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06-03-2009




                             Página 71




A membrana plasmática
                               Não Mediado              Mediado
pode facilitar, dificultar
ou impedir a passagem de          Não intervêm           Intervêm proteínas
substâncias, uma
                                  moléculas              específicas da
propriedade designada por
permeabilidade                    transportadoras        membrana
selectiva.
                                   Difusão através da     Com ou sem gasto
O movimento de
substâncias através da            bicamada               energético
membrana pode ocorrer
                                  fosfolipídica
sem intervenção de                                       Ex.: Difusão
moléculas
                                   Sem gasto             facilitada e
transportadoras,
transporte não mediado,           energético             transporte activo
ou com intervenção dessas
                                  Ex.: osmose e
moléculas, transporte
mediado.                          difusão simples




                                                                                      1
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                           Transporte
                                                                                        passivo: a favor de
                                                                                        um gradiente de
                                                                                        concentração (sem
             Não
                                             Mediado
                                                                                        gasto energético)
           Mediado

                                                                                        Transporte activo:
                                                                                        contra o gradiente
    Sem intervenção de                  Com intervenção de
         proteínas                          proteínas
                                                                                        de concentração
      transportadoras                    transportadoras

                                                                                        (requer gasto de
                                                                                        energia/ ATP)
                     Difusão        Difusão        Transporte
  Osmose
                     simples       facilitada        Activo




“A favor do gradiente de concentração”
significa que uma substância se desloca de
um local onde existe em maior quantidade,
para um local onde existe em menor
quantidade.




                                                                A água atravessa a membrana por difusão simples,
                                                                através da bicamada lipídica ou através de poros
                                                                proteicos (aquaporinas).




                                                                                                                           2
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Membrana
permeável à
água mas
impermeável
ao soluto.                                                           25% NaCl
                                                                     15% NaCl
                            20%                                                 15%
                                                                                10%
                             10%
                                                                                NaCl
                                                                                NaCl
                           sacarose
                          sacarose




              Como é que a água se desloca?                        Como é que a água se desloca?
          O que acontece à concentração intracelular?    O que acontece às concentrações extra e intracelular?




                                                        Osmose: É o
 Hipertónico: meio com maior concentração
 de soluto.                                             movimento de
                                                        água, por difusão,
 Hipotónico: meio com menor concentração
 de soluto.                                             dos meios menos
                                                        concentrados
 Isotónico: duas soluções são consideradas
                                                        (hipotónicos) para
 isotónicas quando apresentam concentrações
 de solutos iguais.                                     os meios mais
                                                        concentrados
                                                        (hipertónicos).




                                                                                                                         3
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Comportamento de duas soluções separadas por uma membrana semipermeável




                                                                             Pressão que se deve exercer sobre uma
                                                                             solução (quando esta se encontra separada
                                                                             do seu solvente por uma membrana
                                                                             semipermeável) para impedir o fluxo de
   Pressão
   osmótica
                                                                             moléculas do solvente puro para a solução.
                                    membrana
                                  semipermeável

                                                                             Quanto maior a concentração de uma solução
                                                                             maior será a sua pressão osmótica.
                                                                             Animação flash – osmose
                                                                             Act.2 – pág 73/74
                hipertónica                          hipotónica




 Quando a concentração do soluto é igual nos                              O que acontece ao volume celular?
 dois meios, o fluxo de água é igual nos dois
 sentidos, e os meios dizem-se isotónicos.
 O fenómeno de osmose pode ocorrer em
 células animais ou vegetais.

                                                                                                          Hipertónico
                                                                                                           Isotónico
                                                                                             Hipotónico
                                                                                              Isotónico




                                                                                                     Célula Túrgida




                                                                                                                                  4
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                                                              Quando uma célula
O que acontece ao volume celular?
                                                              (animal ou vegetal)
                                                              é colocada num
                                                              meio hipertónico a
                                                              água sai por
                                                              osmose, levando a
                                                              uma diminuição do
                                                              volume celular,
                                Hipotónico
                                 Isotónico
                  Hipertónico
                   Isotónico
                                                              dizendo-se que a
                                                              célula está no
                                                              estado de
                       Célula Plasmolisada
                                                              plasmólise.




                                     Quando uma célula        Quando uma célula
                                     (animal ou vegetal) é    (animal ou vegetal)
                                     colocada num meio        é colocada num
                                     isotónico, a entrada     meio hipotónico, a
                                     de água por osmose é     água entra por
                                     exactamente igual à
                                                              osmose, levando a
                                     saída de água por
                                                              um aumento do
                                     osmose e o volume
                                                              volume celular,
                                     celular não se
                                                              dizendo-se que a
                                     altera. Neste caso,
                                                              célula está no
                                     diz-se que a célula se
                                                              estado de
                                     encontra no estado
                                                              turgescência.
                                     normal ou isotónico.




                                                                                            5
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                                                       Célula Animal vs Célula Vegetal
        Quando uma célula
        (animal ou vegetal) é
        colocada num meio muito
        hipotónico, a entrada de
        água pode ultrapassar a
        capacidade elástica da
        membrana e dar-se a lise
        celular (rebentamento da
        célula). Esta situação não
        ocorre nas células
        vegetais, devido à
        existência de parede
        celular.




                                                                               Transporte passivo: a
                                                                                    favor de um
                                                                                    gradiente de
                                                         Transporte não
                                                                                concentração, sem
                                                            mediado
                                                                                  gasto de energia




                                            Osmose                        Difusão simples




                                     Movimento de água, por
                                                                   Movimento de substâncias de
Act. Lab 1 – página 72                  difusão, de meios
                                                                     meios hipertónicos para
                                     hipotónicos para meios
                                                                        meios hipotónicos
                                          hipertónicos.




                                                                                                               6
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                                 Na difusão simples as                                                                        Gases,
                                 moléculas movimentam-se                                                                      Compostos polares
                                 do meio onde a sua                                                                           de reduzidas
                                                                       Maior
                                 concentração é mais                                                                          dimensões,
                                                                       concentração
                                 elevada (hipertónico)
                                                                                                                              compostos
                                 para o meio onde a sua
                                                                                                                              lipossolúveis
                                 concentração é mais baixa
                                 (hipotónico), isto é, a
                                 favor de um gradiente de
                                 concentração.
                                 A osmose e a difusão
                                                                                                                             Menor
                                 simples são processos de
                                                                                                                             concentração
                                 transporte passivo, porque
                                 a sua ocorrência não
                                 implica gasto de energia               É o movimento de qualquer substância a favor do gradiente de
                                 pela célula.                           concentração (de meios hipertónicos para meios hipotónicos)




Taxa de Difusão depende:
                                                                                                        Transporte
       Diferença de concentração
       Temperatura
       Carga eléctrica (sem carga)
       Diâmetro das moléculas (pequeno – H2O, ureia, glicerol, CO2 )                      Não
                                                                                                                          Mediado
                                                                                        Mediado



                                                                                 Sem intervenção de                  Com intervenção de
                                                                                      proteínas                          proteínas
                                                                                   transportadoras                    transportadoras


                                           moléculas lipossolúveis
                                          (como esteróides)                                       Difusão        Difusão         Transporte
                                                                               Osmose
                                                                                                  simples       facilitada         Activo




                                                                                                                                                          7
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                                                                                              As proteínas
Maior
                                                                                              transportadoras
concentração
                                                                                              embebidas na
                                                                                              membrana
                                                                                              plasmática -
                                                                                              permeases -
                                                                                              facilitam a
                                                                                              passagem das
                                                                                              partículas, a favor
                                         Menor
                                                                                              do gradiente de
                                         concentração
                                                                                              concentração e sem
                                                                                              gastos de energia
                                                                                              para a célula.
          Porque é que certas moléculas não conseguem
                    atravessar a membrana?




                                                                                                           Moléculas polares e
   Muitas moléculas de dimensões consideráveis ou de natureza
                                                                                                           iões: Glicose, a.a.,
   hidrofílica atravessam a membrana celular a favor do gradiente
                                                                                                           K+, Na+, Cl-
   de concentração, mediante a intervenção de proteínas
   transportadoras, denominadas permeases.
   Este processo denomina-se difusão facilitada e não exige
   gastos de energia pela célula.
   Animação flash – difusão facilitada
   Animação 2
   Actividade 3 – página 76




                                                                    Proteínas canal ou
                                                                                            Permeases
                                                                    poros hidrofílicos

                                                                             Difusão Facilitada




                                                                                                                                          8
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                                              Vel.
Transporte de iões em função de:              entrada
                                              na célula

      Carga eléctrica
      Gradiente de concentração


Deslocação através de:

      Proteína intrínseca ou
      Proteínas adjacentes                                     Concentração da molécula



Características
                                                  As permeases apresentam uma cinética
                                                  de saturação
      Especificidade
      Temporária ou permanentemente abertas




            O movimento de                          1.1. O Na+ é transportado para o exterior da
            substâncias através da
                                                       célula, através da membrana.
            membrana contra um
            gradiente de
                                                    2.1.Estaria o transporte de sódio para o
            concentração, mediante a
                                                       exterior associado ao consumo de ATP?
            intervenção de proteínas
            transportadoras
                                                    3.1. Para confirmarem a conclusão anterior,
            específicas, designa-se
            transporte activo e requer                 inibiram o transporte e depois voltaram a
            gasto de energia por parte
                                                       activar com a adição de ATP para garantir
                                                                                   ,
            da célula.
                                                       com certeza a relação causa-efeito.
            Actv. 4 – pag. 78
                                                    4.1. O transporte de sódio estaria associado ao
            Animação Flash – Bomba
            de sódio e potássio                        transporte de potássio?
                                                    4.2. Concluíram que o transporte dos dois iões
                                                       está associado




                                                                                                              9
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5.1. O sódio é transportado para o exterior da    “Contra o gradiente de concentração”
   célula e o potássio é transportado em          significa que uma substância se desloca de
   paralelo para o interior da célula, contra o   um local onde existe em menor quantidade,
   gradiente de concentração e com gasto de       para um local onde existe em maior
   energia, Já que estes compostos                quantidade, com gasto de energia (ATP).
   apresentam o mesmo tamanho e carga, é
   possível que sejam transportados pelo
   mesmo transportador membranar.




                           Bomba de sódio-
                           potássio                                                               Difusão




                                                                               O2- essencial ao processo de obtenção de energia




                                                        O que deverá acontecer pelas leis da difusão?

                                                  Mas as concentrações intracelulares mantêm-se constantes!




                                                                                                                                         10
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Características
                                                       Transporte de solutos através de membranas
    Contra o gradiente de concentração
                                                       contra o gradiente de concentração e,
    Implica consumo energético
                                                       consequentemente, com consumo de energia
                                                       química.
    Unidireccional


Importância

Permite captar do meio extracelular substâncias
necessárias ao metabolismo celular


Permite eliminar resíduos metabólicos


Permite manter constante a concentração de certas
substâncias no citoplasma




                                                      Transporte de duas substâncias acopladas
              A: Estado inicial da ATPase

                                                      No mesmo sentido         Em sentido contrário
              B: Ligação de 3 iões Na+ e
              fosforilação da proteína

              C: Alteração conformacional da
              proteína e saída de Na+


              D: Captação de 2 iões K+ do meio
              extracelular
                                                               Simporte    Antiporte
              E: Desfosforilação da proteína

                                                      Animação Simporte – glicose e Na+
              F: Libertação do K+ no meio
              intracelular e retorno da proteína ao
              estado inicial
                                                                                          Transporte da glicose do intestino para o
                                                                                          sangue através do epitélio intestinal




                                                                                                                                             11
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                                                  Endocitose – para         Exocitose – para o
Os tipos de transporte descritos
anteriormente, permitem à célula                  o meio intracelular       meio extracelular
transportar moléculas de reduzidas
dimensões ou iões.
Por vezes a célula necessita de transportar
grandes quantidades de material em pouco
tempo…




                                                                     Endocitose
                         O transporte, para o
                         interior da célula, de
                         macromoléculas, de
                         partículas com maiores
                         dimensões ou mesmo de
                         pequenas células, por                                       Endocitose
                         invaginação da                 Fagocitose      Pinocitose   mediada por
                         membrana plasmática,                                         receptor
                         chama-se endocitose.
                         Destas invaginações
                         resulta a formação de
                         vesículas endocíticas.
                         Animação flash: Endo e
                         exocitose




                                                                                                          12
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 Na fagocitose, a            A pinocitose
 membrana plasmática         constitui um
 engloba partículas de
                             processo
 grandes dimensões ou
                             semelhante à
 mesmo células
                             fagocitose, no qual
 inteiras, através da
 emissão de                  as substâncias que
 prolongamentos da           entram na célula
 membrana,
                             são dissolvidas ou
 denominados
                             fluidos, sendo as
 pseudópodes.
                             vesículas de
 Animação Fagocitose
                             menores dimensões.




Consiste na ligação de uma
molécula extracelular a
um receptor na membrana
celular. Estes receptores,
igualmente constituintes
da membrana, estão
muitas vezes associados a
uma proteína do
citoplasma que forma uma
depressão na membrana; a
depressão aumenta até se
transformar num vacúolo,
que entra na célula.




                                                          13
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                                          É um processo
                                          inverso à
                                          endocitose, no
                                          qual as células
                                          libertam para o                                O material sintetizado pelas células pode ser
                                                                                         inserido em vesículas: hormonas,
                                          meio extracelular                              neurotransmissores, enzimas do sistema
                                          substâncias                                    digestivo.
                                          armazenadas em                                 Também permite eliminar resíduos resultantes da
                                                                                         digestão intracelular.
                                          vesículas.
                                                                                         Ocorre por fusão das vesículas exocíticas com a
                                                                                         membrana plasmática.




                                   Transporte
                                Transmembranar


          Não                                                       Em
                                      Mediado
         Mediado                                                 Quantidade



                   Difusão    Difusão       Transporte
Osmose                                                   Endocitose          Exocitose
                   simples   Facilitada       Activo


                                                                  Fagocitose,
                                                                  Pinocitose,
                                                           Endocitose-mediada-por-
                                                                   receptor




                                                                                                                                                  14

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Transporte Transmembranar

  • 1. 06-03-2009 Página 71 A membrana plasmática Não Mediado Mediado pode facilitar, dificultar ou impedir a passagem de Não intervêm Intervêm proteínas substâncias, uma moléculas específicas da propriedade designada por permeabilidade transportadoras membrana selectiva. Difusão através da Com ou sem gasto O movimento de substâncias através da bicamada energético membrana pode ocorrer fosfolipídica sem intervenção de Ex.: Difusão moléculas Sem gasto facilitada e transportadoras, transporte não mediado, energético transporte activo ou com intervenção dessas Ex.: osmose e moléculas, transporte mediado. difusão simples 1
  • 2. 06-03-2009 Transporte Transporte passivo: a favor de um gradiente de concentração (sem Não Mediado gasto energético) Mediado Transporte activo: contra o gradiente Sem intervenção de Com intervenção de proteínas proteínas de concentração transportadoras transportadoras (requer gasto de energia/ ATP) Difusão Difusão Transporte Osmose simples facilitada Activo “A favor do gradiente de concentração” significa que uma substância se desloca de um local onde existe em maior quantidade, para um local onde existe em menor quantidade. A água atravessa a membrana por difusão simples, através da bicamada lipídica ou através de poros proteicos (aquaporinas). 2
  • 3. 06-03-2009 Membrana permeável à água mas impermeável ao soluto. 25% NaCl 15% NaCl 20% 15% 10% 10% NaCl NaCl sacarose sacarose Como é que a água se desloca? Como é que a água se desloca? O que acontece à concentração intracelular? O que acontece às concentrações extra e intracelular? Osmose: É o Hipertónico: meio com maior concentração de soluto. movimento de água, por difusão, Hipotónico: meio com menor concentração de soluto. dos meios menos concentrados Isotónico: duas soluções são consideradas (hipotónicos) para isotónicas quando apresentam concentrações de solutos iguais. os meios mais concentrados (hipertónicos). 3
  • 4. 06-03-2009 Comportamento de duas soluções separadas por uma membrana semipermeável Pressão que se deve exercer sobre uma solução (quando esta se encontra separada do seu solvente por uma membrana semipermeável) para impedir o fluxo de Pressão osmótica moléculas do solvente puro para a solução. membrana semipermeável Quanto maior a concentração de uma solução maior será a sua pressão osmótica. Animação flash – osmose Act.2 – pág 73/74 hipertónica hipotónica Quando a concentração do soluto é igual nos O que acontece ao volume celular? dois meios, o fluxo de água é igual nos dois sentidos, e os meios dizem-se isotónicos. O fenómeno de osmose pode ocorrer em células animais ou vegetais. Hipertónico Isotónico Hipotónico Isotónico Célula Túrgida 4
  • 5. 06-03-2009 Quando uma célula O que acontece ao volume celular? (animal ou vegetal) é colocada num meio hipertónico a água sai por osmose, levando a uma diminuição do volume celular, Hipotónico Isotónico Hipertónico Isotónico dizendo-se que a célula está no estado de Célula Plasmolisada plasmólise. Quando uma célula Quando uma célula (animal ou vegetal) é (animal ou vegetal) colocada num meio é colocada num isotónico, a entrada meio hipotónico, a de água por osmose é água entra por exactamente igual à osmose, levando a saída de água por um aumento do osmose e o volume volume celular, celular não se dizendo-se que a altera. Neste caso, célula está no diz-se que a célula se estado de encontra no estado turgescência. normal ou isotónico. 5
  • 6. 06-03-2009 Célula Animal vs Célula Vegetal Quando uma célula (animal ou vegetal) é colocada num meio muito hipotónico, a entrada de água pode ultrapassar a capacidade elástica da membrana e dar-se a lise celular (rebentamento da célula). Esta situação não ocorre nas células vegetais, devido à existência de parede celular. Transporte passivo: a favor de um gradiente de Transporte não concentração, sem mediado gasto de energia Osmose Difusão simples Movimento de água, por Movimento de substâncias de Act. Lab 1 – página 72 difusão, de meios meios hipertónicos para hipotónicos para meios meios hipotónicos hipertónicos. 6
  • 7. 06-03-2009 Na difusão simples as Gases, moléculas movimentam-se Compostos polares do meio onde a sua de reduzidas Maior concentração é mais dimensões, concentração elevada (hipertónico) compostos para o meio onde a sua lipossolúveis concentração é mais baixa (hipotónico), isto é, a favor de um gradiente de concentração. A osmose e a difusão Menor simples são processos de concentração transporte passivo, porque a sua ocorrência não implica gasto de energia É o movimento de qualquer substância a favor do gradiente de pela célula. concentração (de meios hipertónicos para meios hipotónicos) Taxa de Difusão depende: Transporte Diferença de concentração Temperatura Carga eléctrica (sem carga) Diâmetro das moléculas (pequeno – H2O, ureia, glicerol, CO2 ) Não Mediado Mediado Sem intervenção de Com intervenção de proteínas proteínas transportadoras transportadoras moléculas lipossolúveis (como esteróides) Difusão Difusão Transporte Osmose simples facilitada Activo 7
  • 8. 06-03-2009 As proteínas Maior transportadoras concentração embebidas na membrana plasmática - permeases - facilitam a passagem das partículas, a favor Menor do gradiente de concentração concentração e sem gastos de energia para a célula. Porque é que certas moléculas não conseguem atravessar a membrana? Moléculas polares e Muitas moléculas de dimensões consideráveis ou de natureza iões: Glicose, a.a., hidrofílica atravessam a membrana celular a favor do gradiente K+, Na+, Cl- de concentração, mediante a intervenção de proteínas transportadoras, denominadas permeases. Este processo denomina-se difusão facilitada e não exige gastos de energia pela célula. Animação flash – difusão facilitada Animação 2 Actividade 3 – página 76 Proteínas canal ou Permeases poros hidrofílicos Difusão Facilitada 8
  • 9. 06-03-2009 Vel. Transporte de iões em função de: entrada na célula Carga eléctrica Gradiente de concentração Deslocação através de: Proteína intrínseca ou Proteínas adjacentes Concentração da molécula Características As permeases apresentam uma cinética de saturação Especificidade Temporária ou permanentemente abertas O movimento de 1.1. O Na+ é transportado para o exterior da substâncias através da célula, através da membrana. membrana contra um gradiente de 2.1.Estaria o transporte de sódio para o concentração, mediante a exterior associado ao consumo de ATP? intervenção de proteínas transportadoras 3.1. Para confirmarem a conclusão anterior, específicas, designa-se transporte activo e requer inibiram o transporte e depois voltaram a gasto de energia por parte activar com a adição de ATP para garantir , da célula. com certeza a relação causa-efeito. Actv. 4 – pag. 78 4.1. O transporte de sódio estaria associado ao Animação Flash – Bomba de sódio e potássio transporte de potássio? 4.2. Concluíram que o transporte dos dois iões está associado 9
  • 10. 06-03-2009 5.1. O sódio é transportado para o exterior da “Contra o gradiente de concentração” célula e o potássio é transportado em significa que uma substância se desloca de paralelo para o interior da célula, contra o um local onde existe em menor quantidade, gradiente de concentração e com gasto de para um local onde existe em maior energia, Já que estes compostos quantidade, com gasto de energia (ATP). apresentam o mesmo tamanho e carga, é possível que sejam transportados pelo mesmo transportador membranar. Bomba de sódio- potássio Difusão O2- essencial ao processo de obtenção de energia O que deverá acontecer pelas leis da difusão? Mas as concentrações intracelulares mantêm-se constantes! 10
  • 11. 06-03-2009 Características Transporte de solutos através de membranas Contra o gradiente de concentração contra o gradiente de concentração e, Implica consumo energético consequentemente, com consumo de energia química. Unidireccional Importância Permite captar do meio extracelular substâncias necessárias ao metabolismo celular Permite eliminar resíduos metabólicos Permite manter constante a concentração de certas substâncias no citoplasma Transporte de duas substâncias acopladas A: Estado inicial da ATPase No mesmo sentido Em sentido contrário B: Ligação de 3 iões Na+ e fosforilação da proteína C: Alteração conformacional da proteína e saída de Na+ D: Captação de 2 iões K+ do meio extracelular Simporte Antiporte E: Desfosforilação da proteína Animação Simporte – glicose e Na+ F: Libertação do K+ no meio intracelular e retorno da proteína ao estado inicial Transporte da glicose do intestino para o sangue através do epitélio intestinal 11
  • 12. 06-03-2009 Endocitose – para Exocitose – para o Os tipos de transporte descritos anteriormente, permitem à célula o meio intracelular meio extracelular transportar moléculas de reduzidas dimensões ou iões. Por vezes a célula necessita de transportar grandes quantidades de material em pouco tempo… Endocitose O transporte, para o interior da célula, de macromoléculas, de partículas com maiores dimensões ou mesmo de pequenas células, por Endocitose invaginação da Fagocitose Pinocitose mediada por membrana plasmática, receptor chama-se endocitose. Destas invaginações resulta a formação de vesículas endocíticas. Animação flash: Endo e exocitose 12
  • 13. 06-03-2009 Na fagocitose, a A pinocitose membrana plasmática constitui um engloba partículas de processo grandes dimensões ou semelhante à mesmo células fagocitose, no qual inteiras, através da emissão de as substâncias que prolongamentos da entram na célula membrana, são dissolvidas ou denominados fluidos, sendo as pseudópodes. vesículas de Animação Fagocitose menores dimensões. Consiste na ligação de uma molécula extracelular a um receptor na membrana celular. Estes receptores, igualmente constituintes da membrana, estão muitas vezes associados a uma proteína do citoplasma que forma uma depressão na membrana; a depressão aumenta até se transformar num vacúolo, que entra na célula. 13
  • 14. 06-03-2009 É um processo inverso à endocitose, no qual as células libertam para o O material sintetizado pelas células pode ser inserido em vesículas: hormonas, meio extracelular neurotransmissores, enzimas do sistema substâncias digestivo. armazenadas em Também permite eliminar resíduos resultantes da digestão intracelular. vesículas. Ocorre por fusão das vesículas exocíticas com a membrana plasmática. Transporte Transmembranar Não Em Mediado Mediado Quantidade Difusão Difusão Transporte Osmose Endocitose Exocitose simples Facilitada Activo Fagocitose, Pinocitose, Endocitose-mediada-por- receptor 14