Transporte Através dasMembranas

O soluto se movimenta por difusão simples da região de maior concentração para região de menor concentração atéque se igualem

Ambiente aquoso separado por membrana permeável

Dois compartimentos contendo concentrações desiguais de um composto ou íon solúvel separados por uma membrana permeável

Para um íon, a direção de movimento pela membrana depende tanto do gradiente de concentração quanto do gradiente elétrico juntos formam gradiente eletroquímico

Antes do equilíbrioDireção do fluxo →

No equilíbrioDireção do fluxo = Antes do equilíbrio No equilíbrio

Vm =potencial de membrana

Membranas Biológicas- permeabilidade seletiva

apolarBicamada lipídica

Quanto menor a molécula e quanto menos fortemente ela se associa à água, com mais rapidez ela se difunde pela bicamada

Difusão Simples

Um soluto carregado ou polar deve desistir de suas interações com a água e se difundir pela bicamada lipídica apolar

Este processo requer uma alta quantidade de energia-energia de ativação

Proteínas de membrana (transportadoras) podem diminuir a energia de ativação, formando interações fracas com o soluto desidratado para substituir as pontes de hidrogênio com a água

Difusão Simples

Difusão Facilitada

Proteína transportadora ou permesase

Tipos de transporte pela membrana

Transporte Passivo Auxiliado por Proteínas

Proteína carreadora Proteína Canal

A favor do gradiente de concentração

Se ligam ao soluto a ser transportado de um lado da membrana e através de mudanças na conformação transferem o soluto para o outro lado

Sítio de ligação do soluto

Formam um poro preenchido por água através da bicamada para poder difundir os solutos específicos

Poro aquoso

Proteína carreadora

Exemplo: Glicose transportada por difusão facilitada para dentro dos eritrócitos por meio da proteína carreadora GLUT 1

A cinética da difusão facilitada éanáloga a cinética de uma reação catalisada por enzima. A velocidade inicial é em função da concentração de soluto, mas em seguida, quando a proteína carreadora fica saturada é atingido uma velocidade máxima que se torna constante, em função do carreador

Cinética da difusão simples e da difusão mediada por transportador

Na difusão simples a velocidade é sempre proporcional a concentração do soluto

Transporte ativoNecessita de energia para realizar o transporte contra o gradiente de concentração

3 principais tipos

Transportador acoplado

Bombas acionadas por ATP

Bombas acionadas por luz

Exemplos de transporte ativo por meio de transportador acoplado

Captação de lactose pela E.coli

Oxidação de combustíveis

A concentração de lactose deve ser mais de 100X maior dentro da célula do que fora. O transporte ativo primário bombeia H+ pra fora da célula mantendo o gradiente de prótons extracelular elevado e o potencial elétrico (negativo no interior). O transporte ativo secundário da lactose para dentro da célula envolve o co-transporte (simporte) de H+ e lactose pelo trasnportador galactosídio. A entrada da lactose, contra seu gradiente de concentração é completamente dependente do influxo de H+

Quando as reações oxidativas produtoras de energia são bloqueadas pelo cianeto, o transportador galactosídeo também pára e permite o equilíbrio da lactose dentro e fora da célula pelo transporte passivo

Transporte de Glicose nas células epiteliais intestinais

•A ligação da Glicose ou do Na+ ao transportador é cooperativa, ou seja, a ligação de qualquer um dos ligantes induz uma mudança de conformação que aumenta a afinidade da proteína pelo outro ligante.

• se um dos dois solutos não está presente, o outro é incapaz de se ligar.

Transporte transcelular de glicose

•A glicose é bombeada para dentro célula por simporte com Na+

•A glicose sai da célula por transporte passivo por outro tipo de transportador (Glut 2) no domínio basolateral

•O gradiente de Na+ que dirige o simporte de glicose émantido por uma bomba Na+/K+ (transporte ativo) no domínio basolateral.

A Bomba Na+/K+

Como funciona a Bomba Na=/K+

1- O processo inicia com a ligação de 3 Na+ do citoplsama nos sítios de alta afinidade. Esta mesma parte possui o sítio de ligação pata o ATP

2- A fosforilação do transportador altera sua conformação e diminui a afinidade pelo Na+

3- levando a liberação do Na+ do lado de fora da célula

4- o K+ do lado de fora se liga aos sítios de alta afinidade

5- a enzima é desfosforilada, reduzindo a afinidade pelo K

6- o K+ é liberado do lado interno da célula

Processo eletrogênico causa uma separação de cargas através da membrana- potencial de membrana

Transporte ativo primárioA energia liberada pela hidrólise do ATP direciona o movimento do soluto contra o gradiente eletroquímico

Transporte ativo secundárioUm gradiente de um íon, foi estabelecido por um transporte ativo primário. O movimento do íon a favor do gradiente fornece a energia para direcionar o co-transporte do segundo soluto contra seu gradiente eletroquímico

Transporte ativo primário e secundário

Existem 4 tipos de Bombas acionadas por ATP

ATPases do Tipo P-Transportadores de cátion direcionados por ATP, que são reversível mente fosforilados ATPases do tipo V- responsáveis pela acidificação de compartimentos intracelulares, não sofrem fosforilaçãoATPases do tipo F- catalisam a passagem de prótons contra o gradiente, direcionada pela hidrólise de ATP, bem como a reação reversa (prótons a favor do gradiente e síntese de ATP)Transportador Multidrogas-remove drogas do citoplasma , direcionada pela hidrólise de ATP

Bombas de cálcio

•A concentração de cálcio no citoplasma deve ser mínima

•Uma bomba de cálcio (ATPase do tipo p) bombeia cálcio do citoplasma para o meio extracelular e para dentro do retículo

O transporte de íons pela membrana também é importante para manutenção da osmolaridade intracelular

Muitas macromoléculas são altamente carregadas e atraem íons inorgânicos de cargas opostas, contribuindo para a osmolaridade intracelular

As células contém altas concentrações de pequenas moléculas orgânicas, como açucares, aminoácidos e nucleotídeos que são carregados e atraem contra-íons, contribuindo para a osmolaridade intracelular

A osmolaridade do fluido extracelular é dada principalmente por íons

O problemaA célula iria possuir uma concentração de solutos maior na porção interior. Como resultado a água tenderia a entrar em alta quantidade por osmose, levando a ruptura

Fontes que contribuem para osmolaridade intracelular

O problema

A solução

Células animais e bactérias controlam sua osmolaridade bombeando ativamente íons, como o Na+, para o meio extracelular. Então, a concentração total de íons no meio extracelular fica maior do que no citoplasma, compensado o excesso de solutos orgânicos

Os eritrócitos, que contém grande quantidade de aquaporinas, podem inchar quando tratados com Ouabaína- Inibidor da bomba Na+/K+

Tipo P

Tipo P

Tipo V

Tipo V

Transporte impulsionado por luz

3 principais tipos

Transportador acoplado

Bombas acionadas por ATP

Bombas acionadas por luz

Estrutura da bacteriorrodopsinaQuando ativado por um único fóton de luz, o cromóforo excitado muda sua forma e causa uma série de mudanças de conformação na proteína, resultando na transferência de hidrogênio do interior para o exterior da célula.

Grupo que absorve luz, ou cromóforo-retinal

Canal Iônico

Proteínas canais

Sempre a favor do gradiente eletroquímico

Diferentes tipos de estímulos que abrem canais iônicos

Canal regulado por Voltagem

Canais de sódio

Canais de Potássio

Canais de cálcio

•células eletricamente excitáveis Neurônios, Células Musculares, Endócrinas e Óvulos

Ionóforos - Moléculas que se inserem na membrana permitindo a passagem de íons a favor do gradiente de concentração

Ionóforos