A bomba de sódio e potássio é uma proteína integral da membrana plasmática essencial nas células eucariontes animais. Ela realiza o transporte ativo (com gasto de energia) de íons de sódio (Na+) para fora de célula e de íons de potássio (K+) para dentro da célula. O transporte ativo dos íons K+ e Na+ é realizado contra o gradiente de concentração. Isso permite a estabilidade do potencial elétrico da membrana, controle de pH do citosol, transporte de nutrientes e equilíbrio homeostático.
Leia também: Afinal, qual é a função das proteínas?
Tópicos deste artigo
- 1 - Resumo sobre bomba de sódio e potássio
- 2 - O que é a bomba de sódio e potássio?
- 3 - Como funciona a bomba de sódio e potássio?
- 4 - Qual a função da bomba de sódio e potássio?
- 5 - O que acontece se a bomba de sódio e potássio parar de funcionar?
- 6 - Importância da bomba de sódio e potássio
- 7 - Exercícios resolvidos sobre bomba de sódio e potássio
Resumo sobre bomba de sódio e potássio
- A bomba de sódio e potássio é uma proteína integral da membrana plasmática de células animais.
- Ela funciona com transporte ativo, ou seja, com gasto de energia (quebra de ATP).
- O transporte ocorre contra o gradiente de concentração.
- A concentração de íons de sódio (Na+) é maior no meio extracelular do que no meio intracelular.
- A concentração de íons de potássio (K+) é maior no meio intracelular do que no meio extracelular.
- A bomba de sódio e potássio transporta potássio (K+) de fora para dentro da célula.
- A bomba de sódio e potássio transporta sódio (Na+) de dentro para fora da célula.
- A cada molécula de ATP, três íons de sódio (Na+) são bombeados para fora e dois íons de potássio (K+) são bombeados para dentro da célula.
- O mecanismo de transporte ativo da bomba de sódio e potássio permite a estabilidade do potencial elétrico da membrana plasmática.
- O potencial elétrico é essencial nas funções intracelulares como controle de pH do citosol, equilíbrio homeostático e transporte de nutrientes através da membrana.
- A excitação elétrica das células neuronais e musculares ocorre por meio da despolarização da membrana plasmática.
O que é a bomba de sódio e potássio?
A bomba de sódio e potássio é uma proteína integral da membrana plasmática essencial nas células eucariontes animais. É uma proteína transmembrana, ou seja, que atravessa a membrana plasmática, sendo também chamada de ATPase de sódio-potássio. A bomba de sódio e potássio realiza o transporte ativo (com gasto de energia) de íons de sódio (Na+) para fora de célula e de íons de potássio (K+) para dentro da célula. O transporte ativo de íons K+ e Na+ é realizado contra o gradiente de concentração.
Como funciona a bomba de sódio e potássio?
A bomba de sódio e potássio funciona com gasto de energia, ou seja, necessita da quebra de moléculas de ATP e é um tipo de transporte ativo. O transporte de íons contra o gradiente de concentração eletroquímico requer energia. Nesse tipo de transporte, os íons são bombeados de um meio de baixa concentração para um meio de alta concentração.
A concentração de íons de sódio (Na+) é maior no meio extracelular do que no meio intracelular, enquanto a concentração de íons de potássio (K+) é maior no meio intracelular do que no meio extracelular. O transporte de íons de sódio (Na+) ocorre de dentro para fora da célula, enquanto o transporte de potássio (K+) ocorre de fora para dentro. Dessa forma, a proteína transmembrana bomba de sódio e potássio atua contra o gradiente de concentração.
A molécula de ATP (adenosina trifosfato) é hidrolisada e libera energia, transformando-se em uma molécula de ADP (adenosina difosfato) e um fosfato (P). A bomba de sódio e potássio nas membranas plasmáticas das células transporta três Na+ para fora e dois K+ são para dentro da célula para cada ATP utilizado.
Qual a função da bomba de sódio e potássio?
O transporte ativo de sódio (Na+) e potássio (K+) ocorre contra o gradiente de concentração e tem gasto energético. Esse processo é essencial para manter o potencial elétrico da membrana plasmática das células. A bicamada fosfolipídica que compõe a membrana plasmática tem um potencial elétrico de repouso estável, no qual a face voltada para o meio extracelular é positiva enquanto a voltada para meio intracelular é negativa.
Esse potencial é mantido pela bomba de sódio e potássio devido a sua troca de três íons de sódio para dois de potássio. Isso aumenta a concentração de sódio fora da célula e diminui sua concentração dentro da célula, enquanto aumenta a concentração de potássio dentro da célula e a diminui fora da célula. Esse movimento ativo mantém o equilíbrio iônico e o potencial elétrico da membrana, arranjos essenciais ao funcionamento adequado dos processos intracelulares.
Nas células eletricamente excitáveis, como os neurônios e células musculares, o estímulo elétrico promove a abertura de canais iônicos, invertendo momentaneamente o potencial elétrico da membrana, respondendo ao sinal e transmitindo-o. Nessas células, a bomba de sódio e potássio é fundamental para o reestabelecimento adequado do potencial de repouso.
Veja também: Transporte ativo x transporte passivo — como ocorrem e qual a diferença
O que acontece se a bomba de sódio e potássio parar de funcionar?
A interrupção do funcionamento da bomba de sódio e potássio tem efeitos extremamente prejudiciais relacionados equilíbrio homeostático. A perda do potencial elétrico da membrana com a entrada de íons de sódio (Na+) e saída de íons de potássio (K+) prejudica a comunicação celular e as respostas a estímulos nos neurônios e células musculares. A mudança de concentração desses íons promove a entrada de água na célula por osmose, causando elevado aumento do seu volume hídrico e prejudicando suas funções.
Importância da bomba de sódio e potássio
O gradiente de concentração de Na+ e de K+ mantido pela bomba de sódio e potássio permite o controle do transporte de uma série de nutrientes importantes para as células animais. Além disso, desempenha papel fundamental na regulação do pH no citosol. As células animais direcionam em média cerca de 30% de sua energia para o funcionamento das bombas de sódio e potássio, sendo essa quantidade ainda maior nas células excitáveis e dedicadas ao transporte (como as presentes nos rins).
Visto que a bomba de Na+-K+ leva três íons positivamente carregados para fora da célula a cada dois íons que ela internaliza, ela é eletrogênica — induz a formação de uma corrente elétrica líquida através da membrana, com tendência de criação de um potencial elétrico, em que o interior da célula se apresenta negativo em relação ao exterior.
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Exercícios resolvidos sobre bomba de sódio e potássio
1. (Cepros) A bomba sódio-potássio, mostrada abaixo, representa um complexo proteico associado à membrana citoplasmática.
Sobre este assunto, e considerando a figura acima, é correto afirmar que, para manter o potencial elétrico celular, deve ocorrer transporte:
a) de sódio para o interior celular por transporte passivo.
b) de potássio para o exterior celular por transporte ativo.
c) de sódio para dentro da célula e saída de potássio por transporte ativo.
d) de potássio para dentro da célula e saída de sódio por transporte ativo.
e) de sódio para dentro da célula por transporte passivo e saída de potássio por transporte ativo.
Resposta: D)
A bomba de sódio e potássio funciona com o transporte ativo de sódio para fora de célula e de potássio para dentro da célula.
2. (UFGRS) 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.
Resposta: C)
A afirmativa I está correta, pois a concentração de K+ é maior dentro da célula do que fora dela. Dessa forma, a tendência é de difusão simples (passiva) a favor do gradiente (de dentro para fora). Existem mecanismos ativos para manter a concentração de K+ dentro da célula, como a bomba de sódio e potássio. A afirmativa II está correta, pois a membrana plasmática possui permeabilidade seletiva e existe o controle da entrada e saída dessas substâncias na célula por meio de proteínas carregadoras. Já a afirmativa III está incorreta, pois o estímulo em células nervosas modifica o potencial elétrico da membrana por meio da entrada de íons de sódio (Na+) na célula por difusão simples (a favor do gradiente de concentração).
Fontes
ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 9ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
