Transporte de Substâncias através da Membrana Celular Profa. Me. Rosângela B. Vasconcelos MEMBRANAS CELULARES Componente essencial por envolver todos os tipos de células, separando o meio intra e extra-celular assim como delimita as várias organelas nas células eucarióticas. 1
Propriedades da membrana Assimetria: as duas fases da membrana não possuem a mesma composição lipídica, glicídica e proteica. As cargas elétricas também tem distribuição diferente, sendo a face citoplasmática negativa. Fluidez: seus componentes não ocupam posições definidas e são susceptíveis de deslocações bidimensionais, isso, por não haver ligações fortes entre as moléculas. Permeabilidade seletiva Continuidade: nunca apresentam bordas livres. Resistência à tração. Funções da membrana Individualização da célula Transportes moleculares e iônicos Recepção de informação Transmissão de informação Reconhecimento celular Orientação de reações químicas em cadeia: enzimas localizadas na superfície da membrana. 2
Membrana Plasmática Mosaico Fluido Singer e Nicholson Bicamada lipídica (fosfolipídeos onde encontram-se imersas moléculas de proteínas que apresntam uma mobilidade, podendo se deslocar lateralmente ou atravessar a bicamada lipídica, projetando-se nas superfícies internas ou externas da membrana plasmática FLUIDEZ. Composição da Membrana LIPÍDEOS Fosfolipídeos afinidade diferencial com a água. Cabeça hidrofílica: voltada para o meio extracelular e para o citoplasma. Cauda hidrofóbica: voltada para a parte interna da membrana. 3
Composição da Membrana LIPÍDEOS Fosfolipídeos Fosfatidilcolinas e esfingomielinas Fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina Fosfatidilglicerol, fosfatidilinositol Bifosfato de fosfatidilinositol (transdução sinal) Colesterol Tampão de fluidez Glicolipídeos Receptores ou antígenos (ex. repceptor da toxina cólera, antígenos dos grupos sanguíneos A e B nos eritrócitos) Composição da Membrana PROTEÍNAS Integrais Embebidas na bicamada lipídica por interações hidrofóbicas e podem ser rompidas com detergentes. Periféricas Associadas à superfície da membrana por interações por carga com as ptnas integrais e são facilmente removidas. Glicoproteínas Localizadas na superfície externa e conferem a carga negativa da superfície celular. Ex: Fibronectina que contribui para a adesão das células, via integrinas, às proteínas da matriz extracelular e permite comunicação entre elas. 4
Funções das proteínas na membrana celular Incluem as enzimas, proteínas de transporte, receptors, neurotransmissores. Membrana Celular - O GLICOCÁLIX O glicocálix é um envoltório externo à membrana plasmática das células animais formado por polissacarídeos. *proteção da superfície celular contra lesões mecânicas e químicas *adsorção de água: superfície celular lisa *reconhecimento célula-célula 5
5. Membrana Celular 5. Membrana Celular Figura esquemática da Membrana Celular 6
PERMEABILIDADE DA MEMBRANA A membrana plasmática seleciona as moléculas que podem atravessá-la. O critério de seleção das moléculas está baseado no tamanho das moléculas e na carga elétrica. Moléculas menores atravessam a membrana com mais facilidade. Moléculas apolares atravessam a porção lipídica da membrana e as polares pelas proteínas, exceto as muito pequenas e fracamente polares. 7
TRANSPORTES PASSIVOS OSMOSE: deslocamento do solvente (água) do meio menos concentrado para o mais concentrado, através de uma membrana semipermeável. DIFUSÃO SIMPLES: espalhamento do soluto no solvente, do mais para o menos concentrado. Ocorre pela porção lipídica. DIFUSÃO FACILITADA: É a difusão do soluto através da membrana com auxílio da PERMEASE, com velocidade maior do que a devida a diferença de concentração. 8
TRANSPORTE PASSIVO DIFUSÃO Ocorre devido o movimento térmico/browniano de átomos e moléculas. Resulta na Distribuição uniforme de átomos ou moléculas. Ou seja, quando há diferença de concentração de um íon entre dois meios separados por uma membrana há a tendência em o íon mover-se do meio mais concentrado para o de menor concentração até encontrar o equilíbrio. 9
TRANSPORTE PASSIVO Difusão Simples Concentração Tamanho da molécula Lipossolubilidade O2, CO2, vitaminas lipossolúveis. Moléculas hidrossolúveis somente as muito pequenas e sem carga. Canais proteicos Permeabilidade seletiva comportas TRANSPORTE PASSIVO DIFUSÃO Extensão da difusão A difusão é rápida para distâncias microscópicas (1ms para difundir 1um), no entanto o tempo necessário para a difusão aumenta com o quadrado da distância na qual ela acontece... O aumento da distância em 10 vezes aumenta o tempo de difusão em 100 vezes. Coeficiente de difusão (D) É proporcional à velocidade com que a molécula em difusão pode se mover... Quanto maior for a molécula e mais viscoso o meio, menor será o D. 10
TRANSPORTE PASSIVO Difusão Simples: é o movimento cinético pelos orifícios ou pelos espaços intermoleculares da membrana, sem necessidade de fixar-se a uma proteína carreadora. Difusão facilitada: ocorre via canais. Esses canais podem ser abertos ou fechados; voltagem dependentes x quimio dependentes. Permeabilidade Seletiva Podem ser abertos ou fechados por comportas. 11
TRANSPORTE PASSIVO Difusão por proteína carreadora - 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 carregadoras (proteínas transportadoras). 12
Proteína carreadora Osmose Fluxo de água de um compartimento com menor concentração de soluto para um compartimento com maior concentração, por meio de uma membrana semipermeável (permeável a água, mas não ao soluto). 13
Osmose A Solução hipo B Solução hiper Obs.: A plasmólise de hemácias recebe o nome especial de crenação. Iso- equilíbrio Hiper-perde água 14
TRANSPORTE ATIVO Permitem o transporte de seus substratos contra gradientes de concentração ou de potencial eletroquimico. Para isso requerem energia e devem estar ligados ao metabolismo energético. Utilizam ATP diretamente ou indiretamente. 15
TRANSPORTE ATIVO Transporte ativo primário A energia necessária para o transporte de substâncias é obtida diretamente da hidrólise do ATP. EX: Bomba de Ca++ no Retículo sarcoplasmático, Bomba de Na+/K+ Transporte ativo secundário O transporte é realizado graças ao gradiente de concentração muitas vezes provocado por um transporte ativo primário. Ex: absorção de alguns aminoácidos com transporte acoplado ao Na+ TRANSPORTE ATIVO Ocorre contra o gradiente de concentração. É a passagem de uma substância de um menos concentrado para um meio mais concentrado ( contra o gradiente), que ocorre com gasto de energia. É feito por proteínas transmembrana chamadas ATPases ou BOMBAS. Quebram ATP e liberam energia. Transporta sempre íons e moléculas polares. ATPaes são específicas. Ex. Bomba de Na+; bomba de Ca++... 16
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. Encontramos 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. EXEMPLO DE TRANSPORTE ATIVO BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO FONTE: www.octopus.furg.br/ensino/anima/atpase/nakatpase.html 17
COTRANSPORTE É o transporte conjunto de duas moléculas ou íons ou íon e molécula através da membrana. Se ambos são transportados no mesmo sentido é chamado SIMPORTE. Se os dois vão em sentido oposto é chamado de ANTIPORTE. Ex. Bomba de Sódio e Potássio. Ver figura do Slide. 18
COTRANSPORTE -SIMPORTE Cotransportes Células do intestino tem alta concentração de glicose em seu interior e pequena concentração na luz do intestino. Mesmo assim a célula absorve glicose passivamente, usando as altas concentrações do sódio na luz intestinal que passam para o interior da célula e arrastam a glicose Simporte glicose-na Intestino Soro reidratação oral 19
Transporte em bloco ou Transporte mediado por vesículas. Representa o englobamento ou eliminação de macromoléculas ou partículas maiores que não conseguem atravessar a membrana plasmática por nenhum dos mecanismos já estudados. Em função do sentido no qual as partículas são transportadas, temos dois tipos de transporte em bloco: Endocitose:É o transporte de partículas ou macromoléculas por englobamento, ou seja, do meio extracelular para o meio intracelular. Existem dois tipos de endocitose: Fagocitose Pinocitose Exocitose 20
Fagocitose Neste processo, a célula engloba partículas sólidas relativamente grandes. A célula, entrando em contanto com a partícula, emite pseudópodes que englobam, formando um vacúolo alimentar (fagossomo). A fagocitose é observada principalmente em células isoladas, como amebas e glóbulos brancos. No caso da ameba, trata-se de um processo nutritivo; no caso dos glóbulos brancos, é um processo de defesa contra bactérias que invadem o organismo. 21
Endocitose mediada por receptor Algumas membranas possuem uma região especial para a endocitose, essa região é recoberta por um filamento chamado clatrina e é chamada depressão revestida. As depressões revestidas possuem receptores que reconhecem as moléculas que deverão ser englobadas endocitose. Ex: Recptores de LDL nas membranas celulares para endocitose da lipoproteínas e captação do colesterol. 22
Pinocitose É um processo mais delicado do que a fagocitose sendo difícil sua observação ao microscópio óptico. Partículas líquidas muito pequenas são capturadas por esse processo. A membrana plasmática, na região de contato com a partícula, se invagina, aprofundando-se no interior do citoplasma; forma-se um canal. Por fim, a partícula envolvida por um pedaço de membrana solta-se, formando um vesícula de pinocitose ou pinossomo. É provável que a maioria das células seja capaz de realizar a pinocitose; esse processo é então geral, enquanto a fagocitose se restringe apenas a alguns tipos de células. 23
EXOCITOSE Consiste na eliminação de certas quantidades de material pela célula, como corpos residuais ou vacúolos excretores (material não digerido) ou vesículas de secreção (materiais produzidos pelas células, principalmente glandulares). Ex. Liberação dos neurotransmissores nas terminações nervosas. 24
EXOCITOSE FIM. 25