Transporte através da membrana

Estudante, acesse AQUI informações para você!

Informações para o corpo docente – Acesse AQUI!

Transporte através da membrana

Thiago dos Santos de Lima e Ruth J. G. Schadeck

Apoio – Bruna da Silva e Mylena da Costa Agustin

Clique na imagem, ou em “tela cheia” nos vídeos, para visualizá-los em tamanho maior.

Qual é a importância do transporte através da membrana para os seres vivos

A manutenção da composição química intracelular e o equilíbrio de algumas substâncias entre os meios interno e externo são de suma importância à manutenção da vida e ao bom funcionamento celular. Quando isto não ocorre, inúmeros problemas podem ocorrer, como a morte celular ou doenças graves. Um exemplo disso é a fibrose cística ou doença do beijo salgado. Um defeito genético causa uma falha no transporte de alguns íons através da membrana das células, levando a pessoa a ter problemas respiratórios, além de provocar o mau funcionamento aparelho digestório, dentre outros.

Veja o vídeo abaixo que aborda vários aspectos dessa doença.

Fonte – Canal do YouTube do Dr. Drauzio Varella.

COMO AS MOLÉCULAS ENTRAM E SAEM DAS CÉLULAS?

A maior parte das moléculas (Ex: Glicose, aminoácidos, nucleotídeos) e íons, também chamados de “solutos”, entram e saem das células através de proteínas especializadas no transporte, altamente seletivas. Um menor número de pequenas moléculas polares (Ex: etnol) e apolares (EX: O2, CO2, N2) podem atravessar de um lado para outro da membrana através da bicamada de lipídeos.

Além de solutos, ocorrem nas células a entrada e saída de partículas maiores, como proteínas e bactérias. Para saber mais sobre esses transportes – chamados de transporte em massa – acesse “Endocitose e Digestão Celular”.

Tipos de transporte quanto à necessidade de energia

O transporte de solutos pode ser passivo, sem gasto de energia, ou ativo, com gasto de energia. O transporte passivo não consome energia (ATP) pois transporte ocorre a favor de um gradiente de concentração, isto é, as moléculas ou íons, também denominados de soluto, atravessam a membrana do lado MAIS concentrado para o lado MENOS concentrado. Esse tipo de transporte pode ocorrer através da difusão simples e difusão facilitada. O transporte ativo é o contrário: o soluto é transportado do MENOS concentrado para o lado MAIS concentrado com o uso de energia. Observe a comparação entre esses dois tipos de transporte na figura ao lado.

Transporte passivo – Difusão simples

Ocorre sem a participação de proteínas transportadoras. É um transporte passivo. Moléculas de baixo peso molecular, ou lipofílicas, como os gases oxigênio (O₂), nitrogênio (N₂), dióxido de carbono (CO₂) e até mesmo as vitaminas lipossolúveis atravessam facilmente a bicamada lipídica, se dissolvendo na matriz lipídica.

Veja na animação ao lado que na difusão simples há a passagem da molécula através da bicamada, sem a participação de proteínas neste processo. Sempre do lado de MAIOR concentração para o lado de MENOR concentração.

Transporte passivo – Difusão facilitada

É o transporte passivo que acontece através de proteínas. O soluto passa do lado MAIS concentrado para o lado MENOS concentrado, isto é, a favor de gradiente. Não há gasto de energia.

Observe que a proteína transportadora tem um sítio ao qual a molécula a ser transportada se liga. Esse sítio é específico. A ligação da molécula a esse sítio desencadeia uma série de mudanças na forma da proteína que culminam com a liberação da molécula no outro lado da membrana.

Você já observou o que acontece com a textura de uma folha de alface a qual foi adicionado sal após um tempo?

Isso ocorre graças a um fenômeno denominado osmose

Osmose é a passagem de água através de uma membrana biológica, do meio menos concentrado em soluto (mais água e menos soluto) para o lado mais concentrado em soluto (menos água e mais soluto), sem gasto de energia. É um tipo de transporte passivo.

As células contém uma concentração alta de solutos, incluindo numerosas moléculas orgânicas e íons confinadas no interior celular, cujas concentrações devem ser mantidas nos níveis adequados funcionamento celular.

Ao lado você pode assistir parte de um vídeo produzido por Gabriel Moraes e disponibilizado em seu canal do YouTube. O trecho em destaque aborda a osmose. Você pode acessar e assistir ao vídeo inteiro e, assim, aprender sobre outros tipos de transporte.

A osmose fica mais fácil de entender se considerarmos que o transporte da água ocorre do lado de maior concentração de água livre para outro com menor concentração. Quando a água sai do interior da célula para o meio extracelular, a célula diminui de volume. Quando a água entra no citoplasma, a célula aumenta de volume.

Osmose em célula animal

A entrada e saída de água causa efeitos diferentes em células que possuem ou não parede celular, visto que esta estrutura forma uma barreira que que limita o inchamento da célula e impede a ruptura da célula (lise celular). Células animais não possuem parede celular quando colocadas em meio hipotônico podem sofrer lise, ou seja, rompimento. Quando em meio hipotônico “murcham”. Veja abaixo.

Osmose em célula vegetal

Quando a célula vegetal é colocada no meio hipertônico (meio mais concentrado) ocorre a saída de água na célula vegetal, com a consequente diminuição do volume, separa a membrana da parede celular. No vídeo abaixo observa-se no processo de osmose em células de cebola vermelha. Inicialmente preparada somente com água destilada (solução hipotônica). A osmose em célula vegetal também é denominada “plasmólise”.

Fonte: Canal do YouTube CellBiophysics. Atribuição: M. Grundner, U. Klančnik & J. Derganc Institute of Biophysics, University of Ljubljana, Slovenia

Observe que no meio hipertônico as células estão com o volume menor e que no meio hipotônico as hemácias desaparecem. Isso se deve ao fato de serem células altamente diferenciadas e não terem organelas. Nos leucócitos, que possuem organelas, ocorre o extravasamento delas no meio extracelular.

Fonte: Canal do YouTube de Noel Pauller.

Veja que no início do vídeo as células estão no meio hipotônico e não se rompem devido à proteção da parede celular (linhas transparentes). Uma solução concentrada de cloreto de sódio (sal) foi então adicionada colocando gotas ao longo da borda da lamínula, a célula perde água e “murcha”. Esse processo em célula vegetal também é denominado de plasmólise.

…..

Transporte ativo

Um exemplo clássico de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio (NaK-ATPase). A concentração do íons de potássio (K⁺) dentro da célula é alta e fora da célula é baixa. Veja na figura abaixo. O inverso é observado para o íon Na+: concentração baixa dentro da célula e alta fora. Essas concentrações devem ser mantidas para a que a célula funcione de forma adequada. A proteína transportadora NaK-ATPase bombeia Na+ para fora, contra o gradiente de concentração, e K+ para dentro, também contra gradiente de concentração.

NaK-ATPase

Concentração de potássio: dentro da célula = alta; fora da célula = baixa.

Concentração do sódio: dentro da célula = baixa; fora da célula = alta.

Os dois íons são transportados CONTRA o gradiente de concentração

Assista abaixo dois vídeos que explicam ao mecanismo da NaK-ATPase. Observe que existem sítios específicos para a ligação de cada um dos íons, bem como para a quebra do ATP. Veja também que ocorrem mudanças conformacionais para que o transporte aconteça.

Fonte: Canal do Youtube Calebania Productions

Licenças e agradecimentos – Acesse AQUI!