estabilidade)!
                             As proteínas, além de função
                             estrutural podem ainda servir
                             para facilitar o transporte de
                               substâncias ou funcionar
                             como recetores ou enzimas!
As membranas são complexos lipo-proteicos: 60 a 75% do
seu peso corresponde a proteínas; 25% a 40% a lípidos e
          podem conter até 10% de glícidos!!!!
Dadas as características químicas da membrana celular,
     ela apresenta uma permeabilidade seletiva!
  Gases e moléculas
 polares sem carga de
 reduzidas dimensões
atravessam facilmente a
      membrana…
 Moléculas de grande
dimensão ou com carga
   elétrica terão mais
       dificuldade!        A membrana plasmática pode facilitar,
                            dificultar ou impedir a passagem de
                          substâncias, uma propriedade designada
                                 de permeabilidade seletiva!!
CONCEITOS IMPORTANTES

   SOLUTO          Substância que se pode dissolver.

                   Substância na qual se dissolve o
  SOLVENTE         soluto (formando uma solução).

CONCENTRAÇÃO         Razão entre a massa de uma
                   substância e o volume da solução.
Meio hipotónico      VS        Meio hipertónico
 Meio “menos” concentrado         Meio “mais” concentrado
(menor quantidade de soluto).   (maior quantidade de soluto).
Obtencao de materia_pelos_seres_heterotroficos_-_membrana_celular
Aspeto de células animais (em cima) e células vegetais
(em baixo) quando colocadas em meios com diferentes
                   concentrações.
GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM

                              No sentido de equilibrar as
                        concentrações dentro e fora da célula a
H 2O   H 2O            água tenderá a entrar para o seu interior!


                           A célula aumenta de volume!
                         Aumento do volume celular devido
                               à entrada de água
                        Rebentamento da célula causado pelo
                     ultrapassar do limite máximo de turgidez …
GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM


                       No sentido de equilibrar as
                 concentrações dentro e fora da célula a
                 água tenderá a sair para o seu exterior!
H 2O   H 2O

                         A célula diminui de volume!

                       Diminuição do volume celular
                         devido à saída de água
GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM


                Uma vez que as concentrações dentro e
                  fora da célula são semelhantes, a
H 2O   H 2O
                quantidade de água que entra na célula
                       é igual aquela que sai …

H 2O   H 2O


                    A célula mantém o seu volume!
MEIO HIPOTÓNICO
MEIO ISOTÓNICO

                 MEIO HIPERTÓNICO



                    CÉLULA             CÉLULA
                 PLASMOLISADA          TÚRGIDA
Célula em      Célula “ganhou”   Célula “perdeu”
“equilíbrio”        água              água
Células da epiderme da     Células da epiderme da cebola
cebola coradas com vermelho   coradas com vermelho neutro
neutro e colocadas num meio       e colocadas num meio
         hipotónico.                    hipertónico.
As células vegetais não sofrem
         lise celular!!!



  As células vegetais apresentam
parede celular, estrutura rígida que
oferece resistência e que impede a
 lise(“rebentamento”) – as células
 animais, por não a apresentarem,
tornam-se mais suscetíveis a este
 fenómeno (só acontece se foram
colocadas em meios hipotónicos!)
Afinal, o que é a                     ?
                                        A OSMOSE é o nome dado ao
                                        movimento da água (pequena
                                      molécula polar fundamental à vida)
                                       entre meios com concentrações
                                        diferentes, separados por uma
                                     membrana semipermeável! (permeável
                                        à água mas não aos solutos).
                                     Este movimento da água ocorre sempre do
                                      meio hipotónico para o meio hipertónico.
Poderíamos comparar o transporte
                                    Este tipo de transporte ocorre no sentido de
  passivo ao movimento de uma
                                          tentar atingir-se um equilíbrio…
pedra caindo do alto de um prédio
                                      Este tipo de transporte ocorre sem gasto
 a favor da gravidade e por isso
                                           de energia por parte da célula:
      sem gasto de energia!
                                              TRANSPORTE PASSIVO
Afinal, o que é a             ?

                         Transporte   Estudos recentes revelam que
                            não       a água atravessa a membrana
                          mediado        diretamente através dos
                                          fosfolípidos (ainda que
                                       lentamente – transporte não
                                          mediado), mas que, no
                                         entanto, existem também
                                      canais proteicos especialistas
                                        no transporte da água (“via
      Aquaporinas                     rápida” – transporte mediado)
Transporte                               chamados aquaporinas!
 mediado
OUTROS CONCEITOS IMPORTANTES

PRESSÃO OSMÓTICA            PRESSÃO DE TURGESCÊNCIA

Corresponde à pressão que   Corresponde à pressão que o conteúdo
   tem de ser feita para        celular exerce sobre as paredes
   contrariar o processo     celulares, quando a célula fica túrgida
         osmótico!                  após a entrada de água!
PRESSÃO OSMÓTICA
   A água pura (destilada) está
 separada de uma solução com
      5% de soluto por uma
membrana semipermeável. Para
  impedir o movimento da água
   exerce-se uma força com um
pistão sobre o topo da solução –
     essa força corresponde à
        pressão osmótica!
 Quanto maior for a diferença de
  concentrações maior será a
      pressão osmótica!
A OSMOSE NAS NOSSAS VIDAS
 Observa-se claramente o fenómeno da
osmose ao temperarmos uma salada de
    alface com vinagre e sal. O meio
 externo, por ser mais concentrado que
    as folhas, “retira” água destas por
  osmose. Consequência: decorridos
vários minutos, as folhas ficam murchas.
                         Quando se torna necessária a administração de
                           soluções fisiológicas no sangue (o chamado
                            “ficar a soro”), os pacientes recebem uma
                            solução isotónica em relação às hemácias
                          (0,9% de cloreto de sódio), pois somente esta
                                 manterá o volume das hemácias!
A OSMOSE NAS NOSSAS VIDAS
ALGUNS PROTISTAS POSSUEM   Como estes organismos vivem na
NAS SUAS CÉLULAS VACÚOLOS   água doce, há tendência para a
       CONTRÁCTEIS!       água entrar na célula por osmose. O
                           excesso de água é drenado para o
                               vacúolo contráctil que, por
                           contração, a expele para o exterior
                              através de um poro excretor.
Porque a água não é a única substância a atravessar
                 a membrana…
Na difusão simples as moléculas
                              movimentam-se do meio onde a
                             sua concentração é mais elevada
                             (hipertónico) para o meio onde a
                              sua concentração é mais baixa
                                        (hipotónico).


                             Este movimento dá-se, mais
                               uma vez, a favor de um
    Este movimento
                                     equilíbrio!
preferencial dá-se até os
meios intra e extracelular
   estarem isotónicos
Gases, pequenas moléculas
                                polares e compostos
                                    lipossolúveis
                           atravessam a membrana (sem
                              uso das proteínas como
                            elementos transportadores)
                               através deste processo!




    MEIO         MEIO
HIPERTÓNICO   HIPOTÓNICO
Este processo é muito importante ao
nível da hematose pulmonar (troca de
 gases entre os alvéolos e o sangue
           nos capilares).
                    Os alvólos estão
                 enriquecidos em O2 e o
                  sangue venoso que lá
               chega empobrecido nesse
                gás. Naturalmente, o O2
               passa para o sangue, onde
               existe menor concentração
               de O2. Com o CO2 ocorre o
                        inverso!
Mas … e as substâncias que atravessam os fosfolípidos com
 dificuldade (glucose, iões, etc)? … A CÉLULA PRECISA
                DESSAS SUBSTÂNCIAS!!!
Um elevado número de moléculas polares de dimensões consideráveis,
atravessam a membrana celular a favor do gradiente de concentração, mas
 a uma velocidade superior à esperada, se o fizessem por difusão simples.




                                         Legenda: Difusão facilitada. Passo
                                        1 - ligação da molécula a transportar
                                        à permease; passos 2 e 3 - alteração
                                         conformacional da permease, para
                                          permitir a passagem da molécula
                                                através da membrana.
A difusão facilitada deve-
                                        se à existência de
                                    proteínas transportadoras
                                       na membrana, que
                                     promovem a passagem
                                     destas substâncias. As
                                    proteínas são específicas
                                        para cada tipo de
                                          substâncias e
  No entanto, cada permease só            denominam-se
consegue transportar uma molécula          permeases.
           de cada vez!
Difusão simples e facilitada
 transportam substâncias sem
  gastos de energia a favor do
gradiente de concentração (do
     meio hipertónico para o
    hipotónico)… a diferença
reside apenas no facto de um
   processo ser não mediado
(difusão simples) e o outro ser
  mediado (difusão facilitada).
 A difusão simples (B) é um processo
                                        mais lento que a difusão facilitada (A)
                                        (para igual concentração de soluto, a
                                           velocidade é maior neste último)
                                       Aumentando a quantidade de soluto
                                        a velocidade de ambos os processos
                                         também aumenta! Mas, se se tratar
                                          de difusão facilitada, a uma dada
                                         altura essa velocidade estabiliza! É
 Legenda: Gráfico comparativo da           QUE AS PERMEASES ESTÃO
taxa de difusão de substâncias em         SATURADAS (todas ocupadas no
      função da diferença de          transporte) E POR ISSO, MESMO QUE
 concentração entre os meios nos
                                             EXISTA MUITO SOLUTO, A
processos de difusão facilitada (A)
       e difusão simples (B).
                                      VELOCIDADE DE TRANSPORTE NÃO
                                                     AUMENTA!
MEIO EXTRACELULAR




MEIO INTRACELULAR
Obtencao de materia_pelos_seres_heterotroficos_-_membrana_celular
É o único mecanismo que
 permite à célula manter as
         diferenças de
 concentração entre o meio
 extracelular e intracelular!
      (esta diferença de
  concentrações pode ser
   vital à sobrevivência da
   célula! Por exemplo, as
células do fígado acumulam
  elevadas quantidades de
            glucose.)
 Transporte de solutos
   através de membranas
    contra o gradiente de
   concentração (do meio
   hipotónico para o meio
         hipertónico).
     Implica consumo de
        energia (ATP).
       É necessária a
  intervenção de proteínas
transportadoras específicas
–TRANSPORTE MEDIADO.
DIFUSÃO SIMPLES      TRANSPORTE ATIVO




AMBOS SÃO TRANSPORTES MEDIADOS!!
O transporte de
   compostos contra o
      gradiente de
  concentração e com
  gastos de energia é
efectuado por proteínas
designadas por bombas.
Estas podem conseguir
transportar mais do que
     uma molécula.
Obtencao de materia_pelos_seres_heterotroficos_-_membrana_celular
No caso específico do sódio e do potássio, seria de esperar, tendo
  presentes os valores indicados no quadro anterior, que, a não existirem
   mecanismos de bombeamento de iões que contrariem o gradiente, se
    atingisse o equilíbrio, graças à simples difusão dos iões através dos
 respetivos canais. Graças porém às bombas de sódio/potássio, os fluxos
passivos de saída do potássio e de entrada do sódio, são constantemente
   contrariados por fluxos ativos. Assim se mantêm os desníveis de teor
                               destes dois iões.
ENDOCITOSE




 EXOCITOSE
FAGOCITOSE

ENDOCITOSE

                  PINOCITOSE

                  Estes tipos de transportes
               ocorrem devido à necessidade
                da célula transportar (para o
EXOCITOSE
             interior – endocitose, ou exterior -
                  exocitose) compostos de
                 elevadas dimensões ou em
              elevadas quantidades num curto
                      espaço de tempo!
Para além dos mecanismos de
      difusão e transporte de
pequenas moléculas através da
    membrana plasmática, as
 células possuem ainda outros
   recursos que possibilitam o
    transporte, para o interior
    (endocitose) ou o exterior
(exocitose), de macromoléculas,
     partículas com maiores
    dimensões ou mesmo de
         pequenas células.
Endocitose (endo = interior
     + kytos = célula)
  O material é transportado
 através de invaginações da
       membrana. Essas
invaginações progridem para    Processo de endocitose
  o interior e separam-se da
   membrana, constituindo
    vesículas endocíticas.
 Distinguem-se dois tipos de
  endocitose: a fagocitose e
          a pinocitose.
Na fagocitose, a célula emite
            prolongamentos,
    denominados pseudópodes, que
     englobam a partícula, formando
 uma vesícula fagocítica que se destaca
     da membrana para o interior do
  citoplasma. A fagocitose constitui o
      processo digestivo de muitos
organismos unicelulares como a amiba,
  mas também pode ser observada em
células animais como os macrófagos do
   sistema imunitário (mecanismo de
     defesa contra bactérias, células
     cancerosas e outras partículas
        estranhas ao organismo).
Pinocitose (pino = beber + kytos =
                 célula).
  A pinocitose constitui um processo
  semelhante, no qual as substâncias
 que entram na célula sãosubstâncias
   dissolvidas ou fluidos, pelo que as
 vesículas pinocíticas são de menores
 dimensões. Este tipo de transporte de
    materiais ocorre, por exemplo, no
            epitélio intestinal.
  Só é possível que estes processos
   ocorram porque as membranas
(celulares, de vesículas, de organitos)
   são constituídas pelos mesmos
elementos e, por isso, podem unir-se!
Exocitose (exo = exterior + kytos =
                   célula).
   É o processo inverso à endocitose, no
    qual as células libertam para o meio
   extracelular substâncias armazenadas
em vesículas exocíticas. Na exocitose, as
  vesículas de secreção fundem-se com a
  membrana plasmática, libertando o seu
    conteúdo para o meio extracelular. A
 exocitose é fundamental para a célula se
livrar de resíduos da digestão intracelular,
  que se tornariam tóxicos para a mesma
    se não fossem excretados. No corpo
     humano, as enzimas digestivas no
 pâncreas são segregadas por exocitose.

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Obtencao de materia_pelos_seres_heterotroficos_-_membrana_celular

  • 1. Membrana celular Transporte transmembranar
  • 2. Os seres heterotróficos obtêm a matéria orgânica que necessitam a partir do meio! INGESTÃO ABSORÇÃO Ex: todos os animais e alguns Ex: decompositores seres do reino protista
  • 3. Todos os nutrientes resultantes da digestão do alimento (matéria orgânica) terão agora de entrar nas células: ABSORÇÃO (para servirem como fonte de energia, participarem em reacções vitais, para “construção” de novas células, etc)…! Como todas as células se encontram definidas e delimitadas por uma membrana plasmática, todos os compostos têm que a atravessar!
  • 4. A membrana celular é como a cerca de uma prisão: delimita o terreno, faz a fronteira, controla entradas e saídas (barreira selectiva)…
  • 5. (essa estrutura ultra-fina: 6 a 9 nm* de espessura) * 1nm = 1,0 x 10-9 m Antes de ser vista, já se pressupunha que existisse uma membrana celular:  resistência da superfície celular à penetração por micro- agulhas!  extravasamento ocasional do citoplasma…  variação do volume das células.
  • 6. As 1as evidências de que a membrana celular era composta por fosfolípidos estavam relacionadas com o facto de quanto mais solúvel em lípidos fosse uma molécula mais depressa atravessava as membranas… Além disso, as estruturas membranares eram destruídas quando sobre elas se faziam atuar solventes lipídicos. membrana Meio Meio molécula extracelular intracelular
  • 8. Tendo em conta as características dos fosfolípidos (moléculas anfipáticas), como se irão dispor estas moléculas para formarem as membranas?
  • 9.  Uma só camada de fosfolípidos: modelo impossível – a zona da cauda dos fosfolípidos é apolar – sem afinidade com a Modelo de Langmuir (início do sec. XX) água (e dentro e fora da célula o meio é aquoso)!! Sendo os fosfolípidos moléculas anfipáticas, necessariamente têm de se dispor em dupla camada /micelas para formarem as membranas. Gorter e Grendel (1925) Assim, a cabeça polar/hidrofílica fica sempre em contacto com os meios intra e extracelular (que são aquosos), enquanto que as zonas apolares (hidrofóbicas) estão voltadas umas para as outras de forma a não entrarem em contacto constante com a água!
  • 10. Um ácido gordo é uma molécula linear com duas extremidades quimicamente diferentes. Uma extremidade é «hidrofóbica», isto é, não se mistura com a água, tal como o óleo ou as gorduras. A outra extremidade — a extremidade ácida — é hidrofílica, ou seja, mistura-se prontamente com a água. As bicamadas lipídicas formam-se espontaneamente, sempre que há moléculas de ácidos gordos agitados em água.
  • 11. Zona polar (HIDROFÍLICA) (HIDROFÓBICA) Zona apolar Zona polar (HIDROFÍLICA)
  • 12.  Bicamada fosfolípidica (nua/sem revestimento de proteínas): modelo com limitações – a membrana seria muito instável e não explicava a passagem das substâncias Gorter e Grendel (1925) polares e de moléculas de grandes dimensões.  Composto por bicamada fosfolípidica com revestimento de proteínas): modelo com limitações – continuava a não explicar a passagem das substâncias polares e de Davson e Danielli (1935) moléculas de grandes dimensões.
  • 13.  Bicamada fosfolípidica revestida por uma camada de proteínas em ambos os lados e que formam poros: modelo com limitações – a relação entre proteínas/fosfolípidos não é igual em todas as membranas …! E mais, sujeitando Davson e Danielli as membranas a enzimas (lipases), a camada (1954) fosfolipídica ficava muito danificada!! Modelo do mosaico fluido - actual Há proteínas (periféricas) que se destacam mais facilmente da membrana que outras Singer e Nicolson (1972) (proteínas integradas)!
  • 14.  Modelo proposto por S. J. Singer e G. L. Nicholson na década de setenta do século XX, sendo o modelo actualmente aceite, para a ultraestrutura biológica das membranas.  É um modelo unitário: aplica-se a todas as membranas, de todo o tipo de seres (eucariontes e procariontes) e de organitos (mitocôndrias, cloroplastos, núcleo, etc…). IMPORTANTE: explica a fusão das membranas entre si!
  • 15. SISTEMA ENDOMEMBRANAR DA CÉLULA
  • 16. Segundo este modelo, a membrana biológica é uma estrutura dinâmica, fluida, cuja constituição básica é uma bicamada de fosfolípidos (bicamada lipídica), sobre a qual se encontram distribuídas moléculas proteicas nela inseridas (DAÍ A DESIGNAÇÃO DE MOSAICO!) As proteínas, que fazem parte da ultra-estrutura das biomembranas, podem estar ligadas à sua superfície - proteínas extrínsecas ou periféricas - ou podem encontrar-se total ou parcialmente embebidas na bicamada - proteínas intrínsecas ou integrais - originando uma estrutura assimétrica.
  • 17. Na face externa da membrana encontram-se hidratos de carbono/glicidos ligados, quer à cabeça hidrofílica dos fosfolípidos (glicolípidos), quer às proteínas (glicoproteínas), e que se pensa serem importantes no reconhecimento de substâncias. Os lípidos da bicamada são móveis, alterando com frequência a sua posição dentro de uma camada. Podem executar movimentos laterais ou movimentos flip-flop, em que saltam de uma camada para outra (mais raro). As proteínas também podem mover-se lateralmente. … DAÍ A DESIGNAÇÃO DE … FLUIDO!
  • 18. As moléculas lipídicas têm grande mobilidade lateral, trocando de posição, com outras – a membrana é dinâmica! As proteínas também se podem deslocar lateralmente ao longo da membrana! Movimentos laterais de Movimentos transversais de fosfolípidos dentro da fosfolípidos para a outra camada mesma camada (movimentos de flip-flop) - estes são raros porque a zona hidrofílica dificilmente atravessa a zona hidrófoba!
  • 19. Nas membranas podem ainda surgir pequenas moléculas de colesterol (conferem resistência e estabilidade)! As proteínas, além de função estrutural podem ainda servir para facilitar o transporte de substâncias ou funcionar como recetores ou enzimas! As membranas são complexos lipo-proteicos: 60 a 75% do seu peso corresponde a proteínas; 25% a 40% a lípidos e podem conter até 10% de glícidos!!!!
  • 20. Dadas as características químicas da membrana celular, ela apresenta uma permeabilidade seletiva! Gases e moléculas polares sem carga de reduzidas dimensões atravessam facilmente a membrana… Moléculas de grande dimensão ou com carga elétrica terão mais dificuldade! A membrana plasmática pode facilitar, dificultar ou impedir a passagem de substâncias, uma propriedade designada de permeabilidade seletiva!!
  • 21. CONCEITOS IMPORTANTES SOLUTO Substância que se pode dissolver. Substância na qual se dissolve o SOLVENTE soluto (formando uma solução). CONCENTRAÇÃO Razão entre a massa de uma substância e o volume da solução.
  • 22. Meio hipotónico VS Meio hipertónico Meio “menos” concentrado Meio “mais” concentrado (menor quantidade de soluto). (maior quantidade de soluto).
  • 24. Aspeto de células animais (em cima) e células vegetais (em baixo) quando colocadas em meios com diferentes concentrações.
  • 25. GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM No sentido de equilibrar as concentrações dentro e fora da célula a H 2O H 2O água tenderá a entrar para o seu interior! A célula aumenta de volume! Aumento do volume celular devido à entrada de água Rebentamento da célula causado pelo ultrapassar do limite máximo de turgidez …
  • 26. GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM No sentido de equilibrar as concentrações dentro e fora da célula a água tenderá a sair para o seu exterior! H 2O H 2O A célula diminui de volume! Diminuição do volume celular devido à saída de água
  • 27. GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM Uma vez que as concentrações dentro e fora da célula são semelhantes, a H 2O H 2O quantidade de água que entra na célula é igual aquela que sai … H 2O H 2O A célula mantém o seu volume!
  • 28. MEIO HIPOTÓNICO MEIO ISOTÓNICO MEIO HIPERTÓNICO CÉLULA CÉLULA PLASMOLISADA TÚRGIDA
  • 29. Célula em Célula “ganhou” Célula “perdeu” “equilíbrio” água água
  • 30. Células da epiderme da Células da epiderme da cebola cebola coradas com vermelho coradas com vermelho neutro neutro e colocadas num meio e colocadas num meio hipotónico. hipertónico.
  • 31. As células vegetais não sofrem lise celular!!! As células vegetais apresentam parede celular, estrutura rígida que oferece resistência e que impede a lise(“rebentamento”) – as células animais, por não a apresentarem, tornam-se mais suscetíveis a este fenómeno (só acontece se foram colocadas em meios hipotónicos!)
  • 32. Afinal, o que é a ?  A OSMOSE é o nome dado ao movimento da água (pequena molécula polar fundamental à vida) entre meios com concentrações diferentes, separados por uma membrana semipermeável! (permeável à água mas não aos solutos).  Este movimento da água ocorre sempre do meio hipotónico para o meio hipertónico. Poderíamos comparar o transporte Este tipo de transporte ocorre no sentido de passivo ao movimento de uma tentar atingir-se um equilíbrio… pedra caindo do alto de um prédio  Este tipo de transporte ocorre sem gasto a favor da gravidade e por isso de energia por parte da célula: sem gasto de energia! TRANSPORTE PASSIVO
  • 33. Afinal, o que é a ? Transporte Estudos recentes revelam que não a água atravessa a membrana mediado diretamente através dos fosfolípidos (ainda que lentamente – transporte não mediado), mas que, no entanto, existem também canais proteicos especialistas no transporte da água (“via Aquaporinas rápida” – transporte mediado) Transporte chamados aquaporinas! mediado
  • 34. OUTROS CONCEITOS IMPORTANTES PRESSÃO OSMÓTICA PRESSÃO DE TURGESCÊNCIA Corresponde à pressão que Corresponde à pressão que o conteúdo tem de ser feita para celular exerce sobre as paredes contrariar o processo celulares, quando a célula fica túrgida osmótico! após a entrada de água!
  • 35. PRESSÃO OSMÓTICA A água pura (destilada) está separada de uma solução com 5% de soluto por uma membrana semipermeável. Para impedir o movimento da água exerce-se uma força com um pistão sobre o topo da solução – essa força corresponde à pressão osmótica! Quanto maior for a diferença de concentrações maior será a pressão osmótica!
  • 36. A OSMOSE NAS NOSSAS VIDAS Observa-se claramente o fenómeno da osmose ao temperarmos uma salada de alface com vinagre e sal. O meio externo, por ser mais concentrado que as folhas, “retira” água destas por osmose. Consequência: decorridos vários minutos, as folhas ficam murchas. Quando se torna necessária a administração de soluções fisiológicas no sangue (o chamado “ficar a soro”), os pacientes recebem uma solução isotónica em relação às hemácias (0,9% de cloreto de sódio), pois somente esta manterá o volume das hemácias!
  • 37. A OSMOSE NAS NOSSAS VIDAS
  • 38. ALGUNS PROTISTAS POSSUEM Como estes organismos vivem na NAS SUAS CÉLULAS VACÚOLOS água doce, há tendência para a CONTRÁCTEIS! água entrar na célula por osmose. O excesso de água é drenado para o vacúolo contráctil que, por contração, a expele para o exterior através de um poro excretor.
  • 39. Porque a água não é a única substância a atravessar a membrana…
  • 40. Na difusão simples as moléculas movimentam-se do meio onde a sua concentração é mais elevada (hipertónico) para o meio onde a sua concentração é mais baixa (hipotónico). Este movimento dá-se, mais uma vez, a favor de um Este movimento equilíbrio! preferencial dá-se até os meios intra e extracelular estarem isotónicos
  • 41. Gases, pequenas moléculas polares e compostos lipossolúveis atravessam a membrana (sem uso das proteínas como elementos transportadores) através deste processo! MEIO MEIO HIPERTÓNICO HIPOTÓNICO
  • 42. Este processo é muito importante ao nível da hematose pulmonar (troca de gases entre os alvéolos e o sangue nos capilares). Os alvólos estão enriquecidos em O2 e o sangue venoso que lá chega empobrecido nesse gás. Naturalmente, o O2 passa para o sangue, onde existe menor concentração de O2. Com o CO2 ocorre o inverso!
  • 43. Mas … e as substâncias que atravessam os fosfolípidos com dificuldade (glucose, iões, etc)? … A CÉLULA PRECISA DESSAS SUBSTÂNCIAS!!!
  • 44. Um elevado número de moléculas polares de dimensões consideráveis, atravessam a membrana celular a favor do gradiente de concentração, mas a uma velocidade superior à esperada, se o fizessem por difusão simples. Legenda: Difusão facilitada. Passo 1 - ligação da molécula a transportar à permease; passos 2 e 3 - alteração conformacional da permease, para permitir a passagem da molécula através da membrana.
  • 45. A difusão facilitada deve- se à existência de proteínas transportadoras na membrana, que promovem a passagem destas substâncias. As proteínas são específicas para cada tipo de substâncias e No entanto, cada permease só denominam-se consegue transportar uma molécula permeases. de cada vez!
  • 46. Difusão simples e facilitada transportam substâncias sem gastos de energia a favor do gradiente de concentração (do meio hipertónico para o hipotónico)… a diferença reside apenas no facto de um processo ser não mediado (difusão simples) e o outro ser mediado (difusão facilitada).
  • 47.  A difusão simples (B) é um processo mais lento que a difusão facilitada (A) (para igual concentração de soluto, a velocidade é maior neste último) Aumentando a quantidade de soluto a velocidade de ambos os processos também aumenta! Mas, se se tratar de difusão facilitada, a uma dada altura essa velocidade estabiliza! É Legenda: Gráfico comparativo da QUE AS PERMEASES ESTÃO taxa de difusão de substâncias em SATURADAS (todas ocupadas no função da diferença de transporte) E POR ISSO, MESMO QUE concentração entre os meios nos EXISTA MUITO SOLUTO, A processos de difusão facilitada (A) e difusão simples (B). VELOCIDADE DE TRANSPORTE NÃO AUMENTA!
  • 50. É o único mecanismo que permite à célula manter as diferenças de concentração entre o meio extracelular e intracelular! (esta diferença de concentrações pode ser vital à sobrevivência da célula! Por exemplo, as células do fígado acumulam elevadas quantidades de glucose.)
  • 51.  Transporte de solutos através de membranas contra o gradiente de concentração (do meio hipotónico para o meio hipertónico).  Implica consumo de energia (ATP).  É necessária a intervenção de proteínas transportadoras específicas –TRANSPORTE MEDIADO.
  • 52. DIFUSÃO SIMPLES TRANSPORTE ATIVO AMBOS SÃO TRANSPORTES MEDIADOS!!
  • 53. O transporte de compostos contra o gradiente de concentração e com gastos de energia é efectuado por proteínas designadas por bombas. Estas podem conseguir transportar mais do que uma molécula.
  • 55. No caso específico do sódio e do potássio, seria de esperar, tendo presentes os valores indicados no quadro anterior, que, a não existirem mecanismos de bombeamento de iões que contrariem o gradiente, se atingisse o equilíbrio, graças à simples difusão dos iões através dos respetivos canais. Graças porém às bombas de sódio/potássio, os fluxos passivos de saída do potássio e de entrada do sódio, são constantemente contrariados por fluxos ativos. Assim se mantêm os desníveis de teor destes dois iões.
  • 57. FAGOCITOSE ENDOCITOSE PINOCITOSE Estes tipos de transportes ocorrem devido à necessidade da célula transportar (para o EXOCITOSE interior – endocitose, ou exterior - exocitose) compostos de elevadas dimensões ou em elevadas quantidades num curto espaço de tempo!
  • 58. Para além dos mecanismos de difusão e transporte de pequenas moléculas através da membrana plasmática, as células possuem ainda outros recursos que possibilitam o transporte, para o interior (endocitose) ou o exterior (exocitose), de macromoléculas, partículas com maiores dimensões ou mesmo de pequenas células.
  • 59. Endocitose (endo = interior + kytos = célula) O material é transportado através de invaginações da membrana. Essas invaginações progridem para Processo de endocitose o interior e separam-se da membrana, constituindo vesículas endocíticas. Distinguem-se dois tipos de endocitose: a fagocitose e a pinocitose.
  • 60. Na fagocitose, a célula emite prolongamentos, denominados pseudópodes, que englobam a partícula, formando uma vesícula fagocítica que se destaca da membrana para o interior do citoplasma. A fagocitose constitui o processo digestivo de muitos organismos unicelulares como a amiba, mas também pode ser observada em células animais como os macrófagos do sistema imunitário (mecanismo de defesa contra bactérias, células cancerosas e outras partículas estranhas ao organismo).
  • 61. Pinocitose (pino = beber + kytos = célula). A pinocitose constitui um processo semelhante, no qual as substâncias que entram na célula sãosubstâncias dissolvidas ou fluidos, pelo que as vesículas pinocíticas são de menores dimensões. Este tipo de transporte de materiais ocorre, por exemplo, no epitélio intestinal. Só é possível que estes processos ocorram porque as membranas (celulares, de vesículas, de organitos) são constituídas pelos mesmos elementos e, por isso, podem unir-se!
  • 62. Exocitose (exo = exterior + kytos = célula). É o processo inverso à endocitose, no qual as células libertam para o meio extracelular substâncias armazenadas em vesículas exocíticas. Na exocitose, as vesículas de secreção fundem-se com a membrana plasmática, libertando o seu conteúdo para o meio extracelular. A exocitose é fundamental para a célula se livrar de resíduos da digestão intracelular, que se tornariam tóxicos para a mesma se não fossem excretados. No corpo humano, as enzimas digestivas no pâncreas são segregadas por exocitose.