Membrana celular pp

 Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte,
apresenta uma membrana que isola do meio
exterior: a membrana plasmática. A membrana
plasmática é tão fina (entre 6 a 9 nm) que os
mais aperfeiçoados microscópios ópticos não
conseguiram torná-la visível. Foi somente após o
desenvolvimento da microscopia eletrônica que a
membrana plasmática pode ser observada. Nas
grandes ampliações obtidas pelo microscópio
eletrônico, cortes transversais da membrana
aparecem como uma linha mais clara entre duas
mais escuras, delimitando o contorno de cada
célula.

 Estudos com membranas plasmáticas isoladas
revelam que seus componentes mais
abundantes são fosfolipídios, colesterol e
proteínas. É por isso que se costumam dizer
que as membranas plasmáticas têm
constituição lipoprotéica.

 Uma vez identificados os fosfolipídios e as
proteínas como os principais componentes
moleculares da membrana, os cientistas
passaram a investigar como estas substâncias
estavam organizadas.

 A disposição das moléculas na membrana
plasmática foi elucidada recentemente,
sendo que os lipídios formam uma camada
dupla e contínua, no meio da qual se
encaixam moléculas de proteína. A dupla
camada de fosfolipídios é fluida, de
consistência oleosa, e as proteínas mudam de
posição continuamente, como se fossem
peças de um mosaico. Esse modelo foi
sugerido por dois pesquisadores, Singer e
Nicholson, e recebeu o nome de Modelo
Mosaico Fluido.

 Os fosfolipídios têm a função de manter a
estrutura da membrana e as proteínas têm
diversas funções. As membranas plasmáticas
de um eucariócitos contêm quantidades
particularmente grande de colesterol. As
moléculas de colesterol aumentam as
propriedades da barreira da bicamada
lipídica e devido a seus rígidos anéis planos
de esteróides diminuem a mobilidade e torna
a bicamada lipídica menos fluida.

 As proteínas da membrana plasmática exercem
grandes variedades de funções:
 atuam preferencialmente nos mecanismos de
transporte, organizando verdadeiros túneis que
permitem a passagem de substâncias para dentro
e para fora da célula,
 funcionam como receptores de membrana,
encarregadas de receber sinais de substâncias
que levam alguma mensagem para a célula,
 favorecem a adesão de células adjacentes em
um tecido, servem como ponto de ancoragem
para o citoesqueleto.

 Podem desempenhar papel na difusão facilitada,
formando um canal por onde passam algumas
substâncias, ou no transporte ativo, em que há
gasto de energia fornecida pela substância ATP.
 O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula
derivada de nucleotídeo que armazena a energia
liberada nos processos bioenergéticos que
ocorrem nas células (respiração aeróbia, por
exemplo).
 Toda vez que é necessária energia para a
realização de uma atividade celular (transporte
ativo, por exemplo) ela é fornecida por
moléculas de ATP.

 Uma ou mais proteínas podem atuar
isoladamente como enzima na membrana ou
em conjunto, como se fossem parte de uma
“linha de montagem” de uma determinada
via metabólica.

 A capacidade de uma membrana de ser
atravessada por algumas substâncias e não
por outras define sua permeabilidade. Em
uma solução, encontram-se o solvente (meio
líquido dispersante) e o soluto(partícula
dissolvida). Classificam-se as membranas, de
acordo com a permeabilidade, em 4 tipos:

a) Permeável: permite a passagem do
solvente e do soluto;
b) Impermeável: não permite a passagem do
solvente nem do soluto;
c) Semipermeável: permite a passagem do
solvente, mas não do soluto;
d) Seletivamente permeável: permite a
passagem do solvente e de alguns
tipos
de soluto.
 Nessa última classificação se enquadra a
membrana plasmática.

a) Permeável: permite a passagem do solvente
e do soluto;
b) Impermeável: não permite a passagem do
solvente nem do soluto;
c) Semipermeável: permite a passagem do
solvente, mas não do soluto;
d) Seletivamente permeável: permite a
passagem do solvente e de alguns
tipos
de soluto.
 Nessa última classificação se enquadra a
membrana plasmática.

 A passagem aleatória de partículas sempre
ocorre de um local de maior concentração
para outro de concentração menor (a favor
do gradiente de concentração).
 Isso se dá até que a distribuição das
partículas seja uniforme. A partir do
momento em que o equilíbrio for atingido, as
trocas de substâncias entre dois meios
tornam-se proporcionais.

 Ocorre sempre a favor do gradiente, no
sentido de igualar as concentrações nas duas
faces da membrana. Não envolve gasto de
energia.

 A água se movimenta livremente através da
membrana, sempre do local de menor
concentração de soluto para o de maior
concentração. A pressão com a qual a água é
forçada a atravessar a membrana é
conhecida por pressão osmótica.

 A osmose não é influenciada pela natureza
do soluto, mas pelo número de partículas.
 Quando duas soluções contêm a mesma
quantidade de partículas por unidade de
volume, mesmo que não sejam do mesmo
tipo, exercem a mesma pressão osmótica e
são isotônicas.
 Caso sejam separadas por uma membrana,
haverá fluxo de água nos dois sentidos de
modo proporcional.

 Quando se comparam soluções de
concentrações diferentes, a que possui mais
soluto e, portanto, maior pressão osmótica é
chamada hipertônica, e a de menor
concentração de soluto e menor pressão
osmótica é hipotônica.
 Separadas por uma membrana, há maior
fluxo de água da solução hipotônica para a
hipertônica, até que as duas soluções se
tornem isotônicas.

 A osmose pode provocar alterações de
volume celular.
 Uma hemácia humana é isotônica em relação
a uma solução de cloreto de sódio a 0,9%
(“solução fisiológica”).
 Caso seja colocada em um meio com maior
concentração, perde água e murcha.
 Se estiver em um meio mais diluído
(hipotônico), absorve água por osmose e
aumenta de volume, podendo romper
(hemólise).

 Por osmose, a água entra na solução fazendo
subir o nível líquido no tubo de vidro.
 Como no recipiente há água destilada, a
concentração de partículas na solução será
sempre maior que fora do tubo de vidro.
 Todavia, quando o peso da coluna líquida
dentro do tubo de vidro for igual à força
osmótica, o fluxo de água cessa.
 Conclui-se, então, que a pressão osmótica
da solução é igual à pressão hidrostática
exercida pela coluna líquida.

 Consiste na passagem das moléculas do
soluto, do local de maior para o local de
menor concentração, até estabelecer um
equilíbrio.
 É um processo lento, exceto quando o
gradiente de concentração for muito
elevado ou as distâncias percorridas forem
curtas.
 A passagem de substâncias, através da
membrana, se dá em resposta ao gradiente
de concentração.

 Certas substâncias entram na célula a favor
do gradiente de concentração e sem gasto
energético, mas com uma velocidade maior
do que a permitida pela difusão simples. Isto
ocorre, por exemplo, com a glicose, com
alguns aminoácidos e certas vitaminas.

 A velocidade da difusão facilitada não é
proporcional à concentração da substância.
 Aumentando-se a concentração, atinge-se
um ponto de saturação, a partir do qual a
entrada obedece à difusão simples.
 Isto sugere a existência de uma molécula
transportadora chamada permease na
membrana.

 Quando uma célula vegetal está em meio hipotônico,
absorve água.
 Ao contrário da célula animal, ela não se rompe, pois é
revestida pela parede celular ou membrana celulósica,
que é totalmente permeável, mas tem elasticidade
limitada, restringindo o aumento do volume da célula.
 Assim, a entrada de água na célula não depende apenas
da diferença de pressão osmótica entre o meio
extracelular e o meio intracelular (principalmente a
pressão osmótica do suco vacuolar, líquido presente no
interior do vacúolo da célula vegetal).
 Depende, também, da pressão contrária exercida pela
parede celular. Essa pressão é conhecida por pressão de
turgescência, ou resistência da membrana celulósica à
entrada de água na célula.

 A osmose na célula vegetal depende da
pressão osmótica (PO) exercida pela solução
do vacúolo, que também é chamada de
sucção interna do vacúolo (Si). Podemos
chamar a pressão osmótica ou sucção interna
do vacúolo de força de entrada de água na
célula vegetal.
 Conforme a água entra na célula vegetal, a
membrana celulósica sofre deformação e
começa exercer força contrária à entrada de
água na célula vegetal.

 Essa força de resistência à entrada de água
na célula vegetal é denominada pressão de
Turgor ou Turgescência (PT) ou resistência da
membrana celulósica (M).
 Essa turgescência à entrada de água na
célula vegetal pode ser chamada de força de
saída de água da célula vegetal.
 A diferença entre as forças de entrada e
saída de água da célula vegetal é
denominada de diferença de pressão de
difusão DPD ou sucção celular (Sc).

 Quando está em meio isotônico, a parede
celular não oferece resistência à entrada de
água, pois não está sendo distendida (PT =
zero). Mas, como as concentrações de
partículas dentro e fora da célula são iguais,
a diferença de pressão de difusão é nula.

 A célula está flácida. A força de entrada (PO)
de água é igual à força de saída (PT) de água
da célula.
 Como DPD = PO – PT DPD = zero

 Quando o meio é hipotônico, há diferença de
pressão osmótica entre os meios intra e extra
- celular.
 À medida que a célula absorve água, distende a
membrana celulósica, que passa a oferecer
resistência à entrada de água.
 Ao mesmo tempo, a entrada de água na célula dilui o
suco vacuolar, cuja pressão osmótica diminui.
 Em certo instante, a pressão de turgescência(PT) se
iguala à pressão osmótica(PO), tornando a entrada e
a saída de água proporcionais.
 PO = PT, portanto
 DPD = PO – PT DPD =zero
 A célula está túrgida.

 Quando a célula está em meio hipertônico,
perde água e seu citoplasma se retrai,
deslocando a membrana plasmática da parede
celular. Como não há deformação da parede
celular, ela não exerce pressão de turgescência
(PT = zero). Nesse caso:
 DPD = PO
 Diz-se que a célula está plasmolisada. Se a
célula plasmolisada for colocada em meio
hipotônico, absorve água e retorna à situação
inicial. O fenômeno inverso à plasmólise chama-
se deplasmólise ou desplasmolise.

 Quando a célula fica exposta ao ar, perde água por
evaporação e se retrai. Nesse caso, o retraimento é
acompanhado pela parede celular. Retraída, a
membrana celulósica não oferece resistência à
entrada de água. Pelo contrário, auxilia-a. A célula
está dessecada ou murcha.
 Como a parede celular está retraída, exerce uma
pressão no sentido de voltar à situação inicial e acaba
favorecendo a entrada de água na célula vegetal.
Assim, temos uma situação contrária da célula
túrgida e o valor de (PT) ou (M) é negativo.
 A expressão das relações hídricas da célula vegetal
ficará assim:
 DPT = PO – (–PT)
 DPT = PO + PT

 Neste processo, as substâncias são transportadas com
gasto de energia, podendo ocorrer do local de menor
para o de maior concentração (contra o gradiente
de concentração). Esse gradiente pode ser químico
ou elétrico, como no transporte de íons. O transporte
ativo age como uma “porta giratória”. A molécula a
ser transportada liga-se à molécula transportadora
(proteína da membrana) como uma enzima se liga ao
substrato. A molécula transportadora gira e libera a
molécula carregada no outro lado da membrana.
Gira, novamente, voltando à posição inicial. A bomba
de sódio e potássio liga-se em um íon Na+ na face
interna da membrana e o libera na face externa. Ali,
se liga a um íon K+ e o libera na face externa. A
energia para o transporte ativo vem da hidrólise do
ATP.

 Muitas membranas pegam carona com outras
substâncias ou íons, para entrar ou sair das
células, utilizando o mesmo “veículo de
transporte".
 É o que ocorre por exemplo, com moléculas
de açúcar que ingressam nas células contra o
seu gradiente de concentração.

 A bomba de sódio/potássio expulsa íons de
sódio da célula, ao mesmo tempo que faz os
íons potássio ingressarem, utilizando a
mesma proteína transportadora (o mesmo
canal iônico), com gasto de energia. Assim, a
concentração de íons de sódio dentro da
célula fica baixa, o que induz esses íons a
retornarem para o interior celular.

 Ao mesmo tempo, moléculas de açúcar, cuja
concentração dentro da célula é alta,
aproveitam o ingresso de sódio e o
“acompanham” para o meio intracelular.
 Esse transporte simultâneo, ocorre com a
participação de uma proteína de
membrana “cotransportadora” que, ao
mesmo tempo em que favorece o retorno de
íons de sódio para a célula, também deixa
entrar moléculas de açúcar cuja
concentração na célula é elevada.

 Note que a energia utilizada nesse tipo de
transporte é indiretamente proveniente da
que é gerada no transporte ativo de íons de
sódio/potássio.

 Enquanto que a difusão simples e facilitada e
o transporte ativo são mecanismos de
entrada ou saída para moléculas e íons de
pequenas dimensões, as grandes moléculas
ou até partículas constituídas por agregados
moleculares são transportadas através de
outros processos.

 Este processo permite o transporte de
substâncias do meio extra- para o
intracelular, através de vesículas limitadas
por membranas, a que se dá o nome
de vesículas de endocitose ou endocíticas.
Estas são formadas por invaginação da
membrana plasmática, seguida de fusão e
separação de um segmento da mesma.
 Há três
tipos: pinocitose, fagocitose e endocitose
mediada.

 Neste caso, as vesículas são de pequenas
dimensões e a célula ingere moléculas
solúveis que, de outro modo, teriam
dificuldades em penetrar a membrana.
 O mecanismo pinocítico envolve gasto de
energia e é muito seletivo para certas
substâncias, como os sais, aminoácidos e
certas proteínas, todas elas solúveis em
água.

 Este processo, que ocorre em diversas
células, tem uma considerável importância
para a Medicina: o seu estudo mais
aprofundado pode permitir o tratamento de
grupos de células com substâncias que
geralmente não penetram a membrana
citoplasmática (diluindo-as numa solução que
contenha um indutor de pinocitose como,
por exemplo, a albumina, fazendo com que a
substância siga a albumina até ao interior da
célula e aí desempenhe a sua função).

 Se a invaginação da membrana for
desencadeada pela ligação de uma
determinada substância a um constituinte
específico da membrana trata-se de um
processo de endocitose mediada e chama-se
a esse constituinte receptor.
 Para entrar na célula deste modo é
necessário que a membrana possua
receptores específicos para a substância em
questão.

 Este mecanismo é utilizado por muitos vírus
(como o HIV, por exemplo) e toxinas para
penetrar na célula dado que ao longo do
tempo foram desenvolvendo uma
complementaridade com os receptores.
 Este processo é também importante para a
Medicina, pois foram introduzidos em
medicamentos usados para destruir células
tumorais fragmentos que se ligam aos
receptores membranares específicos das
células que se pretende destruir.

 Este processo é muito semelhante à
pinocitose, sendo a única diferença o fato de
o material envolvido pela membrana não
estar diluído.
 Enquanto que a pinocitose é um processo
comum a quase todas as células eucarióticas,
muitas das células pertencentes a organismos
multicelulares não efetuam fagocitose, sendo
esta efetuada por células específicas. Nos
protistas a fagocitose é freqüentemente uma
das formas de ingestão de alimentos.

 Os glóbulos brancos utilizam este processo
para envolver materiais estranhos como
bactérias ou até células danificadas. Dentro
da célula fagocítica, enzimas citoplasmáticas
são secretadas para a vesícula e degradam o
material até este ficar com uma forma
inofensiva.

 A exocitose permite, assim, a excreção e
secreção de substâncias e dá-se em três
fases: migração, fusão e lançamento. Na
primeira, as vesículas de exocitose deslocam-
se através do citoplasma. Na segunda, dá-se
a fusão da vesícula com a membrana celular.
Por último, lança-se o conteúdo da vesícula
no meio extracelular.

 Os primeiros citologistas acreditavam que o
interior da célula viva era preenchido por
um fluído homogêneo e viscoso, no qual estava
mergulhado o núcleo. Esse fluido recebeu o
nome de citoplasma (do grego kytos, célula, e
plasma, aquilo que dá forma, que modela).
 Hoje se sabe que o espaço situado entre a
membrana plasmática e o núcleo é bem
diferente do que imaginaram aqueles citologistas
pioneiros. Além da parte fluida, o citoplasma
contém bolsas e canais membranosos e
organelas ou orgânulos citoplasmáticos, que
desempenham funções específicas no
metabolismo da célula eucarionte.

 O fluido citoplasmático é constituído
principalmente por água, proteínas, sais
minerais e açucares. No citosol ocorre a
maioria das reações químicas vitais, entre
elas a fabricação das moléculas que irão
constituir as estruturas celulares. É também
no citosol que muitas substâncias de reserva
das células animais, como as gorduras e o
glicogênio, ficam armazenadas.

 Na periferia do citoplasma, o citosol é mais
viscoso, tendo consistência de gelatina mole.
Essa região é chamada de ectoplasma (do
grego, ectos, fora). Na parte mais central da
célula situa-se o endoplasma (do
grego, endos, dentro), de consistência mais
fluida.

 O citosol encontra-se em contínuo
movimento, impulsionado pela contração
rítmica de certos fios de proteínas presentes
no citoplasma, em um processo semelhante
ao que faz nossos músculos se
movimentarem. Os fluxos de citosol
constituem o que os biólogos denominam
ciclose. Em algumas células, a ciclose é tão
intensa que há verdadeiras correntes
circulatórias internas. Sua velocidade
aumenta com elevação da temperatura e
diminui em temperaturas baixas, assim como
na falta de oxigênio.

 Alguns tipos de células têm a capacidade de
alterar rapidamente a consistência de seu
citosol, gerando fluxos internos que
permitem à célula mudar de forma e se
movimentar. Esse tipo de movimento celular,
presente em muitos protozoários e em alguns
tipos de células de animais multicelulares, é
chamado movimento amebóide.

 Alguns dos organóides (também chamados de
orgânulos ou organelas) do citoplasma são
membranosos, isto é, são revestidos por uma
membrana lipoprotéica semelhante a
membrana plasmática. Estamos nos referindo
a retículo
endoplasmático, mitocôndrias, sistema
golgiense (ou complexo de
golgi),lisossomos, peroxissomos, glioxissom
os, cloroplastos e vacúolos. Os organoides
não membranosos são os ribossomos e os
centríolos.

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