BIOFÍSICA DA CÉLULA (1)

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Profa. Dra. Maria Claudia Gonçalves
Biofísica
BIOFÍSICA DA CÉLULA
Níveis de Organização
Células e suas funções
▪ Unidade básica do organismo
▪ Especialmente adaptadas para executarem uma ou algumas 
funções
Célula do tecido 
nervoso
Célula tecido 
muscular
Célula sanguínea 
Hemácias
100 trilhões de células
CÉLULA
Unidade estrutural básica da constituição dos seres vivos
MEMBRANA PLASMÁTICA
E COMPARTIMENTAÇÃO.
* Estabelecimento de duas 
regiões no espaço, separadas.
Células e suas funções
▪ Fluido extracelular:
▪ fluido aquoso que se encontra nos espaços fora das
Células ( 1/3 de todo fluido)
▪ Fluido Intracelular:
▪ fluido aquoso dentro das células
O fluido extracelular está em constante movimento dentro do 
corpo, faz trocas constantes com o sistema sanguíneo
nele estão presentes todos os nutrientes necessários para que as 
células se mantem vivas
Fluido Extracelular Vs. Intracelular
▪ Fluido extracelular
▪ Rico em: sódio, cloreto, íons 
bicarbonato
▪ Fluido intracelular
▪ Rico em: potássio, 
magnésio e íons 
fosfato
LIQUIDO EXTRA CELULAR
• INTERSTICIO
• PLASMA
• LINFA
• LIQUIDO CEREBROESPINAL
FUNÇÕES DA MEMBRANA CELULAR
Também chamada de membrana plasmática, é uma estrutura fina, flexível e 
elástica que envolve a célula
Composta basicamente por proteínas e lipídios
Suporte estrutural de proteínas da membrana celular – formato celular
Isolamento físico (que separa o interior da célula do fluido extracelular 
adjacente) ,
Regulação das trocas com o ambiente
• Controla a entrada de íons e nutrientes, a eliminação de excretas, e a liberação de produtos de
secreção
CONCEITOS DE COMPARTIMENTAÇÃO
• Sem barreiras as trocas de energia e matéria se fazem livremente
• Na presença de uma barreira seleciona o trânsito pelo tamanho 
das partículas.
Não havendo moléculas impermeáveis há troca 
geral de todos os componentes
COMPARTIMENTAÇÃO
• AS TROCAS SÓ PODEM SER FEITAS PELA BARREIRA, HÁ SEPARAÇÃO DE 
DOIS COMPARTIMENTOS.
Nos seres vivos é a membrana 
plasmática que oferece essa 
compartimentação!
MODELO DE MEMBRANA CELULAR
MOVIMENTO ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
Características:
• Permeabilidade das moléculas permeáveis ou impermeável ( 
molécula que cruza a membrana ou não).
Propriedades que influencia no movimento através da 
membrana
• Tamanho da molécula
• Solubilidade em lipídios ou polaridade
Classificação de acordo com a necessidade energética
( MOVIMENTO DAS PATÍCULAS)
• MOVIMENTO Passivo
• MOVIMENTO Ativo
CONCENTRAÇÃO DOS ÍONS E DIREÇÃO DO TRANSPORTE
• Quando o trânsito é passivo ocorre sempre do lado mais concentrado para o
menos concentrado.
São passagens que permitem a comunicação entre o lado externo
e o interno da célula. Podem ser vistos como falta de
continuidade na membrana.
*Canais negativos repelem ânions(-) e deixam passar cátions(+);
enquanto que os canais positivos repelem cátions(+) e deixam
passar ânions(-).
POROS OU CANAIS NA MEMBRANA
O QUE SÃO?
• CANAIS NEGATIVOS REPELEM ÂNIONS(-) E DEIXAM PASSAR CÁTIONS(+).
• OBS: Apesar do mecanismo do portão ser acionado ativamente, o trânsito é ainda 
passivo nesses canais .
• Poros sem carga . Há flutuação mecânica de moléculas , que se 
afastam pela pressão das substâncias que passam pela membrana.
Solução= Solvente + Soluto
(soluto= O que é dissolvido no solvente)
Gradiente de concentração: é a diferença na concentração de partículas 
(como moléculas ou íons) entre duas áreas adjacentes, criando um fluxo 
natural dessas partículas da área de maior concentração para a área de 
menor concentração, sem necessidade de energia externa, num processo 
chamado difusão.
Gradiente eletroquímico: é a combinação do gradiente químico (diferença 
de concentração de uma substância, como um íon) e do gradiente elétrico 
(diferença de carga elétrica) através de uma membrana, que juntos 
impulsionam o movimento de um íon. 
Alguns conceitos
1. DIFUSÃO
PASSAGEM DE SOLUTO PELA MEMBRANA
MEIOS CELULARES:
MEIO DE FORA DA CÉLULA 
HIPERTÔNICO
MEIO DE DENTRO DA CÉLULA 
HIPOTÔNICO
ISOTÔNICO= EQUILÍBRIO
TRANSPORTE PASSIVO ( SEM GASTO 
ENERGÉTICO ATP)
Difusão simples
Difusão facilitada 
Osmose
TRANSPORTE ATIVO ( COM GASTO ENERGÉTICO- ATP)
Bomba de sódio e potássio
DIFUSÃO SIMPLES
Gradiente de concentração e gradiente eletroquímico
Segue a favor do gradiente de concentração 
É influenciada :
• * Pelo aumento da temperatura pois ativa a energia cinética e
aumenta a difusão
• * Tempo
• * Soluto/Partícula: número(concentração)/ tamanho/forma
DIFUSÃO
Características
• Moléculas movem-se de uma área de maior 
concentração para menor concentração
• Processo passivo – não exige um gasto de 
energia de outra origem
• Existirá movimento entre as moléculas até 
que as concentrações sejam equivalentes
DIFUSÃO
Diretamente relacionada com a temperatura
Inversamente proporcional ao tamanho molecular
– quanto maior a molécula mais lento é a difusão
Inversamente proporcional a grande distâncias
DIFUSÃO SIMPLES
Movimento cinético das moléculas ou íons (orifícios 
ou espaços intermoleculares da membrana), sem 
necessidade de fixação a proteínas carreadoras
Difusão simples–percursos
• Interstícios da bicamada lipídica (substância lipossolúvel)
• Canais aquosos em algumas das proteínas de transporte
Difusão Simples
Difusão simples
DIFUSÃO SIMPLES
DIFUSÃO FACILITADA
Assistência de proteína 
transportadora
As proteínas podem mediar 
o transporte passivo e ativo
As proteínas de canal 
formam canais hidrofílicos e 
fazem o transporte passivo
• Dessa forma as proteínas
foram inseridas na 
membrana
• com função de, justamente 
regular a passagem de
substâncias a qual
• a membrana celular é
ineficiente
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DA MEMBRANA
• Essas proteínas são capazes de se combinar com a substância ou íon.
• A ptn sofre então uma alteração conformacional na sua forma para receber
essa substância ou íon.
DIFUSÃO FACILITADA
Presença de proteína “carreadora” que se fixa ao soluto e 
se difunde com ele através da membrana
Um soluto se fixa a um transportador específico em um 
dos lados da membrana e é liberado no outro
• Zonas de Difusão Facilitada: Possuem
As moléculas afins se difundem com mais 
facilidade através dessas zonas.
DIFUSÃO FACILITADA
Movimento ao longo do gradiente de 
concentração–da região de maior concentração 
para região de menor concentração
Ex: glicose, uréia, frutose, galactose e algumas 
vitaminas
OSMOSE
As partículas de solvente e 
soluto estão em constante
movimento porém o 
solvente(H20) gosta de ir 
para onde tem mais soluto.
Quanto maior a 
concentração de soluto 
mais aumenta o movimento 
do solvente para o lado do 
soluto.
Meios com concentrações diferentes de solutos
separados por uma membrana semipermeável
É um processo físico importante na sobrevivência das
células
A água movimenta-se sempre de um meio hipotônico 
(menos concentrado de soluto) para um meio 
hipertônico (mais concentrado de soluto)
Objetivo: atingir a mesma concentração em ambos os 
meios (isotônicos) através de uma membrana 
semipermeável (poros permitem a passagem de 
moléculas de água mas impedem a passagem de 
outras moléculas)
OSMOSE
A osmose ajuda a controlar o gradiente de concentração de 
sais em todos as células vivas
Não gasta energia – transporte passivo
Quando colocada em um meio hipertônico em relação ao
seu citoplasma, a célula perde volume através de osmose
(estado plasmólise)
• Quando colocada em meio hipotônico (água destilada) a célula aumenta o
volume e fica túrgida (estado de turgescência)
TRANSPORTE PASSIVO
DIFUSÃO
DIFUSÃO SIMPLES E FACILITADA
• O SOLVENTE PASSA DO MEIO HIPERTÔNICO 
PARA O HIPOTÔNICO.
OSMOSE
• O SOLVENTE VAI DO HIPOTÔNICO PARA O 
HIPERTÔNICO
TRANSPORTE PASSIVO A FAVOR DE UM GRADIENTE ELETROQUÍMICO E O 
TRANSPORTE ATIVO CONTRA UM GRADIENTE ELETROQUÍMICO
TRANSPORTE ATIVO
BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO ( PRINCIPAL
EXEMPLO)= entrada e saída desódio e 
potássio
TRANSPORTE ATIVO POR VESÍCULA
• VESÍCULAS ( PROTEÍNAS PROTETORAS DEFORMAM A 
MEMBRANA
Possibilita o transporte de solutos através da
membrana contra seus gradientes eletroquímicos,
ocorre de locais onde estão menos concentrados
para locais onde encontram-se mais concentrados.
É sempre mediado por proteínas carreadoras
TRANSPORTE ATIVO ( COM GASTO 
ENERGÉTICO)
ATP= ADP+Fosfato
A Energia necessária para 
mudança estrutural na 
proteína provêm da quebra da
molécula de ATP= adenosina 
trifosfato em ADP= adenosina 
difosfato e fostato
É um processo mediado, consumidor de energia celular (ATP), no qual 
proteínas transportadoras movem os solutos através da membrana 
contra um gradiente de concentração
Ex: íons (Na+, H+, Ca2+, K+) e aminoácidos
Transporte ativo primários:
A energia derivada da hidrólise do ATP altera a forma de uma proteína 
transportadora, que bombeia uma substância, através da membrana 
plasmática, contra seu gradiente de concentração.
TRANSPORTE ATIVO
Exemplo de transporte ativo.
A concentração do sódio(Na)
é maior no meio extracelular
enquanto a de potássio(K) é
maior no meio intracelular.
Bomba de sódio e potássio
Na+
POTÁSSIO DENTRO DA CÉLULA= RESPIRAÇÃO CELULAR E SÍNTESE
DE PROTEÍNA
SÓDIO FORA DA CÉLULA =EQUILÍBRIO OSMÓTICO
Outros exemplos
*Bomba de cálcio
*Bomba de iodo
Foi observado que o sódio intracelular, na membrana do axônio, 
passava para o meio extracelular transportado por um sistema 
que consumia energia metabólica.
Foi verificado que o transporte de sódio para fora da célula 
dependia da presença de potássio no exterior.
A Na/ K/ ATP ase, que constitui a proteína identificada como a 
bomba de Na /K, encontra-se mergulhada na matriz lipídica da 
membrana celular, tendo contudo, acesso às duas superfícies 
dessa estrutura.
CONSIDERAÇÕES GERAIS
Transporte Ativo
▪ Bomba de Na+/K+
dentro para fora da célula 
de fora para dentro
▪ Na+
▪ K+
▪ 3 Na+ parte interna da proteína carreadora
▪ 2 K+ parte externa da proteína carreadora
▪ Enzima ATPase (bombeamento): ATP ADP
Sódio potássio ATPase(Na+ - K+ ATPase)
* Para transportar sódio para fora e potássio para dentro da
célula, a Bomba retira energia da hidrólise de ATP
*A proteína carreadora bombeia ativamente Na+ para fora e K+ 
para dentro da célula contra seus gradientes eletroquímicos
A cada ATP hidrolisado , três íons de Na são removidos da 
célula e dois íons de K são levados para dentro dela.
PROTEÍNAS PROTETORAS DEFORMAM A MEMBRANA 
PARA ENTRADA NA CÉLULA = ENDOCITOSE
• PINOCITOSE
• FAGOCITOSE
PROTEÍNAS PROTETORAS DEFORMAM A MEMBRANA 
PARA SAÍDA DA CÉLULA = EXOCITOSE
• SECREÇÃO, QUANDO PRODUZIDA PELA CÉLULA
• EXCREÇÃO ( NÃO PRODUZIDO PELO CORPO)
TRANSPORTE POR VESÍCULAS
IMPORTÂNCIA DA BOMBA DE SÓDIO E 
POTÁSSIO
IMPORTANTE PARA AS CÉLULAS EXCITÁVEIS
• MUSCULARES
• NEURAIS
A POLARIZAÇÃO E DESPOLARIZAÇÃO 
IMPORTANTE PARA PROPAGAÇÃO MUSCULAR 
E CONTRAÇÃO E RELAXAMENTO MUSCULAR.
Tipos de transporte através da membrana
Transporte passivo Transporte Ativo
Difusão Difusão
facilitada
Osmose Ativo
Substância Soluto Soluto Solvente Soluto
Movimento Hiper p/ 
Hipo
Hiper p/ 
Hipo
Hipo p/ 
Hiper
Hipo p/ Hiper
Gasto de 
energia
Sem gasto Sem gasto Sem gasto Com gasto
Concentrações Equilíbrio Equilíbrio Equilíbrio Desequilíbrio
Proteína 
transportadora
Não Sim Não Sim
Obrigada pela atenção !
☺
	Slide 1
	Slide 2: Níveis de Organização
	Slide 3: Células e suas funções
	Slide 4: CÉLULA
	Slide 5: Células e suas funções
	Slide 6: Fluido Extracelular Vs. Intracelular
	Slide 7: FUNÇÕES DA MEMBRANA CELULAR
	Slide 8: CONCEITOS DE COMPARTIMENTAÇÃO
	Slide 9: COMPARTIMENTAÇÃO
	Slide 10
	Slide 11: MODELO DE MEMBRANA CELULAR
	Slide 12: MOVIMENTO ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
	Slide 13: CONCENTRAÇÃO DOS ÍONS E DIREÇÃO DO TRANSPORTE
	Slide 14: POROS OU CANAIS NA MEMBRANA
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17: Solução= Solvente + Soluto (soluto= O que é dissolvido no solvente)
	Slide 18: Alguns conceitos
	Slide 19: TRANSPORTE PASSIVO ( SEM GASTO ENERGÉTICO ATP)
	Slide 20: DIFUSÃO SIMPLES
	Slide 21: DIFUSÃO
	Slide 22: DIFUSÃO
	Slide 23: DIFUSÃO SIMPLES
	Slide 24: Difusão Simples
	Slide 25
	Slide 26: Difusão simples
	Slide 27: DIFUSÃO SIMPLES
	Slide 28: DIFUSÃO FACILITADA
	Slide 29: PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DA MEMBRANA
	Slide 30: DIFUSÃO FACILITADA
	Slide 31
	Slide 32: DIFUSÃO FACILITADA
	Slide 33
	Slide 34: OSMOSE
	Slide 35: OSMOSE
	Slide 36
	Slide 37: TRANSPORTE PASSIVO
	Slide 38
	Slide 39: TRANSPORTE ATIVO
	Slide 40: TRANSPORTE ATIVO ( COM GASTO ENERGÉTICO)
	Slide 41
	Slide 42: TRANSPORTE ATIVO
	Slide 43
	Slide 44: Foi observado que o sódio intracelular, na membrana do axônio, passava para o meio extracelular transportado por um sistema que consumia energia metabólica.
	Slide 45: Transporte Ativo
	Slide 46: Sódio potássio ATPase(Na+ - K+ ATPase)
	Slide 47: PROTEÍNAS PROTETORAS DEFORMAM A MEMBRANA PARA ENTRADA NA CÉLULA = ENDOCITOSE
	Slide 48: IMPORTÂNCIA DA BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO
	Slide 49
	Slide 50
	Slide 51