Transporte transmembranar

Apresentação em tema: "Transporte transmembranar"— Transcrição da apresentação:

1 Transporte transmembranar
Membranas biológicas

2 Evolução da membrana celular
Se a membrana é invisível ao microscópio, como saber a sua constituição e como se faz o transporte de materiais através dela? Membrana celular

3 Como a membrana não é visível ao microscópio óptico os cientistas têm vindo a propor modelos com base nas propriedades celulares que são possíveis observar. - As células aumentam ou diminuem de volume conforme a concentração dos meios. Propriedades : - A superfície celular oferece resistência à penetração com microagulhas. - O conteúdo celular escapa quando a superfície celular rebenta. - A membrana celular facilita, impede ou dificulta a passagem de substâncias para o interior ou exterior da célula. - Quanto mais solúveis as substâncias forem em lípidos mais facilmente atravessam a membrana celular. - Os solventes lipídicos e lipases destroem a membrana celular

4 Aspetos apresentados pelos fosfolípidos em meio aquoso

5 Irvimg Langmuir ( princípio do sec. XX) Monocamada lipídica As membranas celulares são constituídas por uma única camada de lípidos. A extremidade hidrofílica está em contacto com a água e a hidrofóbica está em contacto com o ar. Como é possível se: - As células só vivem em meio aquoso. O modelo não explica as propriedades que a membrana demonstra ter.

6 A água existe quer no meio interno quer no meio externo da membrana.
Goster e Grendel (1925) estes cientistas estudam membranas de glóbulos vermelhos e verificam que a quantidade de fosfolípidos é maior do que era de esperar – o dobro da monocamada lipídica. Propuseram o modelo da Bicamada fosfolipídica A camada é constituída por duas camadas sobrepostas em que as extremidades hidrofóbicas ficam frente a frente , voltadas para o interior e as hidrofóbicas para o exterior. A água existe quer no meio interno quer no meio externo da membrana.

7 Davson e Danielli (1935) ao fazerem estudos sobre a permeabilidade e sobre a tensão superficial verificam que a membrana reage de modo inesperado. Considerando que: Permeabilidade - é a propriedade que permite a passagem de substâncias através de uma membrana com mais ou menos facilidade Tensão superficial - é a força que se desenvolve na superfície de contacto entre dois meios, e que a tende a reduzir ao mínimo. Observaram que: 1 - A tensão superficial era muito menor que o previsto, concluindo que a camada lipídica não devia estar em contacto directo com o meio exterior. 2 - As substancias polares não a atravessavam. Então propõem outro modelo que ficou conhecido por: Modelo de Sandwich de Davson – Danielli.

8 Modelo de Sandwich de Davson – Danielli.
A membrana deveria ser constituída por uma bicamada fosfolipídica revestida por por uma camada de proteínas globulares quer na superfície externa quer na interna da célula, ligadas às extremidades polares Pois as cadeias polares dos fosfolípidos ficam estabilizadas pela mutua solubilidade. Este modelo permite explicar as propriedades fisiológicas da membrana mas não explica a passagem de água, iões e substâncias polares. As substancias apolares atravessam facilmente a bicamada fosfolipídica. Mas os fosfolípidos formam uma barreira intransponível para as substâncias polares.

9 Em 1954 os mesmos cientistas propõem alterações:
Propõem a existência de poros hidrofílicos, como locais de passagem para as substâncias polares – passagens hidrofílicas, poros rodeados por proteínas. As substâncias polares poderiam assim entrar na célula sem entrar em contacto com as zonas hidrofóbicas. A água e as substâncias nela dissolvidas e iões já podem passar.

10 Imagens do microscópio electrónico apoiam o modelo trilamelar da membrana
Mas Singer e Nicholson (1972) verificam que: 1. Através do tratamento com fosforilase ( enzima que remove o fósforo dos fosfolípidos) era possível retirar o fósforo sem destruir a estrutura da membrana, o que prova a existência de zonas da membrana a descoberto, isto é sem proteínas. 2. As proteínas e os fosfolípidos podem-se mover dentro da membrana Singer e Nicholson (1972) propuseram um novo modelo – Modelo do mosaico fluido

11 Modelo do mosaico fluido de Singer e Nicholson
As proteínas estão inseridas (mosaico de proteínas) na dupla camada fosfolipídica (camada fluida). As moléculas fosfolipídicas individualmente possuem mobilidade - mobilidade lateral, dotando a bicamada de grande fluidez e flexibilidade e, mais raramente, movimentos de moléculas de camada para camada – movimentos de flip-flop

12 Estrutura da membrana plasmática
Apresenta ao M.E: aspecto trilamelar constituída por duas bandas escuras (20 Ȧ) que ladeiam uma mais clara (35 Ȧ) As membranas são complexos lipoproteicos (fosfolípidos associados a proteínas, geralmente na proporção de 1:1) As percentagens variam consoante o tipo de membrana. Grande número de membranas contêm glícidos

13 Lípidos: Estrutura da membrana plasmática:
(Fosfolípidos, glicolípidos e colesterol) São moléculas anfipáticas – moléculas com uma extremidade polar – hidrofílica (afinidade com a água) e outra não polar - hidrofóbica (sem afinidade com a água) Fosfolípidos Na superfície externa existem ainda moléculas de hidratos de carbono ligadas aos lípidos - glicolípidos .

14 Proteínas 1- Integradas (intrínsecas)
estão fortemente ligadas aos fosfolípidos formando complexos funcionais. 1- Integradas (intrínsecas) Ligam-se pelas zonas hidrofóbicas deixando expostas ao meio aquoso as zonas hidrofílicas (proteínas anfipáticas). As que atravessam a membrana formam os poros. Conforme as suas cargas eléctricas e as suas propriedades, as membranas vão ser mais ou menos permeáveis. estão à superfície associadas aos grupos hidrofílicos dos fosfolípidos ou das proteínas intrínsecas (proteínas hidrofílicas). Situam-se na face interna da membrana 2 - Periféricas (extrínsecas) - As proteínas podem apresentar as funções : estrutural, enzimática de transporte (permeases) , contráctil e de comunicação. Na superfície externa existem ainda moléculas de hidratos de carbono ligadas às proteínas - glicoproteínas

15 Transporte transmembranar

16 A membrana celular facilita, dificulta ou impede a passagem de substâncias para o interior e exterior da célula. A permeabilidade selectiva - a membrana selecciona as moléculas que a podem atravessar A permeabilidade da membrana depende: - Da polaridade das moléculas. Moléculas polares não passam. Algumas passam com ajuda - Do tamanho da molécula. Moléculas grandes não passam, algumas passam com ajuda - Do gradiente de concentração das moléculas. O movimento de moléculas realiza-se, normalmente, a favor do gradiente de concentração O gradiente de concentração depende dos meios Os meios podem ser: Hipertónico - se a concentração em soluto é muito alta em relação a outro meio. Isotónico - se a concentração em soluto é igual em relação a outro meio. Hipotónico - se a concentração em soluto é baixa em relação a outro meio.

17 O transporte através de uma membrana biológica pode ser:
1. Transporte passivo ou não mediado Passagem de substâncias através de uma membrana biológica sem gasto de energia Difusão simples Movimento de substâncias através de uma membrana semipermeável, a favor do gradiente de concentração, até que as concentrações estejam equilibradas nos dois meios. Ex. Gases e pequenas moléculas apolares

18 Movimento da água através da membrana semipermeável – osmose
Osmose - é o movimento das moléculas de água entre dois meios, separados por uma membrana permeável à água e impermeável ou pouco permeável às substâncias nela dissolvidas. O movimento da água dá-se do meio menos concentrado para o meio mais concentrado em soluto.

19 Pressão osmótica ( potencial de água – nas plantas)
É a força exercida, por unidade de superfície, sobre uma membrana semipermeável que separa dois meios a concentrações diferentes, que obriga a água a se movimentar do meio menos concentrado para o meio mais concentrado em soluto A pressão osmótica da água pura é zero

20 Osmose em membranas biológicas
I – Meio extracelular II – Meio intracelular Osmose é um processo particular de difusão. Nas membranas biológicas a passagem da água é um processo de difusão simples embora seja feita através de canais de passagem da água (aquoproteínas ).

21 Osmose em glóbulos vermelhos do sangue
As hemácias quando colocadas em meios a concentrações de cloreto de sódio diferentes ficam: Uma célula animal está plasmolisada - quando a célula é colocada num meio hipertónico, diminui de volume, o citoplasma retrai-se e a membrana acompanha-o, podendo ocorrer morte celular. I – Meio extracelular II – Meio intracelular Aspecto normal Volume inferior ao normal 1. Plasmolisadas

22 Uma célula animal está túrgida – quando o seu volume é superior ao normal. Devido à entrada de água, quando a célula é colocada num meio hipotónico I – Meio extracelular II – Meio intracelular Volume superior ao normal 2. Túrgidas Aspecto normal

23 2.1 Lise celular A célula rebentou Lise celular - consiste no rompimento da membrana celular com derramamento do conteúdo celular levando à morte da célula. Só acontece nas células animais porque não possuem parede celular que suporte a força exercida pelo citoplasma contra a membrana.

24 Osmose em células vegetais
Células vegetais quando colocadas em meios a concentrações de cloreto de sódio diferentes ficam: Uma célula vegetal está túrgida – quando a célula é colocada num meio hipotónico, o volume do vacúolo aumenta ,devido à entrada de água, de tal modo que comprime o citoplasma e o núcleo contra a parede celular. Meio Hipotónico Pressão de turgescência – é a pressão exercida pelo conteúdo celular sobre a parede, devido ao aumento do vacúolo provocado pela entrada de água. Pressão de parede – é a pressão exercida pela parede celular, em sentido contrário ao da pressão de turgescência, que controla a quantidade de água que entra na célula impedindo o seu rebentamento 1 - Túrgidas

25 Uma célula vegetal está plasmolisada - quando a célula é colocada num meio hipertónico, o vacúolo perder água, diminui de volume, o citoplasma retrai-se e a membrana desprende-se parcialmente da parede. Meio Hipertónico 2 - Plasmolisadas

26 Transporte Passivo Difusão simples 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.

27 Verifica-se que certas substâncias entram na célula a favor do gradiente de concentração e sem gasto de energia, mas com uma velocidade maior do que a permitida pela difusão simples. Exemplo: a glicose, alguns aminoácidos e certas vitaminas. A velocidade da difusão destas substâncias não é proporcional à sua concentração Aumentando-se a concentração, atinge-se um ponto de saturação. Quando todas as permeases estão a ser utilizadas, a velocidade não pode aumentar. A velocidade mantem-se constante Isto sugere a existência de uma molécula transportadora - permease - na membrana Como alguns solutos diferentes podem competir pela mesma permease, a presença de um dificulta a passagem do outro.

28 Transporte mediado de solutos através de uma membrana biológica
É o transporte de substâncias através de uma membrana com intervenção de proteínas intrínsecas – permeases O transporte mediado pode ser de dois tipos: 1. Difusão facilitada 1.1. Através de transportadores. O transporte é feito através de proteínas intrínsecas ,permeases, sem gasto de energia Três etapas 1. A permease combina-se com a molécula a transportar, na face externa da membrana plasmática, alterando a sua forma. 2. A molécula passa através da permease e, separa-se desta, na face interna da membrana plasmática. 3. A permease regressa à forma inicial.

29 1.2. Canais iónicos Transporte de iões, a favor do gradiente de concentração, através de canais formados numa permease ou entre permeases adjacentes, sem gasto de energia

30 2. Transporte activo Passagem de substâncias através de uma membrana biológica, contra o gradiente de concentração, com gasto de energia, através de permeases específicas. O movimento de substâncias pode ser de dentro para fora ou de fora para dentro da célula. Permite à célula captar substâncias do meio mesmo que estejam em baixa concentração em relação ao citosol, ou eliminar substâncias mesmo que a sua concentração seja baixa no citosol. Mantém as diferenças de concentração iónica entre o meio interno e externo da célula

31 Funcionamento da bomba Naᶧ - Kᶧ ATPase
2. Ligação de 3 iões Naᶧ à proteína e gasto de 1 ATP 1. Estado inicial da proteína transportadora 3. Saída de 3 iões Naᶧ para o meio exterior e alteração configuracional da proteína 4 e 5. Captação de 2 iões Kᶧ do meio exterior pela proteína 6. Libertação do Kᶧ no interior da célula. A proteína volta ao estado inicial

32 Transporte em massa Transporte de grandes moléculas ou em grande quantidade 1. Endocitose Transporte para o interior da célula de grandes moléculas por invaginação da membrana Depois da invaginação a membrana estrangula e separam-se vesículas – vesículas de endocitose 2. Exocitose Transporte para o exterior da célula de grandes moléculas. vesículas com produtos de excreção deslocam-se para a membrana, ligam-se a ela e lançam no exterior o conteúdo

33 Modalidades de Endocitose
1. Pinocitose Quando as substâncias captadas são fluidas Ex. líquidos provenientes da digestão O conteúdo das vesículas é transferido pouco a pouco para o hialoplasma

34 2. Endocitose através de receptores de membrana
As moléculas ligam-se a receptores de membrana formam-se vesículas de endocíticas .

35 3. Fagocitose 1. A célula emite prolongamentos; 2 . A membrana envolvem o material a capturar ; 3 . A membrana estrangula e forma uma vesícula;