Membranas Celulares

Membrana Plasmática
Professor Otaviano Ottoni Netto
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
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Diferenciam-se na espessura, nas funções e na composição
química.
São 3 os tipos:
Protéica: Possui de 76% de proteína, 24% lipidios portanto,
alta funcionalidade. Ex: membranas mitocondrial interna,
dos tilacóides e procariontes.
Plasmática: Possui 50% de lipídeos e 50% de proteínas. Ex:
membrana mitocondrial externa e membranas eucariontes
em geral e dos eritrócitos
Mielínica: Possui de 79% lipídeos e 17 proteína, e 3%
carboidratos, são estruturalmente resistentes. Ex: bainha de
mielina dos neurônios
Membrana plasmática - Funções:




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Isolamento Físico - mantém o conteúdo interno ou citoplasmático
separado, porém não isolado do meio externo;
Regulação das trocas com o ambiente: controla a entrada de íons
e nutrientes, a eliminação de excretas, e a liberação de produtos
de secreção (permeabilidade seletiva);
Comunicação entre a célula e seu ambiente: ela contém
receptores que permitem reconhecer as moléculas ou as
mudanças no ambiente externo;
Suporte estrutural : as proteínas presentes mantém o formato
celular, e também criam junções especializadas que estabiliza a
estrutura.
Membrana plasmática - Composição
química:
Os principais componentes estruturais de membranas
são:
•
Lipídios - fosfolipídios, totalizando 25% a 40%

Proteínas - 60% a 75% são os compostos que
participam diretamente na formação de membranas
celulares.

Glicídios e outras moléculas permanentes ou
transitórias

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Antígenos, Enzimas
Membrana plasmática - Composição química:
LIPO-GLICO-PROTÉICA
1. Lipídeos:
ESTRUTURAL. São moléculas anfipáticas (com domínio
polar e apolar) que se diferenciam pelo grupamento
alcoólico e existem em 3 tipos:
- FOSFOLIPÍDEOS, como fosfoglicerídeos e
esfingolipídeos;
- GLICOLIPÍDEOS, como cerebrosídeos (com
monossacarídeos) e gangliosídeos (com polissacarídeos)
- COLESTEROL, que se encaixa entre os fosfolipídeos e
confere rigidez à MP, diminuindo a funcionalidade.
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Membrana plasmática -Composição química:
2. Glicídeos:
São estruturas polares que formam o glicocálix. Existem em dois
tipos:
- Monossacarídeos e oligossacarídeos dos glicolipídeos
- Oligossacarídeos das glicoproteínas de membrana.
3. Proteínas:
FUNCIONAL. São moléculas também anfipáticas e existem em 2
tipos:
-INTEGRAIS OU INTRÍNSECAS, são fortemente associadas aos
lipídeos sendo, portanto, de difícil remoção;
- PERIFÉRICAS OU EXTRÍNSECAS, estão fracamente associadas aos
lipídeos e podem ser facilmente removidas com expectrina (uma
das formas de Hb)
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Membrana plasmática -
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
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Estrutura:
O modelo estrutural mais aceito atualmente é o
proposto pelos cientistas Singer e Nicholson em 1972, e
corresponde a um aprimoramento de um modelo
anterior de Dawson e Danielli.
Segundo o modelo de Singer e Nicholson, a bicamada
lipídica está presente, como no modelo proposto por
Dawson e Danielli, porém as proteínas não estão
imersas na bicamada revestindo-a interna e
externamente. Na verdade, as proteínas apresentam
uma mobilidade especial, podendo se deslocar
lateralmente ou atravessar a bicamada lipídica,
projetando-se nas superfícies interna ou externa da
membrana plasmática.
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

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Conclui-se, portanto, que a membrana é
relativamente fluida, pois as moléculas de
proteínas apresentam certa liberdade de
movimentação. Por isso, o modelo de Singer e
Nicholson é denominado mosaico fluido.
Esse modelo é satisfatório para que as
membranas celulares possam exercer todas as
suas capacidades e funções, especialmente a
sua permeabilidade seletiva.
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

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Ao microscópio eletrônico, a membrana plasmática
apresenta um aspecto trilaminar característico.
São duas lâminas laterais mais densas, correspondendo
aos pólos hidrófilos dos lipídios mais as proteínas, e uma
lâmina central mais clara, que corresponde aos pólos
hidrofóbicos da bicamada lipídica.
Este aspecto se repete em todas as membranas da
célula, tanto na membrana plasmática quanto na de
organelas, como mitocôndrias, cloroplastos, retículo
endoplasmático e outros.
Microfotografia da membrana plasmática
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REFORÇOS DA MEMBRANA
Em células de vegetais, células animais, bactérias e de outros seres,
pode-se encontrar a superfície externa da membrana com uma
série de envoltórios com composição e funções variadas.
1. Glicocálice – é um envoltório externo de células animais
formado por glicolipídios e glicoproteínas.
FUNÇÕES: As principais são de proteção, barreira de difusão,
enzimática, antigênica – só a porção constante – adesiva,
inibição por contato, reconhecimento celular e definição de
um ambiente especial, com pH, força iônica e carga elétrica
próprios.
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. Cada célula tem o seu glicocálice característico como uma
espécie de "impressão digital da célula". Esta característica
permite que as células de um determinado tecido reconheçamse entre si, limitando o seu crescimento por inibição de
contato.
Microfotografia de membrana plasmática com vilosidades e glicocálice
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Constituição:
- Variáveis: como as glicoproteínas e as glicosaminoglicanas,
-


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que são primeiramente secretadas pela membrana e depois
aderidas por ela;
Constante: como a porção glicídica de glicoproteínas e
glicolipídeos.
As células cancerosas, p. ex., apresentam o seu glicocálice
alterado, por isso não param o seu crescimento pelo contato
com as células vizinhas, formando então massas celulares
que se constituem nos tumores.
Uma aplicação prática desta função seria a proteção contra
certos tipos de vírus. Tanto alguns vírus quanto o ác. siálico
ou N-acetil-neuramínico (presente em certos glicocálice)
possuem carga negativa, ocorrendo, assim, repulsão entre
eles.
REFORÇOS DA MEMBRANA
2.Parede bacteriana (responsável pela VIRULÊNCIA de
muitas bactérias) um envoltório externo de muitas
bactérias e tem como principal função a manutenção da
forma específica de cada bactéria, protegendo-as das
variações osmóticas do meio.
3.Parede celular é o envoltório característico das células
vegetais. Ela possui uma composição química complexa
e atua principalmente como estrutura esquelética.
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Célula Vegetal:- parede celular
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A parede celular é uma estrutura incolor, elástica, brilhante, rígida o que
diminui a possibilidade de modificação na forma da célula. Possui resistência à
decomposição por microrganismos. Apesar de rígida ela é permeável, não
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exercendo
controle sobre as substâncias que penetram na célula ou saem dela.
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ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
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- Interdigitações: São saliências e reentrâncias da
membrana celular que se encaixam em estruturas
complementares das células vizinhas.
 - Microvilosidades: São especializações apicais da
membrana. Elas estão presentes na superfície livre das
células do intestino delgado, responsáveis pela
absorção de nutrientes.
Cada célula intestinal deste tipo possui em média três
mil microvilosidades. Em 1 mm2 de superfície
intestinal, existem cerca de 200 000 dessas
especializações. Elas são evaginações permanentes da
membrana com o aspecto digitiforme, que ampliam
consideravelmente a superfície de contato da célula
com os nutrientes vindos da digestão, para melhorar
assim a função de absorção intestinal.
ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA
Microvilosidades:
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ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA
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
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
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Desmosomos: Cada desmosomo tem a forma de uma placa arredondada e
é constituído pelas membranas de duas células vizinhas. Devido à função
de adesão e à sua distribuição descontínua, o desmosomo é também
chamado de macula adherens.
- Zônula de Adesão: É uma formação encontrada em certos epitélios de
revestimento, circundando a parte apical das células. Sua estrutura é
semelhante à dos desmosomas, porém a zônula de adesão é um cinto
contínuo em volta da célula. As suas funções são promover a adesão
entre as células e oferecer local de apoio para os filamentos que
penetram nos microvilos das células epiteliais com orla em escova.
- Zônula Oclusiva: É uma faixa contínua em torno da zona apical de certas
células epiteliais que veda completamente o trânsito de material por
entre as células. Outra função da zônula oclusiva, também chamada
junção oclusiva, é permitir a existência de potenciais elétricos
diferentes, conseqüência de diferenças na concentração iônica entre as
duas faces da lâmina epitelial.
- Complexo Juncional: Está presente em vários epitélios próximo à
extremidade celular livre, sendo constituído dos seguintes elementos:
zônula oclusiva, zônula de adesão e uma fileira de desmosomas. O
complexo juncional é uma estrutura de adesão e vedação.
ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA
Microvilosidad
es
Zonula de oclusão
Zonula de adesão
Junção comunicante
DESMOSSOMOS
São pontos de espessamentos nas membranas de células vizinhas. Entre esses
espessamentos há uma espécie de cimento, formado de numerosas partículas de
glicoproteínas e destinado a firmar a ligação entre as células. A partir dos
espessamentos saem as tonofibrilas, que são finos filamentos radiados de natureza
protéica. A metade de um desmossomo pertence a uma célula e a outra metade à
célula vizinha. Ex: células epiteliais.
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INVAGINAÇÕES DE BASE
Microvilosidades


Invaginações na base da
célula. Cada loja do
citoplasma assim
formado apresenta
pilhas de longas
mitocôndrias.
Função: favorece o
transporte ativo de
íons, como nas células
dos rins.
4- PLASMODESMOS
São pontes de contato ente células vegetais vizinhas,
permitindo a comunicação entre os citoplasmas.
ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA
Porção apical:


Formados por mictotúbulos (MT) cujo axonema é formado por
9 pares de MT periféricos – ligados entre si por pontes de
nexina - e um par central. O movimento dos cílios é dado pela
ação da dineína, que se associa aos MT e hidrolizam ATP para
a realização do dito movimento. Ocorre o deslizamento entre
os feixes, que se curvam, por possuírem em suas bases as
travas radiais. Transversalmente, os cílios são semelhantes
aos flagelos.

Estereocílios

Flagelos

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Cílios
OBS: As células dos microvilos possuem grandes quantidades
de glicocálix, devido à grande produção de dissacaridases e
dipeptidases.
CÍLIOS E FLAGELOS
São formações que apresentam na superfície de certas células de invertebrados, de
protistas e de organismos superiores, proveniente do alongamento de nove fibrilas ou
microtúbulos de centríolo. É comum fazer-se a distinção entre cílios e flagelos pelo
número e pela dimensão dos mesmos. Os cílios são curtos e numerosos, enquanto os
flagelos são longos e em pequeno número. Ambos tem a participação nos movimentos
celulares. Ex: cílios protozoários ciliados (paramecium), flagelos protozoários
flagelados, sptz, bactérias, anterezóides,etc..
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ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA
Porção basal:


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Hemi – desmossomos - Permite a adesão entre a
célula e a lâmina basal. Ë formada por filamentos
intermediários (FI) de integrina.
Contatos Focais - Liga a célula à matriz extracelular.
É formada por FI de integrina ligadas a fibras de
stress ou tencionais.
TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS –
a. FUNÇÕES:




Eliminação de restos metabólicos (excreção);
Eliminação de substâncias especiais para o
metabolismo extracelular (secreção).
E também funções especiais como: polarização de
membrana (pela bomba de sódio e potássio) e

Defesa celular (pela fagocitose em leucócitos).

Equilíbrio hídrico e

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Incorporação de novas substâncias para o
metabolismo celular (nutrição);
Controle da turgescência celular também estão
presentes (pela difusão ou osmose)
TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS



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Os componentes hidrofóbicos, solúveis nos lipídios,
atravessam facilmente a membrana, por ser esta
constituída de uma bicamada lipídica , como é o caso
dos ácidos graxos, hormônios esteróides e anestésicos.
As substâncias hidrófilas, insolúveis nos lipídios,
penetram nas células com mais dificuldade,
dependendo do tamanho da molécula e também de
suas características químicas.
A configuração molecular poderá permitir que a
substância seja transportada por intermédio de um
dos mecanismos especiais desenvolvidos durante a
evolução, como o transporte ativo e a difusão
facilitada
TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
Transporte molecular:
- Passagem do solvente: difusão osmótica.
- Passagem do soluto: Transportes ativo e passivo.
a. TRANSPORTE PASSIVO:
é impulsionado por gradientes iônicos, não havendo gasto de
energia a partir da hidrólise de ATP.
Podem ocorrer por:
1. Através da bicamada;
2. Por difusão facilitada:
3. Mediada por canais iônicos ou protéicos: o interior
desses canais é polar, o que permite a passagem de íons, e
raramente encontram-se sempre abertos, pois geralmente se
abrem mediante a um estímulo químico
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TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
Transporte Passivo:
Osmose -
(osmos= empurrar) É um fenômeno de difusão em
presença de uma membrana semipermeável. Nele, duas
soluções de concentrações diferentes estão separadas por uma
membrana que é permeável ao solvente e praticamente
insolúvel ao soluto. Há, então, passagem do solvente de onde
está em maior quantidade (solução hipotônica) para onde está
em menor quantidade (solução hipertônica).
Solução Hipotônica
Solução Hipertônica
(Hemólise)
(Crenação)
Osmose
A célula vegetal é vulnerável aos ambientes hipertónicos, a saída da água
contida no seu vacúolo, provoca uma diminuição do volume celular e,
consequentemente, o afastamento da membrana plasmática relativamente
à parece celular. Este fenómeno designa-se comumente por plasmólise.
Plasmólise
Deplasmólise
Hipotônico
Hipertônico
Osmose
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Efeito da osmolaridade sobre
as células
TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
Difusão Facilitada - Algumas substâncias, como a glicose,
galactose e alguns aminoácidos têm tamanho superior a 8
Angstrons, o que impede a sua passagem através dos poros. São,
ainda, substâncias não solúveis em lipídios, o que também
impede a sua difusão pela matriz lipídica da membrana. No
entanto, estas substâncias passam através da matriz, por
transporte passivo, contando, para isto, com o trabalho de
proteínas carregadoras (proteínas transportadoras).
Mudanças conformacionais em uma proteína
carreadora para mediar a difusão facilitada
de uma proteína.
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

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A velocidade com que a difusão facilitada acontece
depende da diferença de concentração de substâncias
nos dois lados da membrana, da quantidade de
carreadores disponíveis e da velocidade com que as
reações se processam.
No caso da glicose, a velocidade de sua difusão é
grandemente aumentada com a presença de maior
quantidade de insulina, hormônio secretado pelo
pâncreas. Não se sabe, ainda, se o efeito da insulina
está no aumento dos carreadores ou no aumento da
velocidade de processamento das reações químicas
entre a glicose e o carreador.
TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
Difusão Passiva
Muitas substâncias penetram nas células ou
delas saem por difusão passiva, isto é, como a distribuição do soluto
tende a ser uniforme em todos os pontos do solvente, o soluto
penetra na célula quando sua concentração é menor no interior
celular do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário.
Neste processo não há consumo de energia. Ocorre a favor do
gradiente.
-
DIFUSÃO SIMPLES
+ Co2
+ O2
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FONTE: http://www.afh.bio.br/nervoso/nervoso1.asp

Mediada por translocadores: transportam moléculas polares,
como AA, açúcares e vitaminas.


Os ÍONS DIRETORES comandam o transporte.
Ex: o Na entra na célula por translocação, pois encontram-se
mais concentrados do lado de fora. Ao mesmo tempo, a glucose
entra na célula contra um gradiente de concentração (pois
encontra-se mais concentrada no interior celular), aproveitando a
entrada do Na. Na célula, a bomba de Na aproveita-se da energia
de uma hidrólise de ATP e faz com que, a cada 3 Na’s que saem,
entrem 2 K’s, para que o interior da célula seja levemente
negativo em relação ao exterior.
obs:
1) Venenos de cobra trancam canais de Na e paralisam o músculo;
2) A repulsão de cargas e a agitação térmica das moléculas facilitam
a difusão.
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Transporte de substâncias de um
lado da membrana para outro
(uniporte) e co-transporte de
substâncias (simporte e antiporte).
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b. TRANSPORTE ATIVO:
- Há hidrólise de ATP para produção de energia.
- Emprego de translocadores:

BOMBAS IÔNICAS: Mecanismos que transportam íons de
- Na e K ATPase: mantém o potencial negativo no
interior celular, como fora explicado anteriormente.
- de H : mantém o pH em mitocôndrias e lisossomos.
- de Ca ATPase: membranas do retículo sarcoplasmático
e eritrócitos.
- de H e K ATPase: membranas parietais do estômago
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MOVIMENTO DE POLARIZAÇÃO
BOMBA DE Na +, K +, Atp ase
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POTENCIAL DE AÇÃO
CONDUTIVIDADE
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NEUROTRANSMISSOR - GABA
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
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A MIELINA é responsável pela cor da substância branca
do encéfalo,da medula espinal e pela coloração dos
nervos.
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A mielinização aumenta a velocidade e eficiência do
potencial de ação nos neurônios. Na doença
esclerose múltipla ocorre uma desmielinização.
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Desmielinização na doença esclerose
múltipla
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Regulação do pH do estômago
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TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
c.Transporte em :




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Endocitose:
FAGOCITOSE- entrada de partículas sólidas por
pseudópodos; visível ao MO.
PINOCITOSE -(endocitose não-seletiva): entrada de
partículas solúveis por pseudópodos; visível ao MO.
Ocorre a endocitose seguida de filtragem para
reaproveitamento.
MICROPINOCITOSE - (endocitose seletiva): entrada de
partículas solúveis por invaginações da membrana, e é
visível somente no ME.

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- Fagocitose: É o nome dado ao processo pelo
qual a célula, graças à formação de
pseudópodos, engloba, no seu citoplasma,
partículas sólidas. A fagocitose é um processo
seletivo, conforme pode ser observado no
exemplo da fagocitose de paramécios pelas
amebas. Nos mamíferos, a fagocitose é feita
por células especializadas na defesa do
organismo, como os macrófagos.

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- Pinocitose: É o nome dado ao processo pelo qual a célula,
graças à delgadas expansões do citoplasma, engloba gotículas
de líquido. Formam-se assim vacúolos contendo líquido, que se
aprofundam no citoplasma tornando-se cada vez menores, o
que sugere uma transferência de líquido para o hialoplasma.
Muitas células exibem esse fenômeno, como os macrófagos e
as células endoteliais dos capilares sangüíneos. No processo da
pinocitose formam-se longas projeções laminares da superfície
celular, visíveis ao microscópio óptico, que dão origem a
vesículas também grandes no processo chamado de
macropinocitose. A micropinocitose é de ocorrência mais geral
e dá origem a vesículas menores, visíveis somente no
microscópio eletrônico.
EXOCITOSE
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TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
Partículas sólidas
Partículas líquidas