Biologia membrana plamática i

I IntroduçãoI Introdução

MEMBRANA PLASMÁTICA

Funções

Proteção

Permeabilidade Seletiva

Composição Química

Lipídeos

Proteínas

Propriedades

Elasticidade

Regeneração

II Histórico

1 Estrutura das membranas biológicas

a)Kolliker – colocou células animais em soluções iônicas concentradas e observou que ocorria a passagem de água

Membrana semipermeável

II Histórico

1 Estrutura das membranas biológicas

b) Overton – colocou células animais em vários solventes e observou que o transporte era relacionado à solubilida em lipídeos.

c) Gorter e Grendel extrairam fosfolipídeos de eritrócitos e colocaram em recipiente com água e observaram que os lípídeos formavam uma camada na interface entre a água e o ar. Quando os fosfolipídeos foram comprimidos verificaram que a área coberta era maior.

II Histórico

1 Estrutura das membranas biológicas

d) 1935 – proteínas interagindo com as cabeças polares dos lipídeos.1961 – bicamada lipidica no interior de camadas fibrosas de proteínas

1972 – Singer e Nicolson – modelo de mosaico fluido – proteínas embebidas na bicamada lipídica – hidrofóbico com hidrofóbico.

MODELO DE DAVSON E DANIELLI -1935

Proteína

Região Hidrofílica

Região Hidrofílica

Região Hidrofóbica

ESTRUTURA TRILAMINAR – ROBERTSON (1961)

II Histórico

1 Estrutura das membranas biológicase) Proteínas com 3 domínios distintos: dois

hidrofílicos (faces internas) e um hidrofóbico (interior).

f) Atualmente – proteínas movem-se livremente

MODELO DO MOSAICO FLUIDO (SINGER E NICHOLSON – 1972)

COMPARAÇÃO

Proteína

Região Hidrofílica

Região Hidrofílica

Região Hidrofóbica

Bicamada Lipídica

Região Hidrofóbica da Proteína

Região Hidrofílica da Proteína

Davson e Danielli

Singer e Nicholson

ProteínaProteína

LipídeosLipídeos

MODELO

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

glicocálix

III Composição química

MEMBRANA PLASMÁTICA

Composição química

LIPÍDIOS, PROTEÍNAS E AÇÚCARES

Proteínas

Integrais (transmembranas)

Periféricas

Lipídeos

Glicolipídeos

Colesterol

Fosfolipídeos

Fosfatidilcolina

Fosfatidiletanolamina

Fosfatidilserina

Esfingomielina

Proteína / Lipídeo

• Proporção variável

III Composição química

1 Lipídeos

a) Substâncias orgânicas insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicas.

b) 1 : 50 (proteínas: lipídeos)

c) Fosfolipídeos – ponto de fusão mais baixoc.1) cabeça polar – glicerol, fosfato e um álcool (colina,

etanolamina, serina)

c.2) cauda apolar – cadeias carbonicas de ácidos carboxilicos (saturados ou insaturados)

Obs: a insaturação contribui para a fluidez da membrana

BICAMADA LIPÍDICA Fosfolipídios afinidade diferencial

com a água:

1. Cabeça hidrofílica: voltada para o meio extracelular e para o citoplasma.

2. Cauda hidrofóbica: voltada para a parte interna da membrana

III Composição química

1 Lipídeosd) Esfingolipideos – não apresentam glicerol, ponto de fusão mais

alto.

d.1) esfingomielinas – também possue o fosfato (fosfoglicerídeo), forma a bainha de mielina

d.2) cerebrosídeos – não possuem fosfato e nem carga elétrica, mas possuem uma ou mais moléculas de carboidratos.

d.3) gangliosídeos – apresentam cabeça polar muito grande e com muitas moléculas de carboidratos; ocorrem em pequena quantidade.

e) Colesterol - fluidez

Fosfolipídeos

Fosfatidilcolina

Fosfatidiletanolamina

Fosfatidilserina

Esfingomielina

Hidrofílica (cabeça)

Hidrofóbica (caudas)

Moléculas AnfipáticasLIPÍDEOS DE MEMBRANAS

Composição Lipídica de algumas membranas celulares

Composição Fosfolipídica

Natureza das caudas de hidrocarbonetos

Caudas curtas (maior fluidez) que caudas longas

Insaturação (maior fluidez) que saturação

Fosfolipídeos – ponto de fusão mais baixo que esfingolipídeos

INSATURADOS- viscosa+ fluida

SATURADOS+ viscosa- fluida

1- Fluidez da membrana

Flip Flop Rotação Difusão Lateral

dependente da temperatura

1- Fluidez da membrana

Fluido Bidimensional movimentação dos fosfolipídeos dentro da bicamada

Diferenças na composição da bicamada entre as faces citosólica e extracelçular

2- Assimetria da Bicamada Lipídica

Barreira hidrofóbica impermeável a solutos e íons

tamanho da molécula

solubilidade da molécula (em óleo)

3- Permeabilidade da Bicamada Lipídica

PROTEÍNAS DAS MEMBRANAS

III Composição química

2 Proteínas - página 79

a)Funções Transporte de íons e moléculas

Interação com hormônios

Transdução de sinais

Estabilização de sinais

Razão proteina:lipídeos é variavel

EX. memb. bainha de mielina 25%; memb.interna de mitocondrias 75%

III Composição química

2 Proteínas - página 79

b) Formas de associação

b.1) Proteínas intrínsecas – citoplasma, transmembrana e não citoplasmático

Unipasso – atravessa 1 vez a membrana

Multipasso – atravessa várias vezes a membrana (todas as transportadoras como os canais iônicos)

III Composição química

2 Proteínas - página 79

b) Formas de associação

b.1) Proteínas extrínsecas

Não interagem com o interior hidrofóbico

Ligadas à proteínas intrinsecas ou lipideos

III Composição química

2 Proteínas - página 79

c) Receptores

Intrínsecas

Proteínas de membrana

K+

Na+

Proteínas Transmembrana

Moléculas anfipáticas ligadas covalentemente aos lipídeos

Proteínas -Hélice

Movimentação das proteínas na bicamada

Propriedades das Proteínas de membrana

1- Mobilidade

Restrição de movimento das proteínas, confinando-as em locais específicos

2- Domínios de membrana

AÇUCARES DAS MEMBRANAS

Hidratos de carbono ligados covalentemente aos lipídeos e proteínas

Glicoproteínas GlicolipídeosProteoglicanas

oligossacarídeospolissacarídeosglicosaminoglicanas

GLICOCÁLICEOUGLICOCÁLIX

Açucares de Membrana

III Composição química

3 Carboidratos

a)Principalmente na face extracelular

b)Glicocalix

CARBOIDRATOS

GlicocáliceEnvoltório externo à membrana

plasmática.

Composição química

Funções

GLICOCÁLICE

Funções do Glicocálice

- proteção e lubrificação da superfície celular

- reconhecimento célula-célula e adesão celular

- propriedades enzimáticas (peptidase/glicosidase)

- especificidade do sistema sanguíneo ABO; tabela na página 82

- alteração da superfície em células cancerígenas;

- ligação de toxinas, vírus e bactérias;

Funções do Glicocálice

IMPORTÂNCIA DOS CARBOIDRATOS

A MEMBRANA PLASMÁTICA

ESTRUTURAO modelo do mosaico fluido afirma que moléculas protéicas estão em dupla camada lipídica, mas com livre movimentação.

FUNÇÃO Permeabilidade seletiva e reconhecimento celular.

ESPECIALIZAÇÕES

MicrovilosidadesOcorrem no epitélio intestinal e servem para aumentar a superfície de absorção.

Invaginações de base

Promovem o transporte de água nos canalículos renais.

Desmossomos e interdigitações

Servem para promover a adesão entre as células epiteliais.

R E S U M O

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

PROPRIEDADES DA MEMBRANA Assimetria

Fluidez

Permeabilidade seletiva

Continuidade

Resistência à tração.

FUNÇÕES DA MEMBRANAIndividualização da célulaTransportes moleculares e iônicosRecepção de informaçãoTransmissão de informaçãoReconhecimento celularOrientação de reações químicas em cadeia: enzimas localizadas na superfície da membrana

Membrana Plasmática:Especializações de membrana

ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA

SUPERFÍCIE APICAL DA CÉLULA

SUPERFÍCIE BASO-LATERAL DA CÉLULA

1- Microvilosidades

2- Cílios/Flagelos

3- Estereocílios

1- Junções celulares

Junções célula-célula

Junções célula-matriz extracelular

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 glicocáliceMICROVILOSIDADES

ESPECIALIZAÇÕES DA SUPERFÍCIE APICAL DA MEMBRANA

ESTEREOCÍLIOS

-São parecidos com microvilosidades- mais longas e ramificadas

-São imóveis

-Encontrados no epidídimo e nas células pilosas do ouvido interno

-Aumentam a área de superfície das células

-Filamentos de actina mais discretos que nas microvilosidades

CÍLIOS/FLAGELOS

ESPECIALIZAÇÕES DA SUPERFÍCIE APICAL DA MEMBRANA

CÍLIOS

-Projeções cilíndricas MÓVEIS, semelhantes a pêlos

-Função: propulsão de muco e de outras substâncias sobre a superfície do epitélio, através de rápidas oscilações rítmicas e no caso dos flagelos funcionam na locomoção

-Microtúbulos organizados (9 + 2), inseridos no corpúsculo basal

Meio extracelular

Desmossomo

Interdigitação

Espaçointercelular

Desmossomo

ESPECIALIZAÇÕES

Demossomos Interdigitações

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

Aumentam a aderência

ESPECIALIZAÇÕES DA SUPERFÍCIE BASO-LATERAL DA CÉLULA JUNÇÕES CELULARES

JUNÇÃO OCLUSIVA

JUNÇÕES

JUNÇÃO ADERENTE

DESMOSSOMA

JUNÇÃO COMUNICANTE

COMPLEXO JUNCIONAL

Matriz extracelular

Une as células formando uma barreira impermeável

JUNÇÃO OCLUSIVA

Evita movimentação de moléculas entre diferentes domínios de membrana

Cinturão de adesão apical, abaixo junção

oclusiva

JUNÇÃO ADERENTE

JUNÇÕES CELULARES ADESÃO

Placas de adesão em forma de disco

DESMOSSOMAS

JUNÇÕES CELULARES ADESÃO

JUNÇÃO COMUNICANTE

* Formada por 6 proteínas

transmembranas– conexinas

* Regulada abrem e

fecham

PERMEABILIDADE

I PERMEABILIDADE

1 Bloqueio da passagem da maioria das

–moléculas polares

–Moléculas apolares grandes

–Moléculas carregadas eletricamente

I PERMEABILIDADE

2 Permite– Pequenas moléculas – Moléculas polares

• Açúcares• Aminoácidos• Por proteínas transportadoras de

membrana

I PERMEABILIDADE

3 Proteínas

a)Canais de proteínas: apresentam espaços hidrofílicos, criando canais para o deslocamento de certos íons ou moléculas

transporte rápido – proporcional à concentração do soluto

I PERMEABILIDADE

3 Proteínas

b) Permeases (carreadoras): velocidade máxima relacionada com o ponto de saturação.

c) Formas de transporte:

c.1) Uniporte: 1 molécula

c.2) Simporte: 2 moléculas na mesma direção

c.3) Antiporte: 2 moléculas em direção oposta

NÃO GASTA ENERGIA

GRANDESMOLÉCULAS

GASTA ENERGIA

TRANSPORTESTRANSPORTES

Passivo Ativo Q uantidade

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

II Mecanismos

1 Difusãoa)Não gasta energiab)Difusão simplesc)Osmosed)Difusão por canais proteicos

2 Transporte ativoa) Gasto energético

TRANSPORTES ATIVOS E PASSIVOS

OSMOSE

Perde Ganha

Hipo Hiper

ISOTONIA

SOLV ENTE

M.S.P

TRANSPORTE PASSIVO

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

III Difusão

2 Osmose

a)A favor do gradiente de concentração

b)Até atingir o equilíbrio

c)Transporte de solvente

H2O H2O H2O

hemácias

em meioisotônico

em meiohipertônico

em meio hipotônico(hemólise)

Representação de osmose em célula animal.

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

EXPERIÊNCIA

MEIO HIPERTÔNICO

vacúolo

núcleo

vacúolo

núcleo

Célula plasmolisada

CÉLULA VEGETAL EM SOLUÇÃO HIPERTÔNICA.

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

VACÚOLO

NÚCLEO

MEIO HIPOTÔNICO

Célula túrgida

CÉLULA VEGETAL EM SOLUÇÃO HIPOTÔNICA.

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

RESUMO

plasmólise

meio hipertônico

deplasmólise

meio hipotônicoprotoplasma

retraído

PLASMÓLISE E DEPLASMÓLISE.

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

ISOTONIA

P.C

M.P

núcleo

vacúolode sucocelular

MEIO HIPO

CÉL. TÚRGIDA

PLASMÓLISE

MEIO HIPER

CÉL. PLASMOLISADA

DEPLASMÓLISE

H2O

H2OH2O

H2OH2O

H2O

FLUXO DE ÁGUA NAS CÉLULAS VEGETAIS

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

DIFUSÃO SIMPLES

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

ÁGUASACAROSE

Solução A Solução B

III difusão

1 DIFUSÃO SIMPLES

a)A favor do gradiente de concentração

b)Até atingir o equilíbrio

c)Velocidade depende da solubilidade do soluto e do tamanho das moléculas

d)Oxigênio e nitrogênio tem solubilidades extremamente altas

e)Transporte de soluto

GLICOSE

RECONHECIMENTO

M.P

LIBERAÇÃO

DIFUSÃO FACILITADA

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

CAPTURA

M.P M.P

TRANSLOCAÇÃO

Glicose

M.P

Permease

IV Difusão por canais Proteicos

1 vias aquosas para passagem de solutos2 altamente seletivosa)Conseqüência da disposição das cargas

elétricasb)diâmetro3 Ex. canais de sódio 0,3 -0,5nm, ricos em cargas

negativasCanais de potássio não apresentam carga elétrica

V Difusão Facilitada

• Passiva

• Mediada por carreadores

• Especificidade

• Mediado por proteínas

• Limite de saturação

• A favor do gradiente de concentração

Ex: BOMBA DE Na+ e K+

TRANSPORTE ATIVO

CONTRA GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

K+

Na+

K+

Na+

K+

Na+

DIFUSÃO SIMPLES TRANSPORTE ATIVO

VI Transporte ativo

• Gasto energético• Mediado por proteínas carreadoras• Carreador consome energia• Contra o gradiente de concentração• Ex:

– Bomba de Cálcio– Bomba de Hidrogênio– Bomba de sódio e Potássio

• Carreador Na/K ATPase

VI Transporte ativo

• Ponto de saturação – atingido quando os carreadores estão em atividade máxima

Bomba de Calcio

• A absorção do cálcio ocorre através de dois mecanismos: difusão passiva e transporte ativo. A difusão passiva não é saturável e ocorre apenas com elevadas concentrações intestinais de cálcio e, por esse motivo, quantitativamente é menos importante que o mecanismo de transporte ativo, O transporte ativo do cálcio ocorre em duas etapas. Primeiramente, o cálcio sofre difusão segundo seu gradiente de concentração da luz intestinal para o interior da célula intestinal, processo que é mediado por proteínas transportadoras na membrana da célula mucosa. Depois, o cálcio é transportado ativamente da célula para o LEC, através de bombas de cálcio localizadas sobre a superfície serosa dessa célula. Esse sistema de transporte ativo é saturável e, por esse motivo, a absorção do intestinal do cálcio é autolimitada; caso sejam ingeridas grandes quantidades de cálcio, o sistema de transporte pode manusear apenas uma pequena percentagem desse cálcio e, conseqüentemente, a percentagem de cálcio ingerido que é absorvida diminui. A taxa de transporte ativo também varia com o cálcio dietético, aumentando em vigência de pequena ingestão e diminuindo com o aumento do cálcio dietético. Como descrito anteriormente, essas alterações na absorção do cálcio são mediadas pela vitamina D.

TRANSPORTE ATIVO

Bomba de sódio e potássio

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

TRASPORTEEM

QUANTIDADE

ENDOCITOSE

EXOCITOSE

FAGOCITOSE

PINOCITOSE

CLASMOCITOSE

GRANDESMOLÉCULAS

ENGLOBAMENTO

ELIMINAÇÃO RESÍDUOS

LÍQUIDOS

SÓLIDOS

PINOCITOSE

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

Canal depinocitose

Partícula líquida

pinossomo

Englobamento de micropartículas ou gotículas líquidas

A partícula englobada será, posteriormente, digerida pelos lisossomos.

FAGOCITOSE

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

Fagossomo

Lisossomos

PseudópodesPartícula sólida

Englobamento de partículas sólidas.

Posteriormente a partícula será digerida pelos lisossomos.

ENDOCITOSE MEDIADA POR UM RECEPTOR

CLASMOCITOSE

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

RESÍDUOS

Vacúolo resídual

É a eliminação dos resíduos da digestão intracelular.

EXOCITOSE

RESUMO

DIFUSÃO SIMPLES

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

M.P

S U B S T Â N C I A SMEIO MEIO

][ ][

RESUMO

TRANSPORTE ATIVO

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

M.P

S U B S T Â N C I A SMEIO

][MEIO

][

RESUMO

DIFUSÃO FACILITADA

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

M.P

M O L É C U L A S

PERMEASE

MEIO INTERNOMEIO EXTERNO

SÓLIDOS

FAGOCITOSE

LÍQUIDOS

PINOCITOSE

RESÍDUOS

CLASMOCITOSE

TRANSPORTE EM QUANTIDADE

RESUMO

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

VII Aspectos Patológicos

1 Fibrose Císticaa) Autossômica recessivab) Em caucasianosc) Características: c.1) composição iônica anormal no produto secretadoc.2) comportamento físico-químico alterado do muco nos ductos

exócrinos – muco viscoso pode obstruir ductos podendo causar: Doença pulmonar obstrutiva crônica, insuficiência pancreática,

obstrução intestinal, cirrose hepática, Pode ser associada à presença de Pseudomonas aeroginosaConduzindo a desidratação das células epiteliais