Obtencao de materia_pelos_seres_heterotroficos_-_membrana_celular
- 1. Membrana celular Transporte transmembranar
- 2. Os seres heterotróficos obtêm a matéria orgânica que necessitam a partir do meio! INGESTÃO ABSORÇÃO Ex: todos os animais e alguns Ex: decompositores seres do reino protista
- 3. Todos os nutrientes resultantes da digestão do alimento (matéria orgânica) terão agora de entrar nas células: ABSORÇÃO (para servirem como fonte de energia, participarem em reacções vitais, para “construção” de novas células, etc)…! Como todas as células se encontram definidas e delimitadas por uma membrana plasmática, todos os compostos têm que a atravessar!
- 4. A membrana celular é como a cerca de uma prisão: delimita o terreno, faz a fronteira, controla entradas e saídas (barreira selectiva)…
- 5. (essa estrutura ultra-fina: 6 a 9 nm* de espessura) * 1nm = 1,0 x 10-9 m Antes de ser vista, já se pressupunha que existisse uma membrana celular: resistência da superfície celular à penetração por micro- agulhas! extravasamento ocasional do citoplasma… variação do volume das células.
- 6. As 1as evidências de que a membrana celular era composta por fosfolípidos estavam relacionadas com o facto de quanto mais solúvel em lípidos fosse uma molécula mais depressa atravessava as membranas… Além disso, as estruturas membranares eram destruídas quando sobre elas se faziam atuar solventes lipídicos. membrana Meio Meio molécula extracelular intracelular
- 8. Tendo em conta as características dos fosfolípidos (moléculas anfipáticas), como se irão dispor estas moléculas para formarem as membranas?
- 9. Uma só camada de fosfolípidos: modelo impossível – a zona da cauda dos fosfolípidos é apolar – sem afinidade com a Modelo de Langmuir (início do sec. XX) água (e dentro e fora da célula o meio é aquoso)!! Sendo os fosfolípidos moléculas anfipáticas, necessariamente têm de se dispor em dupla camada /micelas para formarem as membranas. Gorter e Grendel (1925) Assim, a cabeça polar/hidrofílica fica sempre em contacto com os meios intra e extracelular (que são aquosos), enquanto que as zonas apolares (hidrofóbicas) estão voltadas umas para as outras de forma a não entrarem em contacto constante com a água!
- 10. Um ácido gordo é uma molécula linear com duas extremidades quimicamente diferentes. Uma extremidade é «hidrofóbica», isto é, não se mistura com a água, tal como o óleo ou as gorduras. A outra extremidade — a extremidade ácida — é hidrofílica, ou seja, mistura-se prontamente com a água. As bicamadas lipídicas formam-se espontaneamente, sempre que há moléculas de ácidos gordos agitados em água.
- 11. Zona polar (HIDROFÍLICA) (HIDROFÓBICA) Zona apolar Zona polar (HIDROFÍLICA)
- 12. Bicamada fosfolípidica (nua/sem revestimento de proteínas): modelo com limitações – a membrana seria muito instável e não explicava a passagem das substâncias Gorter e Grendel (1925) polares e de moléculas de grandes dimensões. Composto por bicamada fosfolípidica com revestimento de proteínas): modelo com limitações – continuava a não explicar a passagem das substâncias polares e de Davson e Danielli (1935) moléculas de grandes dimensões.
- 13. Bicamada fosfolípidica revestida por uma camada de proteínas em ambos os lados e que formam poros: modelo com limitações – a relação entre proteínas/fosfolípidos não é igual em todas as membranas …! E mais, sujeitando Davson e Danielli as membranas a enzimas (lipases), a camada (1954) fosfolipídica ficava muito danificada!! Modelo do mosaico fluido - actual Há proteínas (periféricas) que se destacam mais facilmente da membrana que outras Singer e Nicolson (1972) (proteínas integradas)!
- 14. Modelo proposto por S. J. Singer e G. L. Nicholson na década de setenta do século XX, sendo o modelo actualmente aceite, para a ultraestrutura biológica das membranas. É um modelo unitário: aplica-se a todas as membranas, de todo o tipo de seres (eucariontes e procariontes) e de organitos (mitocôndrias, cloroplastos, núcleo, etc…). IMPORTANTE: explica a fusão das membranas entre si!
- 15. SISTEMA ENDOMEMBRANAR DA CÉLULA
- 16. Segundo este modelo, a membrana biológica é uma estrutura dinâmica, fluida, cuja constituição básica é uma bicamada de fosfolípidos (bicamada lipídica), sobre a qual se encontram distribuídas moléculas proteicas nela inseridas (DAÍ A DESIGNAÇÃO DE MOSAICO!) As proteínas, que fazem parte da ultra-estrutura das biomembranas, podem estar ligadas à sua superfície - proteínas extrínsecas ou periféricas - ou podem encontrar-se total ou parcialmente embebidas na bicamada - proteínas intrínsecas ou integrais - originando uma estrutura assimétrica.
- 17. Na face externa da membrana encontram-se hidratos de carbono/glicidos ligados, quer à cabeça hidrofílica dos fosfolípidos (glicolípidos), quer às proteínas (glicoproteínas), e que se pensa serem importantes no reconhecimento de substâncias. Os lípidos da bicamada são móveis, alterando com frequência a sua posição dentro de uma camada. Podem executar movimentos laterais ou movimentos flip-flop, em que saltam de uma camada para outra (mais raro). As proteínas também podem mover-se lateralmente. … DAÍ A DESIGNAÇÃO DE … FLUIDO!
- 18. As moléculas lipídicas têm grande mobilidade lateral, trocando de posição, com outras – a membrana é dinâmica! As proteínas também se podem deslocar lateralmente ao longo da membrana! Movimentos laterais de Movimentos transversais de fosfolípidos dentro da fosfolípidos para a outra camada mesma camada (movimentos de flip-flop) - estes são raros porque a zona hidrofílica dificilmente atravessa a zona hidrófoba!
- 19. Nas membranas podem ainda surgir pequenas moléculas de colesterol (conferem resistência e estabilidade)! As proteínas, além de função estrutural podem ainda servir para facilitar o transporte de substâncias ou funcionar como recetores ou enzimas! As membranas são complexos lipo-proteicos: 60 a 75% do seu peso corresponde a proteínas; 25% a 40% a lípidos e podem conter até 10% de glícidos!!!!
- 20. Dadas as características químicas da membrana celular, ela apresenta uma permeabilidade seletiva! Gases e moléculas polares sem carga de reduzidas dimensões atravessam facilmente a membrana… Moléculas de grande dimensão ou com carga elétrica terão mais dificuldade! A membrana plasmática pode facilitar, dificultar ou impedir a passagem de substâncias, uma propriedade designada de permeabilidade seletiva!!
- 21. CONCEITOS IMPORTANTES SOLUTO Substância que se pode dissolver. Substância na qual se dissolve o SOLVENTE soluto (formando uma solução). CONCENTRAÇÃO Razão entre a massa de uma substância e o volume da solução.
- 22. Meio hipotónico VS Meio hipertónico Meio “menos” concentrado Meio “mais” concentrado (menor quantidade de soluto). (maior quantidade de soluto).
- 24. Aspeto de células animais (em cima) e células vegetais (em baixo) quando colocadas em meios com diferentes concentrações.
- 25. GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM No sentido de equilibrar as concentrações dentro e fora da célula a H 2O H 2O água tenderá a entrar para o seu interior! A célula aumenta de volume! Aumento do volume celular devido à entrada de água Rebentamento da célula causado pelo ultrapassar do limite máximo de turgidez …
- 26. GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM No sentido de equilibrar as concentrações dentro e fora da célula a água tenderá a sair para o seu exterior! H 2O H 2O A célula diminui de volume! Diminuição do volume celular devido à saída de água
- 27. GLÓBULOS VERMELHOS COLOCADOS NUM Uma vez que as concentrações dentro e fora da célula são semelhantes, a H 2O H 2O quantidade de água que entra na célula é igual aquela que sai … H 2O H 2O A célula mantém o seu volume!
- 28. MEIO HIPOTÓNICO MEIO ISOTÓNICO MEIO HIPERTÓNICO CÉLULA CÉLULA PLASMOLISADA TÚRGIDA
- 29. Célula em Célula “ganhou” Célula “perdeu” “equilíbrio” água água
- 30. Células da epiderme da Células da epiderme da cebola cebola coradas com vermelho coradas com vermelho neutro neutro e colocadas num meio e colocadas num meio hipotónico. hipertónico.
- 31. As células vegetais não sofrem lise celular!!! As células vegetais apresentam parede celular, estrutura rígida que oferece resistência e que impede a lise(“rebentamento”) – as células animais, por não a apresentarem, tornam-se mais suscetíveis a este fenómeno (só acontece se foram colocadas em meios hipotónicos!)
- 32. Afinal, o que é a ? A OSMOSE é o nome dado ao movimento da água (pequena molécula polar fundamental à vida) entre meios com concentrações diferentes, separados por uma membrana semipermeável! (permeável à água mas não aos solutos). Este movimento da água ocorre sempre do meio hipotónico para o meio hipertónico. Poderíamos comparar o transporte Este tipo de transporte ocorre no sentido de passivo ao movimento de uma tentar atingir-se um equilíbrio… pedra caindo do alto de um prédio Este tipo de transporte ocorre sem gasto a favor da gravidade e por isso de energia por parte da célula: sem gasto de energia! TRANSPORTE PASSIVO
- 33. Afinal, o que é a ? Transporte Estudos recentes revelam que não a água atravessa a membrana mediado diretamente através dos fosfolípidos (ainda que lentamente – transporte não mediado), mas que, no entanto, existem também canais proteicos especialistas no transporte da água (“via Aquaporinas rápida” – transporte mediado) Transporte chamados aquaporinas! mediado
- 34. OUTROS CONCEITOS IMPORTANTES PRESSÃO OSMÓTICA PRESSÃO DE TURGESCÊNCIA Corresponde à pressão que Corresponde à pressão que o conteúdo tem de ser feita para celular exerce sobre as paredes contrariar o processo celulares, quando a célula fica túrgida osmótico! após a entrada de água!
- 35. PRESSÃO OSMÓTICA A água pura (destilada) está separada de uma solução com 5% de soluto por uma membrana semipermeável. Para impedir o movimento da água exerce-se uma força com um pistão sobre o topo da solução – essa força corresponde à pressão osmótica! Quanto maior for a diferença de concentrações maior será a pressão osmótica!
- 36. A OSMOSE NAS NOSSAS VIDAS Observa-se claramente o fenómeno da osmose ao temperarmos uma salada de alface com vinagre e sal. O meio externo, por ser mais concentrado que as folhas, “retira” água destas por osmose. Consequência: decorridos vários minutos, as folhas ficam murchas. Quando se torna necessária a administração de soluções fisiológicas no sangue (o chamado “ficar a soro”), os pacientes recebem uma solução isotónica em relação às hemácias (0,9% de cloreto de sódio), pois somente esta manterá o volume das hemácias!
- 37. A OSMOSE NAS NOSSAS VIDAS
- 38. ALGUNS PROTISTAS POSSUEM Como estes organismos vivem na NAS SUAS CÉLULAS VACÚOLOS água doce, há tendência para a CONTRÁCTEIS! água entrar na célula por osmose. O excesso de água é drenado para o vacúolo contráctil que, por contração, a expele para o exterior através de um poro excretor.
- 39. Porque a água não é a única substância a atravessar a membrana…
- 40. Na difusão simples as moléculas movimentam-se do meio onde a sua concentração é mais elevada (hipertónico) para o meio onde a sua concentração é mais baixa (hipotónico). Este movimento dá-se, mais uma vez, a favor de um Este movimento equilíbrio! preferencial dá-se até os meios intra e extracelular estarem isotónicos
- 41. Gases, pequenas moléculas polares e compostos lipossolúveis atravessam a membrana (sem uso das proteínas como elementos transportadores) através deste processo! MEIO MEIO HIPERTÓNICO HIPOTÓNICO
- 42. Este processo é muito importante ao nível da hematose pulmonar (troca de gases entre os alvéolos e o sangue nos capilares). Os alvólos estão enriquecidos em O2 e o sangue venoso que lá chega empobrecido nesse gás. Naturalmente, o O2 passa para o sangue, onde existe menor concentração de O2. Com o CO2 ocorre o inverso!
- 43. Mas … e as substâncias que atravessam os fosfolípidos com dificuldade (glucose, iões, etc)? … A CÉLULA PRECISA DESSAS SUBSTÂNCIAS!!!
- 44. Um elevado número de moléculas polares de dimensões consideráveis, atravessam a membrana celular a favor do gradiente de concentração, mas a uma velocidade superior à esperada, se o fizessem por difusão simples. Legenda: Difusão facilitada. Passo 1 - ligação da molécula a transportar à permease; passos 2 e 3 - alteração conformacional da permease, para permitir a passagem da molécula através da membrana.
- 45. A difusão facilitada deve- se à existência de proteínas transportadoras na membrana, que promovem a passagem destas substâncias. As proteínas são específicas para cada tipo de substâncias e No entanto, cada permease só denominam-se consegue transportar uma molécula permeases. de cada vez!
- 46. Difusão simples e facilitada transportam substâncias sem gastos de energia a favor do gradiente de concentração (do meio hipertónico para o hipotónico)… a diferença reside apenas no facto de um processo ser não mediado (difusão simples) e o outro ser mediado (difusão facilitada).
- 47. A difusão simples (B) é um processo mais lento que a difusão facilitada (A) (para igual concentração de soluto, a velocidade é maior neste último) Aumentando a quantidade de soluto a velocidade de ambos os processos também aumenta! Mas, se se tratar de difusão facilitada, a uma dada altura essa velocidade estabiliza! É Legenda: Gráfico comparativo da QUE AS PERMEASES ESTÃO taxa de difusão de substâncias em SATURADAS (todas ocupadas no função da diferença de transporte) E POR ISSO, MESMO QUE concentração entre os meios nos EXISTA MUITO SOLUTO, A processos de difusão facilitada (A) e difusão simples (B). VELOCIDADE DE TRANSPORTE NÃO AUMENTA!
- 50. É o único mecanismo que permite à célula manter as diferenças de concentração entre o meio extracelular e intracelular! (esta diferença de concentrações pode ser vital à sobrevivência da célula! Por exemplo, as células do fígado acumulam elevadas quantidades de glucose.)
- 51. Transporte de solutos através de membranas contra o gradiente de concentração (do meio hipotónico para o meio hipertónico). Implica consumo de energia (ATP). É necessária a intervenção de proteínas transportadoras específicas –TRANSPORTE MEDIADO.
- 52. DIFUSÃO SIMPLES TRANSPORTE ATIVO AMBOS SÃO TRANSPORTES MEDIADOS!!
- 53. O transporte de compostos contra o gradiente de concentração e com gastos de energia é efectuado por proteínas designadas por bombas. Estas podem conseguir transportar mais do que uma molécula.
- 55. No caso específico do sódio e do potássio, seria de esperar, tendo presentes os valores indicados no quadro anterior, que, a não existirem mecanismos de bombeamento de iões que contrariem o gradiente, se atingisse o equilíbrio, graças à simples difusão dos iões através dos respetivos canais. Graças porém às bombas de sódio/potássio, os fluxos passivos de saída do potássio e de entrada do sódio, são constantemente contrariados por fluxos ativos. Assim se mantêm os desníveis de teor destes dois iões.
- 57. FAGOCITOSE ENDOCITOSE PINOCITOSE Estes tipos de transportes ocorrem devido à necessidade da célula transportar (para o EXOCITOSE interior – endocitose, ou exterior - exocitose) compostos de elevadas dimensões ou em elevadas quantidades num curto espaço de tempo!
- 58. Para além dos mecanismos de difusão e transporte de pequenas moléculas através da membrana plasmática, as células possuem ainda outros recursos que possibilitam o transporte, para o interior (endocitose) ou o exterior (exocitose), de macromoléculas, partículas com maiores dimensões ou mesmo de pequenas células.
- 59. Endocitose (endo = interior + kytos = célula) O material é transportado através de invaginações da membrana. Essas invaginações progridem para Processo de endocitose o interior e separam-se da membrana, constituindo vesículas endocíticas. Distinguem-se dois tipos de endocitose: a fagocitose e a pinocitose.
- 60. Na fagocitose, a célula emite prolongamentos, denominados pseudópodes, que englobam a partícula, formando uma vesícula fagocítica que se destaca da membrana para o interior do citoplasma. A fagocitose constitui o processo digestivo de muitos organismos unicelulares como a amiba, mas também pode ser observada em células animais como os macrófagos do sistema imunitário (mecanismo de defesa contra bactérias, células cancerosas e outras partículas estranhas ao organismo).
- 61. Pinocitose (pino = beber + kytos = célula). A pinocitose constitui um processo semelhante, no qual as substâncias que entram na célula sãosubstâncias dissolvidas ou fluidos, pelo que as vesículas pinocíticas são de menores dimensões. Este tipo de transporte de materiais ocorre, por exemplo, no epitélio intestinal. Só é possível que estes processos ocorram porque as membranas (celulares, de vesículas, de organitos) são constituídas pelos mesmos elementos e, por isso, podem unir-se!
- 62. Exocitose (exo = exterior + kytos = célula). É o processo inverso à endocitose, no qual as células libertam para o meio extracelular substâncias armazenadas em vesículas exocíticas. Na exocitose, as vesículas de secreção fundem-se com a membrana plasmática, libertando o seu conteúdo para o meio extracelular. A exocitose é fundamental para a célula se livrar de resíduos da digestão intracelular, que se tornariam tóxicos para a mesma se não fossem excretados. No corpo humano, as enzimas digestivas no pâncreas são segregadas por exocitose.