Transporte Ativo: tipos, função, exemplos – Resumo

Gradiente eletroquímico

Discutimos gradientes de concentração simples – concentrações diferenciais de uma substância através de um espaço ou uma membrana – mas, nos sistemas vivos, os gradientes são mais complexos. Como as células contêm proteínas, a maioria das quais são negativamente carregadas, e como os íons se movem para dentro e para fora das células, há um gradiente elétrico, uma diferença de carga, através da membrana plasmática.

O interior das células vivas é eletricamente negativo em relação ao fluido extracelular no qual eles são banhados; ao mesmo tempo, as células têm maiores concentrações de potássio (K ⁺ ) e menores concentrações de sódio (Na ⁺ ) do que o líquido extracelular.

Assim, em uma célula viva, o gradiente de concentração e gradiente elétrico de Na ⁺Promove a difusão do íon na célula, e o gradiente elétrico de Na ⁺ (um íon positivo) tende a direcioná-lo para dentro do interior carregado negativamente. A situação é mais complexa, no entanto, para outros elementos, como o potássio.

O gradiente elétrico de K ⁺ promove a difusão do íon na célula, mas o gradiente de concentração de K ⁺ promove a difusão para forada célula ( Figura ). O gradiente combinado que afeta um íon é chamado de gradiente eletroquímico e é especialmente importante para as células musculares e nervosas.

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Movendo-se contra um gradiente

Para mover substâncias contra uma concentração ou um gradiente eletroquímico, a célula deve usar energia. Esta energia é colhida do ATP que é gerado pelo metabolismo celular. Mecanismos de transporte ativo, coletivamente chamados de bombas ou proteínas transportadoras, trabalham contra gradientes eletroquímicos.

Com exceção dos íons, pequenas substâncias passam constantemente pelas membranas plasmáticas. O transporte ativo mantém concentrações de íons e outras substâncias necessárias às células vivas frente a essas mudanças passivas. Muito do suprimento de energia metabólica de uma célula pode ser gasto na manutenção desses processos. Como os mecanismos de transporte ativo dependem do metabolismo celular para obter energia, eles são sensíveis a muitos venenos metabólicos que interferem no suprimento de ATP.

Existem dois mecanismos para o transporte de material de pequenas massas moleculares e macromoléculas. O transporte ativo primário move os íons através de uma membrana e cria uma diferença de carga através dessa membrana.

O sistema de transporte ativo primário usa o ATP para mover uma substância, como um íon, para a célula e, muitas vezes, ao mesmo tempo, uma segunda substância é removida da célula. A bomba de sódio-potássio, uma bomba importante em células animais, gasta energia para mover íons de potássio para a célula e um número diferente de íons de sódio para fora da célula ( Figura ). A ação desta bomba resulta em uma diferença de concentração e carga através da membrana.

O transporte ativo secundário descreve o movimento do material usando a energia do gradiente eletroquímico estabelecido pelo transporte ativo primário. Usando a energia do gradiente eletroquímico criado pelo sistema de transporte ativo primário, outras substâncias, como aminoácidos e glicose, podem ser trazidas para a célula através de canais de membrana. O próprio ATP é formado através de transporte ativo secundário usando um gradiente de íons de hidrogênio na mitocôndria.

Endocitose

A endocitose é um tipo de transporte ativo que move partículas, como grandes moléculas, partes de células e até mesmo células inteiras, para dentro de uma célula. Existem diferentes variações de endocitose, mas todas compartilham uma característica comum: a membrana plasmática da célula invagina, formando uma bolsa ao redor da partícula alvo. O bolso aperta, resultando na contenção da partícula em um vacúolo recém-criado que é formado a partir da membrana plasmática.

A fagocitose é o processo pelo qual partículas grandes, como células, são captadas por uma célula. Por exemplo, quando microrganismos invadem o corpo humano, um tipo de glóbulo branco chamado neutrófilo remove o invasor através desse processo, cercando e englobando o microrganismo, que é então destruído pelo neutrófilo ( Figura ).

Uma variação da endocitose é chamada pinocitose . Isso significa literalmente “beber de celular” e foi nomeado em um momento em que a suposição era de que a célula estava propositalmente absorvendo o líquido extracelular. Na realidade, esse processo leva em solutos que a célula precisa do fluido extracelular ( Figura ).

Uma variação direcionada de endocitose emprega proteínas de ligação na membrana plasmática que são específicas para certas substâncias ( Figura ). As partículas se ligam às proteínas e a membrana plasmática invagina, levando a substância e as proteínas para dentro da célula. Se a passagem através da membrana do alvo de endocitose mediada por receptoré ineficaz, não será removido dos fluidos dos tecidos ou do sangue. Em vez disso, ele permanecerá nesses fluidos e aumentará sua concentração.

Algumas doenças humanas são causadas por uma falha na endocitose mediada pelo receptor. Por exemplo, a forma de colesterol denominada lipoproteína de baixa densidade ou LDL (também conhecida como colesterol “ruim”) é removida do sangue por endocitose mediada por receptor. Na doença genética humana, hipercolesterolemia familiar, os receptores de LDL estão com defeito ou faltando completamente. As pessoas com essa condição têm níveis de colesterol com risco de vida em seu sangue, porque suas células não conseguem remover a substância química do sangue.

Em contraste com estes métodos de movimentação de material para uma célula é o processo de exocitose. A exocitose é o oposto dos processos discutidos acima, em que seu objetivo é expelir o material da célula para o fluido extracelular. Uma partícula envolta em membrana se funde com o interior da membrana plasmática. Essa fusão abre o envelope membranoso para o exterior da célula e a partícula é expelida para o espaço extracelular ( Figura ).