Bomba de sódio e potássio – transporte ativo

Revise o transporte ativo através da membrana e entenda como funciona a bomba de sódio e potássio. Revise Biologia com o Curso Enem Gratuito! No fim da aula tem exercícios para você treinar o conteúdo.

A membrana plasmática é a estrutura que delimita e protege a célula. Além disso, a membrana plasmática é responsável por selecionar o que entra e sai da célula através da propriedade da permeabilidade seletiva. Para isso, ela irá ter proteínas específicas ao longo de sua estrutura. Quando as substâncias passam por estas estruturas a favor de um gradiente de graduação, dizemos que está ocorrendo um transporte passivo, pois não há gasto de energia. Porém, a membrana também pode transportar substâncias contra um gradiente de concentração. Neste caso, haverá gasto de energia na forma de ATP e dizemos que ela está realizando um transporte ativo. Nesta aula estudaremos como funciona o transporte ativo através da bomba de sódio e potássio.  Vem comigo aprender mais este conteúdo de Biologia para o Enem!

Transportes passivos e ativos

A todo momento a célula está trocando substâncias com o meio. Isso é parte essencial do metabolismo celular e é característica essencial dos seres vivos. Naturalmente, a favor de um gradiente de concentração, substâncias entram e saem da célula. Isso acontece tanto através da bicamada lipídica, quanto através das proteínas transmembrana. Nesses casos, ocorrem os processos que chamamos de osmose e difusão.

Porém, existem alguns momentos em que a célula precisa regular a quantidade de determinadas substâncias dentro e fora da célula contra um gradiente de concentração. Isso quer dizer que a célula transportará substâncias de onde estão menos concentradas para onde estão mais concentradas. Como esse movimento ocorre contra a tendência natural de passagem de substâncias de um meio para o outro, a célula precisa gastar energia na forma de ATP.

Um exemplo clássico de transporte ativo nas células é a bomba de sódio e potássio.

Bomba de sódio e potássio

As células nervosas e musculares precisam de fenômenos elétricos para funcionarem. Para produzirem esse efeito, as células utilizam íons, que são átomos carregados eletricamente. A bomba de sódio e potássio cria uma diferença de cargas elétricas dentro e fora da membrana de algumas células. Isso permite, por exemplo, a passagem dos impulsos nervosos.

Além disso, a bomba de sódio e potássio ajuda a compensar o acúmulo de solutos dentro da célula, o que poderia aumentar muito a entrada de água em seu interior através de osmose. Isso porque a bomba de sódio e potássio, como veremos a seguir, joga para fora três íons de sódio para cada dois íons de potássio que entram.

Para que ocorra o transporte ativo de sódio e potássio, é necessário a presença de uma proteína específica: a bomba de sódio e potássio. Como essa proteína transmembrana transportadora quebra ATP para funcionar, ela será classificada como um ATPase. Não se esqueça que nas células aeróbias, o ATP necessário no transporte ativo é produzido na respiração celular. Neste processo, a energia é transferida das moléculas de glicose para as de ATP.

Funcionamento da ATPase e transporte ativo

Naturalmente, a concentração dos íons sódio (Na+) é maior fora da célula do que dentro. Já a concentração dos íons potássio (K+) é maior dentro da célula do que fora. Dessa maneira, a tendência natural é que os íons Na+ entrem constantemente dentro da célula através de difusão. Já os íons K+ sairiam, obedecendo ao gradiente de concentração.

Porém, não é isso que ocorre. A célula irá bombear o sódio e o potássio ao mesmo tempo no sentido contrário à difusão.  Isso será feito através da bomba de sódio e potássio e gastará bastante energia.

Para isso, primeiramente íons sódio se ligam à parte da ATPase que está voltada para o citoplasma. Isso faz com que a proteína abra um sítio de ligação onde um ATP se liga e é fosforilado, liberando energia.

A energia liberada pela quebra do ATP faz com que haja uma mudança na conformação da bomba de sódio e potássio. Isto permite que ela se abra para o meio externo e solte os íons de sódio.

Ao mesmo tempo que a proteína libera os íons de sódio para o exterior da célula, ela fica pronta para se ligar aos íons potássio. Assim que se liga a esses íons do lado de fora da membrana, a proteína muda de conformação (formato) novamente empurrando os íons potássio para dentro da célula, reiniciando o ciclo.

Na imagem podemos ver um esquema demonstrando o funcionamento da bomba de sódio e potássio.Para facilitar ainda mais a compreensão sobre este transporte ativo, veja o vídeo a seguir que apresenta uma animação da bomba de sódio e potássio: 

Transporte acoplado

Durante o transporte de íons de sódio e potássio pelas ATPases transmembrana, a glicose pode pegar uma “carona” e entrar na célula. Esse transporte ocorre com a ajuda de uma proteína co-transportadora, chamada de simporte.

Essa proteína específica, permite o retorno de íons sódio para dentro da célula a favor do gradiente de concentração (após terem sido transportados para fora pela bomba de sódio e potássio). A glicose pega carona com esses íons e entre junto com eles na célula. Isso ocorre contra o seu gradiente de concentração (há mais glicose dentro da célula que fora). Sendo assim, a glicose está sendo carregada do meio menos concentrado para o meio mais concentrado.

Porém, o gasto de energia é indireto. Isso porque a energia gasta no transporte é utilizada, a princípio, para o transporte dos íons sódio para fora da célula. Ao retornar, arrastando a glicose, não há gasto de energia direto (quebra de ATPs).

Esse tipo de transporte ativo pode ser também chamado de transporte ativo secundário ou co-transporte.

Para entender melhor, veja este pequeno vídeo esquemático demonstrando o processo:
E aí? Conseguiu aprender mais sobre o transporte ativo? Beleza! Agora, veja esta videoaula do professor Samuel Cunha sobre este assunto:

Agora, que tal testar seus conhecimentos com os exercícios que selecionei para você?
Questão 01 – (UEM PR/2019)    

Nos neurônios, assim como em outras células humanas, o citoplasma e o ambiente extracelular apresentam diferenças de concentração de íons Na+ e K+. Essa diferença é mantida pelo bombeamento de íons pela membrana plasmática. Com base no exposto, assinale o que for correto.

01. A diferença de concentração de íons nos neurônios é mantida por proteínas carreadoras.

02. O processo de transporte mencionado é denominado “transporte ativo”.

04. O retículo endoplasmático rugoso sintetiza os elementos químicos responsáveis pelo transporte dos íons na membrana.

08. Os dois íons citados são transportados contra o gradiente de concentração.

16. As mitocôndrias fornecem ATP para o transporte mencionado.

Questão 02 – (UFRGS/2019)    

Considere as afirmações abaixo, sobre a membrana plasmática de células de animais pluricelulares.

I. Os íons potássio (K+) tendem a sair da célula por difusão simples, a favor de seu gradiente de concentração.

II. Açúcares de pequena cadeia e aminoácidos, em células de mamíferos, necessitam da ajuda de proteínas carreadoras para atravessar a membrana.

III.    A ocorrência de estímulo, em células nervosas de mamíferos, provoca a entrada para o citoplasma de íons potássio (K+) por difusão simples.

Quais estão corretas?

a) Apenas I.

b) Apenas III.

c) Apenas I e II.

d) Apenas II e III.

e) I, II e III.

Questão 03 – (UFPR/2018)    

A bomba de sódio-potássio:

  1. é caracterizada pelo transporte de íons potássio de um meio onde se encontram em menor concentração para outro, onde estão em maior concentração.
  2. é uma forma de transporte passivo, fundamental para igualar as concentrações de sódio e potássio nos meios extra e intracelular.
  3. está relacionada a processos de contração muscular e condução dos impulsos nervosos.
  4. é fundamental para manter a concentração de potássio no meio intracelular mais baixa do que no meio extracelular.
  5. 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 1 e 3 são verdadeiras.

b) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras.

c) Somente as afirmativas 2 e 5 são verdadeiras.

d) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras.

e) Somente as afirmativas 2, 3 e 5 são verdadeiras.

GABARITO: 

1) Gab: 27

2) Gab: C

3) Gab: A

 

Sobre o(a) autor(a):

Juliana é bióloga formada pela Universidade Federal de Santa Catarina, ministra aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007 e é coordenadora pedagógica do Blog do Enem.