TRANSPORTE DE SOLUTOS ATRAVÉS DAS MEMBRANAS CELULARES. Prof. Dr. ROBERTO CEZAR LOBO DA COSTA

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1 TRANSPORTE DE SOLUTOS ATRAVÉS DAS MEMBRANAS CELULARES Prof. Dr. ROBERTO CEZAR LOBO DA COSTA

2 TIPOS DE TRANSPORTES A) SIMPLASTO: termo usado para caracterizar os protoplastos interconectados e seus plasmodesmas (TRANSPORTE SIMPLÁSTICO). B) APOPLASTO: é o continuum da parede celular e dos espaços intercelulares (TRANSPORTE APOPLÁSTICO). C) TRANSCELULAR OU TRANSMEMBRANA: É o transporte através das membranas celulares por difusão simples ou facilitada (proteínas).

3 CÉLULA VEGETAL

4 MEMBRANA PLASMÁTICA

5 ANFIPÁTICAS FOSFOLIPÍDEO

6 1) ESTRUTURA DAS MEMBRANAS CELULARES A) Estrutura básica: 40%-50% de lipídios e 60%-50% de proteínas. Bicamada lipídica (Fosfolipídios mais abundante, e esteróis principalmente estigmaesterol) embebidas com Proteínas Globulares, que se estendem através da membrana lipídica e sobressaem de ambos os lados. B) Proteínas: B1.) Proteínas integrais (globulares): apresentam duas porções : Porção Hidrofóbica: embebida dentro da bicamada Porção Hidrofílica: de cada lado da membrana. B2) Proteínas Periféricas: ligadas a algumas proteínas que, atravessam membranas e se projetam para a superfície interna.

7 C) Cadeia de Carboidratos (superfície externa): são, principalmente, glicoproteínas e formam uma capa na superfície externa (eucarióticas), são importantes nos processos de ADESÃO célula-célula e no RECONHECIMENTO de moléculas (Hormônios, vírus, antibióticos) que interagem com a célula.

8 2) CONFIGURAÇÕES BÁSICAS Estrutura Simples em forma de bastonetes: constituída de alfa hélice embebida no interior hidrofóbico, com porções hidrofílicas se projetando para os lados interno e externo. Estrutura Complexa (terciárias e quaternárias): resultam de repetidas passagens através da membrana (série de alfa hélices). OBS. Os Lipídios são de natureza impermeável e fluido e as proteínas que estão ancoradas podem se deslocar nos mesmos, são responsáveis pela maioria das funções da membrana (MOSAICO FLUIDO).

9 MOSAICO FLUIDO

10 3) OUTRAS FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS NAS MEMBRANAS A- TRANSDUÇÃO DE ENERGIA (mitocôndrias e cloroplastos) algumas são ENZIMAS que catalisam reações associadas às membranas e outras são TRANSPORTADORAS envolvidas com movimentos de moléculas específicas para dentro e para fora da célula ou organela. B- RECEPTORES - recebem ou traduzem sinais químicos do ambiente intra e extracelular

11 4) TRANSPORTE DE SOLUTOS 4.1 DIFUSÃO SIMPLES: moléculas hidrofóbicas (O 2 ) e moléculas polares (CO 2 e H 2 O) podem atravessar membranas celulares livremente por simples difusão. 4.2 MEDIADO POR PROTEÍNAS: é o transporte altamente seletivo (ou um tipo de íon: Ca +2 ou K +, ou um tipo de molécula: açúcar ou aminoácido) e são proteínas integrais do tipo múltiplas alfa-hélices, onde o soluto específico atravessa a membrana sem entrar em contato com o interior da bicamada lipídica.

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13 5) CLASSES DE PROTEÍNAS DE TRANSPORTE 5.1. BOMBAS DE PRÓTONS (H+) 5.2. CARREGADORAS 5.3. CANAIS

14 PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS 5.1) BOMBAS DE PRÓTONS: (enzima H+ - ATPase ) são ativadas por energia química (ATP) ou por energia luminosa (hidrolisa o ATP). Ex. células vegetais e fungos. 5.2) CARREGADORAS: São proteínas de transporte que se ligam ao soluto específico a ser transportado e passam por ALTERAÇÃO CONFORMACIONAL dessa proteína. 5.3) CANAIS: são as que formam poros cheios de água que se estendem através da membrana e, quando abertas, permitem a passagem por eles de solutos específicos (íons inorgânicos de tamanho e carga conhecidos). OBS: Os Carregadores e os Canais são movidos por energia liberada de gradientes eletroquímicos (gradientes de concentração e gradientes elétricos).

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16 BOMBAS DE PRÓTONS (H + ) E TRANSPORTADORAS H + H + H + H H+ H + H+ + H + + SACAROSE SOLUÇÃO ÁCIDA DA PAREDE CELULAR H + - ATPase TRANSPORTADOR DE SACAROSE ATP ADP + PI H + H+ H + SACAROSE SUBSTÂNCIA FUNDAMENTAL ALCALINA

17 PROTEÍNAS CARREGADORAS

18 6) VELOCIDADE DE TRANSPORTE Nas Bombas: é lenta (500 moléculas/proteína/seg.) Nos Carregadores: é intermediária ( ) Nos Canais: é rápida ( milhões) OBS. A) Quando a molécula é neutra, a direção do transporte é determinada pela diferença na concentração da mesma nos dois lados da membrana (GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO). B) Quando a molécula tem carga definida, a direção do transporte é influenciada tanto pelo GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO, quanto pelo GRADIENTE ELÉTRICO (Potencial de membrana): GRADIENTE ELETROQUÍMICO. Ex.Células Vegetais (membrana plasmática, tonoplasto).

19 7) TRANSPORTE PASSIVO É quando o transporte é a favor de um gradiente eletroquímico Ex: a) Em todos os CANAIS PROTÉICOS b) Em algumas PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS (DIFUSÃO FACILITADA).

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21 COMO AS PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS FUNCIONAM?

22 A- SISTEMA UNIPORTE: São as proteínas que transportam um soluto de um lado para outro da membrana Ex: Proteínas CANAIS e algumas Proteínas TRANSPORTADORAS. B- SISTEMA CO-TRANSPORTE: Outras proteínas Transportadoras funcionam como sistema co-transporte, no qual a transferência de soluto depende da TRANSFERÊNCIA SIMULTÂNEA ou SEQÜÊNCIAL de um segundo soluto. B1.) SIMPORTE : quando o segundo soluto é transportado na mesma direção do primeiro. B2.) ANTIPORTE : quando o segundo soluto é transportado na direção oposta ao transporte do primeiro.

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24 TIPOS DE TRANSPORTE DA MEMBRANA S S 1 S 2 S 1 S 2 UNIPORTE SIMPORTE ANTIPORTE COTRANSPORTE

25 8) TRANSPORTE ATIVO É a capacidade de mover solutos contra um gradiente de concentração ou gradiente eletroquímico e requer GASTO DE ENERGIA metabólica (ATP) e é sempre mediado por proteínas transportadora (H+- ATPase, que é uma ENZIMA) localizada na membrana. Esta enzima gera grande potencial elétrico e um gradiente de ph, isto é, gradiente de prótons (íons H+) que fornece a FORÇA MOTRIZ para a entrada de solutos por todos os sistemas co-transporte associados ao H+. A bomba de prótons = transportador primário ativo Co-transportadores = transportador secundário ativo

26 TRANSPORTADOR ATIVO PRIMÁRIO E SECUNDÁRIO

27 9) TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES (PROTEÍNAS e POLISSACARÍDEOS) As proteínas de transporte envolvidas na transferência de íons ou moléculas através das membranas celulares são INCAPAZES de transportar moléculas grandes (proteínas e polissacarídeos). INGESTÃO E SECREÇÃO DE MACROMOLÉCULAS Formação de VESÍCULAS ligadas a membranas ou estrutura em FORMA DE SACO.

28 A) ENDOCITOSE: invaginação da membrana plasmática. A.1) FAGOCITOSE : partículas sólidas (bactérias e resto de células): ocorre através de grandes vesículas derivadas da membrana plasmática. Ex: ameba; fungos (gelatinoso plasmodial e gelatinosos celulares); nódulos radiculares das leguminosas durante a formação dos nódulos (Liberação de Rhizobium nas correntes de infecção). A.2) PINOCITOSE : ingestão de fluidos e solutos através de pequenas vesículas derivadas da membrana plasmática. Apresentam inicialmente uma depressão revestida que se invaginam e se separam para formar as VESÍCULAS REVESTIDAS por complexos protéicos, como a Clarina (complexos protéicos composto de três cadeias grandes e três cadeias pequenas de polipeptídeos que se juntam e formam uma estrutura de 3 pontos TRÍMERO). B) EXOCITOSE: são exportações ou secreções de substâncias das células, através de vesículas (ENDOCITOSE REVERSA). Ex. Vesículas de dictiossomas na formação de parede e placa celulares.

29 ENDOCITOSE E EXOCITOSE

30 TRANSPORTES DE SOLUTOS NO FLOEMA

31 ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS RAÍZES

32 AQUAPORINAS

33 O B R I G A D O