Citologia | Transportes Passivo e Ativo

outubro 14, 2018

Antes de iniciarmos, recomento da leitura de dois artigos. O primeiro é sobre as características da membrana celular (aqui) e, o segundo, sobre os processo de englobamento e eliminação de partículas (aqui).

Primeiramente, vamos diferenciar os transportes passivos e ativos quanto à perspectiva energética. Os transportes passivos ocorrerem sem gasto energético para a célula, pois ocorrem à favor do gradiente de concentração.

O gradiente de concentração nada mais é do que a tendência de deslocamento do soluto ou do solvente. Esse deslocamento objetiva igualar as concentrações entre os meios intracelular e extracelular. Contudo, devo alertá-lo para um detalhe. Apesar de existir uma tendência de igualar as concentrações entre os meios, esse intento nunca será alcançado.

Se as concentrações de íons entre os meios interno e externo da célula se igualam, toda a fisiologia celular será afetada. Não haverá formação de cargas elétricas e, consequentemente, não haverá propagação de impulsos nervosos, o que significa a morte.

Desta forma, a tendência de deslocamento nada mais é do uma intensão. Quando um soluto ou solvente se desloca a favor da tendência, dizemos que o mesmo está favorável ao gradiente de concentração e, por isso, não há gasto energético nesse transporte.


Figura 1 - Difusão simples.
(Fonte: https://goo.gl/vvcWMc).

Quando um soluto se desloca contra a tendência esperada, diz-se que o transporte está ocorrendo contra o gradiente de concentração e, por isso, haverá gasto energético. Como exemplo de transportes passivos, temos a Difusão Simples, a Difusão Facilitada e a Osmose. Como exemplo de transporte ativo, temos a Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+).

Na difusão simples, temos o deslocamento dos solutos do meio hipertônico [+] para o meio hipotônico [-], atravessando a membrana por conta própria. Esse fenômeno pode ser observado na Figura 1, onde está esquematizada a membrana plasmática e o comportamento dos solutos ao longo do tempo, da esquerda para a direita.
Difusão Facilitada
Figura 2 - Transporte por difusão facilitada.

Uma grande concentração de solutos no meio extracelular passa, pouco a pouco, do meio [+] para o meio [-], igualando as concentrações entre os meios. Vale ressaltar que não é interessante para a célula que as concentrações se igualem, pois causaria a morte da célula. As diferenças de concentrações são importantes para a existência de impulsos nervosos. Logo, se as concentrações se igualam, não há impulsos e, como consequência, não haveria comunicação e nem transportes na célula, o que causaria sua morte.



Figura 3 - Uniporte (a), Antiporte (b) e Uniporte acoplado ao Simporte (c).
(Fonte: https://goo.gl/qoxhjG).

Na difusão facilitada, temos o deslocamento de solutos no meio [+] para o meio [-] com o auxílio de proteínas transportadoras denominadas permeases. As proteínas transportadoras reconhecem substâncias específicas, ligando-se à elas e as transportando de um meio para o outro. Algumas proteínas de membrana formam canais, permitindo um fluxo elevado de substâncias, quando abertas.

Os transportes podem ser classificados como uniporte, antiporte e simporte. Na uniporte, as proteína transportam um único tipo de substância. Na simporte, são transportadas duas substâncias ao mesmo tempo. Na antiporte, temos o transporte de duas substâncias em sentidos opostos.



Figura 4 - Transporte conjunto de substâncias.
(Fonte: https://goo.gl/WvCLc1).

Em algumas situações, as proteínas transportadoras podem realizar um transporte conjunto de solutos (Figura 4). Isso é possível graças ao acoplado dos substratos à regiões específicas da proteína.

Na osmose, observamos o deslocamento do solvente (água) do meio [-] para o meio [+], ou seja, do hipotônico para o hipertônico. Um exemplo simples de osmose, do nosso dia a dia, pode ser observado quando mergulhamos um pão no café. A ação do líquido, distribuindo-se na massa seca do pão, demonstra o efeito da osmose, ou seja, o líquido se deslocando para a região mais concentrada.

Figura 5 - Efeitos da concentração do meio sobre o volume das hemácias.
(Fonte: https://goo.gl/aypspU).

O efeito da osmose pode ser observado a partir da avaliação da alteração do volume celular das hemácias apresentado na Figura 4. Quando as hemácia são inseridas em um meio hipertônico, perdem água por osmose, ou seja, a água se deslocará do meio intracelular para o extracelular, tornando-se murchas, plasmolisadas.

Quando as hemácias são colocadas em um meio hipotônico, ganham água por osmose, aumentando o volume celular e, à depender da diferença de concentração, podem até mesmo se romper. Quando as hemácias estão com o volume aumentado, diz-se que estão túrgidas. Quando se rompem, sofreram hemólise.

Quando as hemácias são colocadas em um meio isotônico, ou seja, de mesma concentração que a célula, o volume não se altera. Uma solução isotônica pode ser utilizada para reverter a plasmólise de hemácias, fenômeno denominado de deplasmólise.



Figura 6 - A bomba de sódio e potássio.
(Fonte: encurtador.com.br/fl359).

Na bomba de sódio e potássio (Figura 5), temos uma proteína transportadora que trabalha contra o gradiente de concentração e, por isso, trabalha com gasto energético (ATPs).

Como a célula possui, naturalmente, uma grande concentração de Na+ no meio extracelular e uma grande concentração de K+ no meio intracelular. Haverá uma tendência do Na+ em se difundir para o meio intracelular e do K+ para o extracelular.

O que a bomba faz é trabalhar contra essas tendências, ou seja, o sódio quer entrar na célula por difusão e a bomba o captura no meio intracelular e o lança para fora. O inverso ocorre com o potássio, ou seja, ele tende a se difundir para o meio extracelular e a bomba o captura e o libera o meio interno.

Como dito anteriormente, apesar de existir uma tendência de igualar as concentrações dos íons entre os meio intra e extracelular, a célula não permite que isso ocorra por emio da atuação de proteínas transportadoras como a bomba de sódio e potássio.

Essa bomba trabalha gerando a diferença de concentração, o que criará cargas elétricas necessárias à propagação dos impulsos nervosos. Contudo, talvez você se pergunte como isso é possível tendo em vista que ambos são cátions, ou seja, possuem cargas positivas.

A membrana celular irá possuir cargas positivas na sua superfície externa e cargas negativas na interna. Isso é possível graças a quantidade de íons lançados para fora (Na+) e para dentro (K+) da célula.

A bomba de sódio e potássio possui como característica, a capacidade de lanças 3Na+ para fora e 2K+ para dentro, à cada ciclo. Desta forma, uma maior quantidade de cargas positivas está sendo lançada para fora, gerando assim, uma diferença de potencial na membrana que é fundamental para os impulsos nervosos.

Finalizamos aqui esse artigo, espero que as informações deixadas possam ser de grande valor para você. Um grande abraço e bons estudos.


Referências

ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 5ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.

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