Há momentos em que as células necessitam mover substâncias contra o gradiente de concentração.
No citoplasma há abundância de íons sódio (Na+) e certa carência de íons potássio (K+). No entanto, o meio circundante da célula também é rico em sódio, cuja concentração pode ser maior no meio externo do que dentro da célula. Para eliminar os íons sódio da célula, é preciso deslocá-los contra o gradiente de concentração por meio do transporte ativo, o que implica dispêndio de energia. O transporte ativo é realizado por proteínas de membrana.
A energia do ATP pode ser utilizada no transporte ativo dos íons, os quais são recolhidos do interior celular pelas proteínas de membrana e liberados no meio externo.
Mas, ao liberar o sódio, a molécula de proteína da membrana muda sua forma tridimensional e passa a ter afinidade por íons potássio, os quais são capturados do meio circundante, apesar de a concentração desses íons ser menor no meio externo do que no interior da célula.
Os íons potássio são liberados no citoplasma e então o ciclo do transporte ativo recomeça. Esse mecanismo é conhecido como bomba de sódio-potássio.
Os íons de sódio e potássio podem atravessar a membrana por meio
de canais proteicos, mas isso só ocorre a favor do gradiente de concentração. Quando esses canais se fecham, a difusão cessa e a célula deve ativar o transporte ativo pela bomba de sódio-potássio.
Há outras vias de transporte ativo, por exemplo, nas membranas das células musculares, que transportam ativamente íons cálcio para o citoplasma, essenciais para a contração muscular.
Transporte ativo e polaridade das membranas
A passagem seletiva de íons pelas membranas gera diferenças de potencial. Note que o número de íons que saem e que entram na célula, na atuação da bomba de sódio-potássio, não é igual: para cada três íons de sódio que saem da célula, entram apenas dois íons de potássio.
Essa situação gera um desbalanço de cargas elétricas, ou seja, se o número de cargas positivas era igual ao de negativas, depois de algum tempo, esse equilíbrio se desfaz e é criada uma polaridade elétrica.
Essa diferença de permeabilidade a íons permite a células alongadas desempenhar funções de transmissão de impulsos elétricos.
Um exemplo são os neurônios, células nervosas com uma longa projeção denominada axônio, que pode atingir um metro de comprimento. O axônio de vertebrados é revestido por células que produzem uma camada isolante rica em lipídios, a qual não permite a livre movimentação de cargas elétricas.
Observe como o axônio apresenta constrições regulares. Cada uma das unidades mostradas na representação corresponde a uma célula, chamada célula de Schwann, que reveste o axônio e altera as propriedades elétricas da membrana da célula nervosa.
Transporte ativo e integridade celular
Uma célula viva tem a tendência, como vimos, de acumular certos compostos, pois a permeabilidade de sua membrana se altera em decorrência de diversos fatores. Assim, imagine que a célula esteja submetida a uma solução hipotônica: a água tenderá a atravessar a membrana e entrar na célula, aumentando a pressão interna.
Diferentemente das células animais, as células vegetais não dependem tanto de mecanismos seletivos que impeçam a entrada de água, pois a própria parede celular atua na manutenção da pressão interna, sem gasto de energia. As paredes celulares de células de uma folha de Mimosa pudica, colorizadas em um tom rosado.
A planta Mimosa pudica é conhecida popularmente como sensitiva ou dormideira. Em solo úmido, as folhas desse arbusto apresentam folíolos espalmados. Esse formato é consequência da turgidez das células, possibilitada pela resistência mecânica da parede celular.
O toque nas folhas da sensitiva desencadeia mudanças na permeabilidade da membrana celular e há rápida saída de água das células. Essa alteração em nível microscópico tem como consequência mudanças visíveis a olho nu: a disposição das folhas é alterada.
Proteínas de biomembranas e fisiologia
Além das funções de transporte, as proteínas das membranas exercem outras importantes funções.
Há proteínas de membrana com atividade enzimática. Além disso, há proteínas que funcionam traduzindo sinais para o interior da célula, realizando atividades de transdução de sinais, ou seja, emitindo certo tipo de molécula para o interior da célula quando estimulada por outra molécula no lado externo.
Isso pode alterar padrões de atividade celular, provocando o início ou a interrupção de processos, como, por exemplo, a reprodução celular. O desenvolvimento de embriões e também de tumores depende muito desse tipo de sinalização celular.
Algumas proteínas atuam no reconhecimento celular, em especial as que estão ligadas a glicídios (glicoproteínas). Alguns parasitas intracelulares dependem da presença dessas proteínas para ingressar na célula; esse é o caso do protozoário que causa a malária, que depende de uma glicoproteína para ingressar nas hemácias.
Como nem todas as pessoas têm as mesmas glicoproteínas na membrana das hemácias, o que é evidenciado pela existência de diferentes grupos sanguíneos, isso pode explicar a razão de algumas pessoas viverem em áreas de grande incidência de malária e não se contaminarem, e, além disso, transmitir essa característica a seus descendentes.
Algumas proteínas de membrana são responsáveis pela união entre células, criando áreas de grande adesão chamadas desmossomos. Como as áreas de adesão entre as células são extensas e formadas por uma rede de fibras.
Essa rede é composta de proteínas de membrana ligadas entre si, além de outras proteínas. A foto mostra a disposição das células na pele humana. Ao coçar a pele, sabemos que não vamos provocar uma ferida com facilidade. Isso porque as células da epiderme estão fortemente aderidas entre si.
Assim como a membrana da célula apresenta proteínas específicas que estabelecem a ligação entre células adjacentes, outras proteínas da membrana se projetam para o interior da célula e servem de ancoragem para estruturas filamentosas responsáveis pela arquitetura da célula, o citoesqueleto.
