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* * UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE BIOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL Disciplina: Biologia Celular e Molecular Profa.: Paula Ristow Membrana Celular - Transportes 2013.1 * * As funções celulares dependem da homeostasia celular Para tal, as células importam nutrientes (açúcares, aminoácidos), eliminam resíduos metabólicos (CO2) e regulam o equilíbrio iônico. A membrana funciona como barreira que controla o transito para dentro e para fora de célula. * * Princípios de transporte de membrana As concentrações iônicas são muito diferentes dentro e fora da célula As bicamadas lipídicas sao impermeáveis a solutos e íons Os solutos atravessam as membranas por transporte passivo ou ativo * * As concentrações iônicas são muito diferentes dentro e fora da célula Essencial à sobrevivência e atividade celular A célula equilibra cargas positivas e negativas com o ambiente, sendo neutra. Íons abundantes na célula: K+, Na+, Ca+, Cl-, H+ - presentes em vários processos biológicos, como produção de ATP, condução do impulso nervoso. A manutenção do equilíbrio iônico na célula ocorre devido a permeabilidade da membrana e proteínas específicas de transporte. Cl- , outros ânions e constituintes celulares carregados negativamente equilibram as cargas positivas dentro e fora da célula * * * * Permeabilidade seletiva Quanto menor e mais lipossolúvel, mais rapidamente a molécula difundirá pela membrana (difusão simples) Ou seja, a taxa na qual uma molécula se difunde pela membrana depende do seu tamanho, solubilidade e carga Alta permeabilidade aos gases Difusão de moléculas pequenas e polares, ex.: água Impermeáveis a moléculas grandes (glicose-180 daltons) e íons Para todos os outros transportes proteínas são necessárias!! 2. As bicamadas lipídicas sao impermeáveis a solutos e íons * * A difusão das moléculas depende de um gradiente de concentração * * Difusão simples através da bicamada fosfolipídica Moléculas pequenas, hidrofóbicas e não carregadas dissolvem-se na bicamada fosfolipídica. O fluxo de moléculas vai na direção de maior concentração à de menor concentração. * * Processos passivos: espontâneos, em função de gradiente eletroquímico e sem dispêndio de energia. Através de proteínas canais e carreadoras. Processos ativos: transporte contra gradiente de concentração e com gasto energético. Proteínas carreadoras, bombas. 3. Os solutos QUE NÃO PASSAM POR DIFUSÃO SIMPLES atravessam as membranas por transporte passivo ou ativo * * A membrana tem carga negativa no lado citoplasmático o que exerce um efeito de gradiente eletroquímico Íons positivamente carregados, como Na+ tem maior facilidade de entrar na célula através de carreadores. * * Contra o gradiente de concentração; proteína acoplada a algum processo que forneça energia. * * Proteínas de transporte são responsáveis pela transferência de íons, açúcares, aminoácidos, nucleotídeos, metabólitos celulares. * * Cada membrana celular possui seu próprio conjunto característico de transportadores * * Transporte passivo ou difusão facilitada * * PROTEÍNAS DE TRANSPORTE 1. Carreadoras 2. Canais Mudança conformacional Poro hidrofílico Distinguem moléculas pelo tamanho e carga Reconhecem solutos de forma específica * * Transporte passivo Proteína liga a soluto de forma altamente específica e sofre mudanças conformacionais. Pode transportar para ambos os lados da membrana, em função do gradiente de concentração. Mudança conformacional * * Transportador de glicose (Uniporte) (fígado e outras células) Após a refeição, a insulina sinaliza para a abertura destes canais. * * * Estrutura do transportador da glicose * * Transporte passivo por canais iônicos Poros estreitos e seletivos para a difusão de moléculas com tamanho e carga apropriados (íons). São canais preenchidos de água que permitem o movimento passivo de moléculas hidrossolúveis Seletividade: diâmetro, forma do canal e composição química de aminoácidos no interior do canal O fluxo de íons vai na direção de maior concentração à de menor concentração. * * Abertura dos canais é regulada Passagem de íons Na+, K+, Ca+2, Cl- e água Transporte extremamente rápido (mais de 1 milhão/s) Transporte passivo por canais iônicos * * Seletividade de canais iônicos (estrutural e química) Na+: Poro estreito e carregado negativamente K+: Poro possui C=O (carbonila) no seu interior, que interagem com K+, deslocando a água e liberando K+ desidratado. * * A abertura dos canais iônicos é controlada por estímulos * Canais iônicos dependentes de voltagem e a transmissão de impulsos elétricos Potencial de repouso: parte interna da membrana negativa (-60mV) – mantido pela bomba sódio/potássio Neurotransmissores: abertura dos canais de Na+ - despolarização da membrana - impulso nervoso Abertura dos canais de K+ controlados por voltagem * Canais iônicos dependentes de voltagem e a transmissão de impulsos elétricos Potencial de repouso: parte interna da membrana negativa (-60mV) (tendência do K+ se mover para fora da célula devido a canais seletivos) Impulso nervoso (potencial de ação): abertura de canais de Na+ controlados por voltagem e despolarização da membrana (+30mV). * * Transmissão de sinais nas sinapses Potencial de ação abre transitoriamente canais de Ca+2 controlados por voltagem Canais abertos propiciam a entrada de Ca+2 no terminal Aumento de Ca+2 no citoplasma do neurônio pré-sináptico estimula a fusão das vesículas sinápticas e liberaçao de acetilcolina na fenda sináptica Abertura de canais de Na+ e nova despolarização da membrana * * * * * Osmose Difusão ou movimento da água de uma região de baixa concentração de soluto para uma de alta concentração de soluto Hipertônica (solução salina concentrada) Isotônica (concentração fisiológica de sal) Hipotônica (água destilada) Célula Animal * * Hipertônica (solução salina concentrada) Isotônica (concentração fisiológica de sal) Hipotônica (água destilada) Célula Vegetal Célula procariótica * * Transportes ativos * * O TRANSPORTE ATIVO pode ser dirigido por várias fontes de energia Transportador acoplado Bomba movida por ATP Bomba movida a luz favorável * * Transporte ativo dirigido por hidrólise de ATP A bomba de Na+-K+ Devido eletronegatividade da parte interna da membrana, a tendência do Na+ é entrar Bomba expele Na+ initerruptamente Manutenção do equilíbrio osmótico e volume celular Manutenção do potencial de membrana * * Transporte ativo acoplado a gradiente iônico Antiporte ou trocador Na+/Ca++ e Na+/H+ Duas moléculas transportadas em direções opostas Remove Ca++ da célula rins, cérebro, musculatura Manutenção do balanço de Na+: rins, intestino, outros * * Transporte ativo acoplado a gradiente iônico Acoplado a íon com gradiente favorável Co-transporte ou simporte Glicose - Na+ * * Transportes x Polaridade celular Diferentes proteínas são “confinadas” em diferentes regiões da membrana plasmática, para executar transportes ou transdução de sinais extra-celulares para o meio intra-celular Células polarizadas: células que contém domínios de membrana distintos (apical, lateral, basal), conferidos pelas junções celulares. Ex. células epiteliais (pele, sistema digestivo, respiratório, urinário, glandular, reprodutivo) Célula epitelial Junções limitam a difusão de proteínas Lumem Tecido * * Transportes de glicose nas células epiteliais intestinais Na+ da dieta Transporte ativo acoplado a gradiente iônico de Na+ Transporte passivo – uniporte. Movido pelo gradiente de concentração de GLICOSE Transporte ativo Bomba Na+ - K+ Lâmina basal – vasos sanguíneos Correlação com a terapia de reposição hídrica oral * * * *
