Transporte através das membranas





O QUE É O TRANSPORTE ATRAVÉS DE MEMBRANA ?


Os ramos da fisiologia animal e biofísica explicam o fenômeno de transporte de partículas através das membranas celulares. Esse transporte é divido em várias subcategorias, levando em conta a função das proteínas transportadoras, dos canais iônicos e o tipo do gasto de energia envolvido (primário ou secundário). Também são discutidos pela biofísica, os conceitos de gradiente de concentração e os equilíbrios físico-químicos intra e extracelular, que dentre outros fatores como a espessura e a área da membrana e o coeficiente de difusão da partícula, ordenam o movimento das moléculas através das membranas.

- Por Douglas Felipe Mendes






Artigos


Biophysics of Cell Membrane Lipids in Cancer Drug Resistance: Implications for Drug Transport and Drug Delivery with Nanoparticles
Chiranjeevi Peetlaa, Sivakumar Vijayaraghavalua e Vinod Labhasetwara

Este artigo de revisão visa entender mais o processo de resistência de células cancerígenas à drogas que são mediadas por nanopartículas, visto que essas células possuem alterações biofísicas de membrana, principalmente alterações dos lipídios.
O artigo é interessante por abordar muito sobre estrutura de membrana de maneira mais profunda e como as alterações na membrana interferem no transporte celular.

- Por Emerson Machado

Bioatividade de ácidos húmicos: efeitos sobre o desenvolvimento radicular e sobre a bomba de prótons da membrana plasmática

Neste trabalho, é avaliada a bioatividade de ácidos húmicos sobre o transporte de prótons através da membrana plasmática, mais especificamente da ativação e estimulação da H+ -ATPase de raízes de café e milho, revelando a sua relação com o desenvolvimento dessas espécies.



Mecanismos de Respostas das Plantas à Poluição por Metais Pesados: Possibilidade de Uso de Macrófitas para Remediação de Ambientes Aquáticos Contaminados

A presença de metais pesados no solo pode afetar as plantas de diversas formas. Neste artigo, é discutido como a membrana plasmática das plantas sofre com a presença destes metais, sendo que esta é a primeira estrutura das células vegetais que entra em contato com o material contaminante.

- Por Endrick Roessle


Role of Rab GTPases in Membrane Traffic and Cell Physiology
Alex H. Hutagalung e Peter J. Novick

Neste artigo de revisão os autores buscaram entender as funções de regulação das proteínas do tipo Rab, que possuem atividade GTPase, no transporte ativo de substâncias através da membrana. Essas proteínas são de grande importância pois atuam regulando o tráfego na membrana celular de vesículas transportadoras, funcionando como uma espécie de marcação para as células.
Para saber mais: https://www.physiology.org/doi/full/10.1152/physrev.00059.2009

- Por Emerson Machado


Regulação da Absorção Intestinal de Glicose


João R. Araújo, Fátima Martel

Este artigo de revisão faz uma breve revisão sobre os tipos de transporte de glicose realizados nos enterócitos, transporte ativo, dependente do sódio e o outro um transporte facilitado, independente de sódio. O trabalho trata também da regulação da fome associada aos níveis de insulina no sangue e da importância dessa modulação na prevenção de doenças como a obesidade e diabetes.
Para saber mais: http://www.scielo.mec.pt/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0871-34132009000200002&lng=en&tlng=en

- Por Douglas Felipe Mendes


Coupling of Phosphorylation to Electron and Hydrogen Transfer by a Chemi-Osmotic type of Mechanism

Este artigo, publicado na revista Nature no ano de 1961 pelo pesquisador Perter Mitchell, ficou conhecido como um trabalho visionário, no qual ele propôs a hipótese quimiostática para explicar om mecanismo de transferencia de energia em sistemas biológicos. Este trabalho foi a principal justificativa para que fosse concedido ao pesquisador o prêmio Nobel de Química de 1978.
Confira a publicação na revista Nature aqui

- Por Endrick Roessle

A barreira placentária e sua função de transferência nutricional

M.P. Brolio1 , C.E. Ambrósio2,3, A.R. Franciolli1 , A.C. Morini1 , R.R. Guerra1 , M.A. Miglino1

Neste trabalho contempla-se as funções da membrana celular placentária no processos e mecanismos de transporte de uma variedade de nutrientes importantes para o correto desenvolvimento embrionário durante a gestação. 

- Por Douglas Felipe Mendes




Vídeos

Vídeo: Membranas Celulares e Transporte Celular

Vídeo simples e relativamente curto, abordando desde estrutura de membrana celular e sua importância até tipos de transporte celular de uma maneira bem explicativa e descontraída com animações e esquemas.

O áudio é em inglês, porém fácil de acompanhar com as legendas em português disponíveis no YouTube.



- Por Emerson Machado


Vídeo - Modelo de Mosaico Fluído na membrana da célula


Para ajudar a entender o funcionamento do transporte de partículas através das membranas biológicas, é essencial compreender sua composição e organização.

À seguir apresentamos algumas características que podem ser observadas no vídeo (em inglês):

- A composição da membrana primariamente de lipídios e proteínas;
- A conformação dos fosfolipídios na membrana: um esqueleto de glicerol fosforilado ("cabeça") com propriedades hidrofílicas (solúveis em água) e as duas "caudas" de ácidos graxos com propriedades hidrofóbicas (insolúveis em água);
- A composição da membrana em uma bicamada de fosfolipídios permite sua fluidez e flexibilidade, além de permitir o reagrupamento das moléculas em caso de partição da membrana;
- A presença de colesteróis e carboidratos na membrana;
- A presença de proteínas que permitem a passagem de nutrientes pela membrana e como estas proteínas não estão fixas, mas podem se movimentar por toda a membrana (não são estacionárias.






- Por Endrick Roessle


Vídeo - Aula transporte através de membrana USP

Vídeo aula bem completa ministrada pelo professor Hamilton Haddad Junior que faz parte da ementa da matéria Integração e controle da USP.

Disponível no portal de videoaulas da usp: http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=1960

- Por Emerson Machado

Vídeo - Tipos de Transporte através a membrana. 

Vídeo de animação resumido e completo sobre os principais tipos de transporte através da membrana celular, incluindo: transporte passivo e seus catogorias, transporte ativo primário e secundário, o processo de osmose, transporte por bloco (endocitose e exocitose) e a difusão dos gases. O conteúdo também contempla e aplica aos diferentes tipos de transporte o conceito de gradiente de concentração, essencial para se compreender o movimento das partículas. O conteúdo está legendado em português, com ótima tradução dos termos biológicos, o que facilita a compreensão.




Para acessar o link do vídeo clique aqui

- Por Douglas Felipe Mendes


Vídeo - Digestão celular

vídeo aqui apresentado foi elaborado à partir de uma montagem com imagens de microscopia eletrônica retiradas de macrófagos vivos. Neste, é possível observar com imagens reais como a membrana celular trabalha e se movimenta durante o processo de pinocitose.
O projeto de biologia celular mostrado de maneira didática é realizado por professores do departamento de Biologia Celular da UFPR.

Você pode acessar o seguinte link para mais informações e visualização do vídeo:http://www.nuepe.ufpr.br/blog/?page_id=567

- Por Endrick Roeessle


Links Relevantes


Efeito dos ionóforos na alimentação do gado
Ionóforos são moléculas solúveis em lipídios e sintetizadas por microorganismos que são utilizadas como antibióticos principalmente em atividades pecuárias. 
Mas qual o interesse em utilizar essas moléculas e porque funcionam como antibióticos?
Acontece que os ionóforos atuam transportando íons através da membrana celular dos organismos, já que são solúveis na bicamada lipídica. Em geral são utilizados como aditivos bovinos por inibirem seletivamente o crescimento de bactérias alterando o fluxo de íons monovalentes pela membrana das gram-positivas causando sua lise, e consequentemente, proporcionando alteração da fermentação e dos produtos da digestão microbiana, resultando em um desempenho melhor na produção dos animais.

Leia mais em: https://www.comprerural.com/efeitos-dos-ionoforos-na-alimentacao-do-gado/

- Por Emerson Machado



Entenda o funcionamento da membrana plasmática 

No link a seguir, você poderá compreender de maneira super didática e ilustrada o funcionamento e composição da membrana plasmática,

Clique aqui para usar o simulador de membrana plasmática.

- Por Endrick Roessle


O efeito da luz na permeabilidade nas membranas celulares


Pesquisadores conseguiram descrever, de maneira inédita, o mecanismo pelo qual a luz destrói as membranas lipídicas – que pode levar à morte das células. As futuras aplicações para a descoberta podem ser versões mais eficientes da chamada terapia fotodinâmica, usada contra alguns tipos de câncer e infecções bacterianas. Além disso, o conhecimento do mecanismo abre caminho para o desenvolvimento de protetores solares mais eficientes.


- Por Douglas Felipe Mendes


Uma revisão interativa sobre o assunto

O site a seguir aborda estrutura de membrana, transportes ativo e passivo, osmose e além disso quais são algumas das diferenciações de membrana das células do nosso corpo. Com gifs, animações e imagens a compreensão sobre esses assuntos fica muito mais fácil!


- Por Emerson Machado


Fibrose cística: uma patologia resultante de alterações no transporte de membrana celular

A fibrose cística é um distúrbio genético autossômico recessivo que afeta principalmente pulmões, pâncreas, fígado e intestino. A mutação no gene em questão provoca modificações na proteína de membrana CFTR (regulador de condutância transmembranar de fibrose cística) provocando um transporte anormal de íons cloreto e sódio. 
Essa proteína CFTR gera muco, suor, saliva e lágrimas através do controle do transporte de íons cloreto. Se houver a mutação no gene da fibrose o muco fica espesso e acaba se acumulando, trazendo complicações para os sistemas respiratório e digestório.

Leia mais sobre a fibrose cística

- Por Emerson Machado


"Jogo" sobre transporte de gases pela membrana


Esse "jogo" demonstra a difusão dos principais gases envolvidos nas trocas gasosas, o oxigênio (02) e o gás carbônico (C02). Na plataforma, você pode alterar a concentração desses gases no meio intra e extracelular, e verificar que a taxa de difusão de cada um desse gases, ou seja, o transporte através da membrana, depende do gradiente de concentração.
Para saber mais: DIFUSÃO ATRAVÉS DE UMA MEMBRANA PERMEÁVEL

- Por Douglas Felipe Mendes


Recomendação de série/anime sobre fisiologia e imunologia

 Hataraku Saibou - Cells at Work!



"Acoplado à temática de Imunologia, Biologia Celular e com uma pitada de comédia, a obra narra com total ímpeto a conjuntura das trinta e sete trilhões de células existentes dentro do organismo humano, representando veementemente o incessante trabalho desempenhado por cada constituinte dos primordiais sistemas integrantes do corpo"
No primeiro episódio, ocorre a seguinte cena: "A personagem antropormofizada, , adentra na narrativa de forma desastrada e desajeitada, visto que é o primeiro dia como uma Hemácia propriamente dita cuja missão se resume em levar um pacote de oxigênio para os pulmões. Na procura frustrada pelo caminho correto que a levaria em direção aos alvéolos pulmonares, o organismo em que habita é invadido por uma bactéria gram-positiva encapsulada denominada Estreptococcus pneumoniae ou, simplesmente, pneumococo. Quando o patógeno em questão tenta atacá-la, o segundo personagem deuteragonista surge para eliminar o microrganismo invasor. O Neutrófilo em questão ─ um granulócito sanguíneo constituinte da imunidade inata responsável por realizar a degranulação dos grânulos citotóxicos ─, após muito trabalho, consegue eliminar o antígeno. "
O neutrófilo que ajuda a hemácia a escapar do pneumococo, libera os grânulos citotóxicos para atacar o invasor, evidenciando a exocitose de vesículas com os grânulos, demonstrando assim, o processo de transporte de membrana por bloco. 

- Por Douglas Felipe Mendes.

Para Estudar

Acesse aqui uma aula sobre transporte através de membranas: Aula

Para fixar ainda mais o conteúdo foi elaborado o mapa conceitual sobre o assunto, disponível abaixo:





Quiz

Algumas questões para exercitar os conhecimentos do assunto

1) A difusão através dos tecidos é descrita pela lei de Fick. Esta afirma que:
(A) a transferência do gás é desproporcional à área do tecido e à diferença de pressão entre os lados.
(B) a velocidade de transferência de um gás através do tecido é proporcional à área do tecido e à diferença de pressão entre os dois lados e, inversamente proporcional à espessura do tecido.
(C) a transferência é proporcional à área do tecido e a diferença de pressão é diretamente proporcional à espessura do tecido.
(D) a velocidade de transferência de um gás independe da área do tecido e de sua espessura.
(E) a velocidade de transferência de um gás depende somente da área do tecido.

2) Em  1972,  foi  proposto,  por  Singer  e  Nicolson,  um  modelo  para explicar  a  estrutura  da  membrana  plasmática.  Esse  modelo  ficou conhecido por:
(A) Modelo da bicamada lipídica
(B) Modelo da membrana de Singer
(C) Modelo do mosaico lipídico
(D) Modelo de Singer & Nicolson
(E) Modelo do mosaico fluido


3) (Covest - 1997) Qual a alternativa INCORRETA:
(A) A difusão simples é um tipo de transporte passivo através da membrana plasmática que ocorre quando existem condições de gradiente de concentração sem haver gasto de energia.
(B) A difusão facilitada utiliza proteínas carregadoras para o transporte de açúcares simples e aminoácidos através de membrana constituindo, por essa razão, um processo de transporte ativo.
(C) A membrana plasmática é formada por uma bicamada de fosfolipídeos onde estão dispersas moléculas de proteínas globulares, dispostas como um mosaico fluido.
(D) Qualquer processo de captura por meio do envolvimento de partículas é chamado endocitose.
(E) Na fagocitose a célula engloba partículas sólidas para através da emissão de pseudópodes que as englobam formando um vacúolo alimentar denominado fagossomo.



4) (UFSCar - 2005) O diagrama apresenta a concentração relativa de diferentes íons na água (barras claras) e no citoplasma de algas verdes (barras escuras) de uma lagoa.
As diferenças na concentração relativa de íons mantêm-se devido a:
(A) osmose.
(B) difusão através da membrana.
(C) transporte passivo através da membrana.
(D) transporte ativo através da membrana.
(E) barreira exercida pela parede celulósica.

5) (UFPR - 2006) Abaixo, pode-se observar a representação esquemática de uma membrana plasmática celular e de um gradiente de concentração de uma pequena molécula “X” ao longo dessa membrana.
Com base nesse esquema, considere as seguintes afirmativas:
I. A molécula “X” pode se movimentar por difusão simples, através dos lipídios, caso seja uma molécula apolar.
II. A difusão facilitada da molécula “X” acontece quando ela atravessa a membrana com o auxílio de proteínas carreadoras, que a levam contra seu gradiente de concentração.
 III. Se a molécula “X” for um íon, ela poderá atravessar a membrana com o auxílio de uma proteína carreadora.
IV. O transporte ativo da molécula “X” ocorre do meio extracelular para o citoplasma. Assinale a alternativa correta.
(A) I e III são verdadeiras.
(B) I e II são verdadeiras.
(C) II e IV são verdadeiras.
(D) I, III e IV são verdadeiras.
(E) Somente III é verdadeira.


6) (VUNESP - 2010) Devido à sua composição química –a membrana é formada por lipídios e proteínas– ela é permeável a muitas substâncias de natureza semelhante. Alguns íons também entram e saem da membrana com facilidade, devido ao seu tamanho. ... No entanto, certas moléculas grandes precisam de uma ajudinha extra para entrar na célula. Essa ajudinha envolve uma espécie de porteiro, que examina o que está fora e o ajuda a entrar. (Solange Soares de Camargo, in Biologia, Ensino Médio. 1.ª série, volume 1, SEE/SP, 2009.)
No texto, e na ordem em que aparecem, a autora se refere
(A) ao modelo mosaico-fluído da membrana plasmática, à difusão e ao transporte ativo.
(B) ao modelo mosaico-fluído da membrana plasmática, à osmose e ao transporte passivo.
(C) à permeabilidade seletiva da membrana plasmática, ao transporte ativo e ao transporte passivo.
(D) aos poros da membrana plasmática, à osmose e à difusão facilitada.
(E) aos poros da membrana plasmática, à difusão e à permeabilidade seletiva da membrana.

7)  (VUNESP-2005) No esquema estão representadas etapas, numeradas de 1 a 3, de um importante  processo que ocorre no interior das células, e algumas organelas envolvidas direta ou indiretamente com esse processo.

As etapas que correspondem a 1, 2 e 3, respectivamente, e algumas organelas representadas no esquema, estãocorretamente listadas em:
(A) absorção de aminoácidos, síntese protéica e exportação de proteínas; retículo endoplasmático, lisossomo e mitocôndria.
(B) fagocitose de macromoléculas, digestão celular e egestão
de resíduos; retículo endoplasmático, complexo de Golgi e lisossomo.
(C) fagocitose de sais minerais, fotossíntese e exportação de compostos orgânicos; cloroplastos e vacúolos.
(D) absorção de oxigênio, respiração celular e eliminação de dióxido de carbono; mitocôndrias e vacúolos.
(E) fagocitose de macromoléculas, digestão celular e exportação de proteínas; mitocôndrias e lisossomos

8)  (UEL-2006) A imagem a seguir representa a estrutura molecular da membrana plasmática de uma célula animal.
Com base na imagem e nos conhecimentos sobre o tema, considere as afirmativas a seguir:
I. Os fosfolipídios têm um comportamento peculiar em relação à água: uma parte da sua molécula é hidrofílica e a outra, hidrofóbica, favorecendo a sua organização em dupla camada.
II. A fluidez atribuída às membranas celulares é decorrente da presença de fosfolipídios.
III. Na bicamada lipídica da membrana, os fosfolipídios têm a sua porção hidrofílica voltada para o
interior dessa bicamada e sua porção hidrofóbica voltada para o exterior.
IV. Os fosfolipídios formam uma barreira ao redor das células, impedindo a passagem de moléculas e íons solúveis em água, que são transportados através das proteínas intrínsecas à membrana.
Estão corretas apenas as afirmativas:
(A) I e II.
(B) I e III.
(C) III e IV.
(D) I, II e IV.
(E) II, III e IV.

9) ) (FUVEST-2008) Os protozoários de água doce, em geral, possuem vacúolos pulsáteis, que constantemente se enchem de água e se esvaziam, eliminando água para o meio externo. Já os protozoários de água salgada raramente apresentam essas estruturas.
Explique:
a) a razão da diferença entre protozoários de água doce e de água salgada, quanto à ocorrência dos vacúolos pulsáteis.
b) o que deve ocorrer com um protozoário de água salgada, desprovido de vacúolo pulsátil, ao ser transferido para água destilada.

10) (UFC-2009) A palytoxina é uma substância que tem a capacidade de causar a hemólise em células normais de mamíferos. Essa substância utiliza um receptor específico na membrana celular externa: uma das subunidades da enzima sódio e potássio ATPase, responsável também pela ligação do potássio que passará para o meio intracelular. A ouabaína, substância que utiliza o mesmo receptor específico que a palytoxina e o potássio, é um potente inibidor da enzima sódio e potássio ATPase, o qual, entretanto, não causa qualquer dano à membrana. Preencha com V ou F os parênteses abaixo, conforme sejam verdadeiras ou falsas as assertivas a seguir.
 a) ( ) A incubação de hemácias em meio de cultura de células contendo ouabaína não afeta a capacidade de regulação osmótica celular.
b) ( ) A pré-incubação de hemácias em meio de cultura de células contendo ouabaína dificulta a hemólise dessas células cultivadas posteriormente em meio contendo palytoxina.
 c) ( ) Se hemácias normais forem incubadas em um meio contendo palytoxina e, posteriormente, adicionar-se ouabaína ao meio, espera-se que as células continuem íntegras.
d) ( ) Ratos de laboratório foram modificados geneticamente de modo que todas as subunidades da enzima sódio e potássio ATPase se tornassem defeituosas e a regulação osmótica se tornasse independente dessa enzima. Ao injetar-se intravenosamente uma determinada concentração de palytoxina nesses animais, espera-se a sobrevivência de 100% deles.
e) ( ) Suponha dois grupos de animais de laboratório: o grupo A foi modificado geneticamente de modo que todas as subunidades da enzima sódio e potássio ATPase perdessem sua atividade, e o grupo B apresenta animais normais. Ao injetar-se intravenosamente uma determinada concentração de ouabaína nesses animais, espera-se que os animais dos grupos A e B comportem-se da mesma maneira em termos de regulação osmótica.

11)  (UFRJ-2005) A consistência firme (turgor) dos olhos dos vertebrados aquáticos é conseqüência da pressão do fluido em seu interior. A estabilidade do turgor dos olhos dos tubarões, por exemplo, se deve à elevada concentração de sais de uréia no sangue e no interior dos olhos. Explique de que maneira essa alta concentração de sais contribui para o turgor dos olhos dos tubarões.

12) (Fameca-2006) Os envoltórios contendo quitina, sílica e celulose encontrados, respectivamente, nas paredes celulares de fungos, diatomáceas e células vegetais a) impedem a osmose quando a célula se encontra em meio hipotônico. b) controlam a saída de água quando as células se encontram em meio hipertônico. c) selecionam as partículas minerais que devem ser absorvidas em meio hipertônico. d) impedem a lise osmótica quando a célula se encontra em meio hipotônico. e) mantêm o equilíbrio osmótico e o volume da célula em meio hipertônico.

O gabarito está no final da aula disponível aqui

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