"Membrana Plasmática: Estrutura, Funções, e Mecanismos de Transporte Passivo e Ativo nas C | Esquemas Fisiologia

Fisiologia Humana

UniCEUB – FACES

Prof. Lélia Romeiro

Roteiro de Estudo: Nível Celular de Organização

O que será abordado?

• Estrutura e função da membrana celular;

• Componentes, tipos de proteínas.

• Transporte celular

Roteiro adaptado: Capítulo 03 do livro Princípio de Anatomia e Fisiologia, 14ª ed. Tortora.

1. Partes de uma célula

1. A membrana plasmática

2. O citoplasma

3. O núcleo

2. Membrana plasmática

• É uma barreira flexível, porém resistente que envolve e contém o citoplasma de uma célula, é descrita de

modo mais adequado utilizando um modelo estrutural chamado modelo do mosaico fluido.

2.1. Estrutura da membrana plasmática

2.1.1. Bicamada lipídica

• A estrutura básica da membrana plasmática é a

bicamada lipídica

o duas camadas de fosfolipídios (lipoprotéica)

• A organização em bicamada ocorre porque os lipídios

são moléculas anfipáticas, o que significa que têm porções polares e apolares.

• Três tipos de moléculas lipídicas

o 1) fosfolipídios, 2) colesterol e 3) glicolipídios.

1) fosfolipídios à cerca de 75% dos lipídios da membrana são desse tipo de lipídio (contêm fósforo).

à Porção polar é a “cabeça” contendo fosfato, que é hidrofílica.

à Porções apolares são as duas “caudas” longas de ácidos graxos, que são cadeias de hidrocarboneto

hidrofóbicas.

2) Colesterol (cerca de 20%) à um esteroide ligado a um grupo –OH (hidroxila)

à As moléculas de colesterol são levemente anfipáticas.

3.1

•

Célulasehomeostasia

As células realizam numerosas funções que ajudam cada sistema a contribuir para a homeosta sia do corpo inteiro. Ao mesmo

tempo, todas as células compartilham estruturas e funções essenciais que permitem sua intensa atividade.

No capítulo anterior você aprendeu sobre os átomos e as moléculas que compõem o alfabeto da linguagem do corpo

humano. Elessãocombinadosem cercade200 tiposdiferentesde“palavras” chamadascélulas – unidades estruturais e

funcionais vivascercadaspor umamembrana.Todasascélulassurgemapartirde célulasjáexistentespeloprocesso de

divisãocelular,noqualumacélulasedivideemduasoutrasidênticas.Tiposdecélulasdiferentesdesempenhamfunções

singularesquepermitemahomeostasiaecontribuemparaasmúltiplas capacidades funcionaisdoorganismohumano.A

biologiacelularoucitologiaéoestudodaestruturaedafunçãocelulares.Conformevocêestudarasváriaspartesdeuma

célulae suascorrelações,vocêaprenderáqueestruturaefunçãocelularesestãointimamenterelacionadas.Nestecapítulo,

vocêaprenderáqueascélulasrealizamumconjuntoimpressionantedereaçõesquímicasparageraremanterosprocessos

vitais–parcialmentepeloisolamentodetiposespecíficosdereaçõesquímicasemestruturascelularesespecializadas.

Partes de uma célula

OBJETIVO

Nomearedescreverastrêspartesprincipaisdeumacélula.

AFigura3.1apresentaumavisãogeraldasestruturastípicasencontradasnascélulasdocorpo.Amaioriadascélulastem

muitasdasestruturasapresentadasnessediagrama.Parafacilitar oestudo,dividimosa célulaem três partesprincipais:

(a) células do seio nasal (vistas com um microscópio de luz), (b) células da cebola

(vistas com um microscópio de luz), e (c) células bacterianas Vibrio tasmaniensis

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Roteiro de Estudo: Nível Celular de Organização

O que será abordado?

Estrutura e função da membrana celular;
- Componentes, tipos de proteínas.
  - Transporte celular

Roteiro adaptado: Capítulo 0 3 do livro Princípio de Anatomia e Fisiologia, 14ª ed. Tortora.

1. Partes de uma célula

1. A membrana plasmática à

2. O citoplasma

3. O núcleo

2. Membrana plasmática

É uma barreira flexível, porém resistente que envolve e contém o citoplasma de uma célula, é descrita de

modo mais adequado utilizando um modelo estrutural chamado modelo do mosaico fluido.

2.1. Estrutura da membrana plasmática

2.1.1. Bicamada lipídica

A estrutura básica da membrana plasmática é a

bicamada lipídica

o duas camadas de fosfolipídios (lipoprotéica)

A organização em bicamada ocorre porque os lipídios

são moléculas anfipáticas , o que significa que têm porções polares e apolares.

Três tipos de moléculas lipídicas

o 1) fosfolipídios, 2) colesterol e 3) glicolipídios.

1) fosfolipídios à cerca de 75% dos lipídios da membrana são desse tipo de lipídio (contêm fósforo).

à Porção polar é a “ cabeça ” contendo fosfato , que é hidrofílica.

à Porções apolares são as duas “ caudas ” longas de ácidos graxos , que são cadeias de hidrocarboneto

hidrofóbicas.

2) Colesterol (cerca de 20%) à um esteroide ligado a um grupo – OH (hidroxila)

à As moléculas de colesterol são levemente anfipáticas.

Células e homeostasia

As células realizam numerosas funções que ajudam cada sistema a contribuir para a homeostasia do corpo inteiro. Ao mesmo

tempo, todas as células compartilham estruturas e funções essenciais que permitem sua intensa atividade.

No capítulo anterior você aprendeu sobre os átomos e as moléculas que compõem o alfabeto da linguagem do corpo humano. Eles são combinados em cerca de 200 tipos diferentes de “palavras” chamadas células – unidades estruturais e funcionais vivas cercadas por uma membrana. Todas as células surgem a partir de células já existentes pelo processo de divisão celular , no qual uma célula se divide em duas outras idênticas. Tipos de células diferentes desempenham funções singulares que permitem a homeostasia e contribuem para as múltiplas capacidades funcionais do organismo humano. A biologia celular ou citologia é o estudo da estrutura e da função celulares. Conforme você estudar as várias partes de uma célula e suas correlações, você aprenderá que estrutura e função celulares estão intimamente relacionadas. Neste capítulo, você aprenderá que as células realizam um conjunto impressionante de reações químicas para gerar e manter os processos vitais – parcialmente pelo isolamento de tipos específicos de reações químicas em estruturas celulares especializadas.

Partes de uma célula

OBJETIVO

Nomear e descrever as três partes principais de uma célula. A Figura 3. 1 apresenta uma visão geral das estruturas típicas encontradas nas células do corpo. A maioria das células tem muitas das estruturas apresentadas nesse diagrama. Para facilitar o estudo, dividimos a célula em três partes principais: (a) células do seio nasal (vistas com um microscópio de luz), (b) células da cebola (vistas com um microscópio de luz), e (c) células bacterianas Vibrio tasmaniensis

à Estão entremeadas entre os outros lipídios em ambas as camadas da membrana.

à O pequeno grupo – OH é a única região polar do colesterol e forma ligações de hidrogênio com as

cabeças polares dos fosfolipídios e dos glicolipídios.

à Os anéis esteroides rígidos e a cauda de hidrocarboneto do colesterol são apolares ; eles se

encaixam entre as caudas dos ácidos graxos dos fosfolipídios e dos glicolipídios

3) Glicolipídios (cerca de 5%) à lipídios com grupos de carboidratos incorporados.

à Os grupos de carboidrato dos glicolipídios formam uma “ cabeça” polar ;

à Suas “ caudas ” de ácidos graxos são apolares.

à Os glicolipídios aparecem apenas na camada da membrana voltada para o líquido extracelular ,

à Motivo de os dois lados da bicamada serem assimétricos.

2.1.2. Organização das proteínas de membrana

As proteínas constituem o segundo componente principal das membranas plasmáticas.
As proteínas de membrana são classificadas como integrais e periféricas de acordo com estarem ou não

ligadas firmemente na membrana.

2.1.3. Funções das proteínas de membrana

Transportadores

à canais iônicos ou poros

Algumas proteínas integrais formam canais iônicos ou

poros para que íons específicos, como os íons potássio

(K+), possam fluir através deles para entrar ou sair da

célula.

A maioria dos canais iônicos é seletiva ;
permitem a passagem de apenas um tipo de íon.

à carreadoras

Outras proteínas integrais agem como carreadoras , movendo seletivamente uma substância polar ou um

íon de um lado da membrana para o outro.

Os carreadores também são conhecidos como transportadores.

As proteínas transmembrana que agem como canais e carreadores aumentam a permeabilidade da

membrana plasmática a uma variedade de íons e de moléculas polares não carregadas que, ao contrário das

moléculas de água e de ureia, não conseguem atravessar a bicamada lipídica sem assistência.

CANAIS E CARREADORES SÃO MUITO SELETIVOS. Cada um ajuda uma molécula ou íon específico a

atravessar a membrana.

o Macromoléculas , como as proteínas , são tão grandes que são incapazes de passar através da

membrana plasmática, exceto por ENDOCITOSE E EXOCITOSE.

2.1.6. Gradientes através da membrana plasmática

A permeabilidade seletiva da membrana plasmática permite que uma célula viva mantenha concentrações

diferente s de determinadas substâncias entre o LEC e o LIC da membrana plasmática.

2.2. Transporte através da membrana plasmática

O transporte de material através da membrana plasmática é essencial para vida de uma célula.
Determinadas substâncias devem se mover para dentro da célula para permitir que ocorram reações

metabólicas.

Outras substâncias que foram produzidas pela célula para exportação ou como subprodutos metabólicos

devem se mover para fora da célula.

As substâncias geralmente se movem através das membranas celulares por intermédio de processos de

transporte que podem ser classificados como passivos ou ativos , dependendo de se eles requerem energia

celular.

PROCESSOS PASSIVOS

A substância se move a favor de seu gradiente de concentração, elétrico ou pressão para atravessar a

membrana utilizando apenas sua própria energia cinética (energia de movimento).

A energia cinética é intrínseca às partículas que se movem.
Não há influxo de energia proveniente da célula

PROCESSOS ATIVOS

É utilizada energia celular para direcionar uma substância “ladeira acima” contra seu gradiente de

concentração, elétrico ou pressão.

A energia celular utilizada se dá em geral na forma de adenosina trifostato (ATP)

TRANSPORTE VESICULAR

Modo por intermédio do qual algumas substâncias entram e saem das células é um processo ativo em que

são utilizados pequenos sacos de membrana esféricos denominados vesículas.

Exemplos incluem a endocitose , em que as vesículas se soltam da membrana plasmática trazendo materiais

para dentro da célula, e a exocitose , a fusão de vesículas com a membrana plasmática para a liberação de

materiais para fora da célula.

2.2.1. Processos passivos

A difusão é um processo passivo em que ocorre uma mistura randômica das partículas em

solução por causa da energia cinética das partículas.

Tanto os solutos , as substâncias dissolvidas, quanto o solvente , o líquido que dissolve,

sofrem difusão.

Se um soluto específico é encontrado em altas concentrações em uma área de uma solução e em baixa

concentração em outra área, as moléculas de soluto se difundirão na direção da concentração menor

elas se movem a favor de seu gradiente de concentração -.

Após algum tempo , as partículas se tornarão distribuídas igualmente pela solução que estará em

EQUILÍBRIO.

As partículas continuam se movendo aleatoriamente por causa de suas energias cinéticas , mas suas

concentrações não se alterarão.

Vários fatores influenciam a taxa de difusão de substâncias através das membranas plasmáticas:

Tamanho do gradiente de concentração.
Temperatura.
Massa da substância se difundindo.
Área de superfície.
Distância de difusão. 2.2.1.1. Difusão simples
A difusão simples é um processo passivo no qual substâncias se movem livremente através da bicamada

lipídica das membranas plasmáticas celulares sem a ajuda de proteínas transportadoras na membrana.

Moléculas hidrofóbicas apolares se movem através da bicamada lipídica por intermédio do processo de

difusão simples.

Exemplo: os gases oxigênio, dióxido de carbono e nitrogênio; ácidos graxos; esteroides e vitaminas

lipossolúveis (A, D, E e K).

Moléculas polares pequenas e não carregadas como água e ureia e alcoóis pequenos também passam

através da bicamada lipídica por difusão simples.

2.2.1.2. Difusão facilitada

Solutos que são muito polares ou altamente carregados para se moverem através da bicamada lipídica por

difusão simples podem atravessar a membrana plasmática por um processo passivo denominado difusão

facilitada.

Nesse processo, uma proteína de membrana integral ajuda uma substância específica a atravessar a

membrana.

A proteína de membrana integral pode ser um canal ou um carreador.

2.2.1.4. DIFUSÃO FACILITADA MEDIADA POR CARREADOR.

Um carreador (também denominada transportador ) move um soluto a favor de

seu gradiente de concentração através da membrana plasmática.

Uma vez que este processo é passivo, não é necessária a energia celular (ATP).
O soluto se liga a um carreador específico em um lado da membrana e é liberado

do outro lado após o carreador sofrer uma mudança em seu formato.

2.2.1.5. OSMOSE

A osmose é um tipo de difusão em que ocorre um movimento líquido de solvente

através de uma membrana seletivamente permeável.

processo passivo.
Nos sistemas vivos, o solvente é a água , que se move por osmose através de

membranas plasmáticas de uma área com maior concentração de água para uma

área com menor concentração de água.

Durante a osmose, as moléculas de água passam através da membrana plasmática de dois modos :

(1) movendo-se entre duas moléculas de fosfolipídio vizinhas na bicamada lipídica por difusão simples.

(2) movendo-se através de aquaporinas , proteínas integrais transmembrana que agem como canais de água.

2.2.2. Processos ativos 2.2.2.1. Transporte ativo

Alguns solutos polares ou com carga elétrica que devem entrar ou sair das células do corpo não conseguem

atravessar a membrana plasmática por nenhum tipo de transporte passivo porque eles precisam se mover

contra seus gradientes de concentração.

O transporte ativo é considerado um processo ativo porque é necessário energia para que proteínas

carreadoras movam o soluto através da membrana contra um gradiente de concentração.

Duas fontes de energia celular podem ser utilizadas para direcionar o transporte ativo:

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Roteiro de Estudo: Nível Celular de Organização

O que será abordado?

Roteiro adaptado: Capítulo 0 3 do livro Princípio de Anatomia e Fisiologia, 14ª ed. Tortora.

1. Partes de uma célula

1. A membrana plasmática à

2. O citoplasma

3. O núcleo

2. Membrana plasmática

modo mais adequado utilizando um modelo estrutural chamado modelo do mosaico fluido.

2.1. Estrutura da membrana plasmática

2.1.1. Bicamada lipídica

bicamada lipídica

o duas camadas de fosfolipídios (lipoprotéica)

são moléculas anfipáticas , o que significa que têm porções polares e apolares.

o 1) fosfolipídios, 2) colesterol e 3) glicolipídios.

1) fosfolipídios à cerca de 75% dos lipídios da membrana são desse tipo de lipídio (contêm fósforo).

à Porção polar é a “ cabeça ” contendo fosfato , que é hidrofílica.

à Porções apolares são as duas “ caudas ” longas de ácidos graxos , que são cadeias de hidrocarboneto

hidrofóbicas.

2) Colesterol (cerca de 20%) à um esteroide ligado a um grupo – OH (hidroxila)

à As moléculas de colesterol são levemente anfipáticas.

Células e homeostasia

As células realizam numerosas funções que ajudam cada sistema a contribuir para a homeostasia do corpo inteiro. Ao mesmo

tempo, todas as células compartilham estruturas e funções essenciais que permitem sua intensa atividade.

Partes de uma célula

OBJETIVO

à Estão entremeadas entre os outros lipídios em ambas as camadas da membrana.

à O pequeno grupo – OH é a única região polar do colesterol e forma ligações de hidrogênio com as

cabeças polares dos fosfolipídios e dos glicolipídios.

à Os anéis esteroides rígidos e a cauda de hidrocarboneto do colesterol são apolares ; eles se

encaixam entre as caudas dos ácidos graxos dos fosfolipídios e dos glicolipídios

3) Glicolipídios (cerca de 5%) à lipídios com grupos de carboidratos incorporados.

à Os grupos de carboidrato dos glicolipídios formam uma “ cabeça” polar ;

à Suas “ caudas ” de ácidos graxos são apolares.

à Os glicolipídios aparecem apenas na camada da membrana voltada para o líquido extracelular ,

à Motivo de os dois lados da bicamada serem assimétricos.

ligadas firmemente na membrana.

Transportadores

à canais iônicos ou poros

poros para que íons específicos, como os íons potássio

(K+), possam fluir através deles para entrar ou sair da

célula.

à carreadoras

íon de um lado da membrana para o outro.

membrana plasmática a uma variedade de íons e de moléculas polares não carregadas que, ao contrário das

moléculas de água e de ureia, não conseguem atravessar a bicamada lipídica sem assistência.

atravessar a membrana.

o Macromoléculas , como as proteínas , são tão grandes que são incapazes de passar através da

membrana plasmática, exceto por ENDOCITOSE E EXOCITOSE.

A permeabilidade seletiva da membrana plasmática permite que uma célula viva mantenha concentrações

diferente s de determinadas substâncias entre o LEC e o LIC da membrana plasmática.

metabólicas.

devem se mover para fora da célula.

transporte que podem ser classificados como passivos ou ativos , dependendo de se eles requerem energia

celular.

PROCESSOS PASSIVOS

membrana utilizando apenas sua própria energia cinética (energia de movimento).

PROCESSOS ATIVOS

concentração, elétrico ou pressão.

TRANSPORTE VESICULAR

são utilizados pequenos sacos de membrana esféricos denominados vesículas.

para dentro da célula, e a exocitose , a fusão de vesículas com a membrana plasmática para a liberação de

materiais para fora da célula.

solução por causa da energia cinética das partículas.

sofrem difusão.

Se um soluto específico é encontrado em altas concentrações em uma área de uma solução e em baixa

concentração em outra área, as moléculas de soluto se difundirão na direção da concentração menor

Após algum tempo , as partículas se tornarão distribuídas igualmente pela solução que estará em

EQUILÍBRIO.

As partículas continuam se movendo aleatoriamente por causa de suas energias cinéticas , mas suas

concentrações não se alterarão.

Vários fatores influenciam a taxa de difusão de substâncias através das membranas plasmáticas:

lipídica das membranas plasmáticas celulares sem a ajuda de proteínas transportadoras na membrana.

difusão simples.

Exemplo: os gases oxigênio, dióxido de carbono e nitrogênio; ácidos graxos; esteroides e vitaminas

lipossolúveis (A, D, E e K).