Apostila Poliedro - Biologia [Volume 2]

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Dennis Kunkel Microscopy/Science Photo Library/Fotoarena

Eletromicrografia de transmissão da região apical de duas células intestinais, com destaque para as microvilosidades. (Cores artificiais. Aumento de 50 mil vezes.)

FRENTE 1

6 CAPÍTULO

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Envoltórios celulares Todas as células vivas têm um envoltório externo conhecido como membrana plasmática, que separa o conteúdo do citoplasma do meio extracelular. Em algumas células, como as intestinais, a membrana plasmática apresenta especializações denominadas microvilosidades, que são semelhantes aos dedos de uma luva e aumentam a área de absorção de nutrientes. Há, ainda, outros tipos de envoltórios celulares, e a composição química, a estrutura, as funções e as especializações dos principais tipos serão apresentadas neste capítulo.

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Parede celular Muitos seres vivos, como bactérias, arqueas, algas, plantas e fungos, têm um envoltório celular localizado externamente à membrana plasmática denominado parede celular. Os únicos seres vivos que não têm parede celular são os animais, algumas espécies de protozoários e algumas bactérias (como as micoplasmas). Esse envoltório – resistente e flexível – faz a proteção mecânica e a manutenção do formato celular, além de evitar o rompimento da célula pela entrada excessiva de água. É importante destacar que o controle de entrada e saída de substâncias da célula não é feito pela parede celular. A composição química da parede celular varia nos diversos grupos de seres vivos. Nas bactérias, ela é composta principalmente de peptideoglicanos, moléculas exclusivas desses organismos. Nos fungos, predomina a quitina, um polissacarídeo nitrogenado. Já nas algas, a composição pode conter celulose (maioria das algas), sílica (diatomáceas), ágar (algas vermelhas) e alginatos (algas pardas).

Célula vegetal Nas plantas, a parede celular é formada por polissacarídeos – microfibrilas de celulose, hemicelulose e pectina – e proteínas. Células vegetais jovens têm apenas uma parede celular primária, que é mais fina e flexível por ser formada por uma disposição mais frouxa das microfibrilas de celulose, possibilitando o crescimento celular. Quando a célula vegetal cessa seu crescimento e atinge a maturidade, a parede celular é reforçada. Nesse momento, muitas células produzem a parede celular secundária entre a membrana plasmática e a parede celular primária. Além de ter uma disposição mais densa de celulose, a parede secundária pode conter outras moléculas, como a lignina, que confere certa rigidez à parede celular, e a suberina, molécula hidrofóbica que impermeabiliza a célula. Entre células vegetais vizinhas, há uma camada denominada lamela média (do latim lamina, placa fina), que promove a adesão entre elas. A lamela média é formada por pectina associada a alguns minerais, como cálcio e magnésio.

Biophoto Associates/Science Source/Fotoarena

Núcleo

Vacúolo

Parede secundária

Parede Cloroplasto secundária

Parede primária Lamela média

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO CORES FANTASIA

Membrana plasmática Lamela média

Parede primária

Parede celular

Membrana plasmática

Plasmodesmos

CAMPBELL, N. A. et al. Biology: a global approach. 12. ed. Harlow: Pearson, 2020. Ao centro, representação esquemática de uma célula vegetal, com destaque, à direita, para a representação de um corte evidenciando a parede celular primária, a parede celular secundária e a lamela média. À esquerda, a eletromicrografia de transmissão mostra a parede celular do xilema da planta Taxus canadensis. (Cores artificiais. Aumento de 21 mil vezes.)

Plasmodesmos Mesmo com parede celular espessa, as células vegetais não estão isoladas umas das outras. Há diversos poros na parede celular, denominados pontuações, através dos quais se formam pontes citoplasmáticas chamadas plasmodesmos (do latim plasma, líquido, e desmos, ligação). O citoplasma das células pode passar pelos plasmodesmos, permitindo o livre intercâmbio de substâncias, como água, minerais, proteínas e RNA. As membranas plasmáticas de células vizinhas são interconectadas. Elas passam pelas pontuações e revestem os canais, pelos quais podem passar diversas moléculas. Geralmente, pelos plasmodesmos também passa uma projeção membranosa denominada desmotúbulo, que une o retículo endoplasmático de células vizinhas.

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BIOLOGIA

Capítulo 6

Parede celular

Membrana plasmática

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO CORES FANTASIA

Retículo endoplasmático

Lamela média Desmotúbulo Plasmodesmo MAUSETH, J. D. Botany: an introduction to Plant Biology. 7. ed. Burlington, MA: Jones & Bartlett Learning, 2019. Representação esquemática dos plasmodesmos: pontes citoplasmáticas que permitem a comunicação entre células vegetais vizinhas.

Envoltórios celulares

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Membrana plasmática Todas as células (procarióticas e eucarióticas) têm como envoltório principal a membrana plasmática, também conhecida como plasmalema ou membrana celular. Com cerca de  nanômetros de espessura, a membrana plasmática só pode ser observada por meio de um microscópio eletrônico. Sua composição é lipoproteica, ou seja, é formada principalmente por fosfolipídios e proteínas, mas também podem ser encontrados carboidratos associados à parte externa. Algumas funções desempenhadas pela membrana plasmática são a delimitação da célula, o transporte de substâncias (permeabilidade seletiva), a participação ativa nos movimentos celulares, o reconhecimento celular e a recepção e a transmissão de estímulos.

O2

Ca2+

CO2

Glicerol

Aminoácidos

N2

H2O

Na+

H+

CL–

Glicose Etanol

Macromoléculas polares e íons não conseguem atravessar a bicamada de fosfolipídios.

Moléculas pequenas e apolares conseguem atravessar a bicamada de fosfolipídios.

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

CORES FANTASIA

HILLIS, D. M. et al. Life: the science of biology. 12. ed. Nova York: W. H. Freeman and Company, 2020.

Modelo do mosaico fluido Em , o citologista estadunidense Seymour Jonathan Singer (-) e o bioquímico, também estadunidense, Garth L. Nicholson (-) propuseram o modelo do mosaico fluido para explicar a estrutura e a organização da membrana plasmática. De acordo com esse modelo, existem diferentes tipos de proteína embutidos em uma bicamada fluida de fosfolipídios. A membrana plasmática não é formada por moléculas estagnadas na mesma posição; pelo contrário, ocorre grande movimentação de moléculas devido à fluidez da membrana. Em uma analogia, pode-se entender a camada de fosfolipídios como um lago, onde as proteínas flutuam livremente.

Representação esquemática da permeabilidade da bicamada fosfolipídica.

A fluidez da membrana depende do número de ligações duplas nas caudas dos fosfolipídios e da quantidade de colesterol existente (no caso das células animais). Cada ligação dupla faz uma dobra na cauda do ácido graxo, favorecendo a fluidez da membrana. Essa fluidez permite a execução de movimentos celulares pela membrana, o crescimento celular, a secreção de substâncias e até mesmo a regeneração, caso aconteça um trauma mecânico. Membrana mais fluida

Aldona Griskeviciene/ Shutterstock.com

Glicoproteína Glicolipídio

Carboidratos

Ácidos graxos

Glicocálice Proteínas

Colesterol

Membrana mais viscosa Fosfolipídios

Bicamada fosfolipídica

CORES FANTASIA

Representação esquemática do modelo do mosaico fluido da membrana celular.

Bicamada lipídica A estrutura básica da membrana plasmática é a bicamada lipídica, formada, principalmente, por fosfolipídios. Essas biomoléculas são anfipáticas, ou seja, têm porções polares e apolares. As regiões polares e hidrofílicas formam a “cabeça” dos fosfolipídios – voltadas para os meios intra e extracelular –, enquanto as partes apolares e hidrofóbicas constituem as “caudas” – que se aproximam, formando uma região apolar no interior da bicamada.

Ácidos graxos saturados

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO CORES FANTASIA

Representação esquemática da relação entre a insaturação dos fosfolipídios e o grau de fluidez da membrana plasmática.

As células animais apresentam cerca de % de colesterol na membrana plasmática. Essa molécula reduz a fluidez da membrana em temperaturas mais altas, pois interage fortemente com os fosfolipídios, diminuindo a movimentação deles. Já em temperaturas baixas, o colesterol evita a solidificação dos componentes da membrana, pois mantém separadas as caudas dos ácidos graxos dos fosfolipídios.

FRENTE 1

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

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Proteínas As proteínas que fazem parte da membrana plasmática podem ser classificadas como integrais ou periféricas. As proteínas integrais ficam associadas firmemente à membrana, estando parcial ou totalmente embebidas na bicamada fosfolipídica. Já as proteínas periféricas não ficam associadas tão firmemente à membrana, pois penetram apenas nas regiões mais externas da bicamada lipídica. As proteínas de membrana exercem várias funções. Entre elas, destacam-se: 1. Reconhecimento celular: algumas glicoproteínas e glicolipídios atuam como marcadores da identidade celular, permitindo o reconhecimento das células próprias e das invasoras. 2. Ligante: algumas proteínas ancoram filamentos dentro e fora da célula, fornecendo estabilidade estrutural e de formato. Essas proteínas também podem manter duas células unidas e participar dos movimentos celulares. 3. Transporte de substâncias: proteínas transportadoras e canais permitem a passagem de substâncias para os meios intra e extracelular, com ou sem consumo de ATP. 4. Recepção de estímulos: proteínas denominadas receptores atuam no reconhecimento de moléculas específicas, conhecidas como ligantes. O contato de um ligante com o receptor específico promove uma alteração na proteína que desencadeia uma resposta celular. 5. Enzimática: algumas proteínas integrais atuam como enzimas e catalisam reações específicas na superfície externa ou interna da célula. Fibras

Meio extracelular Ligante Receptor

Enzimas ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO CORES FANTASIA

Glicoproteína

ATP

Citoesqueleto Ligante

Reconhecimento celular

Transporte de substâncias

Citosol Recepção de estímulos

Enzimática

CAMPBELL, N. A. et al. Biology: a global approach. 12. ed. Harlow: Pearson, 2020. Representação esquemática das principais funções exercidas pelas proteínas da membrana plasmática.

Estabelecendo relações

ELEMENTOS

CORES

FORA DE FANTASIA Membrana plasmática e imunidade natural ao vírus HIV PROPORÇÃO O vírus HIV é o causador da aids, que afeta HIV B A A milhões de pessoas no planeta. Para invadir GP120 as células de defesa (os linfócitos TCD), os vírus precisam se fixar à superfície da membrana plasmática. Nesse processo, conhecido como adsorção, a glicoproteína viral GP interage com as proteínas CD e CCR do linfócito T, que atuam como receptor viral e correceptor viral, respectivamente. Estudos demonstraram que várias Receptor Membrana pessoas resistentes ao HIV têm uma muta(CD4) Receptor Correceptor plasmática ção no gene da proteína CCR. A ausência (CD4) (CCR5) Linfócito dessa proteína na membrana plasmática CAMPBELL, N. A. et al. Biology: a global approach. 12. ed. Harlow: Pearson, 2020. das células impede a fixação correta dos (A) Fixação e penetração do vírus HIV em uma pessoa não resistente, que tem o correceptor vírus, tornando esses indivíduos resistentes CCR5 na membrana plasmática do linfócito T. (B) Sem o correceptor CCR5, o vírus não se fixa ao vírus causador da aids. corretamente, o que impede a infecção.

Especializações da membrana plasmática Em muitos tecidos animais, há grande adesão entre as células, o que evita que elas se desprendam ou que ocorra a passagem de substâncias entre elas. Também há tecidos em que é fundamental ocorrer a passagem de substâncias de uma célula para outra, assegurando o metabolismo e as ações integradas. As zonas de oclusão são regiões com filamentos reticulados de proteínas transmembrana. Essas regiões unem as superfícies externas de células adjacentes, vedando a passagem de substâncias pelo espaço entre elas. Essas ligações

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BIOLOGIA

Capítulo 6

Envoltórios celulares

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são encontradas, por exemplo, nas células epiteliais do estômago, do intestino e da bexiga urinária. Nesses órgãos, as zonas de oclusão evitam que as fezes ou a urina entrem em contato com o sangue ou com tecidos vizinhos. Os desmossomos (do latim desmos, ligação, e soma, corpo) são estruturas responsáveis pela grande adesão entre células vizinhas, mantendo-as firmemente unidas. São formados por placas com proteínas transmembrana, denominadas caderinas, que se estendem para o espaço intercelular, ligando uma célula a outra. As placas também se ligam aos filamentos intermediários da queratina, proteína componente do citoesqueleto. Os desmossomos proporcionam estabilidade mecânica aos tecidos, mantendo as células epidérmicas unidas sob tensão e as células musculares unidas durante a contração. As junções gap (do inglês gap, lacuna), também conhecidas como nexos ou junções comunicantes, têm proteínas denominadas conexinas, que formam pequenos túneis, os conéxons, que conectam células vizinhas. Por meio dos conéxons, íons e outras moléculas pequenas, como aminoácidos e glicose, podem se difundir de uma célula a outra. As junções comunicantes são importantes para o funcionamento de diversas células do corpo, como as embrionárias, as nervosas e as do músculo cardíaco. Elas permitem, por exemplo, que os impulsos elétricos se espalhem rapidamente pelo miocárdio, fazendo o músculo cardíaco se contrair totalmente. No revestimento interno do intestino, as células epiteliais apresentam microvilosidades (do grego micros, pequeno, e villos, pelo), que são projeções (evaginações) da membrana plasmática semelhantes aos dedos de uma luva. As microvilosidades são sustentadas por microfilamentos de actina (proteínas do citoesqueleto) e potencializam a absorção de nutrientes pelo organismo, já que aumentam a superfície de contato com o bolo alimentar. ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

CORES FANTASIA

Actina Membrana plasmática Queratina

Microvilosidade Espaço intercelular

Placa Membrana plasmática

Conéxons

Proteínas transmembrana Caderina

Espaço intercelular

Membrana plasmática

Queratina Zona de oclusão

Desmossomo

Junção comunicante MASON, K. A. et al. Biology. 11. ed. Nova York: McGraw-Hill Education, 2017.

Representação esquemática de especializações da membrana plasmática: zonas de oclusão, desmossomos, junções comunicantes e microvilosidades.

Glicocálice Nas células animais, a face externa da membrana plasmática tem carboidratos (geralmente oligossacarídeos) associados às proteínas e aos lipídios, formando glicoproteínas e glicolipídios. O conjunto de glicoproteínas e glicolipídios é conhecido como glicocálice (do grego glikys, açúcar, e do latim calyx, envoltório), uma malha que envolve a célula. Uma das principais funções do glicocálice é atuar no reconhecimento celular, permitindo que o organismo reconheça e ataque células invasoras. O glicocálice também cria um ambiente diferenciado – ajudando a célula a executar suas funções – e protege a célula contra danos químicos e físicos. Nas células intestinais, o glicocálice retém enzimas responsáveis pela digestão de proteínas e dissacarídeos dos alimentos.

A membrana plasmática separa os meios intra e extracelular, possibilitando à célula regular sua composição química. Além disso, permite a passagem de algumas substâncias e moléculas, enquanto impede a passagem de outras. Assim, a membrana plasmática apresenta a chamada permeabilidade seletiva. Existem três principais mecanismos de transporte pela membrana plasmática: o passivo (sem gasto de ATP), o ativo (com gasto de ATP) e o vesicular (com a participação de vesículas).

FRENTE 1

Transporte de substâncias através da membrana

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O transporte passivo não consome moléculas de ATP: a energia para o deslocamento das substâncias é proveniente do gradiente de concentração, ou seja, da diferença de concentração de determinada substância no citosol e no fluido extracelular. Existem dois tipos principais de transporte passivo: difusão e osmose.

permease) altera a sua forma ao se ligar a determinadas moléculas polares, como a glicose e os aminoácidos, permitindo a passagem de substâncias pela membrana plasmática. W.Y. Sunshine/Shutterstock.com

Transporte passivo

Difusão Na difusão, as partículas de soluto (moléculas ou íons) se movem de regiões onde estão mais concentradas para outras com menor concentração, até que ocorra um equilíbrio. Em uma solução, a tendência é que seus componentes fiquem uniformemente distribuídos. Isso pode ser observado quando uma gota de corante é colocada em um recipiente com água; inicialmente, as moléculas do corante ficam muito concentradas, mas logo se espalham pela solução, até alcançarem o estado de equilíbrio. Água

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Moléculas do corante concentradas em uma região

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Moléculas do corante uniformemente distribuídas

NARUDON ATSAWALARPSAK/Shutterstock.com

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Difusão das moléculas do corante na solução

Fosfolipídio

Proteína transportadora

Difusão facilitada

Difusão simples ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

Proteína canal

CORES FANTASIA

Representação esquemática das difusões simples e facilitada pela membrana plasmática. Na difusão simples, as substâncias passam pela bicamada fosfolipídica. Na difusão facilitada, as substâncias atravessam a membrana por meio da proteína canal ou da proteína transportadora.

A taxa de difusão, ou seja, a velocidade de transporte das substâncias, é diferente na difusão simples e na difusão facilitada. No primeiro caso, a taxa de difusão é diretamente proporcional ao gradiente de concentração da substância, ou seja, quanto maior o gradiente de concentração, maior a taxa de difusão. Já no caso da difusão facilitada, inicialmente, o aumento do gradiente de concentração promove um aumento na taxa de difusão, mas esta logo diminui, até o ponto em que se torna constante. Esse ponto indica que o sistema de transporte está saturado, porque todas as proteínas transportadoras estão ocupadas.

Velocidade de transporte de solutos na difusão simples e na difusão facilitada

Processo de difusão de um corante em um recipiente com água.

Na difusão simples, moléculas apolares, como os gases, atravessam a bicamada de fosfolipídios. O gás oxigênio, por exemplo, entra nas células passando através dos fosfolipídios, a favor do gradiente de concentração. Quando o oxigênio é consumido na respiração celular, a concentração desse gás no ambiente intracelular cai, provocando novamente sua difusão do ambiente externo (mais concentrado) para o interior das células. Na difusão facilitada, substâncias que não podem passar diretamente pela bicamada fosfolipídica atravessam a membrana plasmática por meio de proteínas especiais. Existem dois tipos de proteína que participam da difusão facilitada: a canal e a transportadora. A proteína canal, quando está no estado aberto, forma um corredor na membrana plasmática pelo qual as substâncias, como íons, podem atravessar para dentro ou para fora. Já a proteína transportadora (também conhecida como carreadora ou

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BIOLOGIA

Capítulo 6

Velocidade de transporte

Todos os transportadores estão ocupados. Difusão facilitada

Difusão simples

Alguns transportadores estão ocupados.

Concentração do meio extracelular A velocidade do transporte por difusão simples depende apenas da concentração do meio extracelular. Por difusão facilitada, ela depende também da disponibilidade de proteínas.

Osmose A osmose é um caso especial de difusão em que as moléculas de água (ou outro solvente) se deslocam do meio menos concentrado em soluto (hipotônico) para outro mais concentrado em soluto (hipertônico) através de uma membrana semipermeável. A tendência é que esse movimento passivo de água ocorra até que os meios apresentem concentrações equivalentes de solutos. Nas células,

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a membrana plasmática atua como uma barreira semipermeável, permitindo a passagem de água com facilidade, enquanto dificulta ou impede a de diversos tipos de solutos.

Atenção Ao comparar a concentração de soluto entre duas soluções, aquela com maior concentração é chamada de hipertônica (do grego hyper, superior), enquanto a com menor concentração é denominada hipotônica (do grego hypo, inferior). Quando duas soluções apresentam a mesma concentração de solutos, elas são consideradas isotônicas (do grego iso, semelhante).

Um experimento para a demonstração da osmose consiste em utilizar um tubo em formato de U com uma membrana semipermeável separando seus lados esquerdo e direito. No lado esquerdo, adiciona-se água pura, enquanto, no direito, coloca-se o mesmo volume de uma solução contendo um soluto que não passa pela membrana semipermeável. Como a concentração de soluto é maior do lado direito, ocorre a passagem de água da esquerda para a direita, e, assim, o volume do lado esquerdo diminui, enquanto o do outro lado aumenta. O aumento de volume do lado direito apresenta um limite, já que, quanto maior a coluna de água, maior é a pressão hidrostática sobre a membrana semipermeável. Essa pressão empurra moléculas de água de volta para o lado esquerdo do tubo. Por outro lado, a solução com o soluto também exerce uma força, denominada pressão osmótica. Quanto maior a concentração de uma determinada solução, maior será a sua pressão osmótica. Se for aplicada uma pressão do lado direito com um pistão, a quantidade de pressão necessária para reestabelecer a condição inicial será equivalente à pressão osmótica.

Estabelecendo relações Osmose e preservação dos alimentos O salgamento de carnes e outros alimentos é feito para preservá-los por mais tempo, pois os microrganismos decompositores, como as bactérias e os fungos, não sobrevivem em meios hipertônicos. Nesses ambientes, eles morrem por desidratação ao perderem água por osmose. Por esse motivo, o sódio (componente do sal comum) é adicionado a vários produtos industrializados, como bolachas, salgadinhos, enlatados e embutidos. Esse mesmo princípio osmótico explica a preservação de frutas cristalizadas (envolvidas com açúcar), em que se cria um ambiente hipertônico que impede a sobrevivência dos microrganismos.

A osmose nas células A passagem de moléculas de água através da membrana plasmática pode ocorrer por difusão pela bicamada lipídica, mas as células também têm proteínas canal denominadas aquaporinas, que formam canais seletivos às moléculas de água. Essas proteínas podem oscilar entre um estado aberto ou fechado, possibilitando às células controlar a sua permeabilidade à água. As aquaporinas são bastante abundantes nos vacúolos das células vegetais e nas células humanas dos túbulos renais, locais de grande reabsorção de água. CORES FANTASIA

Meio extracelular

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

Aquaporina

Lado direito

Lado esquerdo

Citosol TAIZ, L. et al. Fundamentos de fisiologia vegetal. Porto Alegre: Artmed, 2018.

Membrana semipermeável ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

Osmose

Soluto Osmose

Movimento causado pela pressão hidrostática Pressão exercida = Pressão osmótica

CORES FANTASIA

TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Princípios de Anatomia e Fisiologia. 14. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. Representação esquemática de um experimento que demonstra o processo de osmose e a pressão osmótica.

Representação esquemática da atuação da aquaporina, proteína que regula a passagem de água pela membrana plasmática.

Em geral, nas células humanas a concentração do citosol é equivalente à do plasma sanguíneo (meio extracelular). Nessa condição isotônica, o volume das células permanece constante, já que não ocorre grande movimentação de água por osmose. Quando hemácias sanguíneas, por exemplo, são mergulhadas em soluções com pressão osmótica diferente da do citosol, ocorre alteração no formato e no volume, já que a água se desloca para dentro ou para fora delas. Em solução hipotônica, a água entra nas hemácias por osmose, causando o aumento do volume celular e, consequentemente, a ruptura da membrana plasmática e o extravasamento de citosol. Esse fenômeno é conhecido como lise celular ou hemólise (do grego hematos, sangue, e lyse, quebra). Já em solução hipertônica, a água sai das hemácias por osmose, causando o encolhimento das células, que se tornam murchas, fenômeno chamado crenação.

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Água

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Aldona Griskeviciene/ Shutterstock.com

Solução hipotônica HO

Solução isotônica HO

HO

Lisada

Solução hipertônica

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

CORES FANTASIA

HO

Murcha

Normal

Como vimos, as células de plantas, bactérias, arqueas, algas e fungos têm parede celular externa, que funciona como uma barreira física que impede a ruptura da membrana plasmática. Em solução hipotônica, as células vegetais absorvem água por osmose até atingirem um tamanho máximo, ficando túrgidas (firmes). Isso acontece porque, à medida que o vacúolo enche de água, ele pressiona o citoplasma e a parede celular, que é pouco elástica. A pressão do vacúolo na parede celular faz com que ela exerça uma pressão contrária à entrada de água, conhecida como pressão de turgor. Algo parecido ocorre quando uma câmara de ar se expande, fica cheia e pressiona a parede de um pneu e este espreme a câmara, Solução hipotônica Solução isotônica Solução hipertônica expulsando o ar para fora. Membrana plasmática Parede celular Em ambiente isotônico, não ocorre entrada ELEMENTOS FORA DE de água nas células vegetais, que permanecem PROPORÇÃO flácidas. Já em solução hipertônica, ocorre perda CORES excessiva de água para o meio externo e redução FANTASIA HO HO do volume do vacúolo e do citoplasma, fenômeHO no conhecido como plasmólise. A membrana H O plasmática acompanha a redução de volume do Citoplasma vacúolo e se afasta da parede celular, tornando as Núcleo HO HO células plasmolisadas. Se a célula plasmolisada é Vacúolo mergulhada em uma solução hipotônica, ela pode se tornar novamente túrgida, fenômeno conhecido como deplasmólise. Túrgida Flácida Plasmolisada

Aldona Griskeviciene/Shutterstock.com

Representação esquemática do comportamento das hemácias em soluções com diferentes tonicidades.

Representação esquemática de uma célula vegetal em soluções com diferentes tonicidades.

Saiba mais Em muitas algas e protozoários de água doce, o controle osmótico é realizado por organelas conhecidas como vacúolos contráteis ou pulsáteis. Essas organelas são responsáveis pela eliminação do excesso de água que entra constantemente por osmose nas células desses organismos, que ficam em um ambiente hipotônico. A contração frequente dos vacúolos contráteis evita a lise celular nesses organismos, que não têm parede celular. A forma e o número de vacúolos por célula variam nos diferentes grupos de protistas.

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

Vacúolo contrátil

Membrana plasmática

Interior da célula

A água passa do citoplasma para canais radiais e, então, para o vacúolo central...

CORES FANTASIA

Cílios Exterior da célula ... que se expande e se funde com a membrana plasmática...

... expele seus conteúdos...

... e se destaca da membrana.

Representação do processo de eliminação do excesso de água pelo vacúolo contrátil do paramécio, um protozoário de água doce.

HILLIS, D. M. et al. Life: the Science of Biology. 12. ed. Nova York: W. H. Freeman and Company, 2020.

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BIOLOGIA

Capítulo 6

Envoltórios celulares

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Proteína transportadora

Alguns solutos polares ou com carga elétrica são levados de regiões onde sua concentração é baixa para outras de maior concentração, isto é, contra o gradiente de concentração (o contrário do que ocorre na difusão). Nesses casos, acontece o transporte ativo desses solutos, com gasto de ATP e mediação de uma proteína transportadora. A energia resultante da hidrólise do ATP altera o formato da proteína transportadora, também conhecida como bomba, que bombeia uma substância de uma região onde ela está menos concentrada para outra de maior concentração. Como exemplos de solutos que se movem por transporte ativo, podem-se citar íons (como Na1, K1 e CL–), monossacarídeos e aminoácidos.

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO CORES FANTASIA

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Transporte ativo

ATP

Representação esquemática do transporte ativo de um soluto por uma proteína transportadora, um processo que consome ATP.

Bomba de sódio e potássio

Dreamstime/Easypix Brasil

O mecanismo de transporte ativo mais conhecido nas células animais é a bomba de sódio e potássio, crucial para o metabolismo celular, o equilíbrio osmótico (manutenção do volume celular) e a geração de impulso elétrico em células nervosas e musculares. Por meio desse mecanismo, concentrações de potássio (K1) são mantidas sempre mais elevadas no meio intracelular (cerca de  a  vezes maiores do que no meio extracelular), o que possibilita o uso desse íon no metabolismo celular. Já as concentrações de sódio (Na1) são maiores no exterior das células (cerca de  a  vezes maiores que no citosol), o que evita a lise celular, já que altas concentrações desse íon na célula desencadeariam a entrada de água por osmose. [Na+]: baixa [K+]: alta

Citosol

1

2

Ambiente extracelular

3

4

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO CORES FANTASIA

[Na+]: alta [K+]: baixa

Representação esquemática do transporte ativo envolvendo os íons de sódio e de potássio. (1) Três íons sódio se ligam à proteína (bomba de sódio e potássio) quando o formato tridimensional dela tem maior afinidade pelo sódio. (2) A quebra de uma molécula de ATP libera um grupo fosfato, que é adicionado à proteína, alterando sua forma. (3) O novo formato da proteína permite a liberação dos íons sódio e a ligação de dois íons potássio. (4) A proteína retorna ao formato original, com baixa afinidade pelo potássio, que é liberado no meio intracelular, e com maior afinidade pelo sódio, reiniciando o ciclo.

Transporte vesicular No transporte vesicular, o material transportado entra ou sai da célula por meio de vesículas. Dependendo do destino do conteúdo das vesículas, o transporte vesicular pode ser classificado em dois tipos: endocitose e exocitose.

O termo endocitose (do grego endos, dentro, e kytos, célula) é uma denominação genérica para os processos de entrada (englobamento) de pequenas moléculas, macromoléculas, partículas grandes e até mesmo células inteiras. Em todos esses processos, o material englobado é revestido por uma vesícula lipoproteica derivada da membrana plasmática. A vesícula se separa da membrana e migra para o interior da célula, com o conteúdo englobado. Dependendo da quantidade e do tamanho do material englobado, a endocitose pode ser de dois tipos: fagocitose e pinocitose. Na fagocitose (do grego phagein, comer, e kytos, célula), as células projetam para fora parte de sua membrana plasmática, processo conhecido como evaginação, formando pseudópodes (do grego pseudo, falso, e podos, pé), que envolvem grandes partículas de alimentos ou células inteiras. Nesse processo, o material englobado fica confinado dentro de uma vesícula denominada fagossomo ou vacúolo alimentar.

FRENTE 1

Endocitose

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Membrana plasmática ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

Steve Gschmeissner/Science Photo Library/Fotoarena

J. Marini/Shutterstock.com

Fluido extracelular

Pseudópode

Bactéria

Citosol

CORES FANTASIA

B

A Fagossomo

(A) Representação esquemática da fagocitose. (B) Eletromicrografia de varredura de um macrófago englobando bactérias, em vermelho. (Cores artificiais. Aumento de 2 750 vezes.)

ELEMENTOS FORA DE PROPORÇÃO

Dennis Kunkel Microscopy/Science Photo Library/Fotoarena

Na sequência, o lisossomo (cheio de enzimas digestivas) se funde ao vacúolo alimentar, formando o vacúolo digestivo, onde ocorrerá a digestão do material englobado. Após a absorção dos produtos da digestão, o material não digerido fica no interior do vacúolo residual que, posteriormente, funde-se à membrana da célula, liberando o conteúdo para o meio extracelular. A fagocitose é o processo por meio do qual alguns protozoários, como as amebas, obtêm alimento. Algumas células humanas, como macrófagos e neutrófilos, também realizam fagocitose, não para a alimentação, mas na defesa do corpo contra microrganismos invasores, como bactérias e vírus. Na pinocitose (do grego pinein, beber, e kytos, célula), que ocorre em praticamente todos os tipos celulares, as células englobam líquidos e pequenas partículas de alimento. A membrana plasmática aprofunda-se no citoplasma (invaginação), formando uma bolsa que se estrangula nas bordas até liberar no interior da célula uma vesícula, denominada pinossomo, contendo o material englobado. A pinocitose ocorre frequentemente nas células endoteliais (que revestem os capilares) quando são recolhidos fluidos e solutos dissolvidos no sangue. Fluido extracelular

CORES FANTASIA

Marini/Shutterstock.com

Pinocitose Membrana plasmática Citosol

Invaginação

A

B

Membrana plasmática

Pinossomo (A) Representação esquemática da pinocitose. (B) Eletromicrografia de transmissão de uma célula humana do endotélio capilar realizando diversas pinocitoses. (Cores artificiais. Aumento de 30 900 vezes.)

O termo exocitose (do grego exos, fora, e kytos, célula) é uma denominação genérica para os processos que liberam materiais empacotados em vesículas para o meio extracelular. De maneira geral, nesses processos, a vesícula se aproxima da membrana plasmática e se funde a ela, liberando seu conteúdo. Quando a célula libera moléculas não digeridas, armazenadas nos vacúolos residuais, a exocitose é denominada clasmocitose. No entanto, diversas moléculas importantes produzidas pelas células, como enzimas e neurotransmissores, também são liberadas para atuar no ambiente extracelular. Nesses casos, a exocitose é denominada secreção celular.

14

BIOLOGIA

Capítulo 6

Fluido extracelular

Membrana plasmática

Enzimas

Marini/Shutterstock.com

Exocitose

Citosol Vesícula secretora Representação esquemática da exocitose de enzimas digestivas.

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Revisando 1. Quais são as moléculas mais abundantes encontradas, respectivamente, nas paredes celulares de bactérias, de fungos e de plantas? 2. A ilustração abaixo representa o modelo do mosaico fluido proposto para a membrana plasmática. A

6. Explique o mecanismo de osmose. 7. Analise a ilustração abaixo, que indica hemácias que foram mergulhadas em soluções de diferentes tonicidades. A

HO

B

HO

C

HO Aldona Griskeviciene/ Shutterstock.com

Kallayanee Naloka/Shutterstock.com

B

HO

Lisada

C

Normal

Murcha

Em relação à tonicidade, como podem ser classificadas as soluções nas situações A, B e C? Justifique a sua resposta. 8. Explique o que ocorre com as células vegetais ao serem colocadas em ambientes hipotônicos, como a água destilada.

3. Cite algumas funções desempenhadas pelas proteínas da membrana plasmática.

9. Analise a imagem a seguir, que representa diferentes tipos de transporte através da membrana plasmática. W.Y. Sunshine/Shutterstock.com

a) Que moléculas estão indicadas pelas letras A, B e C? b) Por que os termos “mosaico” e “fluido” são utilizados na descrição da membrana?

4. Observe o quadro abaixo relativo às especializações da membrana plasmática e às principais funções de cada uma delas. Que textos podem substituir os números de I a IV? Especialização

Principal função

Desmossomo

I

II

Passagem de substância entre as células vizinhas

Junção oclusiva

III

IV

Aumentar a área de absorção de nutrientes

5. O que é glicocálice e qual é sua principal função?

ATP

A

B

C

Escreva o nome dos mecanismos de transporte indicados pelas letras A, B e C e explique as diferenças entre eles. 10. Qual é a diferença entre endocitose e exocitose? Cite exemplos da ocorrência desses processos.

1. Uerj 2018 A composição assimétrica da membrana plasmática possibilita alguns processos fundamentais para o funcionamento celular. Um processo associado diretamente à estrutura assimétrica da membrana plasmática é: a) síntese de proteínas. b) armazenamento de glicídios. c) transporte seletivo de substâncias. d) transcrição da informação genética. 2. Mackenzie-SP 2018 O esquema representa um modelo de organização da membrana plasmática. A respeito dele, assinale a alternativa correta.

a) Essa organização é encontrada somente em células eucarióticas. b) A substância apontada em  ocupa local fixo na membrana.

FRENTE 1

Exercícios propostos

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c) As membranas que compõem organelas celulares apresentam apenas uma camada de fosfolipídios. d) A seta  indica carboidratos que compõem o glicocálix. e) A substância apontada em  está envolvida apenas em transportes ativos. 3. UFJF/Pism-MG 2020 Um professor do ensino médio de uma tradicional escola de Juiz de Fora resolveu fazer uma aula prática sobre membrana plasmática com seus alunos. Ele criou em laboratório células com as superfícies fluorescentes para o estudo do modelo proposto por Singer e Nicolson. Neste experimento, ele usou uma célula com a superfície fluorescente e observou-a em microscópio acoplado a um laser. O laser utilizado neste caso é capaz de degradar a fluorescência conjugada às moléculas na superfície celular. Iniciado o experimento, ele expôs um ponto específico da célula ao laser. Após cinco minutos de exposição da incidência do laser, observou que a região exposta perdia a fluorescência, mas o restante da célula continuava fluorescente. Entretanto, após uma hora de exposição, no mesmo ponto focal, toda a célula perdia a fluorescência. Baseado nesse experimento responda à questão abaixo. Quais moléculas perderam a fluorescência e qual é o modelo evidenciado neste experimento? a) Lipídios e Glicolipídios – Mosaico fluido. b) Proteínas e Glicoproteínas – Mosaico fluido. c) Lipídios e Proteínas – Mosaico simétrico. d) Lipídios e Proteínas – Mosaico fluido. e) Proteínas e Glicoproteínas – Mosaico simétrico. 4. Uece 2020 A respeito da membrana plasmática, é correto dizer que a) é o envoltório rígido e espesso que reveste todas as células. b) é uma bicamada de proteínas com lipídios nela inseridos. c) desempenha funções de reconhecimento e transporte de substâncias e tem permeabilidade seletiva. d) as fosfoproteínas que compõem sua bicamada são moléculas anfipáticas. 5. Uece 2018 Analise as seguintes afirmações sobre membrana plasmática e assinale-as com V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas. Cada tipo de membrana possui proteínas específicas que funcionam como portas de entrada e saída de moléculas do meio interno para o meio externo à célula, e vice-versa. Mosaico fluido é o modelo válido para explicar a membrana plasmática, mas não para as membranas que envolvem as organelas celulares. As proteínas periféricas se encontram embutidas nas membranas, interagindo fortemente com as porções hidrofóbicas dos lipídios e, por essa razão, são de difícil isolamento em laboratório.

16

BIOLOGIA

Capítulo 6

O2, CO2, ácidos graxos e hormônios esteroides são substâncias que entram e saem da célula por difusão simples, pois o movimento acontece apenas pela força do gradiente de concentração. A sequência correta, de cima para baixo, é: a) V, F, V, F. c) V, F, F, V. b) F, V, F, V. d) F, V, V, F. 6. Udesc 2016 A figura abaixo representa a estrutura proposta por Singer e Nicholson para a membrana plasmática.

Analise as proposições em relação à estrutura proposta por Singer e Nicholson e assinale (V) para verdadeira e (F) para falsa. A estrutura indicada por A representa a camada dupla de lipídios que compõem a membrana plasmática. A estrutura indicada por B representa as proteínas da membrana plasmática. A estrutura indicada por C são as fibras de celulose da parede celular. A estrutura proposta por Singer e Nicholson para a membrana plasmática independe de ser uma célula vegetal ou animal. Algumas proteínas presentes na membrana plasmática podem servir como receptores de substâncias para a célula. Assinale a alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo. a) V – V – F – F – F. d) F – F – F – V – V. b) V – V – F – V – V. e) V – V – F – F – V. c) V – V – V – V – V. 7. Famerp-SP 2018 Analise a figura, que ilustra, de maneira esquemática, a disposição das moléculas de fosfolipídios presentes em alguns componentes celulares.

Em células eucarióticas, tal disposição de fosfolipídios é encontrada a) no complexo golgiense e no retículo endoplasmático. b) no peroxissomo e no ribossomo. c) no citoesqueleto e na mitocôndria. d) nos centríolos e no lisossomo. e) no envoltório nuclear e no cromossomo.

Envoltórios celulares

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9. UFJF/Pism-MG 2021 O glicocálice, além de proporcionar resistência à membrana plasmática, constitui uma barreira contra agentes químicos e físicos do meio extracelular, confere a capacidade de reconhecimento entre as células e proporciona a formação de uma malha extracelular que mantém este ambiente adequado com a retenção de nutrientes e enzimas. O glicocálice é formado por: a) Ribossomos e ATP. b) Colesterol e vitamina. c) ATP e ADP. d) Glicoproteínas e glicolipídios. e) Açúcar e ribossomos. 10. Enem 2019 A fluidez da membrana celular é caracterizada pela capacidade de movimento das moléculas componentes dessa estrutura. Os seres vivos mantêm essa propriedade de duas formas: controlando a temperatura e/ou alterando a composição lipídica da membrana. Neste último aspecto, o tamanho e o grau de insaturação das caudas hidrocarbônicas dos fosfolipídios, conforme representados na figura, influenciam significativamente a fluidez. Isso porque quanto maior for a magnitude das interações entre os fosfolipídios, menor será a fluidez da membrana. Representação simplificada da estrutura de um fosfolipídio Cabeça polar Caudas hidrocarbônicas

Insaturação

Assim, existem bicamadas lipídicas com diferentes composições de fosfolipídios, como as mostradas de I a V. I

II

III

IV

V

Qual das bicamadas lipídicas apresentadas possui maior fluidez? a) I. d) IV. b) II. e) V. c) III.

11. Uerj 2018 Junções comunicantes ou junções gap, um tipo de adaptação da membrana plasmática encontrada em células animais, permitem a comunicação entre os citoplasmas de células vizinhas. Esse tipo de associação entre as células proporciona o seguinte resultado: a) forte adesão. b) barreira de proteção. c) integração funcional. d) exocitose de substâncias. 12. Enem Para explicar a absorção de nutrientes, bem como a função das microvilosidades das membranas das células que revestem as paredes internas do intestino delgado, um estudante realizou o seguinte experimento: Colocou 200 mL de água em dois recipientes. No primeiro recipiente, mergulhou, por 5 segundos, um pedaço de papel liso, como na FIGURA 1; no segundo recipiente, fez o mesmo com um pedaço de papel com dobras simulando as microvilosidades, conforme FIGURA 2. Os dados obtidos foram: a quantidade de água absorvida pelo papel liso foi de 8 mL, enquanto pelo papel dobrado foi de 12 mL.

FIGURA 

FIGURA 

Com base nos dados obtidos, infere-se que a função das microvilosidades intestinais com relação à absorção de nutrientes pelas células das paredes internas do intestino é a de a) manter o volume de absorção. b) aumentar a superfície de absorção. c) diminuir a velocidade de absorção. d) aumentar o tempo de absorção. e) manter a seletividade na absorção. 13. Enem PPL Alimentos como carnes, quando guardados de maneira inadequada, deterioram-se rapidamente devido à ação de bactérias e fungos. Esses organismos se instalam e se multiplicam rapidamente por encontrarem aí condições favoráveis de temperatura, umidade e nutrição. Para preservar tais alimentos é necessário controlar a presença desses microrganismos. Uma técnica antiga e ainda bastante difundida para preservação desse tipo de alimento é o uso do sal de cozinha (NaCL). Nessa situação, o uso do sal de cozinha preserva os alimentos por agir sobre os microrganismos, a) desidratando suas células. b) inibindo sua síntese proteica. c) inibindo sua respiração celular. d) bloqueando sua divisão celular. e) desnaturando seu material genético.

FRENTE 1

8. Uerj 2017 Os diferentes tipos de transplantes representam um grande avanço da medicina. Entretanto, a compatibilidade entre doador e receptor nem sempre ocorre, resultando em rejeição do órgão transplantado. O componente da membrana plasmática envolvido no processo de rejeição é: a) colesterol. c) citoesqueleto. b) fosfolipídeo. d) glicoproteína.

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14. PUC-Campinas 2023 A figura abaixo apresenta o esquema de uma célula vegetal colocada em soluções com concentrações salinas distintas.

I

II

III

17. FMP-RJ 2022 Uma célula artificial, contendo uma solução aquosa envolta por uma membrana de permeabilidade seletiva, foi imersa em um recipiente que contém uma solução diferente, como apresentado na figura abaixo.

“Célula” 0,03 M sacarose 0,02 M glicose

(Adaptado de: https://depositphotos.com)

De acordo com a figura, é correto concluir que, em relação ao meio celular, a solução a) I apresenta menor concentração de sais. b) II apresenta menor concentração de sais. c) III apresenta maior concentração de sais. d) I é hipertônica. e) III é isotônica. 15. Fuvest-SP 2015 Nas figuras abaixo, estão esquematizadas células animais imersas em soluções salinas de concentrações diferentes. O sentido das setas indica o movimento de água para dentro ou para fora das células, e a espessura das setas indica o volume relativo de água que atravessa a membrana celular.

“Meio” 0,01 M sacarose 0,01 M glicose 0,01 M frutose

REECE, Jane B., et al. Biologia de Campbell. 10a ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. P. 140.

Sabendo-se que a membrana é permeável a monossacarídeos, mas é impermeável a dissacarídeos, após algum tempo, a célula artificial ficará a) flácida, pois está em meio hipotônico. b) murcha, pois está em meio hipertônico. c) túrgida, pois está em meio hipertônico. d) com maior volume, pois está em meio hipotônico. e) com maior volume, pois está em meio hipertônico. 18. UFU-MG 2015 Hemácias humanas foram colocadas em três soluções com diferentes concentrações salinas (Soluções A, B e C) e as variações de seus volumes, após certo tempo, foram analisadas e ilustradas no gráfico abaixo. Solução A Volume das hemácias humanas

16. Enem 2019 Uma cozinheira colocou sal a mais no feijão que estava cozinhando. Para solucionar o problema, ela acrescentou batatas cruas e sem tempero dentro da panela. Quando terminou de cozinhá-lo, as batatas estavam salgadas, porque absorveram parte do caldo com excesso de sal. Finalmente, ela adicionou água para completar o caldo do feijão. O sal foi absorvido pelas batatas por a) osmose, por envolver apenas o transporte do solvente. b) fagocitose, porque o sal transportado é uma substância sólida. c) exocitose, uma vez que o sal foi transportado da água para a batata. d) pinocitose, porque o sal estava diluído na água quando foi transportado. e) difusão, porque o transporte ocorreu a favor do gradiente de concentração.

18

BIOLOGIA

Capítulo 6

Solução B Solução C Tempo

Em relação à tonicidade do citoplasma das hemácias humanas, as soluções A, B e C são, respectivamente, classificadas como a) hipotônica, hipotônica, isotônica. b) hipertônica, isotônica, hipotônica. c) hipotônica, isotônica, hipertônica. d) hipertônica, hipotônica, hipotônica. 19. FCMSCSP 2019 Duas células, A e B, foram cultivadas, separadamente, em soluções adequadas à sobrevivência. Em seguida, foram transferidas para uma mesma solução com concentração salina A diferente da anterior. O gráfico ao lado mostra a variação do B volume das células nesta solução. Volume celular

A ordem correta das figuras, de acordo com a concentração crescente das soluções em que as células estão imersas, é: a) I, II e III. c) III, I e II. e) III, II e I. b) II, III e I. d) II, I e III.

Tempo

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20. Uece 2020 A osmose reversa, que é utilizada na fabricação de bebidas, como em alguns tipos de água mineral, é um processo em que a) o solvente (água) flui de um compartimento com maior concentração de sais para um compartimento com menor concentração. b) o deslocamento do solvente (água), mediante a aplicação de uma pressão menor do que a pressão osmótica natural, transforma água salgada em água doce. c) a membrana é impermeável ao soluto, mas permeável ao solvente (água) que passa de uma região hipotônica para uma hipertônica. d) o solvente (água) passa de uma região menos concentrada para a mais concentrada, caracterizando um transporte passivo. 21. Mackenzie-SP 2016 A respeito da permeabilidade celular, assinale a alternativa correta. a) Não há participação de proteínas da membrana em nenhum tipo de transporte passivo. b) A bomba de sódio e potássio ocorre para garantir que os meios intra e extracelulares se mantenham isotônicos. c) A semipermeabilidade garante que a membrana seja capaz de controlar a passagem de qualquer tipo de substância através dela. d) Na difusão, uma vez que os meios se tornam isotônicos, continua a haver passagem das substâncias, mas agora na mesma velocidade em ambos os sentidos. e) Os processos de endocitose envolvem mudanças na estabilidade da membrana. 22. Unesp 2018 A resposta das células a pulsos elétricos sugere que a membrana plasmática se assemelha a um circuito elétrico composto por uma associação paralela entre um resistor (R) e um capacitor (C) conectados a uma fonte eletromotriz (E). A composição por fosfolipídios e proteínas é que confere resistência elétrica à membrana, enquanto a propriedade de manter uma diferença de potencial elétrico, ou potencial de membrana, é comparável a um capacitor. (Eduardo A. C. Garcia. Biofísica, 2002. Adaptado.)

A figura mostra a analogia entre um circuito elétrico e a membrana plasmática.

A diferença de potencial elétrico na membrana plasmática é mantida a) pelo bombeamento ativo de íons promovido por proteínas de membrana específicas. b) pela difusão facilitada de íons através de proteínas canais que transpassam a membrana. c) pela constante difusão simples de íons por entre as moléculas de fosfolipídios. d) pela transferência de íons entre os meios extra e intracelular por processos de endocitose e exocitose. e) pelo fluxo de água do meio mais concentrado em íons para o meio menos concentrado. 23. UFPR 2018 A bomba de sódio-potássio: . é caracterizada pelo transporte de íons potássio de um meio onde se encontram em menor concentração para outro, onde estão em maior concentração. . é uma forma de transporte passivo, fundamental para igualar as concentrações de sódio e potássio nos meios extra e intracelular. . está relacionada a processos de contração muscular e condução dos impulsos nervosos. . é fundamental para manter a concentração de potássio no meio intracelular mais baixa do que no meio extracelular. . é uma forma de difusão facilitada importante para o controle da concentração de sódio e potássio no interior da célula. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas  e  são verdadeiras. b) Somente as afirmativas  e  são verdadeiras. c) Somente as afirmativas  e  são verdadeiras. d) Somente as afirmativas ,  e  são verdadeiras. e) Somente as afirmativas ,  e  são verdadeiras. 24. UFJF/Pism-MG 2016 Para manter as diferenças entre as concentrações interna e externa dos íons sódio (Na1) e potássio (K1), proteínas presentes na membrana plasmática atuam como bombas de íons capturando ininterruptamente íons de sódio no citoplasma e transportando-os para fora da célula. Na face externa da membrana essas proteínas capturam íons de potássio do meio e os transportam para o citoplasma. Neste processo, o papel do trifosfato de adenosina (ATP) na membrana plasmática é: a) fornecer adenosina para o transporte ativo de proteínas. b) fornecer energia para o transporte ativo de substâncias. c) fornecer íons potássio (K1) para o transporte ativo de substâncias. d) manter as diferenças de concentrações de sódio (Na1) e potássio (K1). e) transportar substâncias para dentro e fora da célula. 25. Mackenzie-SP 2017 A respeito dos transportes realizados pela membrana plasmática, considere as afirmativas. I. A utilização de proteínas transportadoras é exclusiva de transportes ativos.

FRENTE 1

As células A e B e a característica da solução para qual elas foram transferidas são, respectivamente, a) macrófago, paramécio e solução hipertônica. b) paramécio, macrófago e solução hipertônica. c) paramécio, macrófago e solução hipotônica. d) macrófago, paramécio e solução hipotônica. e) paramécio, macrófago e solução isotônica.

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II. A insulina age acelerando a difusão facilitada da glicose para o interior das células. III. Íons são moléculas muito pequenas e, portanto, atravessam a membrana sempre por difusão simples. IV. Em todos os tipos de difusão, a passagem de solutos acontece a favor do gradiente de concentração. Estão corretas apenas as afirmativas a) I, II e IV. b) II e IV. c) I, III e IV. d) I e II. 26. FMC-RJ 2021 Na figura abaixo, analise o gradiente eletroquímico do Na1 (à esquerda) e do K1 (à direita).

Membrana plasmática

2 Na1

Gradiente eletroquímico de Na1

Gradiente eletroquímico de K1 2 K1

Considerando que a figura demonstra o antiporte de sódio e de potássio, os tipos de transporte que ocorrerão para jogar o sódio para fora e o potássio para dentro da célula são, respectivamente: a) ativo e passivo. b) passivo e transcitose. c) passivo e passivo. d) ativo e ativo. e) ativo e transcitose. 27. UFJF/Pism-MG 2017 O Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2016 foi para uma área bastante fundamental das Ciências Biológicas. O japonês Yoshinori Ohsumi foi escolhido pela sua pesquisa sobre como a autofagia realmente funciona. Trata-se de uma função ligada ao reaproveitamento do “lixo celular” e também ligada a doenças. Fonte: texto modificado a partir de http://www1.folha.uol.com.br/equilibrioesaude/2016/10/1819288-japones-vence-nobel-de-medicinapor-pesquisa-sobre-a-autofagia.shtml de 03/10/2016. Acesso em 16/10/2016.

Tanto no processo de autofagia, quanto na heterofagia, os __________ atuam realizando a digestão intracelular. De acordo com o tipo de célula, após o processo de digestão, forma-se o __________, que pode ser eliminado por __________ ou ficar retido indefinidamente no citoplasma da célula. Assinale a alternativa com a sequência CORRETA que completa os espaços tracejados: a) fagossomos, peroxissomo, pinocitose. b) lisossomos, corpo residual, clasmocitose. c) ribossomos, vacúolo digestivo, fagocitose. d) glioxissomos, lisossomo, clasmocitose. e) lisossomos, fagossomo, pinocitose. 28. UFRGS 2016 O quadro abaixo refere-se aos mecanismos de transporte através da membrana. Mecanismo de transporte

Energia externa necessária?

Força de movimento

Proteína de membrana necessária?

Especificidade

Difusão simples

Não

A favor do gradiente de concentração

Não

1

Difusão facilitada

Não

A favor do gradiente de concentração

2

Específico

Transporte ativo

3

Contra o gradiente de concentração

Sim

4

Assinale a alternativa que contém a sequência de palavras que substitui corretamente os números de 1 a 4, completando o quadro. a) específico – sim – sim – específico. b) específico – não – sim – não específico. c) não específico – sim – não – não específico. d) não específico – sim – sim – específico. e) não específico – não – não – específico.

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BIOLOGIA

Capítulo 6

Envoltórios celulares

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A

Volume relativo

A

1,5

Oócitos com aquaporinas X

1,4 1,3 1,2 1,2 1,0

Oócitos de controle 0

1

4 2 3 Tempo (min)

5

B

Controle

Aquaporinas

Aquaporinas

Texto complementar

.

. . Minutos

.

Sílvia Ferreira. Elaborado com base em Preston et al., 1992, Fig. 2, p. 386. Permeabilidade da membrana celular à água em oócitos de Xenopus laevis. (A) Lise celular dos oócitos injetados com RNA que codifica a proteína CHIP28 (aquaporina) está representada pela letra X. (B) Fotomicrografias dos oócitos no tempo indicado.

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Texto ANDRADE, R. O. Para tirar o sal da água. Pesquisa Fapesp, maio . Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br/ para-tirar-o-sal-da-agua/. Acesso em:  ago. . O artigo explica como a técnica de osmose reversa é utilizada para dessalinizar a água em regiões de escassez hídrica.

FRENTE 1

Vídeo “Biology: cell transport. Nucleus Medical Media”. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=ufCiGzDAk. Acesso em:  ago. . O vídeo utiliza animações em D para explicar a estrutura e o funcionamento da membrana plasmática no transporte seletivo de substâncias (em inglês, com legendas em portugês disponíveis).

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Exercícios complementares 1. Uema 2018 O envoltório celular presente em todas as células é a membrana plasmática e sua estrutura foi descoberta gradualmente. No ano de 1972, S. Singer e G. Nicholson, da Universidade da Califórnia (EUA), propuseram um modelo usado até hoje. A configuração molecular proposta pelos autores encontra-se representada na imagem a seguir. Face externa da membrana

Citoplasma LINHARES e GEWANDSZNAJDER. Biologia. São Paulo: Ática, 2014. (Adaptado)

Baseado nesse modelo, pergunta-se: a) Por que o modelo foi denominado de “mosaico fluido”? b) Explique o que vem a ser permeabilidade seletiva. 2. UEPG-PR 2017 O envoltório presente nas células é denominado membrana plasmática, e o modelo de sua estrutura foi proposto por S. J. Singer e G. Nicholson, em 1972, e denomina-se modelo do mosaico fluido. Assinale o que for correto quanto às características desta estrutura.  A parede celular, presente em bactérias, fungos e plantas, é um envoltório da membrana plasmática que confere resistência e torna a célula impermeável, uma vez que impede o trânsito de substâncias tanto de fora para dentro quanto de dentro para fora das células.  O glicocálice é formado por uma camada de glicídios, associados aos lipídios e às proteínas de membrana, proporcionando resistência à membrana e conferindo às células a capacidade de se reconhecerem.  A membrana plasmática tem como característica a permeabilidade seletiva, ou seja, a membrana plasmática permite a livre passagem de qualquer substância, independente de tamanho ou origem da mesma.  Segundo o modelo do mosaico fluido, existem duas camadas de fosfolipídios que formam um revestimento fluido, delimitando a célula e separando-a do meio externo. Existem proteínas que ficam imersas na bicamada fluida de fosfolipídios formando vias de passagem para substâncias. Soma: 3. UFPR 2023 A membrana celular, por delimitar o meio intra e extracelular, funciona como uma “portaria”, controlando o intercâmbio de substâncias, recebendo e emitindo sinais. Para cumprir essas diversas funções, a membrana conta com estruturas e sistemas

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BIOLOGIA

Capítulo 6

especializados, como, por exemplo, os receptores de membrana, responsáveis pela detecção de estímulos diversos, inclusive agentes invasores, e as proteínas, que atuam no transporte de substâncias. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa correta. a) Agentes infecciosos conseguem infectar células humanas porque interagem com receptores celulares específicos, enganando esse sistema de reconhecimento que permite a entrada desses agentes nas células. b) A passagem da água para fora da célula, em resposta à inserção desta em um meio concentrado em solutos, é feita por meio das bombas iônicas. c) A bicamada fosfolipídica da membrana celular é altamente permeável a moléculas hidrofílicas, uma vez que delimita o compartimento celular em ambientes aquosos. d) Os receptores de membrana responsáveis por detectar os estímulos são estruturas compostas de lipídio e fosfato, formando moléculas denominadas fosfolipídios, que contêm uma cauda apolar e uma cabeça polar. e) Os vírus, parasitas intracelulares obrigatórios, infectam células humanas por meio do processo de exocitose. 4. UEPG/PSS-PR 2019 As células encontram-se separadas do meio pelos envoltórios. Os envoltórios têm características que lhes permitem separar o interior da célula do meio externo, enquanto propiciam trocas de substâncias com o meio. Em relação às características e propriedades dos envoltórios celulares, assinale o que for correto.  A membrana plasmática é um envoltório celular dito de organização lipoproteica, ou seja, constituído principalmente de fosfolipídios e proteínas. Este envoltório constitui uma barreira semipermeável às células.  Em células vegetais, a membrana plasmática não está presente e a parede celular executa todas as funções de permeabilidade seletiva e de trocas entre os ambientes intra e extracelular.  O glicocálice é formado por uma série de vitaminas ligadas às proteínas na face interna da membrana plasmática. Sua função exclusiva é de sinalização celular das moléculas do citoplasma e do núcleo.  Em algumas bactérias, existe, além da membrana plasmática e da parede celular, outro envoltório externo: a cápsula, cuja espessura e a composição química variam de espécie para espécie que as possuem. Estes tipos de bactérias são chamadas de capsuladas. Soma:

Envoltórios celulares

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Tendo como referência o modelo precedente, correspondente ao mosaico fluido da membrana plasmática, julgue os itens a seguir. O glicocálix, formado por glicolipídios e glicoproteínas presentes na superfície da membrana plasmática, está envolvido com a adesão celular. A bicamada lipídica é formada por fosfolipídios cujos agrupamentos fosfato ficam voltados para o interior da bicamada. O colesterol, um lipídeo presente na membrana plasmática, interfere com a fluidez da membrana, diminuindo-a. As proteínas associadas à bicamada lipídica permitem que a célula interaja com o meio circundante de modo controlado, uma vez que estão envolvidas com o transporte seletivo de moléculas. 6. FCMSCSP 2021 A figura ilustra a composição vascular e o tecido epitelial de um órg