Transportes da Membrana

Pessoal, agora vamos falar de uma característica muito importante da membrana plasmática. Como já foi mencionado, ela possui permeabilidade seletiva. Isso significa que as membranas biológicas atuam como barreira para entrada de algumas substâncias, enquanto permitem a passagem de outras. Existem, basicamente, dois processos pelos quais as substâncias atravessam as membranas: o transporte passivo, que recebe esse nome porque não ocorre gasto de energia, e o transporte ativo, no qual a célula gasta energia para realizar o processo.

Gente querida, antes de falar especificamente dos transportes, é interessante discutir o processo de difusão. O universo é um lugarzinho bem dinâmico, e seus elementos dificilmente estão estáticos. Se formos pensar em moléculas, átomos, partículas, tudo está em movimento. Imagine que exista um recipiente contendo água. No meio do recipiente, colocamos uma membrana, de forma que o recipiente fique dividido em dois lados. Agora, colocamos uma gota de tinta laranja em um dos lados. O que vai acontecer ao longo do tempo se nossa membrana tiver poros que deixem as moléculas de tinta laranja passar? O esperado é que as moléculas de tinta se espalhem de forma homogênea para ambos os lados do recipiente. Isso ocorre através do processo de difusão. Todas as moléculas de tinta vão se movimentar de forma aleatória, mas, como existem muito mais moléculas de tinta de um dos lados, o movimento geral vai ser maior em direção ao lado com menos moléculas de tintas. Quando os dois lados possuírem um número semelhante de moléculas, essa solução estará em equilíbrio dinâmico. Ou seja, as moléculas de tinta seguem se movimentando, mas, como seu movimento é aleatório e existe um número semelhante ou exatamente igual de moléculas de ambos os lados da membrana, nenhum dos lados vai “mandar” mais moléculas que o outro. Então, podemos entender difusão como o movimento aleatório que tende ao estado de equilíbrio. Uma última noção que é legal de ter em mente antes de falar dos processos através de membranas biológicas é a de solução.

Para nossos objetivos, podemos entender soluções como sistemas compostos por um elemento muito abundante, que vamos chamar de solvente, e em nosso exemplo foi a água, e outros elementos, que vamos chamar de solutos, que em nosso exemplo são as moléculas de tinta laranja. Imagine duas soluções com a mesma quantidade de água, mas uma com mais moléculas de soluto do que a outra. A solução com mais moléculas de soluto é mais concentrada do que a com menos moléculas de soluto. Dito isso, em nosso exemplo com o recipiente, a membrana e a tinta laranja, podemos dizer que a difusão ocorreu a favor do gradiente de concentração. Ou seja, as moléculas de tinta laranja se moveram preferencialmente do lado mais concentrado para o menos concentrado.

Transporte Passivo

Agora que vocês estão sabendo tudo sobre difusão e soluções, vamos falar dos transportes que ocorrem através de membranas biológicas. Como vimos, um tipo de transporte através de membranas é chamado de passivo. Esse transporte ocorre sem que a célula precise gastar energia. Isso porque ele ocorre a favor do gradiente de concentração, ou seja, do lado no qual os solutos estão mais concentrados para o lado em que estão menos. Vamos falar de três tipos de transporte passivo: difusão simples, difusão facilitada e osmose!

Difusão Simples e Difusão Facilitada

A difusão simples é o movimento de moléculas pequenas do meio mais concentrado para o menos concentrado através da membrana plasmática. Para que a difusão ocorra, a membrana deve ser permeável à substância. De forma geral, substâncias pequenas e apolares passam com mais facilidade pela membrana. Lembrem que os lipídios que formam a membrana são apolares. Exemplos de substâncias que atravessam a membrana por difusão simples são gases como o CO2 e o O2.

Algumas substâncias não se difundem livremente através da membrana plasmática, como os glicídios, que servem de alimento às células. Neste caso, acontece a difusão facilitada, em que proteínas da membrana (chamadas permeases) atuam facilitando a sua passagem para o interior da célula. Apesar de existirem proteínas facilitando o processo, ele também ocorre a favor do gradiente de concentração e, portanto, não existe gasto de energia (transporte passivo). Entre algumas substâncias que atravessam a célula por difusão facilitada estão: a glicose, aminoácidos e diferentes íons polares.

Osmose

Um caso muito especial de difusão ocorre quando o solvente se desloca. Em nossas células, obviamente o solvente é a água. A difusão da água através da membrana é chamada de osmose. Imagine duas soluções com diferentes concentrações de solutos que estão separadas por um membrana. Mas, nesse caso, a membrana não permite a passagem dos solutos, apenas da água. Ao longo do tempo, as moléculas de água vão se deslocar da solução na qual existe uma quantidade relativa de água maior (menos concentrada em solutos) para a região com uma quantidade relativa de água menor (mais concentrada em solutos). Se você ficou um pouco confuso, não se assuste! Respire fundo e leia novamente com calma. Existem três conceitos relacionados com a concentração de solutos em uma solução que são importantes para o seu entendimento: soluções isotônicas (que apresentam concentração de solutos igual), soluções hipotônicas (que apresentam concentração de solutos menor do que a solução de referência) e soluções hipertônicas (que apresentam concentração de solutos maior do que a solução de referência). Podemos entender o lado de dentro e de fora de uma célula como duas soluções diferentes. Se a célula for mais concentrada em solutos do que o ambiente externo, ela é hipertônica em relação ao ambiente e a tendência da água, por osmose, é sair da célula. Se a célula é menos concentrada do que o ambiente externo, ela é hipotônica em relação ao ambiente e é esperado que a célula ganhe mais água por osmose. Se a célula tiver a mesma concentração de solutos do ambiente externo, ela e o ambiente são isotônicos e a água entra e sai da célula na mesma quantidade

Transporte Ativo

O transporte ativo ocorre com gasto de energia. As moléculas são transportadas do local com maior concentração para o local com menor, sendo contra o gradiente de concentração. Aqui vamos estudar a bomba de sódio e potássio!

Bomba de Sódio e Potássio

Ao observarmos uma célula, percebemos que há maior concentração de íons Na+ fora da célula do que dentro. O contrário acontece com os íons K+. Isso ocorre porque o processo de transporte ativo impede que as concentrações destes íons se igualem no meio extra e intracelular.

A importância da bomba de sódio e potássio se dá em função de os íons potássio serem necessários em algumas etapas da respiração celular e da síntese de proteínas, mas a sua alta concentração dentro da célula é perigosa por torná-la hipertônica, o que causaria problemas osmóticos. Bombeando Na+ para fora da célula, este problema é compensado.

Além disso, a bomba de sódio e potássio produz diferença de cargas elétricas nas membranas, especialmente nas células nervosas, favorecendo a transmissão de impulsos elétricos. Utilizando energia, proteínas de transporte da membrana levam os íons de sódio (que penetram na célula por difusão facilitada) para o meio extracelular, e os íons de potássio (que saem da célula por difusão facilitada) para o meio intracelular.

A união dos três Na+ e o subsequente fornecimento de energia induzem mudanças na forma da proteína, que os lança para fora da célula. A união de dois K+ induz o retorno da proteína à forma inicial e os dois íons são lançados para o citoplasma.

Endocitose e Pinocitose

Então, pessoal, vimos como ocorre o transporte de pequenas moléculas ou íons de forma passiva ou ativa. Mas e quando a célula precisa transportar moléculas grandes em quantidades maiores? Para isso, ela vai utilizar processos que envolvem a mediação por vesículas. Esses processos também envolvem gasto de energia. Quando esse processo envolve a entrada de material na célula, chamamos de endocitose. Quando envolve a saída, chamamos de exocitose. A exocitose serve tanto para eliminar produtos que não são mais necessários para a célula, como para secretar substâncias que a célula produz e precisam chegar em outros locais do organismo. Existem dois tipo de endocitose: a fagocitose e a pinocitose.

Na fagocitose uma partícula se encosta à membrana plasmática, que forma extensões chamadas pseudópodes, que englobam a partícula. A partícula fica envolta por uma bolsa membranosa chamada fagossomo. Muito organismos unicelulares se alimentam dessa forma.

A pinocitose é o processo de englobamento de partículas dissolvidas em líquido. A membrana plasmática se aprofunda no citoplasma, formando um pequeno canal, por onde podem penetrar líquidos e pequenas partículas. Em seguida, o canal se fecha, liberando para o citoplasma a bolsa com o material capturado, denominado pinossomo.