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A permeabilidade seletiva é a capacidade de algumas membranas de permitir que apenas solutos específicos passem de um lado para o outro. Ou seja, refere-se à capacidade que confere de escolher ou selecionar os solutos que podem passar e os que não podem, regulando assim o transporte de moléculas e íons através da membrana.
Uma membrana que exibe permeabilidade seletiva age como o porteiro de um clube exclusivo, monitorando cuidadosamente quem entra e quem não entra para garantir que apenas as pessoas certas estejam lá dentro. Além disso, também é responsável por remover aquelas moléculas que devem sair. Este tipo de transporte pode ser realizado de forma passiva (a favor do gradiente de concentração e sem a necessidade de energia) ou ativamente (contra o gradiente de concentração e através da hidrólise de ATP ou GTP).
Membranas seletivamente permeáveis versus semipermeáveis
Um termo relacionado que muitas vezes é muito confundido com permeabilidade seletiva é semipermeabilidade . De fato, muitos biólogos e profissionais das ciências da saúde, assim como textos de biologia e medicina, utilizam ambos os termos como se fossem a mesma coisa, quando isso não é inteiramente verdade.
Membranas semipermeáveis são aquelas que restringem a passagem de solutos com base em propriedades como tamanho, polaridade e carga elétrica. Nesse sentido, uma membrana semipermeável que permite a passagem de um soluto neutro de um determinado tamanho permitirá a passagem de todos os solutos neutros desse tamanho ou menores, mas não permitirá a passagem de moléculas neutras maiores.
Este é o princípio de funcionamento das membranas semipermeáveis utilizadas para a dessalinização da água do mar por osmose reversa . São membranas sintéticas poliméricas com poros muito pequenos que permitem apenas a passagem de moléculas de água e não de íons dissolvidos ou outros solutos neutros maiores.
Por outro lado, uma membrana que é seletivamente permeável pode ser permeável a uma molécula como a glicose, mas não permeável a outro carboidrato ainda menor. A razão é que, no caso da permeabilidade seletiva, essa seletividade é muito mais específica do que no caso da semipermeabilidade.
Talvez a confusão ou a razão pela qual os biólogos costumam usar ambos os termos de forma intercambiável seja porque a membrana celular é, por sua vez, um dos exemplos mais conhecidos de membranas semipermeáveis e membranas seletivamente permeáveis. De fato, na célula, a semipermeabilidade e a permeabilidade seletiva quase sempre andam de mãos dadas e trabalham juntas para controlar o transporte para dentro e para fora da célula e, assim, manter o equilíbrio complexo que mantém cada célula viva e eficiente.
Mecanismos de seletividade
Uma diferença fundamental entre seletividade e semipermeabilidade é o mecanismo pelo qual as partículas podem ou não passar de um lado da membrana para o outro. No caso de membranas semipermeáveis, a osmose e a difusão simples são os principais mecanismos de transporte. A osmose ocorre quando as moléculas de água atravessam a membrana através de poros formados por proteínas chamadas aquaporinas, passando do compartimento mais diluído para o mais concentrado em solutos.
Por outro lado, a membrana é formada por uma bicamada fosfolipídica com grupos fosfato hidrofílicos expostos em ambos os lados da membrana, enquanto as caudas hidrofóbicas de ácidos graxos estão concentradas no centro. Isso evita que solutos e íons polares atravessem a membrana, mas pequenos solutos apolares, como oxigênio e dióxido de carbono, podem se difundir livremente de um lado para o outro.
Em vez disso, a seletividade das membranas em relação à passagem de solutos é quase sempre mediada por uma ou mais proteínas de membrana. A permeabilidade seletiva envolve difusão facilitada ou transporte ativo .
difusão facilitada
A difusão facilitada é um tipo de transporte passivo mediado por proteínas transportadoras . Em um caso típico, essas proteínas se ligam ao soluto (ou substrato) em um lado da membrana. À medida que o soluto se liga, a proteína muda de conformação, empurrando o soluto através da membrana e liberando-o do outro lado.
Exemplo de permeabilidade seletiva por difusão facilitada
- O exemplo clássico desse tipo de mecanismo de transporte de glicose é mediado por uma família de proteínas chamadas transportadoras de glicose (fácil de lembrar). Existe toda uma família de proteínas transportadoras chamadas SLC2 que são responsáveis pelo transporte seletivo de carboidratos específicos, cátions e ânions inorgânicos e outros solutos.
Transporte ativo através da membrana
No caso do transporte ativo , refere-se ao transporte de solutos através da membrana contra seu gradiente de concentração. Ao ir contra esse gradiente, é necessário fornecer energia para que o processo ocorra, por isso é chamado de transporte “ativo”.
Existem dois tipos principais de transporte ativo, que são o transporte ativo primário (quando uma enzima chamada bomba transporta o soluto diretamente contra seu gradiente) e o transporte ativo secundário (no qual uma bomba transporta outro soluto contra seu gradiente e, então, esse gradiente fornece o energia para transportar um segundo soluto contra seu gradiente enquanto o primeiro se move a favor de seu gradiente.)
Exemplos de permeabilidade seletiva por transporte ativo
- Como exemplo de transporte ativo primário podemos citar a bomba de sódio/ potássio , que utiliza a energia contida em uma molécula de ATP para transportar simultaneamente três íons sódio para fora da célula e 2 íons potássio para dentro, em ambos os casos um contra o outro. gradientes de concentração.
- Outro exemplo de transporte ativo é a bomba de prótons na membrana mitocondrial interna. Nesse caso particular, a energia necessária para mover os prótons contra seu gradiente de concentração vem das reações redox da cadeia respiratória aeróbica . Este tipo de transporte torna a membrana interna da mitocôndria uma membrana seletivamente permeável.
- Finalmente, como exemplo de transporte ativo secundário está a permeabilidade seletiva da membrana aos íons cálcio mediada pelo antiportador sódio cálcio. Este antiportador usa o gradiente de concentração de sódio gerado pela bomba de sódio e potássio para bombear um íon de cálcio para fora da célula enquanto 3 íons de sódio entram nela.
Referências
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