MEMBRANA CELULAR II

Transporte através das membranas

Transporte passivo – quando não envolve o consumo de energia do sistema, sendo utilizada apenas a energia cinética das moléculas; e

Transporte ativo – quando o transporte das moléculas envolve a utilização de energia pelo sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada é na forma de Adenosina tri-fosfato (ATP).

Transporte passivo

O interior das células – o citoplasma é basicamente uma solução aquosa de sais e

substâncias orgânicas

As células se encontram normalmente mergulhadas ou em contacto com uma solução externa... pode ocorrer difusão das moléculas de água através

da membrana celular, pelo processo de osmose.

OSMOSE

É um processo físico: água se movimenta entre dois meios com concentrações

diferentes de soluto, separados por uma membrana semipermeável (permite

somente a passagem das moléculas de água).

Neste processo, a água passa de um meio hipotônico (menor concentração de soluto) para um hipertônico (maior concentração de soluto).

Na osmose, o processo se finaliza quando os dois meios ficam com a mesma concentração de soluto (isotônico).

OSMOSE

A osmose ocorre em vários sistemas da natureza.

É um processo de extrema importância. A concentração de sais nas células, por exemplo, é controlada pelo sistema de osmose.

Como não ocorre gasto de energia, a osmose é considerada um tipo de transporte passivo.

OSMOSE

OSMOSE

Um exemplo bem simples para entendermos a osmose é observar a ação do açúcar sobre o morango. Quando colocado em contato com o morango, o açúcar recebe a água contida nesta fruta. 

Também observamos a osmose quando tomamos banho de mar, uma vez que há uma concentração de soluto (sal) bem mais elevada no mar do que aquela presente em nosso corpo.

Transporte passivo –DIFUSÃO

O soluto passa da solução mais concentrada (hipertônica) para a menos concentrada (hipotônica).

Isto ocorre com o objetivo delas se tornarem iguais (isotônica). 

Quanto maior for a diferença entre as concentrações, mais rápido será o transporte.

Transporte passivo –DIFUSÃO

Exemplo:

A nicotina entra mais rapidamente na corrente sanguínea do não fumante do que na do fumante, isto ocorre devido ao fato desta substância não estar presente na corrente sanguínea do indivíduo que não fuma. 

DIFUSÃO FACILITADA

Há o auxílio de carreadores ou canais específicos que são proteínas intrínsecas da membrana plasmática. Permeases.

Possuem sítios de ligação específicos para os tipos de substrato e atuam a fim de permitir que substâncias transitem pela região de bicamada lipídica.

DIFUSÃO FACILITADA

A proteína transportadora é específica para uma determinada substância.

Apenas moléculas estruturalmente semelhantes podem competir pelo transporte, como no caso da glicose e galactose.

Este transporte também pode ser inibido por inibidores químicos

DIFUSÃO FACILITADA

O processo auxilia em casos em que essas últimas, em razão das suas propriedades químicas e tamanhos moleculares, demorariam muito tempo ou não poderiam fluir de forma espontânea

A movimentação se dá nas regiões mais para as menos concentradas e a velocidade é controlada, principalmente, pela quantidade de permeases disponíveis.

DIFUSÃO FACILITADA

A movimentação se dá nas regiões mais para as menos concentradas e a velocidade é controlada, principalmente, pela quantidade de permeases disponíveis.

A proteína transportadora é específica para uma determinada substância.

Sais minerais e determinados aminoácidos são transportados desta forma.

DIFUSÃO SIMPLES E FACILITADA

Difusão simples e difusão facilitada, respectivamente.

Transporte ativo

Há o gasto de energia (na forma de ATP) e ocorre contra um gradiente de concentração, isto é, as substâncias serão deslocadas de onde estão pouco concentradas para onde sua concentração já é alta.

É realizado pelas enzimas ATPases, como a importante bomba-de-sódio, que tem a função de manter o potencial eletroquímico das células.

Transporte ativo

Os íons de Na+ e K+ são importantes para o funcionamento celular e ocorrem em concentrações específicas dentro e fora das células.

O íon Na+ se apresenta em maior concentração no meio extracelular,

O íon K+ se encontra mais concentrado no meio intracelular.

Transporte ativo

Logo o movimento natural desses íons é :

o íon Na+ entra na célula por difusão facilitada e o K+ sai da célula pelo mesmo processo.

Com isso a tendência é haver um equilíbrio entre as concentrações interna e externa desses dois íons (o que não seria bom para o metabolismo celular),

Transporte ativo Logo a célula gasta energia, na forma de

ATP, para fazer o transporte oposto desses íons:

Colocar o Na+ para fora e colocar o K+ para dentro.

Transporte ativo

Transporte ativo

Muitas células possuem uma ATPase do cálcio que opera a concentrações intracelulares baixas de cálcio e controla a concentração normal (ou de reserva) deste importante mensageiro secundário.

Outra enzima atua quando a concentração de cálcio sobe demasiadamente. demonstra que um íon pode ser transportado por

diferentes enzimas, que não se encontram permanentemente ativas.

OUTROS PROCESSOS...

Há ainda dois processos em que, não apenas moléculas específicas, mas a própria estrutura da membrana celular é envolvida no transporte de matéria para dentro e para fora da célula:

endocitose – em que a membrana celular envolve partículas ou fluido do exterior e a transporta para dentro, na forma duma vesícula;

exocitose – em que uma vesícula contendo material que deve ser expelido se une à membrana celular, que depois expele o seu conteúdo.

DIFERENCIAÇÃO DA SUPERFÍCIE CELULAR ...

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

As células eucarióticas possuem compartimentos internos envoltos por membrana.

Cada compartimento ou organela contém moléculas e enzimas especializadas, e um complexo sistema de transporte, de uma organela para outra.

O sistema de endomembranas é constituído pelas seguintes organelas:

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Liso Rugoso

APARELHO DE GOLGI ENDOSSOMOS LISOSSOMOS VESÍCULAS TRANSPORTADORAS

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Presente em todas as células eucarióticas É a maior organela, formada por uma rede

de túbulos e vesículas achatadas, interconectadas e fechada que formam um espaço interno único, Lúmen do RE ou espaço cisternal.

O RE se estende a partir do envoltório nuclear, percorrendo grande parte do citosol.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Existem dois tipos morfológicos de RE:

o retículo endoplasmático liso (REL), que não possui ribossomos, e

o retículo endoplasmático rugoso (RER), que possuem ribossomos associados a sua membrana

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Retículo Endoplasmático rugoso – tem a função de síntese de proteínas;

Retículo Endoplasmático Liso – tem a função de sintetizar lipídeos e hormônios esteróides. Também participa de processos de detoxificação

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO

Apresenta RIBOSSOMOS associados - na forma de polirribossomos, ligados à membrana por uma molécula de RNA

mensageiro (RNAm).

Esses ribossomos são responsáveis pela produção de proteínas a serem utilizadas pelo próprio RE e para serem transportadas para o Golgi, formar os lisossomos ou serem secretadas pela célula..

APARELHO DE GOLGI

Consiste em um sistema de cisternas empilhadas, situado entre o RE e a membrana plasmática, ou então próximo ao núcleo.

APARELHO DE GOLGI

Cada unidade do Golgi é chamada de dictiossomo, e cada pilha apresenta de 4 a 6 sáculos. Nas células vegetais, centenas de pilhas do Golgi estão dispersas no citoplasma.

APARELHO DE GOLGI

O aparelho de Golgi possui duas faces distintas: uma face cis (ou face de entrada) e uma face trans (ou face de saída)

APARELHO DE GOLGI

APARELHO DE GOLGI

Esta organela é responsável pela distribuição das proteínas e lipídeos que recebe do RE, modificando-as através das cisternas, para cada função específica, produzindo, por exemplo, oligossacarídeos e proteoglicanas.

APARELHO DE GOLGI

APARELHO DE GOLGI

A exocitose é a fusão de vesículas, que transportam substâncias (proteínas, hormônios, neurotransmissores, enzimas digestivas) secretadas para o espaço extracelular, a membrana plasmática.

As vesículas secretoras formam-se a partir da rede trans do Golgi e sua formação e liberação é regulada por sinais extracelulares

APARELHO DE GOLGI

Células Caliciformes

Endossomos 

São compartimentos de forma variada, localizados entre o complexo de Golgi e a membrana plasmática.

São responsáveis pelo transporte e digestão de partículas e grandes moléculas que são captadas pela célula através de uma variedade de processos conhecidos como endocitose.

Tipos de endocitose: depende da substância ou partícula ingeridos, conhecidos por: fagocitose e pinocitose.

Endossomos - FAGOCITOSE

Envolve a ingestão de grandes partículas: parasitas, bactérias, células prejudiciais (danificadas ou mortas), restos celulares, por meio de grandes vesículas endocíticas - fagossomos.

Dependendo do tipo celular, a fagocitose é uma forma de alimentação (nos protozoários) ou uma forma de limpeza e proteção como nos  macrófagos, neutrófilos e células dendríticas.

Endossomos - FAGOCITOSE

Endossomo - PINOCITOSE

Envolve a entrada de líquidos e fluidos extracelulares junto com as macromoléculas e os solutos dissolvidos.

Pode ser inespecífica, onde as substâncias penetram na célula automaticamente, e a regulada, onde ocorre a formação das vesículas pinocíticas quando a substância interage com um receptor específico da membrana.

Endossomo - PINOCITOSE

Endossomo

Lisossomos

São compartimentos envoltos por membrana Contém um grupo de enzimas que digerem

materiais introduzidos nas células ou elementos da própria célula (autofagia).

Essas enzimas, cerca de 40 tipos, incluindo proteases, lípases, fosfatases, são todas ácidas, precisando de um ambiente com pH de valor próximo a 5 no seu interior. Por causa dessa diversidade, os lisossomos são organelas heterogêneas.

Lisossomos Os lisossomos recebem enzimas para serem

digeridas por três rotas: Macromoléculas - captadas por endocitose por

endossomos iniciais. Autofagia – onde a célula elimina organelas

envelhecidas. A organela é incorporada por membrana do RE, tornando-se um autofagossomo, que se funde com um lisossomo ou endossomo tardio onde recebe enzimas hidrolíticas provenientes do Golgi, degradando a organela.

Fagocitose – formação do fagossomo

Lisossomos

Lisossomos

Lisossomos

Algumas células contêm lisossomos especializados em armazenar substâncias.

Os melanócitos produzem e estocam pigmentos em seus lisossomos (melanossomos), que são liberados por exocitose no espaço extracelular.

Vesículas Transportadoras 

As vesículas de transporte brotam a partir de regiões revestidas e especializadas da membrana, podendo ser esféricas ou tubulares.

Esses revestimentos são de proteínas específicas com diferentes funções, que podem formar:

Vesículas Transportadoras 

Vesículas revestidas por clatrina: são produzidas pela membrana plasmática por endocitose ou brotam da rede trans do Golgi. Esta vesícula possui também outra proteína, a adaptina, necessária para a conexão da clatrina à membrana da vesícula e aprisionamento de moléculas específicas.

Vesículas revestidas por COPI e COPII (coatâmero): medeiam o transporte a partir do RE e das cisternas do Golgi.

Vesículas Transportadoras 

As vesículas de transporte brotam a partir de regiões revestidas e especializadas da membrana, podendo ser esféricas ou tubulares.

Vesículas Transportadoras