I - Fisiologia de Membranas - 1

I – Fisiologia de Membranas

1 – Transporte de Íons e de Moléculas Através da Membrana Celular

Os meios intra e extracelular caracterizam-se por apresentarem diferentes concentrações de substâncias como íons e outros metabólitos (Metabolismo: conjunto de transformações, num organismo vivo, pelas quais passam as substâncias que o constituem: reações de síntese (anabolismo) e reações de desassimilação (catabolismo) que liberam energia) , disso depende a manutenção das diversas funções celulares. É conhecido o fato de que o meio extracelular está em constante movimento, transportando moléculas e fluidos a todas as regiões do corpo, sendo necessária a comunicação e troca de materiais entre os meios extra e intracelular.

O metabolismo e manutenção da vida estão diretamente relacionados com essas trocas de substâncias e as diferentes concentrações características de cada estrutura possuem grande relevância no que se refere ao êxito funcional e homeostático (Homeostasia: processo de regulação pelo qual um organismo mantém constante o seu equilíbrio.  -  
  Estado de equilíbrio das diversas funções e composições químicas do corpo (p.ex., temperatura, pulso, pressão arterial, taxa de açúcar no sangue etc.)). Existem diversos mecanismos que facilitam ou dificultam a passagem de substâncias nos dois sentidos entre os meios intra e extracelular. Esses mecanismos podem ou não envolver gasto de energia, apresentando cada um sua especificidade quanto ao tipo de substância a ser transportada ou barrada.

A membrana citoplasmática apresenta uma dupla camada lipídica com proteínas entre essas camadas, sendo que essas proteínas atravessam a dupla camada lipídica em alguns lugares. São as chamadas proteínas transmembrana. Os dois tipos básicos de transporte que ocorrem através das membranas celulares são a difusão e o transporte ativo. A difusão, também chamada de transporte passivo, caracteriza-se pela passagem de moléculas diretamente através da camada lipídica ou pela ajuda de proteínas carreadoras transmembrana. A energia responsável pela difusão é a própria energia cinética das moléculas ou íons.(Difusão: transporte de partículas causado por um gradiente de concentração) 

O transporte ativo ocorre através de uma proteína carreadora geralmente contra algum tipo de resistência. É o caso da passagem de íons de um meio pouco concentrado para um mais concentrado. Esse tipo de transporte necessita de energia, a qual é obtida pela quebra de uma ligação covalente na molécula de trifosfato de adenosina ou ATP. A difusão pode ser simples ou facilitada.

A difusão simples ocorre através da bicamada lipídica estando diretamente ligada à solubilidade e, conseqüentemente, à polaridade da molécula, ou através de canais protéicos onde as moléculas e íons simplesmente passam por esses canais devido seu tamanho reduzido. Esses canais protéicos possuem permeabilidade seletiva. É o caso dos canais de sódio que apresentam cargas negativas em sua parede interna, atraindo  o íon  sódio (positivo) e repelindo íons de carga negativa.

Os canais protéicos apresentam comportas, que são projeções da proteína carreadora, que regulam a entrada e saída desses íons. No caso dos canais de sódio , a comporta localiza-se na face da membrana voltada para o meio extracelular, enquanto nos canais de potássio a comporta está localizada na face da membrana voltada para o meio intracelular.

A abertura e fechamento das comportas pode ser regulada eletricamente ou por agentes químicos. A difusão facilitada, também conhecida como difusão mediada por carreador, depende da fixação da estrutura a ser transportada a um receptor localizado na proteína carreadora. O transporte se dá através de alterações conformacionais na proteína levando o íon ou molécula ao lado oposto da membrana.

A substância que mais se difunde através da membrana celular é a água. Isso geralmente ocorre devido à osmose, movimento da água do meio com menor concentração iônica para o de maior concentração. Denomina-se pressão osmótica à pressão necessária para neutralizar o efeito da osmose em um dado meio. Um dos exemplos mais conhecidos de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio, a qual leva íons potássio para o interior da célula e íons sódio para o exterior.

Entre os componentes físicos da bomba de sódio e potássio existe uma proteína carreadora que possui, na parte que se projeta para o interior da célula, três receptores para o sódio e, na parte que se projeta para o exterior da célula, dois receptores para os íons potássio. A porção interna dessa proteína próximo aos sítios receptores para o sódio apresenta atividade ATPásica (ATPase: cada uma das enzimas que converte o ATP em ADP ).

Uma das funções mais importantes da bomba de sódio e potássio é a manutenção do volume celular. Ela implica numa perda real de potencial osmótico,  uma vez que a cada dois íons potássio que entram na célula saem três íons sódio. Além disso, a membrana é menos permeável ao sódio que ao potássio, o que dificulta a entrada de íons sódio na célula. Se esse mecanismo não existisse, o citoplasma da célula ficaria muito concentrado, o que aumentaria o acúmulo de água por osmose e isso poderia fazer com que a célula explodisse.

Também possui relevância a existência de duas bombas de cálcio na estrutura celular. O cálcio deve ser mantido em concentrações muito baixas no citossol(líquido que preenche o citoplasma).  Uma das bombas retira cálcio do meio intra para o extracelular e a outra transporta o cálcio para organelas vesiculares no interior da célula. 

 Bomba sódio- potássio