Membrana
Celular
A membrana
celular é uma fina película lipoprotéica formada por fosfolipídios e proteínas,
cuja espessura varia entre 7,5 a 10 nanômetros, delimitando o citoplasma de
todos os tipos de células (bactérias, algas, fungos, protozoários, animais e
vegetais), recebendo variadas denominações: plasmalema, membrana plasmática ou
membrana citoplasmática.
No interior das células eucariontes o citoplasma apresenta organelas e canais constituídos por membranas semelhantes às que envolvem a célula, sendo responsável pela seleção de tudo o que entra e sai da célula.
Esse envoltório foi visualizado pela primeira vez durante a década de 1950, somente possível devido o aprimoramento do microscópio eletrônico. A partir de então, o crescente desenvolvimento tecnológico e o refinamento de técnicas citológicas, possibilitaram aos cientistas S. J. Singer e G. Nicolson (1972), proporem uma estrutura padrão − O modelo do mosaico fluido − representando esquematicamente a membrana plasmática.
Por esse modelo, a melhor proposta aceita atualmente, demonstra que a membrana possui duas camadas de fosfolipídios, formada por uma molécula de glicerol, duas cadeias de ácidos graxos, sendo uma saturada e a outra insaturada, uma coligação fosfato e um grupamento polar.
Portanto, uma molécula anfipática, ou seja, com uma extremidade polar ou hidrofílica, tendo afinidade por água; e a outra extremidade, caudalosa, com propriedades apolares ou hidrofóbicas, manifestando aversão à molécula de água.
No interior das células eucariontes o citoplasma apresenta organelas e canais constituídos por membranas semelhantes às que envolvem a célula, sendo responsável pela seleção de tudo o que entra e sai da célula.
Esse envoltório foi visualizado pela primeira vez durante a década de 1950, somente possível devido o aprimoramento do microscópio eletrônico. A partir de então, o crescente desenvolvimento tecnológico e o refinamento de técnicas citológicas, possibilitaram aos cientistas S. J. Singer e G. Nicolson (1972), proporem uma estrutura padrão − O modelo do mosaico fluido − representando esquematicamente a membrana plasmática.
Por esse modelo, a melhor proposta aceita atualmente, demonstra que a membrana possui duas camadas de fosfolipídios, formada por uma molécula de glicerol, duas cadeias de ácidos graxos, sendo uma saturada e a outra insaturada, uma coligação fosfato e um grupamento polar.
Portanto, uma molécula anfipática, ou seja, com uma extremidade polar ou hidrofílica, tendo afinidade por água; e a outra extremidade, caudalosa, com propriedades apolares ou hidrofóbicas, manifestando aversão à molécula de água.
Segundo os pesquisadores, essa bicamada lipídica teria em sua composição algumas proteínas, dispostas na superfície da membrana (incrustadas) e outras inseridas de tal forma que transpassavam a bicamada (proteínas transmembranares), comunicando a face interna e externa da célula, formando poros capazes de permitir a passagem de substâncias e partículas.
Tal composição química favorece a importante função da membrana, no controle que media o fluxo de solvente e soluto específicos e em quantidades necessárias ao metabolismo das células, recebendo denominação de permeabilidade seletiva ou semipermeabilidade.
Esquema da bicamada fosfolipídica (modelo de mosaico fluido).
Transporte passivo
Íons e moléculas maiores e que não são lipossolúveis, como as de glicose, não conseguem atravessar a membrana espontaneamente, ou fazem esse movimento com velocidade muito baixa, em razão de tais propriedades (permeabilidade seletiva). Diante dessas condições, se ligam a proteínas de membrana (permeases) para cumprirem este papel. É importante saber que existem permeases específicas para cada tipo molecular, tal como enzimas, o processo é denominado difusão facilitada.
Difusão simples e difusão facilitada são dois tipos de transporte passivo, que consiste na passagem de substâncias pela região lipídica da membrana plasmática, de um local de maior concentração para um de menor concentração ou, em outras palavras, a favor do gradiente de concentração. Esse evento tem como finalidade igualá-las, mas sem que haja gasto de energia.
A osmose, caracterizada pela difusão de moléculas de água por meio de uma membrana semipermeável de um meio hipotônico (com maior concentração de água) para um hipertônico (menor concentração de água), também é um tipo de transporte passivo.
Esses três tipos de difusão são imprescindíveis para a sobrevivência da célula e sua manutenção. Um exemplo é a entrada de gás oxigênio e a saída de gás carbônico de nossas células, feitas por difusão simples.
Ilustração representando o transporte passivo (moléculas amarelas) e ativo (moléculas alaranjadas).
Transporte ativo
A
passagem de substâncias através da membrana plasmática pode ocorrer
espontaneamente, no entanto a célula também é capaz de bombear (absorver ou
expulsar) substâncias contra um gradiente de concentração, ou seja, do meio
menos concentrado para o mais concentrado, mediado por transporte ativo
envolvendo gasto de energia.
O transporte é realizado principalmente por enzimas transmembranares, denominadas ATPases, proporcionando desequilíbrio nas concentrações iônicas e moleculares extra e intracelular, contra a tendência normal.
Esse fluxo promove ativamente a diferença de concentração de soluto dentro e fora da célula, e exemplifica o funcionamento da bomba de sódio e potássio mantendo o potencial eletroquímico entre as faces da membrana (interna negativa e externa positiva).
Portanto, o bombeamento de potássio (K+) para dentro e sódio (Na+) para fora da célula, na proporção de dois íons K+ que entram para três íons Na+ que saem, estabelece uma concentração contrária ao fluxo normal. Sendo esse mecanismo de fundamental importância para o metabolismo da célula.
Somente obedecendo tais condições, processos como: síntese de proteínas, etapas da respiração celular e transmissão de impulsos elétricos neuronais, podem ocorrer e favorecer a manutenção das reações biológicas em resposta a estímulos ambientais.
A leitura desse texto e sua interpretação, por exemplo, só é possível graças à contínua despolarização e polarização da membrana plasmática de células nervosas, interligando o sistema sensorial visual ao sistema nervoso central (cérebro), que nos capacita realizar ações como: ler, falar, pensar, locomover etc.
O transporte é realizado principalmente por enzimas transmembranares, denominadas ATPases, proporcionando desequilíbrio nas concentrações iônicas e moleculares extra e intracelular, contra a tendência normal.
Esse fluxo promove ativamente a diferença de concentração de soluto dentro e fora da célula, e exemplifica o funcionamento da bomba de sódio e potássio mantendo o potencial eletroquímico entre as faces da membrana (interna negativa e externa positiva).
Portanto, o bombeamento de potássio (K+) para dentro e sódio (Na+) para fora da célula, na proporção de dois íons K+ que entram para três íons Na+ que saem, estabelece uma concentração contrária ao fluxo normal. Sendo esse mecanismo de fundamental importância para o metabolismo da célula.
Somente obedecendo tais condições, processos como: síntese de proteínas, etapas da respiração celular e transmissão de impulsos elétricos neuronais, podem ocorrer e favorecer a manutenção das reações biológicas em resposta a estímulos ambientais.
A leitura desse texto e sua interpretação, por exemplo, só é possível graças à contínua despolarização e polarização da membrana plasmática de células nervosas, interligando o sistema sensorial visual ao sistema nervoso central (cérebro), que nos capacita realizar ações como: ler, falar, pensar, locomover etc.
O transporte ativo de substâncias
Questão
1
Várias substâncias atravessam a
membrana plasmática e, com isso, garantem que a célula receba substâncias
necessárias para seu funcionamento e elimine produtos para o meio externo. Em
alguns casos, o transporte ocorre de maneira passiva, porém, em outros, o
transporte é ativo e caracteriza-se
a) por ocorrer a favor do gradiente
de concentração.
b) por ocorrer sem gasto de ATP.
c) por envolver com gasto de energia.
d) por independer do gradiente de
concentração.
e) por não ocorrer em células
animais.
Questão
2
Analise as situações abaixo e indique
aquela em que observamos um transporte ativo de substâncias.
a) difusão simples.
b) difusão facilitada.
c) osmose.
d) bomba de sódio e potássio.
Questão
3
(Unifor) “O meio iônico intracelular,
isto é, a composição de íons e água no interior das células, é completamente
diferente do meio extracelular. Por exemplo: o íon sódio (Na+) é cerca de 14
vezes mais abundante no meio extracelular do que dentro da célula. Com o íon
potássio (K+), dá-se o inverso: é cerca de 56 vezes mais abundante no espaço
intracelular do que fora da célula. O íon cálcio (Ca++), por sua vez, é cerca
de 50.000 vezes mais concentrado numa fibra muscular que no meio extracelular
que a rodeia”.
(Ciência
Hoje. v. 4, n. 21)
A diferença de concentração dos íons
K+ e Ca++ nos meios intracelular e extracelular é mantida por:
a) Endocitose.
b) Osmose.
c) Difusão simples.
d) Difusão facilitada.
e) Transporte ativo.
Questão
4
(Olimpíada Brasileira de Biologia)
Quando, através de uma membrana celular (plasmalema), é realizado o transporte
simultâneo de duas diferentes substâncias em uma mesma direção, caracteriza-se
esse tipo de proteína carreadora, bem como o mecanismo de transporte ativo por
ela possibilitado, como um:
a) Antiporte.
b) Uniporte.
c) Simporte.
d) Transporte.
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