1º Ano Ensino Médio - Noturno - Energia.

TEMA: Transporte Passivo através da Membrana Plasmática 

Permeabilidade da Membrana Plasmática 

A membrana plasmática não isola totalmente a célula do meio extracelular. Como é uma unidade viva, a célula precisa adquirir certas substâncias do meio externo para garantir sua sobrevivência, assim como precisa eliminar algumas substâncias que estejam em excesso ou que sejam tóxicas ao meio intracelular. 
O tráfego de pequenas moléculas e íons através da membrana plasmática em ambas as direções é constante. Considere as trocas químicas entre a célula muscular e o líquido extracelular, onde açúcares, aminoácidos e outros nutrientes entram na célula e os produtos dos resíduos metabólicos saem da célula. As células para realizarem suas funções necessitam de energia, esta energia está na forma de ligações químicas presentes nas moléculas de Adenosina Trifosfato (ATP), produzidas através do processo bioquímico denominado respiração celular, onde há absorção de oxigênio (O2 ) e liberação de dióxido de carbono (CO2 ). Igualmente, as células regulam suas concentrações de íons inorgânicos como o Na+ , K+ , Ca2+ e Cl— transportando para dentro e para fora através da membrana plasmática. Embora o tráfego pela membrana seja intenso, a membrana celular é seletivamente permeável, e as substâncias não atravessam a barreira indiscriminadamente. As células são capazes de capturar muitos tipos de pequenas moléculas e íons e excluir outras.
Chamamos de gradiente de concentração a diferença de concentração de partículas de soluto (por exemplo íons) entre duas regiões, por exemplo: a região intracelular (dentro da célula) e a extracelular (fora da célula) . 

Podemos identificar dois tipos de transportes que ocorrem na membrana plasmática: a) Transporte passivo: é a passagem de substâncias através da membrana plasmática a favor do gradiente de concentração (ou seja, da região de maior concentração para a de menor concentração), não há gasto de energia direta com o transporte; b) Transporte ativo: é a passagem de substâncias através da membrana plasmática contra o gradiente de concentração (da região de menor concentração a favor do gradiente de concentração), onde existe o gasto direto de energia para o transporte

No transporte passivo podemos diferenciar os seguintes tipos de movimentação de substâncias: difusão simples, difusão facilitada e osmose, que estudaremos nesta semana. Já no transporte ativo temos a endocitose , que poder ser fagocitose e pinocitose, e a exocitose, que serão estudadas na próxima semana. Cada movimento apresenta características específicas. 

A) Difusão 

A difusão é o fluxo de partículas (moléculas, íons) de uma região em que estejam em maior concentração para outra região em que a quantidade dessas partículas seja menor. Esse fluxo ou passagem de partículas é feito até que se estabeleça uma situação de equilíbrio entre as duas regiões, isto é, até que haja uma mesma concentração nas duas regiões. Para entender esse processo, vamos imaginar uma membrana sintética separando água pura de uma solução de um corante diluído em água. Assumimos que essa membrana tenha poros microscópicos e seja permeável às moléculas do corante. Analise a Figura 1 e observe como a difusão distribui as moléculas do corante até que ambas soluções tenham concentração igual de corante. Uma vez atingido esse ponto, haverá um equilíbrio dinâmico, em que o número de moléculas do corante que atravessa a membrana a cada segundo em uma direção é o mesmo que na outra direção.

Agora podemos definir uma regra simples de difusão: na ausência de outras forças, uma substância difundese da solução mais concentrada para a solução menos concentrada. Em outras palavras, uma substância difunde-se para a região de menor densidade de acordo com a redução do gradiente de concentração. Nenhum trabalho deve ser feito para que isso ocorra. A difusão é um processo espontâneo sem necessidade de gasto de energia. Observe que cada substância difunde em direção ao seu próprio gradiente de concentração, sem ser afetada pelas diferenças de concentração de outras substâncias (Figura 1-b). 
Fonte: Campbel l, N.A.; Reece, J.B.; Urry, L.A.; Cain, M.L.; Wasserman, S.A.; Minorsky, P.V. & Jackson, R.B. 2010. Biologia.10ª ed. Artmed, Porto Alegre, 1488 p. 

Em se tratando de células, a difusão de substâncias pode ser feita do meio intracelular para o extracelular ou vice-versa. Assim, quando no meio intracelular há uma concentração maior de determinadas partículas em relação ao extracelular, as partículas tendem a sair da célula; se, ao contrário, houver uma menor concentração no meio intracelular em relação ao extracelular, as partículas tenderão a penetrar na célula. Água, oxigênio (O2 ), dióxido de carbono (CO2 ), monossacarídeos, aminoácidos e substâncias lipossolúveis são exemplos de substâncias que, em condições normais, entram ou saem da célula por difusão. 
Podemos diferenciar dois tipos de difusão, ilustradas na figura abaixo: 

Difusão simples — Nesse caso, as partículas atravessam a membrana sem a ajuda de proteínas “carregadoras” ou “transportadoras”, denominadas permeases, existentes na própria membrana. É o que acontece, por exemplo, com o O2 entrando na célula e com CO2 saindo da célula. 

Difusão facilitada — A passagem de substâncias através da membrana é feita com a ajuda de proteínas da própria membrana, denominadas genericamente de permeases. Algumas permeases formam canais proteicos que comunicam o meio intracelular com o meio extracelular, enquanto outras se ligam às moléculas do soluto, carreando-as (carregando-as) rapidamente para o meio intra ou extracelular.

De modo geral, quanto maior a solubilidade da substância em lipídios, maior será a velocidade de difusão das suas moléculas através da membrana. Oxigênio, gás carbônico, álcool e outras são tão solúveis em água como em lipídios. Dessa forma, as moléculas dessas substâncias difundem-se mais rapidamente, ou seja, passam mais rapidamente por meio da membrana plasmática. Enquanto essas substâncias lipossolúveis atravessam a matriz fosfolipídica, a água e substâncias hidrossolúveis atravessam a membrana por difusão através de canais formados por moléculas de proteínas.

Uma molécula de soluto, glicose por exemplo, que esteja em maior concentração no meio extracelular, liga-se a um sítio ativo de uma permease específica, alterando a conformação dessa proteína, permitindo assim que o soluto seja lançado rapidamente para dentro da célula. Liberando a glicose no meio intracelular, a proteína carreadora volta à sua estrutura original e fica pronta para se ligar à outra molécula de glicose. Essa modalidade de transporte também é conhecida por modelo em “pingue-pongue”, por causa dos diferentes estados de conformação da proteína carreadora. No estado “pongue”, os sítios ligantes estão voltados para o meio extracelular e no estado “pingue”, voltam-se para o meio intracelular. 

B) Osmose 

A osmose, que é a passagem do solvente, como por exemplo da água, de uma região menos concentrada de soluto (ou solução hipotônica, isto é mais diluída) para uma região mais concentrada de soluto (solução hipertônica, mais concentrada), até que as duas soluções atinjam uma situação de equilíbrio, isto é, uma situação de isotonia (igualdade de concentração). Para que ocorra a osmose, é necessário que as duas soluções de concentrações diferentes estejam separadas por uma membrana semipermeável, isto é, por uma membrana que se deixa atravessar apenas pelo solvente.

Quando consideramos o comportamento de uma célula em uma solução, tanto a concentração do soluto quanto a permeabilidade da membrana devem ser observados. Os dois fatores abrangem o conceito de tonicidade — a capacidade de uma solução em fazer uma célula ganhar ou perder água. A tonicidade de uma solução depende, em parte, de suas concentrações de soluto que não podem cruzar a membrana (solutos não penetrantes), com relação àquela do interior das células. Se houver alta concentração de solutos não penetrantes na solução circundante, a água tenderá a sair da célula e vice-versa.

Na imagem acima, a reação das células vivas às mudanças na concentração de soluto de seu ambiente depende se elas possuem ou não parede celular. (a) Uma célula animal, como esta hemácia, não possui parede celular. (b) As células vegetais possuem. (As setas indicam o movimento da água após essas células serem colocadas nessas soluções.)

PARA SABER MAIS 

ATIVIDADES

1 — O transporte de substâncias pela membrana pode ser classificado em passivo e ativo. O transporte passivo é aquele em que não há gasto de energia durante o processo. Todos os exemplos a seguir são de transporte passivo, exceto: 
a) Osmose. 
b) Bomba de sódio e potássio. 
c) Difusão simples. 
d) Difusão facilitada. 

2 — (Unifesp) O uso de vinagre e sal de cozinha em uma salada de alface, além de conferir mais sabor, serve também para eliminar microrganismos causadores de doenças, como as amebas. O inconveniente do uso desse tempero é que, depois de algum tempo, as folhas murcham e perdem parte de sua textura. Esses fenômenos ocorrem porque: 
a) as amebas morrem ao perderem água rapidamente por osmose. Já as células da alface possuem um envoltório que mantém sua forma mesmo quando perdem água por osmose e, por isso, murcham mais lentamente. 
b) tanto as amebas quanto as células da alface não possuem barreiras para a perda de água por difusão simples. Ocorre que, no caso da alface, trata-se de um tecido e não de um único organismo e, portanto, a desidratação é notada mais tardiamente. 
c) as amebas morrem ao perderem água por osmose, um processo mais rápido. Em contrapartida, as células da alface perdem água por difusão facilitada, um processo mais lento e, por isso, percebido mais tardiamente. 
d) o vinagre, por ser ácido, destrói a membrana plasmática das amebas, provocando sua morte. No caso da alface, o envoltório das células não é afetado pelo vinagre, mas perde água por difusão simples, provocada pela presença do sal. 
e) nas amebas, a bomba de sódio atua fortemente capturando esse íon presente no sal, provocando a entrada excessiva de água e causando a morte desses organismos. As células da alface não possuem tal bomba e murcham por perda de água por osmose. 

3 — Para entrar em uma célula, algumas substâncias necessitam de proteínas carreadoras. O transporte que envolve esse tipo de proteína quando não há gasto de energia é chamado de: 
a) Osmose. 
b) Difusão facilitada. 
c) Difusão simples. 
d) Bomba de sódio e potássio. 
e) Transporte ativo. 

4 — (Unicamp) Foi feito um experimento utilizando a epiderme de folha de uma planta e uma suspensão de hemácias. Esses dois tipos celulares foram colocados em água destilada e em solução salina concentrada. Observa-se ao microscópio que as hemácias. Em presença de água destilada, estouravam e, em presença de solução concentrada, murchavam. As células vegetais não se rompiam em água destilada, em solução salina concentrada notou-se que o conteúdo citoplasmático encolhia. 
a) A que tipo de transporte celular o experimento está relacionado? 
b) Em que situação ocorre esse tipo de transporte? 
c) A que se deve a diferença de comportamento da célula vegetal em relação a animal? Explique a diferença de comportamento, considerando as células em água destilada e em solução concentrada. 

5 — (Fupac-2012) A figura abaixo mostra 3 tipos de transporte (1, 2 e 3) através da membrana plasmática. Analise-a.