Quais os tipos de transporte realizados pela membrana plasmática Cite as principais diferenças entre eles?

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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.

Você já ouviu falar do beijo salgado? 

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. 

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.

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. 

Osmose é a passagem de água através de uma membrana biológica, do meio menos concentrado em soluto para o lado mais concentrado em 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.

Assista ao  lado o vídeo produzido pelo professor Henrique R. Frigueri, e disponibilizado no canal do YouTube DESCOMPLICANDO by HRF, explicando a osmose. Preste atenção aos termo isotônico, hipotônico e hipertônico e o que acontece com as células em cada caso.

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. 

Confira aqui suas observações relativas a alface temperada com sal

Ocorre a saída de água das células  pelo processo de osmose  para o meio exterior  e devido a isso se observa, macroscopicamente,  que as folhas  perdem a sua turgidez,

A composição em íons do citoplasma, como baixas concentração cálcio e de sódio e altas de potássio, foi mantida na maior parte das células ao longo deda evolução. A NaK-ATPase trabalha permanentemente para manter as concentrações intracelulares de sódio e potássio. Essas concentrações devem ser conservadas para que as células mantenham o seu volume e para inúmeros processos fisiológicos das células. Para se ter uma ideia de sua importância, na transmissão do impulso nervoso os neurônios dependem da NaK-ATPase para restabelecer os gradientes de sódio e potássio.

Para pensar – Várias toxinas presentes em plantas inibem a NaK-ATPase da

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.  

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 um vídeo e explica o 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. 

Existem outros transportadores nas células  que realizam transporte ativo? 

Sim! Veja os exemplos abaixo: 

• Bomba de prótons no lisossomo – O meio ácido dos lisossomos é mantido por uma próton-ATPase que bombeia H+ do citoplasma para o  interior dos lisossomos.
• Bomba de cálcio no retículo endoplasmático liso  das células musculares – Realiza a captação do Ca+2 do citoplasma para o interior  do retículo endoplasmático liso. 

Sobre toxinas de plantas e NaK-ATPase

As toxinas vegetais são um mecanismo de defesa contra os animais que as ingerem. Existem muitas plantas ornamentais tóxicas, com vários mecanismos de ação, incluindo efeitos sobre a NAK-ATPase. Por exemplo, os glicosídeos cardiotóxicos produzidos por Nerium oleander (loendro, loandro, aloendro, loandro-da-índia, loureiro rosa, alandro, adelfa, espirradeira, cevadilha, espirradeira ou flor-de-são-josé) uma planta ornamental, tem como mecanismo mais conhecido a inibição da NaK- ATPase  das células cardíacas (Langford e Boor, 1996). Essa inibição desencadeia uma série de alterações na contração do músculo cardíaco causando arritmias e até mesmo a morte do animal. 

Quer saber mais sobre plantas ornamentais populares e muito usadas em residências e jardins, mas que são tóxicas? Acesse AQUI proteja-se! A prevenção é melhor opção!

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Quais os tipos de transporte realizado pela membrana plasmática como eles se diferenciam?

Quais são os tipos de transportes realizados pela membrana plasmática?

Quais os tipos de transportes através da membrana e suas características?

Qual a diferença entre o transporte ativo e passivo da membrana plasmática?