A membrana plasmática e o transporte

A membrana plasmática tem só cerca de 5 a 10 nm de espessura, mas decide o que entra e o que sai da célula.

Uma parede feita de óleo e proteína

Pingue um pouco de óleo na água e ele não se mistura. A membrana plasmática se baseia na mesma ideia. Ela é uma bicamada de fosfolipídios: duas camadas de moléculas de fosfolipídio, cada uma com uma cabeça que gosta de água, contendo fosfato, e duas caudas de ácido graxo que fogem da água. As cabeças ficam voltadas para o líquido aquoso de dentro e de fora da célula, e as caudas se escondem no meio. Proteínas ficam nessa camada oleosa, algumas atravessando-a de lado a lado, e nas células animais há também colesterol misturado. Carboidratos presos a lipídios e proteínas cobrem a superfície externa e ajudam a célula a reconhecer coisas e se ligar a elas.

Permeabilidade seletiva

A membrana deixa algumas substâncias passarem e bloqueia outras, por isso é chamada de seletivamente permeável. Moléculas pequenas sem carga, como o oxigênio e o gás carbônico, atravessam direto o meio oleoso. O mesmo vale para substâncias solúveis em gordura, como as vitaminas A, D, E e K. Partículas com carga, como os íons sódio, potássio, cálcio e cloreto, não conseguem atravessar sozinhas o miolo oleoso, e açúcares e aminoácidos também não. Eles precisam da ajuda de proteínas.

Descendo a ladeira: transporte passivo

Abra um vidro de perfume numa sala e o cheiro se espalha até estar em todo lugar. Isso é difusão: as moléculas vão de onde estão mais concentradas para onde estão menos concentradas, e isso não gasta energia. A difusão é mais rápida quando a diferença de concentração é maior, quando a temperatura é mais alta, quando as moléculas são mais leves e quando a distância é curta. Dentro da célula, a difusão move materiais pelo citosol.

Na difusão facilitada, as substâncias continuam se movendo a favor do gradiente, mas por meio de proteínas. As proteínas de canal formam um túnel cheio de água para um tipo de íon ou para a água; os canais de água se chamam aquaporinas. As proteínas carreadoras agarram uma molécula, mudam de forma e a soltam do outro lado. Os canais são bem mais rápidos: dezenas de milhões de moléculas por segundo, contra cerca de mil a um milhão nas carreadoras.

Osmose: a água em movimento

Osmose é a difusão da água através de uma membrana que barra as substâncias dissolvidas. A água vai para o lado com mais partículas dissolvidas, porque esse lado tem menos água livre. Se o líquido de fora da célula tem menos partículas dissolvidas que o de dentro, ele é hipotônico, e a água entra. Uma hemácia em água pura incha e pode estourar. Se o de fora tem mais partículas dissolvidas, ele é hipertônico, e a água sai; a hemácia murcha. Num líquido isotônico, não há fluxo resultante. Uma célula vegetal em água doce não estoura, porque a parede a impede. A água empurra a parede, e essa pressão de turgor mantém a planta firme. Sem água, a membrana se descola da parede, o que se chama plasmólise, e a planta murcha. O modelo de célula vegetal abaixo mostra o vacúolo que guarda essa água.

Subindo a ladeira: transporte ativo

Às vezes a célula precisa mover uma substância contra o gradiente, da concentração baixa para a alta. Isso exige energia, geralmente do ATP, e se chama transporte ativo. O exemplo mais conhecido é a bomba de sódio e potássio. A cada ciclo, ela empurra três íons sódio para fora da célula e traz dois íons potássio para dentro, usando um ATP. Isso mantém o sódio alto do lado de fora e o potássio alto do lado de dentro, e deixa o interior da célula levemente negativo. As células nervosas e musculares dependem dessa diferença. A energia guardada no gradiente de sódio pode então puxar outras substâncias, como glicose e aminoácidos, para dentro da célula, o que se chama transporte ativo secundário.