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Permeabilidade seletiva
Os fosfolipídios da membrana plasmática são anfipáticos : possuem regiões hidrofílicas (atracção por água) e regiões hidrofóbicas (aversão à água). A porção interna hidrofóbica da membrana plasmática favorece o fluxo de alguns materiais ao mesmo tempo que impede a passagem de outros através da membrana. Estrutura de um fosfolipídio: caudas de ácidos gordos hidrofóbicas e cabeças hidrofílicas. Bicamada consiste em fosfolipídios dispostos em duas camadas, com as cabeças viradas para o exterior e as caudas voltadas para o interior. Moléculas polares e com carga têm muito mais dificuldade para atravessar a membrana. As moléculas polares conseguem interagir facilmente com a face externa da membrana, onde se localiza o grupo de cabeças com carga negativa, no entanto, possuem dificuldade em atravessar o interior hidrofóbico. Moléculas de água, por exemplo, não são capazes de atravessar a membrana rapidamente (embora consigam atravessar em taxas lentas, em função do seu tamanho diminuto e ausência de carga). Além disso, mesmo que iões pequenos tenham tamanhos apropriados para deslizar através da membrana, as suas cargas impedem a sua passagem. O que significa que iões como sódio, potássio, cálcio e cloreto não são capazes de atravessar membranas por simples difusão em grau significativo e que, em vez disso, precisam ser transportados por proteínas. Moléculas polares e carregadas de tamanhos maiores, como carbohidratos e aminoácidos, também precisam da ajuda de proteínas para passar através da membrana de maneira eficiente.
Difusão simples e facilitada
A difusão simples é uma vertente de transporte passivo de substâncias através da membrana celular, sempre do meio mais concentrado para o menos concentrado em relação a uma determinada substância. Na difusão facilitada, ocorre o mesmo processo, mas há transportadores (permeases) para ajudar a entrada da substância nas células. As permeases são proteínas que actuam como transportadoras na paasgem de substâncias para dentro das células. Designa-se de "difusão facilitada", as permeases facilitam esse processo de difusão. O transporte passivo diferencia-se do transporte activo por não haver gasto de energia metabólica para esse deslocamento.
Difusão Simples Difusão Facilitada Transporte passivo de substâncias através da membrana celular. Transporte passivo de substâncias através da membrana celular facilitada pelas permeases. Da área de maior concentração para a de menor concentração. Da área de maior concentração para a de menor concentração. Menor velocidade. Dependente do nível de concentração. Quanto maior a diferença de concentração, maior a velocidade de difusão. Maior velocidade. Dependente da quantidade de permeases. Quanto maior o número de transportadores, maior a velocidade de difusão. Proteínas auxiliam a difusão Aminoácidos e glicose. Outro processo de transporte passivo é a osmose. Na osmose, em geral, ocorre a passagem de água de um meio hipotónico para um hipertónico.
Difusão simples
A difusão simples é o processo de transporte passivo de substâncias através da membrana celular. Nesse processo, os níveis de concentração são responsáveis pela velocidade da reação.
nas suas membranas. A abertura e o fecho desses canais e as mudanças resultantes nos níveis de iões no interior da célula desempenham um importante papel na transmissão eléctrica através das membranas (em células nervosas) e na contracção muscular (em células musculares). Uma outra classe de proteínas transmembranares envolvidas no transporte facilitado é formada pelas proteínas transportadoras. Proteínas transportadoras podem modificar a sua conformação para mover uma molécula-alvo de um lado da membrana para o outro. Assim como as proteínas canal, as proteínas transportadoras são tipicamente selectivas para uma ou algumas substâncias relacionadas. Geralmente, elas alteram a própria forma em resposta à ligação da sua molécula-alvo e a mudança na forma é que move a molécula para o lado oposto da membrana. As proteínas transportadoras envolvidas na difusão facilitada proporcionam às moléculas hidrofílicas uma forma para que possam passar a favor de um gradiente de concentração existente . Proteínas canal e proteínas transportadoras transportam materiais em velocidades diferentes. Geralmente, as proteínas canal transportam moléculas muito mais rapidamente do que as proteínas transportadoras. Isso ocorre porque proteínas canais são apenas túneis; ao contrário das transportadoras, elas não têm de alterar a forma e retornar ao padrão sempre que moverem uma molécula. Uma proteína canal típica pode facilitar a difusão a uma taxa de dezenas de milhões de moléculas por segundo, ao passo que uma proteína transportadora pode trabalhar a uma taxa de aproximadamente mil moléculas por segundo. Devido à actuação das permeases, a velocidade de difusão é aumentada, não dependendo do gradiente de concentração. As permeases facilitam o processo de difusão, aumentando a sua velocidade até o ponto de saturação, em que essas moléculas se encontram todas ocupadas nessa função. Osmose Há ainda um terceiro tipo de transporte passivo, a osmose. Ela ocorre quando um solvente - em geral, a água – passa de um lado para o outro da membrana. Nesse processo, a água é transportada através da membrana semipermeável, de um meio menos concentrado (hipotónico) para um meio mais concentrado (hipertónico). É o que ocorre para a troca de nutrientes nas células animais e vegetais, por exemplo, no processo realizado pelas raízes das plantas.
Como ocorre a osmose? A osmose é considerada um transporte passivo, pois na passagem através da membrana não ocorre gasto de energia. No processo da osmose, a água, que é o solvente, tende a atravessar a membrana semipermeável com o objectivo de equilibrar a concentração da solução. Essa acção é realizada até que a pressão osmótica fique estabilizada. A passagem da água de um meio para outro é feita nas células com a ajuda de proteínas transportadoras na membrana, as aquaporinas. Assim, a osmose ocorre sempre que existe diferença de concentração entre o meio externo e interno da célula. Solução hipotónica, isotónica e hipertónica O processo da osmose tem como finalidade igualar as concentrações das soluções, até que se atinja um equilíbrio. Para isso existem os seguintes tipos de solução:
- Solução hipertónica : apresenta maior pressão osmótica e concentração de soluto.
- Solução hipotónica : apresenta menor pressão osmótica e concentração de soluto.
- Solução isotónica : a concentração de soluto e a pressão osmótica são iguais, atingindo assim o equilíbrio. Assim, a osmose ocorre entre um meio hipertónico (mais concentrado) e hipotónico (menos concentrado) para gerar um equilíbrio. Exemplos de osmose Nas células a membrana plasmática é um envelope formado por uma bicamada lipídica, o que dificulta o movimento de água na célula. Entretanto, existem na sua estrutura proteínas especializadas, as aquaporinas, que funcionam como canais que facilitam a passagem das moléculas de água.
A perda de água por uma célula vegetal, que está inserida num meio hipertónico, recebe o nome de plasmólise. Já a entrada de água no vacúolo quando a célula está num meio hipotónico recebe o nome de turgência, quando há o aumento de volume da célula. Como é que a pressão osmótica influencia a osmose? O soluto é qualquer substância que pode ser diluída num solvente, como o açúcar dissolvido na água. A pressão osmótica é a pressão feita para que a água se movimente. Como a osmose é um processo que ocorre do meio menos concentrado (hipotónico) para o mais concentrado (hipertónico) em busca do equilíbrio, a pressão osmótica é a pressão exercida sobre um sistema para evitar que a osmose aconteça naturalmente. Portanto, quanto maior a diferença de concentrações entre os meios hipertónico e hipotónico, maior deverá ser a pressão osmótica aplicada sobre a solução mais concentrada para evitar a osmose. O que é e como funciona a osmose reversa A osmose reversa consiste na passagem de água no sentido inverso ao da osmose. Assim, a água movimenta-se da solução mais concentrada para uma menos concentrada. A osmose reversa acontece mediante aplicação de uma pressão maior do que a pressão osmótica natural. Como a membrana semipermeável permite apenas a passagem de solvente (água pura), ela retém os solutos. Um exemplo de osmose reversa é a transformação de água salgada em água doce pelo processo de dessalinização. Diferença entre osmose e difusão Difusão é a passagem de moléculas muito pequenas de gases e solutos dissolvidos em água, através da membrana plasmática. Neste caso, as moléculas de soluto irão passar do meio mais concentrado para o menos concentrado. Elas movimentam-se a favor de um gradiente de concentração e espalham-se no espaço disponível. A difusão facilitada é a passagem, através da membrana, de substâncias que não se dissolvem em lipídios, com a ajuda de proteínas que permeiam a bicamada lipídica. Assim como a osmose, a difusão também é considerada um transporte passivo , uma vez que ocorre a favor de um gradiente de concentração. Transporte activo O transporte ativo ocorre através da membrana celular com gasto de energia. Nesse caso, o transporte de substâncias ocorre do local de menor para o de maior concentração. Ou seja, contra um gradiente de concentração.
De entre as substâncias que podem ser transportadas activamente através da membrana estão: iões sódio, potássio, ferro, hidrogénio, cálcio e alguns tipos de açúcares e de aminoácidos. Transporte Ativo x Transporte Passivo: Lembre-se, no transporte passivo não há gasto de energia e as substâncias são transportadas a favor do gradiente de contração. Tipos de Transporte Activo O transporte activo pode ser classificado conforme a fonte de energia utilizada para a realização do processo.
Transporte Activo Primário
Nesse tipo de transporte, a energia é derivada da quebra do ATP ou de outro composto de fosfato com energia. Um exemplo é a Bomba de Sódio e Potássio, que ocorre em todas as células do corpo. Como funciona a Bomba de Sódio e Potássio? Algumas proteínas presentes na membrana plasmática atuam como “bombas” de iões. Nesse caso, capturam iões de sódio do citoplasma e transportam-nos para fora da célula. Em simultâneo também capturam iões de potássio do meio transportando-os para o citoplasma. Para cada três iões sódio bombeados para fora da célula, apenas dois iões potássio são bombeados para o citoplasma. A bomba de sódio e potássio ocorre de forma contínua e é fundamental para o funcionamento das células.
Transporte Activo Secundário
Também denominado de transporte acoplado. Esse tipo de transporte chama-se secundário por não utilizar directamente a energia metabólica do ATP e depende de proteínas transportadoras encontradas na membrana. A energia para a realização desse tipo de transporte depende da energia gasta pela bomba de sódio e potássio.
Na fagocitose, a célula lança pseudópodes (prolongamentos citoplasmáticos) e envolve a partícula a ser digerida, formando uma espécie de bolsa ao redor do material capturado. Nesse processo ocorre o englobamento de partículas grandes, tais como bactérias, matéria orgânica e outras células. Alguns protozoários utilizam este processo para obter alimentos, como por exemplo a ameba. Após a captura da partícula e a formação da bolsa, esta solta-se da membrana e passa a circular no citoplasma, recebendo o nome de fagosoma. Este, por sua vez, funde-se com os lisossomas, organitos celulares ricos em enzimas digestivas, e forma o chamado vacúolo digestivo. Nesse momento ocorre a digestão intracelular. As partes que não são digeridas são chamadas de corpos residuais e, posteriormente, são eliminadas. Na pinocitose , as partículas capturadas estão dissolvidas, ou seja, normalmente estão no estado líquido. Nesse processo ocorre a invaginação da membrana e o posterior fechamento, formando uma bolsa que recebe o nome de pinosoma. As partículas de gordura são absorvidas pelas células através desse processo. Tanto a fagocitose como a pinocitose são processos relacionados com a absorção de substâncias que possam ser úteis à célula. Além disso, a fagocitose está relacionada com a captura de agentes que possam causar algum dano ao organismo, através da acção de macrófagos e neutrófilos, e com a alimentação de alguns seres unicelulares. Poucas células são capazes de realizar fagocitose, porém a grande maioria realiza pinocitose. Endocitose - ocorre a invaginação da membrana, englobando a partícula.
A ameba alimenta-se por fagocitose, um tipo de endocitose. → Exocitose: o processo de exocitose consiste na excreção de produtos para o exterior da célula por meio da fusão das vesículas formadas no interior da célula, que contêm os produtos, com a membrana plasmática. Quando a vesícula entra em contato com a membrana plasmática , as moléculas lipídicas , com a ajuda de proteínas específicas, são rearranjadas, e a vesícula passa a fazer parte da membrana, eliminando os seus produtos para o meio extracelular. Um exemplo de exocitose é a secreção (excreção) de hormonas por glândulas para a corrente sanguínea.
É através da exocitose que são eliminados os corpos residuais formados no processo de
fagocitose e pinocitose. Além disso, através da exocitose, também ocorre a libertação das
substâncias segregadas pela própria célula. Esse é o caso das células do pâncreas, que
produzem insulina e glucagon, que são lançados na corrente sanguínea através desse processo.
Exocitose.
