A diferença de concentração dos íons k+ e ca++ nos meios intracelular e extracelular é mantida por

A bomba de sódio e potássio faz referência a um dos tipos de transporte ativo que acontecem nas células do corpo humano. O processo se dá em razão da diferença de concentrações de sódio (Na+) e Potássio (K+) no interior e exterior da célula.

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Como ocorre a Bomba de Sódio e Potássio
Membrana citoplasmática
Entenda como funciona a bomba sódio-potássio

A fim de manter a diferença na concentração dos íons de sódio e potássio dentro e fora da célula, uma fonte de energia ATP é necessária intervir. Dessa forma, a bomba de sódio e potássio acaba por se caracterizar como um transporte ativo.

Diretamente relacionado com a transmissão dos impulsos nervosos, esse tipo de transporte ativo também tem relação direta com a contração muscular.

Como ocorre a Bomba de Sódio e Potássio

Sob condições normais, a concentração de Sódio é mais baixa no interior da célula do que no exterior. Por outro lado, a concentração de Potássio é mais alta no meio intracelular do que no meio extracelular.

Basicamente, portanto, o Na+ entrará naturalmente na célula, enquanto o K+ deixará a célula, em um processo de difusão. Isso ocorre pelo fato de que os solutos sempre tendem a se equilibrar no teor, a fim de estabelecer concentração igual em diferentes meios.

Na bomba de sódio e potássio, no entanto, para realização do próprio metabolismo é fundamental que haja diferenças de concentração entre os íons K+ e Na+. Ou seja, isso significará que o sódio necessitará estar em menor concentração no interior da célula, bem como o Potássio em maior concentração.

Condições para a bomba de sódio e potássio

Para a adequada ocorrência da bomba de sódio e potássio, duas condições se tornam imprescindíveis:

Presença das proteínas transmembranas em toda a extensão da membrana plasmática. Estas proteínas irão conter específicos sítios responsáveis pela ligação dos íons K+ e Na+;
Gasto de ATP, uma vez que a célula necessita manter a diferença na concentração entre íons;

É por estes dois específicos motivos que a bomba de Na+ e K+ representam um tipo de transporte ativo. Isso porque os aminoácidos das transmembranas acabam expulsando sódio que adentra a célula e buscam o potássio que acaba saindo.

Para cada acionamento da bomba de sódio e potássio, 3 Na+ acabam se ligando aos sítios protéicos especificados. Há também a ligação do ATP, havendo a perda de um fosfato, o que a faz transformar-se em ADP.

Essa transformação acaba promovendo uma alteração na proteína transmembrana que acaba por liberar íons de sódio na parte externa da célula. Ao mesmo tempo em que o sódio vai para fora, 2 K+ se ligam à proteína nos específicos nichos da membrana.

Com fosfato liberado, a ADP volta a ser ATP, o que libra os íons de potássio para o meio intracelular. O processo é cíclico e constante.

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Existem substâncias que devem estar presentes, em diferentes concentrações, dentro e fora das células.

Por exemplo, as células humanas mantêm uma concentração interna de íons potássio (K+) cerca de 20 a 40 vezes maior que a concentração existente no meio extracelular. Por outro lado, a concentração de íons sódio (Na+) se mantém, no interior das nossas células, cerca de 8 a 12 vezes menor que a do exterior.

Contudo, antes de falarmos sobre essa diferença de concentração iônica, precisamos recordar a constituição básica das células.

Membrana citoplasmática

As células, menores unidades vivas de um organismo, são constituídas, basicamente, por membrana celular, citoplasma e material genético.

Essas estruturas permitem a organização e a manutenção da vida da célula, sendo que cada uma delas tem sua função: o material genético é fundamental para a passagem de características hereditárias; o citoplasma é constituído de inúmeras substâncias e organelas que mantêm a vida celular.

Quanto à membrana citoplasmática, é uma finíssima película que delimita o espaço interno, isolando-o do ambiente ao redor. Essa película é constituída por moléculas de lipídios e proteínas organizadas em duas camadas lipoprotéicas.

A arquitetura molecular dessa dupla camada lipídica permite o isolamento parcial do conteúdo interno e externo da célula, de modo a torná-la uma estrutura semipermeável, permitindo a passagem de água, gás oxigênio, gás carbônico e íons.

Ou seja, embora a membrana citoplasmática tenha, em termos físicos, uma função delimitadora, suas características físico-químicas permitem a passagem de certas substâncias - e, ao mesmo tempo, não permitem a passagem de outras. Esta característica da membrana citoplasmática é denominada de permeabilidade seletiva.

Entenda como funciona a bomba sódio-potássio

É graças à permeabilidade seletiva que a diferença de concentração iônica entre o meio externo e interno, da qual falávamos no início deste artigo, induz a ocorrência de difusão simples dos íons potássio (K+) e sódio (Na+).

Ou seja, enquanto os Na+ são transportados naturalmente para o interior da célula, os K+ são expulsos do interior celular para o meio externo.

A longo prazo, no entanto, a saída de íons potássio é problemática para a célula, pois eles participam ativamente de processos importantes, tais como a respiração celular, a condução do impulso nervoso e a síntese protéica.

Para que os íons potássio sejam transportados novamente para o citoplasma celular - e os íons sódio sejam expulsos para o meio externo -, as células ativam proteínas constituintes da membrana citoplasmática, que funcionam como bombas de íons e, portanto, regulam a passagem desses elementos através da membrana citoplasmática.

Esse transporte é realizado ativamente, ou seja, há gasto de energia - e os íons são transportados de um meio onde se encontram em menor concentração (meio hipotônico) para outro, onde estão em maior concentração (meio hipertônico).

Portanto, a bomba de sódio-potássio é responsável pelo transporte ativo e incessante de íons sódio e potássio, realizado por um conjunto protéico presente na membrana citoplasmática de todas as células, na qual ocorre a transferência desses íons (de um meio hipotônico para um meio hipertônico).

Em termos de funções fisiológicas, a bomba de sódio-potássio está ligada diretamente a processos de contração muscular e condução dos impulsos nervosos. Além disso, através desse tipo de transporte, a célula controla a entrada e saída de íons sódio e potássio, provocando, assim, a estabilidade do volume celular e a concentração de água no interior da célula.

Teste seus conhecimentos a respeito da membrana plasmática com esta lista de exercícios sobre o transporte ativo.

Questão 1

Várias substâncias atravessam a membrana plasmática e, com isso, garantem que a célula receba substâncias necessárias para seu funcionamento e elimine produtos para o meio externo. Em alguns casos, o transporte ocorre de maneira passiva, porém, em outros, o transporte é ativo e caracteriza-se

a) por ocorrer a favor do gradiente de concentração.

b) por ocorrer sem gasto de ATP.

c) por envolver com gasto de energia.

d) por independer do gradiente de concentração.

e) por não ocorrer em células animais.

Questão 2

Analise as situações abaixo e indique aquela em que observamos um transporte ativo de substâncias.

a) difusão simples.

b) difusão facilitada.

c) osmose.

d) bomba de sódio e potássio.

Questão 3

(Unifor) “O meio iônico intracelular, isto é, a composição de íons e água no interior das células, é completamente diferente do meio extracelular. Por exemplo: o íon sódio (Na+) é cerca de 14 vezes mais abundante no meio extracelular do que dentro da célula. Com o íon potássio (K+), dá-se o inverso: é cerca de 56 vezes mais abundante no espaço intracelular do que fora da célula. O íon cálcio (Ca++), por sua vez, é cerca de 50.000 vezes mais concentrado numa fibra muscular que no meio extracelular que a rodeia”.

(Ciência Hoje. v. 4, n. 21)

A diferença de concentração dos íons K+ e Ca++ nos meios intracelular e extracelular é mantida por:

a) Endocitose.

b) Osmose.

c) Difusão simples.

d) Difusão facilitada.

e) Transporte ativo.

Questão 4

(Olimpíada Brasileira de Biologia) Quando, através de uma membrana celular (plasmalema), é realizado o transporte simultâneo de duas diferentes substâncias em uma mesma direção, caracteriza-se esse tipo de proteína carreadora, bem como o mecanismo de transporte ativo por ela possibilitado, como um:

a) Antiporte.

b) Uniporte.

c) Simporte.

d) Transporte.

Resposta - Questão 1

Alternativa “c”. O transporte ativo ocorre contra um gradiente de concentração e envolve gasto de energia pela célula.

Resposta - Questão 2

Alternativa “d”. A bomba de sódio e potássio é um exemplo de transporte ativo.

Resposta - Questão 3

Alternativa “e”. As concentrações são mantidas por transporte ativo, um tipo que ocorre contra o gradiente de concentração.

Resposta - Questão 4

Alternativa “c”. Simporte é o nome dado quando duas substâncias diferentes atravessam a membrana na mesma direção.