Composição Química da Célula

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Origem da Vida
Profa. Tatiana Amorim Muniz de Alencar
E mail: tatiana.muniz@souunisuam.com.br
Conteúdo da aula de hoje:
1. Composição química da célula.
2. Membrana Plasmática
 Funções
 Estrutura
RELEMBRANDO.........
ÁTOMOS
MOLÉCULAS
CÉLULAS
TECIDOS
ÓRGÃOS
SISTEMAS ORGÂNICOS
ORGANISMO
• Estrutura das células → combinação de
moléculas organizadas - muito precisa;
• Ainda há muito para aprender → grande
conhecimento da maioria das estruturas
celulares – cromossomos, membranas,
ribossomos, mitocôndrias, cloroplastos......
Quantidade de moléculas presentes nas células.
PRINCIPAIS COMPONENTES QUÍMICOS DE UMA CÉLULA
. ELEMENTOS QUÍMICOS MICROMÓLÉCULAS  MACROMOLÉCULAS
(Átomos) Aminoácidos  Proteínas
Monossacarídeos  Polissacarídeos
Ácidos graxos  Lipídeos
Nucleotídeos  Ácidos nucléicos (DNA e RNA)
H2O (água)
• Macromoléculas → moléculas muito grandes com papéis centrais para o
funcionamento das células → são construídas (ou montadas) pela união de
pequenas moléculas (micromoléculas) mais simples, que são chamadas de
monômeros.
Micromolécula Macromolécula
Aminoácidos Proteínas
Monossacarídeos Polissacarídeos (carboidratos)
Ácidos graxos Lipídios
Nucleotídeos Ácidos Nucléicos
Componentes químicos da célula
• Anteriormente essa análise era realizada através do estudo de tecidos e órgãos
inteiros → valor relativo → diferentes tipos celulares e material extracelular →
Fracionamento celular → isolamento de estruturas subcelulares e estrutura
molecular da célula;
• Todos os seres vivos são estruturados pelos mesmos elementos químicos:
C, H, O, N, S, P, Fe, Cu, Mg, K, I, Na, Cl...
•O arranjo destes elementos formam moléculas ou individualmente na forma de
íons.
• Divide-se o estudo das moléculas em:
Inorgânicas e orgânicasÁgua
Minerais
Ácidos nucléicos
Carboidratos
Lipídios
Proteínas
Inorgânicos
Água → 75 – 85% da célula/Sais inorgânicos – 2 – 3% da célula
Orgânicos
Ácidos nucléicos/Polissacarídeos/Proteínas
Inorgânicos
Água:
• A água é considerada solvente universal → fundamental para a vida → no
sangue, por exemplo, várias substâncias - como sais minerais, vitaminas,
açúcares, entre outras - são transportadas dissolvidas na água;
• Componente mais abundante das células → dos tecidos – exceção: ossos e
dentes;
• Processos fisiológicos → meio aquoso;
• Não está presente nos vírus;
• O conteúdo de água → idade e atividade metabólica - embrião: 90 – 95%;
• Solvente universal dos íons - é capaz de dissolver grande parte das
substancias conhecidas;
• Intervém na eliminação de substâncias da célula;
• Capacidade de absorver e conservar calor → regulação térmica.
Dois átomos de hidrogênio (H) e um de
oxigênio (O) (ligação covalente) -
representam a composição química da
molécula da água.
Sais:
• As primeiras formas de vida desenvolveram-se nos mares - elevadas
concentrações de potássio (K) e magnésio (Mg) e baixas de sódio (Na) e cálcio
(Ca) → a passagem da vida do meio aquático para o terrestre criou uma
dependência desses seres com relação aos minerais do meio ambiente;
• A grande maioria desses elementos são necessários para atividade de certas
enzimas → iodo – componente do hormônio tireoidiano.
• Elementos químicos → moléculas ou íons (átomo que possui deficit ou excesso
de elétrons)
Na+, K+, Cl-, Mg++, Cu++, Fe++,P----, I, S, Ca++...
• Tecidos específicos pode chegar a 20% - Ex. Ca++ no tecido ósseo;
• A concentração de íons é diferente no interior da célula e no meio que a
circunda – meio extracelular.
 Sódio (Na) e Potássio (K)
• A diferença da concentração intra e extracelular de substâncias e íons através da
membrana plasmática pode ser mantida por transporte passivo (sem gasto de
energia - difusão e osmose) ou por transporte ativo (com gasto de energia -
bomba de sódio e potássio - o movimento de substâncias e íons contra o
gradiente de concentração - ocorre sempre de locais onde estão menos
concentradas para os locais onde encontram-se mais concentradas - presença
de certas proteínas na membrana plasmática que são capazes de se combinar
com a substância ou íon e transportá-lo para a região em que está mais
concentrado;
• A concentração do sódio é maior no meio extracelular enquanto a de potássio é
maior no meio intracelular. A manutenção dessas concentrações é realizada
pelas proteínas transportadoras que capturam íons sódio (Na+) no citoplasma e
bombeia-os para fora da célula. No meio extracelular, capturam os íons potássio
(K+) e os bombeiam para o meio interno;
• Expulsar o sódio da célula (meio extracelular) e introduzir potássio no meio
intracelular - se não houvesse um transporte ativo eficiente, a concentração destes
íons iria se igualar;
• A bomba de sódio e potássio é importante - estabelece a diferença de carga
elétrica entre os dois lados da membrana - fundamental para as células musculares
e nervosas - facilitação da penetração de aminoácidos e açúcares. Além disso, a
manutenção de alta concentração de potássio dentro da célula é importante para
síntese de proteínas, entre outros processos.
 Fósforo (P)
• Estrutura nucleotídeos – DNA e RNA.
 Cálcio (Ca)
• Encontrado nos ossos e dentes na forma não ionizada – unido ao fosfato e ao 
carbonato – cristais;
• O metabolismo do cálcio é o resultado da interação entre três fatores: 
1. a absorção deste elemento a partir da alimentação;
2. sua eliminação junto à urina;
3. captação / liberação óssea do mesmo.
Vitamina D x Cálcio
A vitamina D → exógena (alimentos - peixes) ou endógena – pele (7-
dehidrocolesterol + luz UVB - 295-297nm ) → através dos VDRs (vitamin D 
receptor) de membranas ocorre o aumento do transporte de cálcio do meio 
extracelular para o intracelular e mobiliza cálcio dos estoques intracelulares.
Pessoas com deficiência de vitamina D chegam a aproveitar 30% menos de Ca 
proveniente da dieta. 
• Importância nos ossos → sustentação do corpo → a falta deste mineral pode
causar doenças como a osteoporose (desenvolvimento de fraturas prematuras) ou
raquitismo – a falta de resistência óssea à compressão. O nosso esqueleto
contém 99% do Ca do organismo e funciona como uma reserva desse íon - cuja
concentração no sangue (calcemia) deve ser mantida constante, para o
funcionamento normal do organismo → toda vez que se ingere Ca → disponível
no plasma e se a quantidade for grande ele é mobilizado e depositado no osso. Já
se tiver uma queda na quantidade de cálcio disponível → é do osso que se é
mobilizado com o intuito de manter a concentração plasmática;
• Osteoporose – é uma doença que pode atingir todas as partes do corpo →
enfraquecimento dos ossos → possibilidade de quebra com mínimo esforço. Um
dos fatores de risco – dieta pobre em cálcio – fundamental na formação óssea;
• Hipocalcemia → vem sendo diagnosticada pelos clínicos – dosagem de cálcio,
manifestações clínicas - injeções intravenosas de sais de cálcio, além da
suplementação oral deste elemento;
• Possui grande importância na contração muscular:
Estriado cardíaco – coração – involuntário
Músculos Liso – aparelho digestório, vasos sanguíneos - involuntário
Estriado esquelético – ossos (movimentos) - voluntário
Fibra muscular → unidade celular (miócito) → composta por milhares de miofibrilas
– filamentos de actina e miosina, dispostos lado a lado → CONTRAÇÃO
MUSCULAR – ligação/deslizamento entre os filamentos de actina e miosina.
O retículo sarcoplasmático (retículo endoplasmático liso das células musculares) →
local de reserva de íons Ca++. Quando a célula muscular está relaxada → ↓ Ca++
no citoplasma, quando há o impulso (sistema nervoso) → alterações na
permeabilidade do retículo → ↑ Ca++ → interação com as proteínas contráteis.
Quando cessa o impulso → o excesso de Ca++ é bombeado de volta ao retículo →
cessando a contração muscular.
• Importante papel na coagulação sanguínea → rompimento de vasos com
sangramento → composto de várias etapas (proteínas plasmáticase fatores de
coagulação) – formação do coágulo ocorre em poucos minutos após a ruptura. O
Ca catalisa a transformação de Protombina (proteína inativa no fígado) em
Trombina (proteína ativa), que catalisará a conversão do fibriogênio em fibrina;
• Na hemofilia, uma doença hereditária, a coagulação não ocorre por causa da
deficiência na formação de uma proteína plasmática, pelo organismo - fator VIII.
 Ferro (Fe)
• Participa de numerosas vias metabólicas → essencial para os seres humanos;
• É componente das moléculas que ligam e transportam oxigênio, dos citocromos da
cadeia respiratória (substâncias aceptoras de elétrons que participam da cadeia
respiratória no processo de respiração celular), de proteínas envolvidas na síntese
do DNA e de numerosos outros sistemas enzimáticos;
• Apesar de sua importância para as células vivas, o ferro em estado livre pode ser
tóxico por catalisar a formação de radicais livres, devendo sempre estar ligado a
proteínas para prevenir danos tissulares;
• Os efeitos de uma ingestão pobre em ferro têm sido estudados → os primeiros
sinais de falta de ferro são o cansaço e a fadiga - Anemia ferropriva é o tipo de
anemia decorrente da privação, deficiência, de ferro dentro do organismo levando à
uma diminuição da produção, tamanho e teor de hemoglobina dos glóbulos
vermelhos (hemácias) → dietas pobres em ferro;
• Chamamos de anemia quando a concentração de hemácias do sangue está
reduzida. O principal componente da hemácia é a hemoglobina, uma proteína
que necessita de ferro para ser formada. Quando ocorre uma deficiência de ferro
no organismo, há falta de matéria-prima para a formação da hemoglobina e,
consequentemente, para a formação das hemácias. A incapacidade de produzir
hemácias provoca a anemia - toda vez que os estoques de ferro do organismo
estão baixos, nós desenvolvemos uma anemia ferropriva ou anemia por carência
de ferro;
• Estrutura da hemoglobina
É uma proteína constituída por quatro cadeias polipeptídicas associadas a um
grupamento químico denominado grupo heme, que contém ferro.
 Iodo (I)
•A glândula tireóide armazena cerca de 80% do I do corpo. A tireóide → glândula
em forma de borboleta (com dois lobos), que fica localizada na parte anterior
pescoço;
• O I é essencial para a formação de triiodotironina (T3) e tirosina (T4) → dois
hormônios tireoidianos essenciais para a manutenção do metabolismo normal em
todas as células - entram na célula pelo processo de difusão facilitada (transporte
passivo com auxílio de proteínas transportadoras) – aumentam o metabolismo
celular – são essenciais para o SNC (feto), estimulam atividade, vigília (desperto,
acordado, vigilante), fome, aprendizado;
• Efeito sobre o metabolismo basal: Como o hormônio tireóideo aumenta o
metabolismo em quase todas as células dos organismos, a presença de
quantidades excessivas do hormônio → aumento do metabolismo basal de 60 a
100% acima do normal. E quando não há produção do hormônio, o metabolismo
sofre queda para quase metade de seu valor normal.
Hipotireoidismo – diminuição na produção de T3 e T4.
Hipertireoidismo – aumento na produção de T3 e T4 - estado metabólico hiperativo
• O I é o único elemento mineral cuja deficiência leva a uma anomalia clínica -
aumento da glândula tireóide - específico e de fácil conhecimento → Bócio
endêmico - principal manifestação clínica que ocorre em função da deficiência
deste elemento → aumento representa uma tentativa para compensar a
deficiência na produção de hormônios.
 Magnésio (Mg)
• Segundo a literatura o Mg atua como cofator ou ativador de mais de trezentas
enzimas do nosso organismo – Ex: enzimas que atuam no processo de glicólise no
citosol.
 Cloro (Cl)
• Essencial para a ativação da amilase intestinal → hidrólise do amido;
• Manutenção do pH (potencial hidrogeniônico - índice que indica a acidez,
neutralidade ou alcalinidade de um meio qualquer).
Orgânicos
• São componentes que representam as moléculas da vida → a maior parte das
estruturas celulares contém lipídios e moléculas muito grandes – macromoléculas →
monômeros que se conectam por meio de ligações covalentes. No organismo existem
três polímeros importantes:
1. Ácidos nucléicos → formados pela associação de quatro unidades químicas –
nucleotídeos → fonte primária da informação genética;
2. Polissacarídeos (carboidratos) → polímeros de glicose → glicogênio, amido ou
celulose;
3. Proteínas → constituídas por aminoácidos – mais de vinte tipos → combinados
de maneira diferente → número extraordinário de proteínas – inclusive as enzimas
– instrumentos moleculares capazes de produzir transformações em muitos
desses componentes.
Ácidos nucléicos:
• Possuem extrema importância biológica → todos os seres vivos contêm dois tipos
de ácidos nucléicos: DNA (ácido desoxirribonucléico) e RNA (ácido ribonucléico) →
vírus – DNA ou RNA;
• Nas células superiores o DNA → núcleo (cromossomos), mitocôndrias e
cloroplastos. RNA → núcleo – onde se dá sua formação e no citoplasma – rege a
síntese protéica.
transcrição tradução
• DNA RNA PROTEÍNA
• Ácidos nucléicos contêm carboidratos – pentoses, bases nitrogenadas - purinas e
pirimidinas) e ácido fosfórico nucleotídeos
 Pentose → tipo de açúcar formado por 5 carbonos. 
DNARNA
Bases nitrogenadas → se ligam com
uma pentose (um açúcar) e com um
grupo fosfato. Essas estruturas se
organizam em pares, formando assim o
DNA.
 Ácido fosfórico → é o ácido de fósforo mais importante.
Nucleotídeo = pentose + base
nitrogenada + radical fosfato
• Ligação entre os
nucleotídeos - A pentose de
um nucleotídeo se liga ao ácido
fosfórico de outro e assim por
diante na formação do ácido
nucléico.
• Ligação entre as bases
nitrogenadas - pontes de
hidrogênio - A=T/C=G (DNA)
A=U/C=G (RNA)
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiAjfur8KLLAhUHg5AKHdS5ABsQjRwIBw&url=https%3A%2F%2Fpt.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25C3%2581cido_desoxirribonucleico&psig=AFQjCNE7Tu9DthGl_mJCOhqPZKWqRvs8NQ&ust=1457038169537193
Polissacarídeos:
• São carboidratos (carbono, hidrogênio e oxigênio) compostos por grande
quantidade de moléculas de monossacarídeos (açúcares simples) → importância da
glicose;
• Principal fonte de energia para a célula;
• Constituintes estruturais importantes das membranas celulares e da matriz
extracelular;
• Amido e glicogênio → reserva alimentícia das células vegetais e animais,
respectivamente/Celulose → estrutura da parede celular de vegetais.
Lipídios:
• São formados pela união de dois tipos de substâncias orgânicas (ácido graxo +
álcool) → função energética e estrutural;
• Caracterizados por sua insolubilidade em água e solubilidade em solventes
orgânicos → hidrofóbicas ou anfipáticas (regiões hidrofílicas e hidrofóbicas);
• Exemplos: os triglicerídios (reserva energética), fosfolipídios (presentes na
membrana plasmática), entre outros.
Proteínas:
• Atuam no transporte de substâncias como → o oxigênio;
• No sistema de defesa do organismo → neutralizando e combatendo vírus,
bactérias e outros elementos estranhos;
• Agem como catalizadoras de reações químicas que ocorrem no organismo dos
seres humanos. As enzimas exercem esta importante função;
• Estão presentes na composição de vários fluídos produzidos pelo corpo → leite
materno, esperma e muco;
• As proteínas encontradas na membrana plasmática atuam como receptoras,
emitindo sinais para que a célula possa desempenhar suas funções vitais;
• Monômeros que compõem as proteínas → aminoácidos.
• Níveis de organização estrutural das proteínas:
Estrutura primária → sequência de aminoácidos da proteína → modificações –
alterações funcionais proteína;
Estrutura secundária → configuração espacial da proteína (hélice alfa ou folha
dobrada;
Estrutura terciária → configuração tridimensional da proteína → novas
dobraduras nas estruturas secundárias;
Estrutura quaternária → combinação de dois ou maispolipeptídeos →
moléculas de grande complexidade. Ex: hemoglobina
Componentes básicos de uma célula:
Independente de sua classificação, uma célula possui sempre os seguintes
componentes:
1. Membrana plasmática ou Plasmalema.
2. Citoplasma - (citosol (colóide) + organelas citoplasmáticas) e
nucleoplasma ou carioplasma (substância que compõe o interior do núcleo)
- Em células procariontes: citosol
3. Núcleo (nas células eucariontes) ou Nucleóide (nas células procariontes):
- Região da célula onde o material genético ou genoma (conjunto total de
genes de um organismo) é armazenado.
.
Membrana Plasmática:
• A célula está rodeada pela membrana plasmática → camada delgada – 6-10 nm
→ lipídios, proteínas e carboidratos → microscópio eletrônico;
• Sua estrutura básica é semelhante a das outras membranas da célula →
organelas do sistema de endomembranas – envoltório nuclear, mitocôndrias e
peroxissomas → diferenças quantitativas e qualitativas;
• Não são simples fronteiras inertes que compartimentam a célula → estruturas
que exercem atividades complexas:
1. Define os limites da célula → meio intra e extracelular;
2. Permite a modificação da forma e do tamanho da célula: Flexibilidade;
3. Verdadeiras barreiras permeáveis seletivas → controlam a passagem de íons,
moléculas pequenas → permeabilidade seletiva – impede o intercâmbio
indiscriminado dos componentes das organelas entre si e entre os meios extra e
intracelular – mecanismo de transporte através da membrana;
4. Fornecem suporte físico para a atividade ordenada das enzimas que nelas se
encontram;
5. Forma pequenas vesículas transportadoras → deslocamento de substâncias
pelo citoplasma;
6. Endocitose e exocitose;
7. Possui receptores que interagem especificamente com moléculas provenientes
do exterior → hormônios, neurotransmissores, fatores de crescimento.......
Composição: A membrana plasmática é composta por uma bicamada 
fosfolipídica que contém proteínas integrais e periféricas, moléculas de 
colesterol inseridos entre os fosfolipídos da bicamada, e carboidratos 
associados a proteínas integrais (glicoproteínas) e aos lipídos dos fosfolipídos 
(glicolipídios)
 Estrutura e componentes da Membrana Plasmática:
• Formada por duas camadas lipídicas – bicamada lipídica → fosfolipídios (mais
abundantes) e colesterol
 Fosfolipídeos  afinidade diferencial com 
a água:
1. Cabeça hidrofílica: polar - voltada para o 
meio extracelular e para o citoplasma.
2. Cauda hidrofóbica: apolar - voltada para a 
parte interna da membrana
 Modelo do mosaico fluido (Singer e Nicholson – 1972):
• A bicamada de fosfolipídios e as moléculas imersas apresentam mobilidade
(proteínas transmembranares e colesterol – modulam a fluidez da membrana) →
lipídios tem capacidade de girar fluidez da membrana plasmática.
• Entretanto, os lipídios que rodeiam determinadas proteínas, na maioria dos
casos mantém uma certa estabilidade -→ configuração das proteínas;
• Quanto maior a quantidade de colesterol presente – maior a rigidez da
membrana.
• Movimentos dos lipídios:
1 – rotação - que ocorre quando os lipídios movem-se em torno do seu próprio
eixo;
2 - difusão lateral - que consiste no movimento do lipídio por toda extensão da
monocamada;
3 – flexão - que ocorre devido à presença das cadeias de hidrocarbonetos
presentes nas caudas hidrofóbicas;
4 - flip-flop - consiste do movimento do lipídio de uma monocamada para a outra.
http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjby-mY2aTLAhUDE5AKHUfXAPkQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fanaialmeida.blogspot.com%2F2009%2F03%2Fmodelo-do-mosaico-fluido.html&psig=AFQjCNGkeKE3uD-CxoemvyJQV_s5Z2vOYg&ust=1457100684424762
Carboidratos:
• As membranas celulares contêm de 2 – 10% de carboidratos → lipídios ou
proteínas de membrana – glicolipídios e glicoproteínas;
• Os carboidratos dos glicolipídios e glicoproteínas que se localizam na face
externa da membrana plasmática – glicocálice ou glicocálix (“cobertura” -
malha de lã).
 Proteção da superfície celular de agressões mecânicas e químicas → mucosa
intestinal – contato com alimentos e enzimas digestivas;
 Carga elétrica negativa → atração de cátions – incorporação de elementos
importantes;
 Responsáveis para os processos de reconhecimento célula – célula
(identificação mútua das células – formação dos tecidos) e adesão celular
(espermatozóides e óvulos);
Glicocálice
 Em células tumorais → alterações em oligossacarídeos da membrana →
influência na conduta anômala – alteração na recepção de sinais que controlam
as divisões celulares;
 Algumas toxinas, bactérias e vírus se unem a oligossacarídeos específicos
presentes na membrana plasmática – bactérias do tétano, cólera.........
Proteínas:
• São responsáveis pela maioria das funções na membrana → receptores
específicos, enzimas, proteínas transportadoras.
 Tipos de proteínas da membrana plasmática:
 Integrais ou Transmembrana → se estendem através da bicamada
lipídica (transmembrana) → anfipáticas e ultrapassam a bicamada
lipídica, uma única vez (proteína transmembrana de passagem única)
ou diversas vezes (proteínas transmembrana multipassagem).
Possuem formato de uma hélice ou barris e podem exercer a função
de transporte de íons, ou ainda, funcionar como receptores ou como
enzimas.
 Periféricas → presas a um ou a outro lado da membrana – fase
citoplasmática ou extracelular. Atuam como enzimas ou outros tipos de
controladores do funcionamento celular. Estudos realizados com
eritrócitos, mostraram a estrutura da espectrina → membrana dos
eritrócitos, ligada (lado citosólico) da bicamada lipídica - proteína longa,
fina, em forma de bastão, sendo o principal componente do
citoesqueleto subjacente à membrana, mantendo a integridade
estrutural e a forma bicôncava desta célula.
Proteína Periférica
Contéudo da aula:
• Diferenciar os tipos de transporte realizados pela membrana e
relacionar estes transportes com a fisiologia celular.
Relembrando.........
• As células são compostas por substâncias distintas ao meio que as cercam, tanto
em termos de compostos como em termos de quantidade - a membrana celular é
a estrutura responsável pela escolha do que entra e do que sai da célula,
permitindo assim, que a célula mantenha seu equilíbrio no seu interior,
independente do meio externo a ela.
Permeabilidade seletiva
é um processo responsável por manter o meio intracelular adequado para seu 
funcionamento e também, para a sobrevivência da célula.
Funções das proteínas na membrana plasmática:
• A maior parte das funções da membrana plasmática → proteínas.
• Catalisadores biológicos (enzimas) → uma ou mais proteínas podem atuar
isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte
de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica;
• Reconhecimento celular - as células se reconhecem e passam a interagir
através de estruturas presentes na membrana plasmática - glicocálix, que são
estruturas glicoproteicas – “selo marcador” da célula;
• Ligação intercelular - as células adjacentes podem se manter unidas graças à
presença de estruturas proteicas como os desmossomos e junções do tipo GAP.
• Encontramos principalmente duas formas de proteínas na membrana plasmática:
proteínas Integrais e as Periféricas. As proteínas integrais são as
transmembranares, ou seja, atravessam a bicamada de fosfolipídeos → canais que
permitem a passagem de substâncias. As proteínas periféricas estão na superfície
interna ou externa da membrana, não estão mergulhadas na bicamada.
 Integrais ou Transmembrana → se estendem através da bicamada lipídica
(transmembrana) → anfipáticas e ultrapassam a bicamada lipídica, uma única
vez (proteína transmembrana de passagem única) ou diversas vezes (proteínas
transmembrana multipassagem). Possuem formato de uma hélice ou barris e
podem exercer a função de transporte de íons, ou ainda, funcionar como
receptoresou como enzimas.
 Periféricas → presas a um ou a outro lado da membrana – fase citoplasmática
ou extracelular. Atuam como enzimas ou outros tipos de controladores do
funcionamento celular.
Proteína Periférica
Permeabilidade das membranas – Transporte através das membranas:
• Fluxo contínuo de substâncias que entram e saem da célula → circulando pelo
interior celular → solutos (íons ou moléculas pequenas) → passar através das
membranas celulares – PERMEABILIDADE.
• Macromoléculas → canais protéicos (translócons), poros (composição
sofisticada) ou vesículas pequenas.
• O transporte através de membranas é bastante complexo → uma mesma
molécula pode ser carreada de diferentes maneiras para o meio intracelular →
maior parte das células animais absorve glicose do meio extracelular → difusão
facilitada → a favor do gradiente de concentração – sem gasto de energia →
células do intestino e rins são capazes de transportar ativamente a glicose, através
da membrana por um processo simples em conjunto com os íons sódio.
• Intercâmbio de solutos entre os meios extra e intracelular → sem gasto de
energia – transporte passivo ou com gasto de energia – transporte ativo.
• Transporte passivo → ocorre por meio da dupla camada lipídica – difusão
simples ou por proteínas transmembranas – canais iônicos ou permeases
(transportadores) – difusão facilitada.
• Transporte ativo → exclusivamente por meio de permeases.
 Transporte passivo:
• As substâncias movem-se através das membranas plasmáticas sem utilizar
nenhuma energia celular (derivada da quebra de ATP) → utilizando energia cinética
(energia do movimento das moléculas).
• Difusão → o movimento livre de partículas contidas em uma solução, distribuindo-
se uniformemente nela → acontece a favor de um gradiente de concentração →
de uma região mais concentrada de alguma molécula para uma região menos
concentrada - não envolve gasto de energia – velocidade proporcional à diferença
entre as concentrações - equilíbrio. Se o soluto possui carga elétrica → movimento
– gradiente de voltagem ou potencial elétrico.
Gradiente de concentração + Gradiente de voltagem = 
Gradiente eletroquímico
• Em sistemas físicos um aumento na temperatura acelera a taxa de difusão, mas
em sistemas biológicos apenas a diferença de concentração que faz a difusão
ocorrer → dentro da célula a temperatura é sempre a mesma. A velocidade da
difusão aumenta conforme aumenta o gradiente de concentração.
• Tipos de Transporte passivo:
 Difusão simples
 Difusão facilitada
 Osmose
Difusão simples:
• Classificado como o movimento cinético de moléculas ou íons através da
membrana ou dos espaços intermoleculares → sem necessidade de fixação a
proteínas carreadoras da membrana;
• Sua velocidade é determinada pela quantidade existente da substância a ser
transportada, pela velocidade do movimento cinético;
• Ocorre onde existe um movimento global (maior) de moléculas ou de íons de
uma região de alta concentração → em direção a uma região de mais baixa
concentração → moléculas estejam igualmente distribuídas – equilíbrio;
• Solutos (moléculas ou íons) → obrigadas a “driblar” a bicamada lipídica –
membrana;
• Moléculas não polares pequenas – O2, CO2 e N2, assim como compostos
lipossolúveis – ácidos graxos e esteróides → difundem-se livremente através da
membrana.
Difusão simples
Difusão facilitada:
• Como qualquer difusão, é realizada a favor dos gradientes de concentração e
voltagem – sem gasto de energia;
• Ocorre quando substâncias → moléculas grandes e insolúveis em lipídios movem-
se através das membranas plasmáticas com a assistência de proteínas integrais
que funcionam como transportadoras (carreadoras, reguladoras);
 Complexo soluto - canal iônico → poros hidrofílicos que atravessam a
membrana → assemelha-se a um cilíndro oco (estreitar-se e dilatar-se) →
formados por proteínas integrais transmembrana – passagem múltipla. Altamente
seletivos → não estão abertos de forma permanente → dispositivo de abertura –
potencial elétrico da membrana (dependente de voltagem) ou chegada de uma
substância indutora (dependente de ligante).
Ionóforos → substâncias que têm a capacidade de se incorporar às
membranas biológicas e aumentar a permeabilidade a diversos íons.
 Complexo soluto-permease → composto por várias proteínas transmembrana
de passagem múltipla → cada permease possui locais de ligação específicos
para um ou dois tipos de solutos – cada soluto produz uma alteração
conformacional na proteína → transferência do material para o outro lado da
membrana.
Exemplo de difusão facilitada → em todas as células a glicose é transportada
através de transportadores, de uma área de maior concentração para uma de
menor → difusão facilitada → que é possível devida as propriedades especiais
de ligação da proteína transportadora de glicose (GLUT) da membrana - exceção
feita a célula intestinal e túbulo renal.
Osmose:
• É o movimento global de moléculas de ÁGUA através de uma membrana
seletivamente permeável → de uma região de maior concentração de água para
uma região de menor concentração de água;
• As moléculas de água atravessam os poros das proteínas integrais da membrana
plasmática → canais de passagem especiais – aquaporinas (conjunto de quatro
proteínas).
Efeitos causados nas hemácias → na osmose a água passa do meio hipotônico para
o meio hipertônico
Concentração de soluto na 
célula e no meio são iguais.
Meio tem menos soluto do 
que a célula
Meio tem mais soluto do que 
a célula
 Transporte ativo:
• As substâncias (soluto) atravessam a membrana no sentido contrário do gradiente
de concentração (do meio menos para o meio mais concentrado) ou de voltagem →
com gasto de energia química – ATP → transporte ativo;
• Este transporte ocorre por meio de proteínas carreadoras → permeases –
bombas;
• Neste processo, a substância que se movimenta entra pelo poro de uma proteína
integral e entra em contato com determinada região do canal → o ATP é quebrado e
libera energia que altera o formato da proteína integral → movimenta a substância,
para o interior ou exterior da célula.
• Temos como exemplos de transporte ativo → bomba de sódio e potássio, bomba
de potássio e hidrogênio.......
bomba de sódio e potássio ativa  expulsar o sódio da célula (meio extracelular)
e introduzir potássio no meio intracelular – transporta diferentes solutos nos dois
sentidos - facilitando a penetração de aminoácidos e açúcares. Além disso, a
manutenção de alta concentração de potássio dentro da célula é importante para
síntese de proteínas, entre outros processos.
bomba de potássio e hidrogênio  estrutura desconhecida → responsável pela
formação do ácido clorídrico → presente nas células da mucosa gástrica → permite
elevados níveis de H+ na secreção gástrica - juntamente com a saída do cloro (Cl-)
– formam o HCl.
bombas de cálcio  a concentração de cálcio no citosol é mantida em níveis
baixíssimos → sistema que expulsa esse elemento – bombas → membrana
plasmática e membrana do retículo sarcoplasmático → que transferem esse
cátion para o espaço extracelular ou para o interior do retículo.
Tipos de Transporte de Substâncias pelas Proteínas Transmembrana
Carreadoras:
. Proteína Uniporte – transporta uma molécula de uma região a outra através da
membrana;
. Proteína Simporte – transporta 2 moléculas ao mesmo tempo, na mesma
direção, através da membrana;
. Proteína Antiporte – transporta 2 moléculas ao mesmo tempo, em direções
opostas, através da membrana.
As proteínas MDR:
• do inglês – multidrug resistance;
• Pertencem a uma família de transportadores ativos – ABC (ATP-binding cassete)
→ domínio (cassete) que hidrolisa o ATP – energia para mobilização de solutos
contra seus gradientes;
• Normalmente são encontrados nas membranas de muitos tipos celulares → alguns
têm função de eliminar substâncias tóxicas derivadas do metabolismo celular normal
→ algumas vezes permitema passagem de moléculas de tamanho maior que o
esperado – polipeptídeos pequenos;
• Essas proteínas também podem estar aumentadas na membrana de alguns
parasitas – Leishmania → resistência aos medicamentos – diminuindo o poder
terapêutico;
• Certos tipo de transportadores ABC aparecem em grande número na membrana
de células cancerosas → resistência indesejada contra alguns medicamentos
citotóxicos → fenótipo MDR – resistência à múltiplas drogas → resistência a
diversos quimioterápicos antitumorais;
• Em oncologia médica, a importância clínica da resistência à múltiplas drogas é
demonstrada pelos níveis elevados de expressão de Pgp – produto do gene
MDR1(multiple drug resistance) → como consequência, há ausência de resposta
à quimioterapia → prognóstico ruim e reduzido tempo de sobrevida. Maia e
Rumjanek → descreveram que um número significativo de pacientes que
apresentavam resistência à quimioterapia, expressavam altas quantidades de
Pgp.
• Alguns autores → o desenvolvimento de resistência a múltiplas drogas na
terapêutica do câncer é um importante obstáculo para o tratamento efetivo. Os
mecanismos de resistência a múltiplas drogas ocasionam a redução intracelular
de agentes quimioterápicos → estão envolvidos no fracasso no tratamento do
câncer.
Transporte através de vesículas – Transporte em massa
Endocitose
• Este processo permite o transporte de substâncias do meio extra para o
intracelular → vesículas limitadas por membranas - vesículas de endocitose
ou endocíticas. Estas são formadas por invaginação da membrana plasmática,
seguida de fusão e separação de um segmento da mesma - uma porção da
membrana circunda a substância, engloba, e a interioriza na célula;
• É o processo pelo qual moléculas e partículas grandes atravessam a membrana
plasmática;
• Existem dois tipos de endocitose: a fagocitose e a pinocitose.
• Este processo tem uma considerável importância para a Medicina: o seu estudo
mais aprofundado pode permitir o tratamento de grupos de células com
substâncias que geralmente não penetram a membrana plasmática (diluindo-as
numa solução que contenha um indutor de pinocitose como, por exemplo, a
albumina, fazendo com que a substância siga a albumina até ao interior da
célula e aí desempenhe a sua função).
Fagocitose → neste processo, projeções da membrana plasmática chamadas de
pseudópodos circundam uma partícula sólida grande localizada no exterior da
célula e carregam-na para o seu interior → dobra formando um saco de membrana
em volta da partícula - vesícula de fagocitose (fagossomos) → separando-se da
membrana e fundindo-se com os lisossomos - organelas celulares ricas em
enzimas digestivas.
Pinocitose → neste processo, o material englobado é um líquido e não se formam
pseudópodos, ao invés disso, uma gotícula de liquido é atraída à superfície da
membrana → invaginação da membrana (se dobra para dentro) - vesícula de
pinocitose que circunda o líquido. Tal vesícula destaca-se da membrana,
englobando, portanto esta partícula líquida. Um exemplo de pinocitose é a captação
de gotículas de lipídios do nosso alimento digerido, por células que revestem o
intestino.
Exocitose
• Enquanto que na endocitose as substâncias entram nas células, existe um
processo inverso → exocitose;
• É através desse processo que são eliminados os corpos residuais formados no
processo de fagocitose e pinocitose. Além disso, através da exocitose, também
ocorre a liberação das substâncias secretadas pela própria célula. Esse é o
caso das células do pâncreas, que produzem os hormônios insulina e glucagon,
que são lançados na corrente sanguínea através desse processo;
• Depois de endocitado, o material sofre transformações sendo os produtos
resultantes absorvidos, permanecendo o que resta na vesícula de onde será
posteriormente exocitado → a excreção de substâncias e dá-se em três fases:
migração, fusão e lançamento. Na primeira, as vesículas de exocitose
deslocam-se através do citoplasma. Na segunda, dá-se a fusão da vesícula com
a membrana celular. Por último, lança-se o conteúdo da vesícula no meio
extracelular.
Aspectos patológicos:
• Estrutura das membranas X fisiologia celular → alterações na sua composição e
estrutura vão gerar diferentes tipos de patologias;
• Células tumorais → alteração na conformação lipídica, nos tipos de carboidratos
presentes na superfície celular e proteínas com atividade alterada;
• Fibrose cística → doença autossômica recessiva, que afeta uma em cada 2000
crianças → grave distúrbio causado pela produção de secreções muito viscosas
que obstruem a luz dos brônquios → mutação no gene codificador da proteína
CFTR (cystic fibrosis transmembrane condutance regulator) – responsável pelo
transporte de cloro → células epiteliais – canal iônico ou permease →
defeituosa, o transporte de cloro é bloqueado → diminuindo também o sódio -
luz→ a menor concentração desses íons → retirada da água – maior viscosidade
das secreções.
Distrofia muscular de Duchenne → doença degenerativa progressiva e letal,
caracterizada pelo enfraquecimento lento e gradual da musculatura esquelética →
início do desenvolvimento motor da criança – 3-6 anos. É causada por mutações
que levam a ausência ou deficiência de distrofina (proteína estrutural da
membrana) – responsável por ancorar miofibrilas musculares presentes no
citoplasma à membrana.
Resumindo......