Membrana Plasmática

Membrana Plasmática
TEORIA DA ORIGEM DA VIDA E O APARECIMENTO DAS BIOMEMBRANAS
- Há bilhões de anos: proteínas e aminoácidos se acumulavam
nos solos oriundos de reações mediadas pela alta temperatura
radiações, descargas elétricas e a composição químicas do
planeta;
- A formação dos mares carreou estas substâncias para o meio
aquoso que se combinavam multiplicando-se quantitativamente
quanto qualitativamente e formando colóides (agregados);
-Estes colóides formaram coacervados estabilizados pela coesão
interna da água líquida (ligações de hidrogênio) formando pontes
entre estes solutos e permitindo a interação;
-A organização de móléculas de proteínas e lipídios na periferia
de cada gotícula formou o primeiro rascunho de biomembrana
Por que esta estrutura se preservou?
Processo evolutivo (milhões de anos)
FUNÇÕES
SEPARAR e INTEGRAR
CÉLULAS X MEIO
MEMBRANA PLASMÁTICA
ORGANELAS X CITOSOL
Reticulo endoplasmático, complexo de Golgi,
Lissossomo, Peroxissomo, Mitocôndria,
Cloroplasto, Vacúolo, Vesículas
SEPARAR E INTEGRAR
CÉLULAS X MEIO
-Proteção da célula
-Manutenção do equilibrio iônico com o meio
extracelular
-Reconhecimento celular e molecular
-Adesão
- Comunicação celular
ORGANELAS X CITOSOL
-Controle de atividades celulares
-Organização dos sistema enzimáticos
-Execução de funções especializadas
103 mm
ESTRUTURA DE BIOMEMBRANAS
Modelos moleculares da organização das biomembranas
• Overton (1902) Monocamada lipídica
• Gorter & Grendell (1926) Bicamada lipídica
• Danielli & Davson (1935) Bicamada lipídica com
proteínas aderentes a cada superfície
• Robertson (1959) Unidade de membrana
• Singer & Nicolson (1972) Mosaico fluido
Modelo molecular das membranas
Modelo do Mosaico Fluido (Singer e Nicolson,
1972)
-Mosaico: Proteínas embebidas na bicamada lipídica
- Fluido: Proteínas e lipídios apresentam-se em movime
nas membranas
A membrana celular é a estrutura que delimita
todas as células vivas, tanto as procarióticas como
as eucarióticas. Ela estabelece a fronteira entre o
meio intra-celular e o meio extracelular (que pode
ser a matriz dos diversos tecidos).
Aparece em eletromicrografias como duas linhas
escuras separadas por uma faixa central clara, com
uma espessura de 7 a 10 nm. Esta estrutura trilaminar
encontra-se em todas as membranas encontradas nas
células, sendo por isso chamada de unidade de
membrana ou membrana unitária.
FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
- dá
individualidade a cada célula, definindo meios
intra e extra celular.
Meio interno
Meio externo
- forma ambientes únicos e especializados, cuja
composição e concentração molecular são
consequência de sua permeabilidade seletiva e
dos diversos meios de comunicação com o meio
extracelular
- delimita o ambiente celular,
compartimentalizando moléculas, a membrana
plasmática representa o primeiro elo de contato
entre os meios intra e extracelular, transduzindo
informações para o interior da célula e permitindo
que ela responda a estímulos externos que
podem, inclusive, influenciar no cumprimento de
suas funções biológicas
- reconhecimento entre células vizinhas
MEMBRANA PLASMÁTICA
Composição química
LIPÍDIOS, PROTEÍNAS E
GLICOPROTEÍNAS
-De uma maneira geral, os lipídios representam 50% da massa na
maioria das
membranas sendo os outros 50% referentes as proteínas
-Esta proporção é variável sendo a relação proteína/lipídio de 0,23 na
bainha de
mielina que envolve os neurônios e 3,23 na membrana de mitocondrias
-Os carboidratos são associados as proteínas ou aos lipídios fazendo
parte da
composição
Proteína / Lipídeo
• Proporção variável
Proteínas
Integrais (transmembranas)
Periféricas
Lipídeos
Glicolipídeos
Colesterol
Fosfolipídeos
Fosfatidilcolina
Fosfatidiletanolamina
Fosfatidilserina
Esfingomielina
LIPÍDEOS DE MEMBRANAS
Moléculas Anfipáticas
 Hidrofílica (cabeça)
 Hidrofóbica (caudas)
FOSFOLIPÍDEO
- Formada por três tipos principais de
lipídios:
Fosfolipídios
Esteróis
Glicolipídeos
FOSFOLIPÍDIOS – Um dos principais constituintes
de biomembranas
1- Fluidez da membrana
Fluido Bidimensional  movimentação dos fosfolipídeos
dentro da bicamada
3- Permeabilidade da Bicamada Lipídica
Barreira hidrofóbica impermeável a solutos e íons
 tamanho da molécula
 solubilidade da molécula (em óleo)
- AS PROTEÍNAS EM BIOMEMBRANAS PODEM REALIZAR MOVIMENTOS
DE ROTAÇÃO E DIFUSÃO LATERAL
-OUTRAS PROTEÍNAS TEM SUA MOBILIDADE RESTRINGIDA DEVIDO A
BARREIRAS EM DOMÍNIOS DAS BIOMEMBRANAS.
Ex. Em células do epitélio intestinal voltadas para a luz do orgão que
necessitam absorver nutrientes; na cabeça de espematozóides que fará
contato com o óvulo.
-MECANISMOS: FORMAÇÃO DE COMPLEXOS PROTÉICOS; ASSOCIAÇÃO
AO CITOESQUELETO OU À MATRIZ CELULAR; LIGAÇÃO ENTRE PROTEÍNAS
DE CÉLULAS ADJACENTES
PROTEÍNAS DE MEMBRANA E O TRANSPORTE CELULAR
DIFUSÃO SIMPLES NÃO ANTENDE TODAS AS NECESSIDADES DAS
CÉLULAS: COMO VAMOS FICAR SEM GLICÓSE E ÍONS?
PROTEÍNAS MULTIPASSO (B) COMO OS CARREADORES E
CANAIS ESPECÍFICOS PARA UM TIPO DE MOLÉCULA
CANAIS: ATUAM COMO COMPORTAS ONDE PASSA GRANDE
QUANTIDADE DE MOLÉCULAS QUANDO ABERTO. TRANSPORTAM ÍONS
A FAVOR DO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO, DO COMPARTIMENTO
COM MAIOR CONCENTRAÇÃO PARA O DE MENOR (TRANSPORTE
PASSIVO).
OS CANAIS SÃO ESPECÍFICOS PARA CADA ÍON OU GRUPO DE ÍONS.
-ESTAS PROTEÍNAS SÃO ESTIMULADAS POR LIGANTES
EX. ADRENALINA, EM SITUAÇÕES DE PERIGO INDUZEM A
LIBERAÇÃO DESTA SUBSTÂNCIA NA CORRENTE SANGUÍNEA QUE
AO ENCONTRAR OS CANAIS IÔNICOS ESPECÍFICOS NA
SUPERFÍCIE DA MEMBRANAS DISPARA PROCESSOS QUÍMICOS
QUE RESULTAM NA ACELERAÇÃO DE BATIMENTOS CARDÍACOS,
SUOR E OUTROS SINTOMAS RELACIONADOS
POR VOLTAGEM
EX. CÉLULAS MUSCULARES, CANAIS DE CÁLCIO CONVERTE
SINAIS ELÉTRICOS EM SINAIS QUÍMICOS AO PERMITIR QUE ESTE
ÍONS ENTRE NO CITOPLASMA PARA ATUAR COMO MENSAGEIRO
NA CONTRAÇÃO MUSCULAR.
POR ESTÍMULOS MECANICOS
EX. PLANTAS INSETÍVORAS QUE DISPARAM CANAIS QUE FECHAM
SUAS FOLHAS AO SEREM PRESSIONADOS POR UM INSETO.
SINALIZAÇÃO CELULAR POR LIGANTES HIDROFÍLICOS
-Receptores tipo canal: sofre mudança conformacional induzida pelo ligante que abre o c
Ex. Receptor de acetilcolina em células musculares esqueléticas
- Receptores ligados a proteína G também mudam de conformação e mediam outros rece
AQUAPORINAS: PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE ÁGUA PERMITINDO
A PASSAGEM DE ÁGUA DO MEIO MAIS DILUÍDO (GERALMENTE
EXTRACELULAR) PARA O MAIS CONCENTRADO (CITOPLASMA).
AO RECEBER O ESTÍMULO ESTES CANAIS SÃO TRANSPORTADOS A
MEMBRANA.
EX. TÚBULOS COLETORES DOS GLOMÉRULOS RENAIS AJUDANDO A
CAPTAR A MAIOR PARTE DE ÁGUA PERDIDA DURANTE O PROCESSO DE
FILTRAGEM DO SANGUE, O QUE DIMINUE O VOLUME FINAL DE URINA
PRODUZIDO
-PARA REESTABELECER O GRADIENTE QUÍMICO DETERMINADO PELOS
CANAIS (TRANSPORTE PASSIVO) HÁ UMA GAMA DE PROTEÍNAS DE
MEMBRANAS QUE ATRAVÉS DO TRANSPORTE ATIVO (CONTRA O
GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO) REESTABELECE O GRANDIENTE QUÍMICO
DA CÉLULA E O ESTADO DE REPOUSO
CARREADORES E BOMBAS: SE LIGA A UM SOLUTO E MUDA DE
CONFORMAÇÃO LIBERANDO A MOLÉCULA DO OUTRO LADO DA CÉLULA.
TRANSPORTA POUCAS MOLÉCULAS POR VEZ. É REALIZADO MEDIANTE
GASTO DE ENERGIA “TRANSPORTE ATIVO” UTILIZANDO O ATP E ENVIANDO
MOLÉCULAS CONTRA GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO
EX. TRANFERÊNCIA ATIVA DE ÍONS PARA O MEIO EXTRACELULAR PARA
EVITAR ABSORÇÃO EXCESSIVA DE ÁGUA (EQUILÍBRIO OSMÓTICO)
EX. NAS MEMBRANAS DO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO BOMBAS DE
CÁLCIO RECOLHEM ESTE ÍON USADO NA CONTRAÇÃO MUSCULAR PARA
QUE O MUSCULO VOLTE AO ESTADO DE RELAXAMENTO
EX. BOMBAS DE PRÓTONS EM BACTÉRIAS SÃO USADAS PARA SÍNTESE DE
ATP (GERAÇÃO DE ENERGIA)
EX. ALGUNS SISTEMAS ATIVOS NÃO GASTAM ENERGIA TRABALHANDO A
FAVOR DO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO COMO NA MANUTENÇÃO
DO pH ONDE AUMENTO NA CONCENTRAÇÃO DE H+ SERÁ REVERTIDO
PELA TROCA DO SÓDIO ABUNDANTE NO MEIO EXTRACELULAR ATRAVÉS DA
BOMBA SÓDIO/POTÁSSIO
CONTROLE DE ATIVIDADES CELULARES:
MANUTENÇÃO DO EQUILIBRIO IÔNICO COM O MEIO
EXTRACELULAR,
ROTAÇÃO DE FLAGELOS, SÍNTESE DE ATP, REGULAÇÃO DO pH,
REGULAÇÃO OSMÓTICA, REMEDIAÇÃO DE TOXICIDADE
CARBOIDRATOS DE BIOMEMBRANAS
- LIPÍDEOS E PROTEÍNAS DE BIOMEMBRANAS APRESENTA-SE LIGADAS A
CAROIDRATOS FORMANDO GLICOLIPÍDEOS E GLICOPROTEÍNAS
-O CONJUNTO DE CARBOIDRATOS DE MEMBRANAS É CHAMADO DE
GLICOCÁLIX E ESTÃO SEMPRE VOLTADOS PARA O MEIO EXTRACELULAR
COM FUNÇÃO DE PROTEGER A BICAMADA LIPÍDICA, ATUAR EM PROCESSOS DE
RECONHECIMENTO E ADESÃO
Funções do Glicocálice
- proteção e lubrificação da superfície celular
- reconhecimento célula-célula e adesão celular
Funções do Glicocálice
- alteração da superfície em células cancerígenas;
- ligação de toxinas, vírus e bactérias;
- propriedades enzimáticas (peptidase/glicosidase)
- especificidade do sistema sanguíneo ABO;
Membrana
Plasmática:
Especializações
de membrana
ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
SUPERFÍCIE APICAL DA CÉLULA
1- Microvilosidades
2- Cílios/Flagelos
SUPERFÍCIE BASAL DA CÉLULA
1- Invaginações
SUPERFÍCIE BASO-LATERAL DA CÉLULA
1- Junções celulares
Junções célula-célula
Junções célula-matriz
extracelular
2- Interdigitações
ESPECIALIZAÇÕES DA SUPERFÍCIE APICAL DA
MEMBRANA
MICROVILOSIDADES
-Projeções cilíndricas do citoplasma,
envolvidas por membrana que se projetam
da superfície apical da célula
-São imóveis
-Aumentam a área de
superfície celular
-Filamentos de actina
microvilosidades
glicocálice
MICROVILOSIDADES
INVAGINAÇÕES
Conjunto de saliências e reentrâncias nas
membranas de células vizinhas, que se encaixam
aumentando a superfície e facilitando as trocas
entre elas. São observadas nas células dos tubos
renais.
Esquema das especializações da
membrana
Invaginação de base
Função: reabsorção de água no
túbulo renal
com muitas mitocôndrias.
Invaginações
Rim
Microscopia Eletrônica de Trasnmissão
1 - Núcleo do epitélio cúbico do tubo
contorcido
2 - Invaginações da membrana basal
INTERDIGITAÇÕES
Reentrâncias e saliências de
membranas plasmáticas de
células vizinhas que se encaixam
ESPECIALIZAÇÕES DA SUPERFÍCIE BASO-LATERAL DA
CÉLULA
JUNÇÕES CELULARES
JUNÇÕES
JUNÇÃO
OCLUSIVA
COMPLEXO
JUNCIONAL
JUNÇÃO
ADERENTE
DESMOSSOMA
JUNÇÃO
COMUNICANTE
Matriz extracelular
JUNÇÃO OCLUSIVA
Une as células formando uma
barreira impermeável
Evita movimentação de moléculas
entre diferentes domínios de
membrana
JUNÇÕES CELULARES
JUNÇÃO ADERENTE
Cinturão de adesão
apical, abaixo junção
oclusiva
ADESÃO
JUNÇÕES CELULARES
ADESÃO
DESMOSSOMAS
Placas de adesão em forma de disco
JUNÇÃO
COMUNICANTE
* Formada por 6 proteínas
transmembranas–
conexinas
* Regulada
fecham
abrem e
FIM