Transporte através da membrana

As biomembranas são seletivas, contudo permitem a passagem de:

- pequenas moléculas
- carboidratos
-aminoácidos
-nucleotídeos
-metabólitos

Necessitamos de inúmeras substâncias para o nosso metabolismo, mas como estas substâncias atravessam a biomembrana?

Através de:
-Proteínas transportadoras de membrana : atravessam a bicamada lipídica, formando uma via para a passagem de diferentes moléculas, sendo classificadas como: - Proteínas canais: algumas proteínas apresentam espaços hidrofílicos, criando canais para o deslocamento de certos íons ou moléculas.
Transporte relativamente rápido; diretamente proporcional à concentração do soluto. - Proteínas carreadoras ou permeases:  interagem com moléculas solúveis, de modo a ocorrer alterações estruturais, que permitem o deslocamento dessas através da biomembrana.
O transporte mediado por proteínas pode ser do tipo:
Uniporte: quando uma molécula é transportada numa direção através da membrana. Simporte: quando duas moléculas são transportadas simultaneamente em uma mesma direção. Antiporte: quando duas moléculas são transportadas simultaneamente, em direções opostas.

O transporte pode ocorrer:

 Por difusão simples
-Ocorre a favor de um gradiente de concentração de soluto, até que seja atingido o equilíbrio entre os dois compartimentos.
-A velocidade da difusão depende da solubilidade dos solutos em relação aos lipídios e do tamanho das moléculas.
-Quanto maior a solubilidade das moléculas na bicamada lipídica, maior será a permeabilidade e mais rápido o transporte destas moléculas.
-Por exemplo, as solubilidades do oxigênio e do nitrogênio são extremamente altas. Desse modo, esses compostos se difundem pela bicamada lipídica como se ela não representasse qualquer barreira. Moléculas com a mesma solubilidade terão como fator limitante ao transporte o seu tamanho. As que forem menores irão se difundir mais facilmente pela bicamada lipídica.

Difusão por canais proteicos

-Os canais proteicos constituem vias aquosas para a passagem de solutos.
-Esses canais são altamente seletivos à passagem de íons ou moléculas. Essa seletividade é consequência das próprias características dos canais, tais como o seu diâmetro e a disposição de cargas elétricas ao longo do mesmo. Os canais de sódio, por exemplo, apresentam diâmetro entre 0,3 e 0,5 nm e são ricos em cargas negativas. Essas cargas atraem os íons Na⁺ em maior quantidade que outros compostos, pois a relação entre a força de atração e o diâmetro iônico é maior para o sódio que para outros íons.
-Já os canais de potássio não apresentam cargas elétricas, de modo que não exercem atração molecular. Uma vez que o íon Na⁺ é menor que o K⁺, sua densidade de carga e campo elétrico são mais fortes. Assim, a forma hidratada do Na⁺ é maior em diâmetro que o K⁺. Como  consequência, os íons potássio hidratados são menores e arrastam uma menor quantidade de água. Desta forma, eles passam por seus canais, enquanto os íons sódio hidratados são retidos devido às suas dimensões.
-Os canais proteicos nem sempre estão abertos. Existe um sistema de fechamento semelhante a comportas, que os obstruem. Esse sistema de fechamento representa um mecanismo fisiológico que permite o controle da permeabilidade das biomembranas.
-Estes canais podem ser abertos por:
1. Potenciais elétricos gerados nas membranas (voltagem).
2. Por interações com outros tipos moleculares, tais como hormônios ou neurotransmissores (ligante).

3. Pela contato com outra biomembrana (mecanicamente).

Difusão facilitada

Um grande número de componentes, tais como carboidratos e aminoácidos, atravessam as biomembranas com uma taxa maior do que a esperada em relação ao seu tamanho, carga elétrica ou concentração. Estes compostos são translocados para o interior da célula por meio da difusão facilitada.
-É uma forma passiva de transporte mediada por carreadoras que apresentam especificidade para os solutos presentes no meio extracelular, entretanto, ela apresenta um limite de saturação.
-Acima deste ponto, o aumento na taxa de transporte não é mais observado, embora a concentração do soluto possa variar. Apesar da difusão facilitada proporcionar um deslocamento mais rápido que as outras formas passivas de transporte, ela é incapaz de carrear moléculas pelas membranas contra um gradiente de concentração.

Transporte ativo

Esse transporte é feito às custas de gasto energético. Ele é mediado por proteínas carreadoras, da mesma forma que na difusão facilitada. As proteínas carreadoras consomem  energia química (ATP) para promover o transporte de moléculas contra gradientes de concentração ou eletroquímico.
-O exemplo mais comum de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio, mediada pela proteínas carreadora Na⁺/K⁺- ATPase, que transportam íons Na⁺ do interior da célula para fora e íons K⁺ do ambiente extracelular para o citoplasma.
- Outros exemplos:
1. A bomba de Ca²⁺ é uma proteína carreadora encontrada na membrana plasmática e nas membranas  das mitocôndrias e do reticulo sarcoplasmático. Essa carreadora promove o transporte de Ca²⁺ para o interior da célula e das organelas.  
2. Bomba de H⁺, presente nas membranas lisossomais.
Assim como no caso da difusão facilitada, o transporte ativo também apresenta um ponto de saturação, que é atingido quando todas as carreadoras de membrana estão trabalhando em atividade máxima. Uma boa parte da energia celular é gasta em processos desta natureza. O transporte através das membranas é bastante complexo. Uma mesma molécula pode ser carreada por diferentes maneiras para o meio intracelular.

Cliquem no link abaixo para assistir uma animação sobre transportes através da membrana:

http://www.youtube.com/watch?v=2UPqLm-uDnI

Nós, como futuros professores de Biologia, devemos sempre adaptar o conteúdo específico, para uma linguagem acessível a faixa etária a ser trabalhada. Em conteúdos mais complexos utilizar apenas de recursos verbais ou textuais pode dificultar a aprendizagem.

No vídeo abaixo, encontramos um quadro interativo; exemplo interessante de como podemos trabalhar esse assunto em sala:

http://www.youtube.com/watch?v=5CXXuo7CgOc

Podemos também fazer em sala de aula uma pequena encenação, onde alguns alunos seriam a membrana, outros seriam proteínas, águas, etc.

E utilizar recursos como o clássico modelo didático:

CARVALHO, H. F. & RECCO-PIMENTEL, S.M. A célula.2ª Ed. Barueri, SP., Manole, 2007
Por: Anelize Felicio e Stella Marys Salazar.
Revisado por: Profa. Dra. Maria Albertina Soares.