Aula 6 Transportes Ativo E Passivo

AULA 6: MEMBRANAS CELULARES: transportes ativo e passivo

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS –

a. FUNÇÕES: • Incorporação de novas substâncias para o metabolismo celular (nutrição); • Eliminação de restos metabólicos (excreção); • Eliminação de substâncias especiais para o metabolismo extracelular (secreção). • E também funções especiais como: polarização de membrana (pela bomba de sódio e potássio) e • Defesa celular (pela fagocitose em leucócitos). • Equilíbrio hídrico • Controle da turgescência celular também estão presentes (pela difusão ou osmose)

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS • Os componentes hidrofóbicos, solúveis nos lipídios, atravessam facilmente a membrana, por ser esta constituída de uma bicamada lipídica , como é o caso dos ácidos graxos, hormônios esteróides e anestésicos. •

As substâncias hidrófilas, insolúveis nos lipídios, penetram nas células com mais dificuldade, dependendo do tamanho da molécula e também de suas características químicas.

• A configuração molecular poderá permitir que a substância seja transportada por intermédio de um dos mecanismos especiais desenvolvidos durante a evolução, como o transporte ativo e a difusão facilitada.

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS b. PROPRIEDADES: Permeabilidade Seletiva: • É a capacidade de permitir o trânsito de íons e pequenas moléculas para regulação do volume celular e do pH obtendo condições ótimas para a realização de reações – para eliminação de toxinas e para extração e concentração de combustíveis metabólicos. • A velocidade da permeabilização é tanto maior quanto maiores forem a lipossolubilidade da molécula passante, a magnitude do gradiente de concentração, a fluidez da membrana e a temperatura ambiente e quanto menores forem o tamanho da molécula passante e a espessura da membrana.

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS Transporte Passivo: Osmose - (osmos= empurrar) É um fenômeno de difusão em presença de uma membrana semipermeável. Nele, duas soluções de concentrações diferentes estão separadas por uma membrana que é permeável ao solvente e praticamente insolúvel ao soluto. Há, então, passagem do solvente de onde está em maior quantidade (solução hipotônica) para onde está em menor quantidade (solução hipertônica).

Solução Hipotônica (menos concentrada)

Solução Hipertônica (mais concentrada)

Princípio da Osmose

•

A osmose possibilita isotonia (mesma concentração) entre uma solução hipertônica e uma hipotônica, com passagem de solvente através de uma membrana semipermeável.

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS Transporte passivo: OSMOSE • Com esta passagem, verifica-se um aumento da quantidade de água na solução hipertônica, fazendo com que haja maior diluição da solução e, assim, diminuição da sua concentração. • Essa pode, inclusive, ser fatal para a célula, como no caso da hemácias que, em presença de soluções pouco concentradas, sofrem hemólise. • A presença da parede celular nas células vegetais torna peculiar este fenômeno, onde a célula vegetal, mesmo em meios muito pouco concentrados em relação aos seus vacúolos, não explode (deplasmólise).

Osmose

Meio hipotônico (entrada de água)

Meio hipertônico (saída de água)

Meio isotônico (equilíbrio)

Osmose

Efeito da osmolaridade sobre as hemácias

Osmose A célula vegetal é vulnerável aos ambientes hipertônicos, a saída da água contida no seu vacúolo, provoca uma diminuição do volume celular e, consequentemente, o afastamento da membrana plasmática relativamente à parece celular. Este fenômeno designa-se comumente por plasmólise.

Célula a Túrgid

Plasmólise Deplasmólise o ament g i l s e D ed e da par r celula

Hipotônico

Hipertônico

Transporte Passivo: Difusão Facilitada • Passagem do soluto de uma solução hipertônica para uma solução hipotônica, usando uma proteína carreadora, até que elas fiquem em isotonicidade. • São, ainda, substâncias não solúveis em lipídios, o que também impede a sua difusão pela matriz lipídica da membrana. No entanto, estas substâncias passam através da matriz, por transporte passivo, contando, para isto, com o trabalho de proteínas carreadoras (proteínas transportadoras). • A combinação entre a glicose, por exemplo, e a proteína carreadora forma uma combinação lipossolúvel que passa, então, a difundir-se de um lado para outro da membrana. Do outro lado da membrana, a glicose separa-se do carreador, passa para o interior da célula, enquanto o carreador retorna ao meio externo para buscar mais moléculas de glicose

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Difusão Facilitada - Algumas substâncias, como a glicose, galactose e alguns aminoácidos têm tamanho superior a 8 Angstrons, o que impede a sua passagem através dos poros. São, ainda, substâncias não solúveis em lipídios, o que também impede a sua difusão pela matriz lipídica da membrana. No entanto, estas substâncias passam através da matriz, por transporte passivo, contando, para isto, com o trabalho de proteínas carreadoras (proteínas transportadoras).

É um processo mais rápido do que a difusão simples e se realiza em presença de um transportador de estrutura protéica. Não há gasto de ATP sendo, também, um processo descendente (passivo).

• A velocidade com que a difusão facilitada acontece depende da diferença de concentração de substâncias nos dois lados da membrana, da quantidade de carreadores disponíveis e da velocidade com que as reações se processam. • No caso da glicose, a velocidade de sua difusão é grandemente aumentada com a presença de maior quantidade de insulina, hormônio secretado pelo pâncreas. Não se sabe, ainda, se o efeito da insulina está no aumento dos carreadores ou no aumento da velocidade de processamento das reações químicas entre a glicose e o carreador.

Mudanças conformacionais em uma proteína carreadora para mediar a difusão facilitada de uma proteína.

Difusão Facilitada: Características

• Especificidade. • Competição. • Não há gasto de ATP. • Existência de um transportador de natureza protéica na membrana.

Difusão Facilitada

Etapas da Difusão Facilitada

• Reconhecimento • União • Translocação • Liberação • Restituição

Reconhecimento Meio Externo

Membrana

Meio Interno

União

Meio Externo

Meio Interno

Translocação

Meio Externo

Meio Interno

Liberação

Meio Externo

Meio Interno

Restituição

Meio Externo

Meio Interno

• Mediada por translocadores: transportam moléculas polares, como AA, açúcares e vitaminas. •

Os ÍONS DIRETORES comandam o transporte.

•

Ex: o Na entra na célula por translocação, pois encontram-se mais concentrados do lado de fora. Ao mesmo tempo, a glicose entra na célula contra um gradiente de concentração (pois encontra-se mais concentrada no interior celular), aproveitando a entrada do Na. Na célula, a bomba de Na aproveita-se da energia de uma hidrólise de ATP e faz com que, a cada 3 Na’s que saem, entrem 2 K’s, para que o interior da célula seja levemente negativo em relação ao exterior.

obs: 1) Venenos de cobra trancam canais de Na e paralizam o músculo; 2) A repulsão de cargas e a agitação térmica das moléculas facilitam a difusão.

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Transporte Passivo: Difusão Passiva

- Muitas substâncias penetram nas células ou delas

saem por difusão passiva, isto é, como a distribuição do soluto tende a ser uniforme em todos os pontos do solvente, o soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior celular do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário. Neste processo não há consumo de energia. Ocorre a favor do gradiente. As substâncias difundem passivamente para o interior da célula por serem solúveis na fase lipídica da membrana. Quanto mais lipófila uma substância, mais fácil atravessa a membrana celular. Água e íons, que não são lipófilos, entram através de poros e não pela fase lipídica da célula.

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS Difusão Simples: Características

• É bidirecional. • É descendente. • A velocidade de penetração na célula é diretamente proporcional à diferença da concentração ([ ]) externa da concentração interna.

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[ ] ext-[ ]int

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS Transporte Ativo: • É a passagem de uma substância de um menos concentrado para um meio mais concentrado ( contra o gradiente), que ocorre com gasto de energia. • Neste caso há consumo de energia e a substância pode ser transportada de um local de baixa concentração para um outro de alta concentração. O soluto na difusão ativa pode ser transportado contra um gradiente. O transporte ativo é bloqueado pelos inibidores da respiração como o dinitrofenol, cianetos, azida, e iodoacetato, inibidores da síntese de ATP.

Transporte Ativo: Características

• É unidirecional. • Ocorre contra um gradiente de concentração. • Na fase de translocação, necessita da energia de hidrólise do ATP.

b. TRANSPORTE ATIVO: - Há hidrólise de ATP para produção de energia. - Emprego de translocadores: • BOMBAS IÔNICAS: Mecanismos que transportam íons de - Na e K ATPase: mantém o potencial negativo no interior celular, como fora explicado anteriormente. - de H : mantém o pH em mitocôndrias e lisossomos. - de Ca ATPase: membranas do retículo sarcoplasmático e eritrócitos. - de H e K ATPase: membranas parietais do estômago

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS Transporte Ativo •Bomba de NA+ e K+: Este tipo de transporte se dá, quando íons como o sódio (Na+) e o potássio (K+), tem que atravessar a membrana contra um gradiente de concentração. •Ocorre concentrações diferentes, dentro e fora da célula, para o sódio e o potássio. •Na maioria das células dos organismos superiores a concentração do sódio (Na+) é bem mais baixa dentro da célula do que fora desta. •O potássio (K+), apresenta situação inversa, a sua concentração é mais alta dentro da célula do que fora desta.

•Juntos esses dois receberam o nome de bomba de sódio e potássio. •Todo este mecanismo de transporte ativo que mantém tais distribuições iônicas é de suma importância para a transmissão do impulso nervoso.

Bomba de Sódio

• É um sistema de transporte de Na+ para fora da célula e de K+ para dentro da célula. É denominada de antitransporte, pois o Na+ e K+ são transportados em sentidos opostos.

A bomba de Na+ e K +. 1/3 da energia da célula é gasto nesta bomba e 2/3 nos neurônios.

10 a 20 x + Na+

10 a 20 x + K+

Modelo esquemático do ciclo de bombeamento de bomba de Na + e K +.

Modelo esquemático do ciclo de bombeamento de bomba de Na + e K +.

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS C.Transporte Ativo em quantidade O transporte em quantidade para dentro da célula, também chamado Endocitose, • é feito por dois processos denominados fagocitose e pinocitose. • Quando a transferência de macromoléculas tem lugar em sentido inverso, isto é, do citoplasma para o meio extracelular, o processo recebe o nome genérico de exocitose.

TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS c.Transporte em Quantidade: • Endocitose: • FAGOCITOSE- entrada de partículas sólidas por pseudópodos; visível ao MO. • PINOCITOSE -(endocitose não-seletiva): entrada de partículas solúveis por pseudópodos; visível ao MO. Ocorre a endocitose seguida de filtragem para reaproveitamento. • MICROPINOCITOSE - (endocitose seletiva): entrada de partículas solúveis por invaginações da membrana, e é visível somente no ME.

• Fagocitose: É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à formação de pseudópodos, engloba, no seu citoplasma, partículas sólidas. A fagocitose é um processo seletivo, conforme pode ser observado no exemplo da fagocitose de paramécios pelas amebas. Nos mamíferos, a fagocitose é feita por células especializadas na defesa do organismo, como os macrófagos.

• Pinocitose: É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à delgadas expansões do citoplasma, engloba gotículas de líquido. 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. No processo da pinocitose formam-se longas projeções laminares da superfície celular, visíveis ao microscópio óptico, que dão origem a vesículas também grandes no processo chamado de macropinocitose. A micropinocitose é de ocorrência mais geral e dá origem a vesículas menores, visíveis somente no microscópio eletrônico.

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Partículas sólidas

Partículas líquidas

Transporte Ativo Fagocitose - É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à formação de pseudópodos, engloba, no seu citoplasma, partículas sólidas. A fagocitose é um processo seletivo, conforme pode ser observado no exemplo da fagocitose de paramécios pelas amebas. Nos mamíferos, a fagocitose é feita por células especializadas na defesa do organismo, como os macrófagos.

Transporte Ativo Pinocitose - É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à delgadas expansões do citoplasma, engloba gotículas de líquido. Formam-se assim vacúolos contendo líquido. Muitas células exibem esse fenômeno, como os macrófagos e as dos capilares sangüíneos.

ENDOCITOSE - Transporte em quantidade

Pinocitose: = beber Fagocitose: = Comer

FAGOCITOSE AGENTES INFECCIOSOS

pino fago

PINOCITOSE MACROMOLÉCULAS SOLÚVEIS

EXOCITOSE O processo é utilizado pela célula para liberar ao meio externo macromoléculas como hormônios e enzimas Exemplos: Tireóides e Pâncreas

ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA - Interdigitações: São saliências e reentrâncias da membrana celular que se encaixam em estruturas complementares das células vizinhas. • - Microvilosidades: São especializações apicais da membrana. Elas estão presentes na superfície livre das células do intestino delgado, responsáveis pela absorção de nutrientes. Cada célula intestinal deste tipo possui em média três mil microvilosidades. Em 1 mm2 de superfície intestinal, existem cerca de 200 000 dessas especializações. Elas são evaginações permanentes da membrana com o aspecto digitiforme, que ampliam consideravelmente a superfície de contato da célula com os nutrientes vindos da digestão, para melhorar assim a função de absorção intestinal.

ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA Microvilosidades:

ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA •

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Desmosomos: Cada desmosomo tem a forma de uma placa arredondada e é constituído pelas membranas de duas células vizinhas. Devido à função de adesão e à sua distribuição descontínua, o desmosomo é também chamado de macula adherens. - Zônula de Adesão: É uma formação encontrada em certos epitélios de revestimento, circundando a parte apical das células. Sua estrutura é semelhante à dos desmosomas, porém a zônula de adesão é um cinto contínuo em volta da célula. As suas funções são promover a adesão entre as células e oferecer local de apoio para os filamentos que penetram nos microvilos das células epiteliais com orla em escova. - Zônula Oclusiva: É uma faixa contínua em torno da zona apical de certas células epiteliais que veda completamente o trânsito de material por entre as células. Outra função da zônula oclusiva, também chamada junção oclusiva, é permitir a existência de potenciais elétricos diferentes, conseqüência de diferenças na concentração iônica entre as duas faces da lâmina epitelial. - Complexo Juncional: Está presente em vários epitélios próximo à extremidade celular livre, sendo constituído dos seguintes elementos: zônula oclusiva, zônula de adesão e uma fileira de desmosomas. O complexo juncional é uma estrutura de adesão e vedação.

ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA • •

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Porção apical: Microvilosidades Formadas por microfilamentos (MF) de actina, que enraízam na chamada teia terminal. Esta teia terminal possui miosina II responsável pela produção do movimento. Os feixes de actina são mantidos por fibrina e valina. Transversalmente, as microvilosidades são iguais aos estereocílios. Cílios Formados por mictotúbulos (MT) cujo axonema é formado por 9 pares de MT periféricos – ligados entre si por pontes de nexina - e um par central. O movimento dos cílios é dado pela ação da dineína, que se associa aos MT e hidrolizam ATP para a realização do dito movimento. Ocorre o deslizamento entre os feixes, que se curvam, por possuírem em suas bases as travas radiais. Transversalmente, os cílios são semelhantes aos flagelos. Estereocílios Flagelos OBS: As células dos microvilos possuem grandes quantidades de glicocálix, devido à grande produção de dissacaridases e dipeptidases.

ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA

Porção basal: • Hemi – desmossomos - Permite a adesão entre a célula e a lâmina basal. Ë formada por filamentos intermediários (FI) de integrina. • Contatos Focais - Liga a célula à matriz extracelular. É formada por FI de integrina ligadas a fibras de stress ou tencionais.

ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA Porção lateral: • Interdigitações - São especializações cuja função é aumentar a superfície de aderência entra as células. • Junções comunicantes - Também chamadas de Gap Junctions ou Junções Tipo Fenda, são formadas por conexons (6 moléculas de conexina) que permitem a passagem de íons e moléculas pequenas. Em vegetais são chamados de plasmodesmos. • Desmossomos - São máculas de aderência celular, formadas por queratina ou outra proteína estrutural, mais cadeirinas, para aumentar a adesão. • Junções aderentes - Também chamadas de ancoradores, formam a zônula de aderência. São faixas contínuas, eletrondensas, que possuem MF de actina e cadeirinas. • Junção oclusiva - Também chamadas de bloqueadoras, formam a zônula de oclusão. São faixas contínuas para vedação, que impedem a ampla difusão e a volta de substâncias após uma passagem através da mb. Forma-se pela interação entre duas membranas.

Bom Fim de semana...!

PERMEABILIDADE DA MEMBRANA MANTÉM O EQUILÍBRIO INTRACELULAR E EXTRACELULAR FUNÇÃO:

PERMEABILIDADE SELETIVA

SOLUÇÕES E COLÓIDES

SOLUÇÕES- ÍONS E PEQUENAS MOLÉCULAS ORGÂNICAS EX. GLICOSE E AMINOÁCIDOS (SOLUTO) DISSOLVIDOS NA ÁGUA (SOLVENTE) COLÓIDES- MACROMOLÉCULAS ORGÂNICAS Ex. PROTEÍNAS E POLISSACARÍDEOS (SOLUTOS)

TIPOS DE SOLUÇÕES

ISOTÔNICAS (ISO-IGUAL) DUAS SOLUÇÕES COM A MESMA CONCENTRAÇÃO HIPERTÔNICAS UMA SOLUÇÃO É MAIS CONCENTRADA QUE A OUTRA HIPOTÔNICAS UMA SOLUÇÃO É MENOS CONCENTRADA QUE A OUTRA

TIPOS DE PERMEABILIDADE SELETIVA TRANSPORTE PASSIVO (NÃO OCORRE GASTO DE ENERGIA) OSMOSE DIFUSÃO SIMPLES DIFUSÃO FACILITADA TRANSPORTE ATIVO (OCORRE COM GASTO DE ENERGIA) - BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO

TRANSPORTE PASSIVO OSMOSE: PASSAGEM DO SOLVENTE DE UM MEIO MENOS CONCENTRADO (HIPOTÔNICO) PARA UM MAIS CONCENTRADO (HIPERTÔNICO). OBS. EM CÉLULAS VEGETAIS ADULTAS, EXISTE UMA VESÍCULA ELÁSTICA, CHAMADO DE VACÚOLO DO SUCO CELULAR.

VARIAÇÕES QUE A CÉLULA VEGETAL SOFRE:  FLACIDEZ – A CÉLULA SE ENCONTRA EM MEIO ISOTÔNICO (O VACÚOLO NÃO ESTÁ NEM CHEIO NEM VAZIO)  PLASMÓLISE – A CÉLULA É COLOCADA EM MEIO HIPERTÔNICO (PERDE ÁGUA)  TURGÊNCIA OU TURGESCÊNCIA – A CÉLULA COLOCADA EM MEIO HIPOTÔNICO  DESPLASMÓLISE OU TURGÊNCIA: A CÉLULA PLASMOLISADA (MURCHA) É COLOCADA EM MEIO HIPOTONICO (VOLTA AO NORMAL)  PLASMOPTISE- A CÉLULA SE ROMPE, EM HEMÁCIAS É A HEMÓLISE

VACÚOLO EM CÉLULA VEGETAL

DIFUSÃO SIMPLES OU DIÁLISE PASSAGEM DO SOLUTO DE UM MEIO MAIS CONCENTRADO (HIPERTÔNICO) PARA UM MENOS CONCENTRADO (HIPOTÔNICO).

DIFUSÃO FACILITADA NECESSITAM DE UMA PROTEÍNA TRANSPORTADORA

TRANSPORTE ATIVO OCORRE COM GASTO DE ENERGIA (ATP) EX. IMPULSO NERVOSO

PERMEABILIDADE NÃO SELETIVA FAGOCITOSE: ENGLOBAMENTO DE PARTÍCULAS SÓLIDAS

PINOCITOSE ENGLOBAMENTO DE PARTÍCULAS LÍQUIDAS

CLASMOCITOSE OU CLASMATOSE

EXOCITOSE – ELIMINAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS DO INTERIOR DA CÉLULA

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