plasmática celular
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Universidade Federal do Pampa Curso de Nutrição Biologia celular e molecular MEMBRANA PLASMÁTICA Profª Ms. Vanessa Retamoso Adaptado da Prof Drª Carla Sehn Membrana plasmática • Modelo mosaico fluido Membranas • Nuclear • Retículo Endoplasmático • Complexo de Golgi • Lisossomos • Mitocôndrias • Cloroplastos • Vacúolos • Peroxissomos Membrana plasmática • Extremamente importante para a vida da célula Paredes de uma casa X membrana plasmática Membrana plasmática Responsável por circundar a célula Define seus limites Mantém as diferenças essenciais entre o citosol e o ambiente extracelular Membrana plasmática: Funções Compartimentalização • São lâminas continuas e não quebradas responsáveis por limitar compartimentos • Membrana plasmática envolve os constituintes de toda a célula Membrana plasmática: Funções Permeabilidade seletiva • Impedem a troca irrestrita de moléculas de um lado para o outro • Proporcionam o meio de comunicação entre os compartimentos que elas separam Membrana plasmática: Funções Suporte para as atividades bioquímicas • Fornecem suporte físico para a atividade ordenada das enzimas que nelas se encontram • Provocando reações que modificam o comportamento da célula Membrana plasmática: Funções Transporte de substâncias (solutos e íons) Membrana plasmática: Funções Participação nos processos de endo e exocitose Membrana plasmática Membrana plasmática Membrana plasmática: Funções Interação intercelular • Medeia as interações entre uma célula e suas vizinhas • Reconhecimento e sinalização • Adesão e troca de materiais e informações Membrana plasmática: Funções Resposta a sinais externos Síntese de glicogênio Liberação de Cálcio SINAL SINAL Divisão celular Morte celular (apoptose) Membrana plasmática: Funções Transdução de energia • Processo pelo qual um tipo de energia é convertido em outro tipo • Célula vegetal fotossíntese: carboidrato (glicose) • Célula animal Transferência de energia química de carboidratos e lipídeos para ATP Aspecto trilaminar da membrana • 6 – 10 nm de largura (10.000 membranas plasmáticas = uma folha de livro) Composição química da membrana • As membranas são conjuntos de proteínas lipídeos unidos em uma fina camada por ligações não covalentes • Cerne da membrana consiste de um folheto de lipídeos arranjados em uma camada bimolecular • A bicamada lipídica serve, primeiramente como a espinha dorsal da membrana e fornece uma barreira que previne os movimentos aleatórios de entrada e saída de materiais solúveis em água Composição química da membrana Variável • Lipídios: 40% • Proteínas: 40% • Carboidratos: 20% Composição química da membrana Lipídios • Fosfolipídeos e colesterol • Característica Anfipáticas dos fosfolipídeos (hidrofílica e hidrofóbica) Micelas Organização lipídica da membrana Lipídios Colesterol (Esteróide) • Componente da membrana celular animal (função estrutural) • Precursor da síntese de hormônios (testosterona, progesterona e estrogênio) • Ausente em células vegetais Grupos de hidroxila hidrofílicos Estrutura rígida do anel Cauda de hidrocarboneto hidrofóbicos Estruturas planas e rígidas → interferem nos movimentos das caudas de ácidos graxos dos fosfolipídeos Lipídios Fosfolipídeos • Principais componentes das membranas celulares Lipídios Fosfolipídeos • Estrutura semelhante a uma gordura neutra (triacilglicerídeos), porém apresenta apenas duas cadeias de ácidos graxos → diacilglicerol ≠ Lipídios Fosfolipídeos • Os principais são os fosfoglicerídeos Lipídios • Tipos de fosfoglicerídeos • Fosfatidilcolina • Fosfatidiletanolamina • Fosfatidilserina • Esfingomielina • Fosfatidilinositol COMBINAÇÃO DE DIFERENTES ÁC. GRAXOS E GRUPOS CABEÇAS PRODUZEM DIFERENTES FOSFOGLICERÍDEOS Representam mais da metade da massa de lipídios da maioria das membranas celulares de mamíferos Lipídios • Cada tipo de membrana celular possui uma composição lipídica característica, diferem: • Tipos de lipídios • Natureza dos grupos • Espécies particulares da(s) cadeia(s) de ácido(s) graxo(s) A natureza e a importância da bicamada lipídica • Os lipídios de uma membrana são mais do que elementos estruturais; eles podem ter importantes efeitos nas propriedades biológicas de uma membrana • A composição lipídica pode determinar o estado físico (fluidez) da membrana e influenciar a atividade de determinadas proteínas da membrana A natureza e a importância da bicamada lipídica • Fluidez de uma bicamada depende de sua composição e de sua temperatura • Temperatura de transição/fase = é a temperatura em que ocorre alguma transformação na membrana (estado líquido para cristalino) • Fluidez proporção de ác. graxos curtos e o nº de insaturações dos fosfolipídeos Temperatura 37 °C – lipídios em estado relativamente fluido → fosfolipídeos podem girar ou se movimentar lateralmente • Ao ↓ lentamente a temperatura chegaremos a um ponto onde a bicamada sofre uma mudança • O lipídeo é convertido do estado liquido normal para o de gel cristalino congelado → movimento restrito A natureza e a importância da bicamada lipídica • O estado físico da membrana também é afetado pelo colesterol • Os anéis hidrofóbicos são planos e rígidos e interferem nos movimentos das caudas de ácidos graxos dos fosfolipídeos A natureza e a importância da bicamada lipídica • O colesterol- mais hidrofóbico torna a membrana menos fluida • Em termos fisiológicos, o colesterol • ↑ resistência • ↓ a permeabilidade de uma membrana Composição química da membrana Proteínas • Importantes constituintes das membranas celulares Executam funções específicas nas diferentes membranas das células Proteínas Proteínas – Funções • Transporte de nutrientes, metabólitos e íons através da bicamada lipídica • Ex.: Bomba de Na+ e K+ → bombeia de forma ativa o Na+ para fora da célula e K+ para dentro • Ancoragem de macromoléculas à membrana • Ex.: integrina → liga filamentos intracelulares de actina e proteínas extracelulares da matriz Proteínas – Funções • Receptores para sinais químicos no ambiente em que a célula se encontra e os transportam (sinais) para o interior da célula • Ex.: receptor do fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF) → liga PDGF extracelular e gera sinais intracelulares que acarretam o crescimento e divisão celular • Proteínas = enzimas → catalisam reações específicas • Ex.: adenilato ciclase → catalisa a produção intracelular de AMPc em resposta a sinais extracelulares Proteínas Cada tipo de membrana celular tem um conjunto diferente de proteínas, refletindo as funções especializadas de cada tipo de membrana em particular Proteínas – Classificação • Dependente da associação com a bicamada lipídica • Transmembrana/integrais • Periféricas • Associada à membrana • Ligadas através de lipídeos • Ligadas através de proteínas Proteínas – Classificação • Transmembrana/integrais • Atravessam a bicamada lipídica • Molécula anfipática Região hidrofóbica Região hidrofílica Proteínas – Classificação • Associadas à membrana • Localizadas inteiramente no citosol • Algumas proteínas de membrana são ancoradas à superfície citosólica através de uma hélice anfipática Proteínas – Classificação • Ligadas através de lipídeos • Posicionadas inteiramente externas à bicamada lipídica • Ligadas à membrana apenas por um ou mais grupos lipídicos covalentemente ligados Proteínas – Classificação • Ligadas através de proteínas • Ligação indireta a uma das faces da membrana • Mantida no lugar apenas através de interações com outras proteínas de membrana Composição química da membrana Carboidratos • Carboidratos ligados covalentemente, tanto aos componentes lipídicos quanto aos proteicos • Composição: varia entre 2 e 10% Ex.: MP dos glóbulos vermelhos: 52% proteína 40% lipídeos 8% carboidratos Composição química da membrana Carboidratos • Glicolipídeos Cerebrosídios Gangliosídios • Glicoproteínas Oligossacadídeos Polissacarídeos Composição química da membrana Carboidratos • Glicolipídeos Cerebrosídios Gangliosídios • Glicoproteínas Oligossacadídeos Polissacarídeo s Carboidratos • Os carboidratos de Glicolipídeos e Glicoproteínas estão localizados na porção NÃO-CITOSÓLICA Camada de carboidratos Glicocálice Carboidratos – Funções • Proteção da superfície contra danos mecânicos e químicos • Ex.: glicocálice das células situadas na superfície da mucosa intestinal → protege do contato com alimentos e dos efeitos destrutivos das enzimas digestivas • Lubrificação (absorção de água) • Ex.: glóbulos brancos → atravessam por espaços apertados e impede adesão a outras células ou às paredes de vasos sanguíneos Carboidratos – Funções • Reconhecimento e adesão celular • Sinal de distinção celular – característicos para uma célula especializada em uma função particular e reconhecidos pelas células com as quais devem interagir • Ex.: reconhecimento do óvulo pelo esperma Carboidratos – Funções • Reconhecimento de carboidratos da superfície celular de neutrófilos: primeiro passo de sua migração do sangue para o local da infecção. Sinais químicos Infecção Referências • ALBERTS, Fundamentos da Biologia Celular. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. • ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2010. 1268 p. • DE ROBERTIS, E. D. P. Bases da biologia celular e molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1985. 332 p. MECANISMOS DE TRANSPORTE Mecanismos de transporte • Somente moléculas pequenas sem carga podem difundir livremente através da bicamada de fosfolipídeos • O2 e CO2 = moléculas pequenas e não-polares • H2 O = molécula pequena polar não-carregada • Glicose = molécula maiores polares e não-carregadas • Íons Difundem livremente pela membrana Incapazes de difundiremse pela membrana Mecanismos de transporte • Algumas moléculas são capazes de atravessar as membranas celulares pela ação de proteínas transmembranas específicas que agem como transportadoras • Proteínas transportadoras determinam permeabilidade seletiva das membranas • Proteínas de canal • Proteínas carreadoras a Mecanismos de transporte Proteínas de canal • Formam poros abertos através da membrana, permitindo a passagem de qualquer molécula do tamanho apropriado • Ex.: canais de íons abertura das proteínas de canal formação de pequenos poros passagem de íons inorgânicos Na+, k+ difusão Poros formados não estão constantemente abertos; Abertos ou fechados seletivamente em resposta a sinais extracelulares Mecanismos de transporte Proteínas carreadoras • Ligam seletivamente e transportam pequenas moléculas específicas • Além de formar canais abertos, agem como enzimas facilitando a passagem de moléculas específicas • Ex.: Proteínas carreadoras ligadas à glicose mudança conformacional abertura os canais glicose atravessa a membrana e é liberada do outro lado Mecanismos de transporte • Moléculas transportadas por canais ou por proteínas carreadoras, atravessam a membrana na direção energeticamente favorável, determinado pelos gradientes de concentração e eletroquímicos do meio = TRANSPORTE PASSIVO • Moléculas podem ser transportadas em uma direção energeticamente desfavorável através da membrana (contra um gradiente de concentração) com gasto de energia (ATP) = TRANSPORTE ATIVO Leitura recomendada • ALBERTS, Fundamentos da Biologia Celular. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. Capítulo 11: A Estrutura das Membranas e Capítulo 12: O transporte de Membrana. • ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2010. 1268 p. Parte IV, Capítulo 10: Estrutura da membrana e Capítulo 11: Transporte de Membrana de Pequenas Moléculas e as Propriedades Elétricas das membranas.
