plasmática celular

Propaganda
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.
Download