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Membrana celular, composição, constituição, alterações da membrana, tipos de transporte através da membrana.
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Membrana Plasmática
Algumas funções da membrana plasmática
SEPARARSEPARAR
INTEGRARINTEGRAR
Delimitação do Volume Celular e Permeabilidade Seletiva
A Membrana Plasmática é a organela que delimita o limite externo das células eucariontes animais.
Além disso é ela quem determina quais substâncias irão entrar ou sair das células, e em quais quantidade e velocidades isso vai acontecer.
A essa função de seleção denominamos PERMEABILIDADE SELETIVA.
Os mecanismos que determinam a permeabilidade seletiva são denominados mecanismos de transporte através da membrana.
MEMBRANA PLASMÁTICA
Composição química
LIPÍDIOS, PROTEÍNAS E AÇÚCARES
Modelo de Singer e Nicolson (1972)Modelo do Mosaico Fluido
Proteínas embebidas na bicamada lipídica;
Estrutura molecular da membrana plasmática
Proteínas
Integrais (transmembranas)
Periféricas
Lipídeos
Glicolipídeos
Colesterol
Fosfolipídeos
FosfatidilcolinaFosfatidiletanolamina
FosfatidilserinaEsfingomielina
Proteína / Lipídeo
• Proporção variável
Composição Lipídica de algumas membranas celulares
Hidrofílica (cabeça)
Hidrofóbica (caudas)
Moléculas AnfipáticasLIPÍDEOS DE MEMBRANAS
Têm uma região hidrofílica (solúvel em meio aquoso), e uma região hidrofóbica (insolúvel em água, porém solúvel em lipídios e solventes orgânicos).
Fosfolipídeos
FosfatidilcolinaFosfatidiletanolamina
FosfatidilserinaEsfingomielina
Flip Flop Rotação Difusão Lateral
dependente da temperatura
1- Fluidez da membrana
Fluido Bidimensional movimentação dos fosfolipídeos dentro da bicamada
Composição Fosfolipídica
Natureza das caudas de hidrocarbonetos
Caudas curtas (maior fluidez) que caudas longas
Insaturação (maior fluidez) que saturação
INSATURADOS- viscosa+ fluida
SATURADOS+ viscosa- fluida
1- Fluidez da membrana
1- Fluidez da membrana
Colesterol Modula a fluidez das membranas em células animais
Enrijece a bicamada lipídica, tornando-a menos
fluida e menos permeável
Diferenças na composição da bicamada entre as
faces citosólica e extracelular
2- Assimetria da Bicamada Lipídica
Fosfolipídeos
Crescimento da membrana
Flipases
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
Proteínas de membrana
K+
Na+
Proteínas Transmembrana
Moléculas anfipáticas ligadas covalentemente aos lipídeos
Proteínas -Hélice
Moléculas anfipáticas são moléculas que apresentam a característica de possuírem uma região hidrofílica (solúvel em meio aquoso), e uma região hidrofóbica (insolúvel em água, porém solúvel em lipídios e solventes orgânicos).
Proteínas Transmembrana Proteínas receptoras: cruzam a membrana uma única vez
Proteínas Transmembrana
Poro Hidrofílico: múltiplas -Hélices formam poros aquosos
Proteínas Transmembrana
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
GLICÍDIOS DAS MEMBRANAS
Hidratos de carbono ligados covalentemente aos lipídeos e proteínas
Glicoproteínas GlicolipídeosProteoglicanas
oligossacarídeos polissacarídeosglicosaminoglicanas
GLICOCÁLICEOU
GLICOCÁLIX
Glicídios da Membrana
GLICOCÁLICE
Proteoglicanos:Proteínas extracelulares ligadas a glicosaminoglicanos (estruturas que possuem um dos açúcares aminados e normalmente sulfatados).
Glicosaminoglicanos têm alta quantidade de carga negativa, e por isso acabam atraindo uma nuvem de cátions, onde o mais atraído é o sódio que traz com ele moléculas de água.
Essa capacidade dos glicosaminoglicanos de atrair cátions e água, confere aos proteoglicanos a função de dar a matriz extracelular uma característica hidratada.
Proteoglicanos têm a função de dar rigidez a matriz, resistindo à compressão e preenchendo espaços. Podem estar ancorados na membrana, podendo-se ligar a fatores de crescimento e a outras proteínas servindo como sinal para as células, formando géis que atuam como um filtro para regular a passagem de moléculas através do meio extracelular, e ainda, podem bloquear, ativar ou guiar a migração celular através da matriz.
Funções do Glicocálice
- proteção e lubrificação da superfície celular
- reconhecimento célula-célula e adesão celular
- propriedades enzimáticas (peptidase/glicosidase)
- especificidade do sistema sanguíneo ABO;
- alteração da superfície em células cancerígenas;
- ligação de toxinas, vírus e bactérias;
Funções do Glicocálice
Membrana Plasmática:
Especializações de membrana
Junção celular, Adesão celular e Matriz Extracelular
Matriz Extracelular: • São elementos intercelulares.• Contém elementos fluidos e fibrosos.
Funções:• Preencher os espaços não ocupados pelas células• Conferir aos tecidos resistência à compressão e ao
estiramento.• Meio por onde chegam os nutrientes e por onde são
eliminados os dejetos celulares.• Fornecer ponto fixo aos diversos tipos células para que
elas possam se ancorar.
ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
SUPERFÍCIE APICAL DA CÉLULA
SUPERFÍCIE BASO-LATERAL DA CÉLULA
1- Microvilosidades
2- Cílios/Flagelos
3- Estereocílios
1- Junções celularesJunções 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 glicocálice MICROVILOSIDADES
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
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
ou Zônula de Oclusão
Evita movimentação de moléculas entre diferentes domínios de
membrana
Cinturão de adesão apical,
abaixo junção oclusiva
JUNÇÃO ADERENTE
JUNÇÕES CELULARES ADESÃO
• Forma um cinturão contínuo ao redor da célula que se une às adjacentes através de ligações entre moléculas de adesão (Caderinas – união intercelular)
Cinturão de Adesão ou Zônula de Aderência
Cinturão de Adesão ou Zônula de Aderência
• Essas proteínas transmembranares estão ancoradas aos microfilamentos de actina através de moléculas sinalizadoras.
• A função principal da Zônula de Adesão é a de proporcinar a coesão entre as células tornando a camada epitelial mais resistente ao atrito, trações e pressões.
Ocludinas e Claudinas
– Proteínas integrais que estão nas membranas plasmáticas das células. Essas proteínas aderem firmemente às suas similares na membrana oposta e bloqueiam o espaço intercelular.
• Unem as células
• Impedem a passagem de substâncias através do epitélio.
Placas de adesão em forma de disco
DESMOSSOMAS
JUNÇÕES CELULARES ADESÃO
Desmossomas• Junções puntiformes entre as células epiteliais.• Estão associados aos filamentos intermediários de queratina.• Unem as células epiteliais entre si.• Resistência mecânica.
JUNÇÃO COMUNICANTE: Junção GAP ou Nexus
* Formada por 6 proteínas
transmembranas– conexinas
* Regulada abrem e fecham
São canais que comunicam os citoplasmas das células epiteliais adjacentes.
• Através das junções comunicantes circulam:
1. Nutrientes2. Dejetos metabólicos3. Potenciais elétricos de ação:
• São transmitidos pelos discos intercalares do músculo cardíaco para sincronizar as contrações das suas células.
• Entre células musculares lisas para sincronizar os movimentos peristálticos.
Membrana Plasmática
Tipos de Tipos de transporte através transporte através
da membranada membrana
O transporte de substâncias entre os compartimentos intra e extracelular pode ocorrer diretamente pela bicamada lipídica, através de proteínas transportadoras ou ainda por meio de vesículas membranosas.
Transporte diretamente pela bicamada lipídica
Exemplos de substâncias lipofílicas que atravessam diretamente a bicamada lipídica:
O2, CO2, NH4 os próprios lipídios
Já aquelas substâncias que não são lipofílicas (a maioria), necessitarão de um transportador para poderem atravessar a membrana.
Depende de dois fatores:Gradiente de concentração do soluto eVoltagem através da membrana (potencial de membrana) = gradiente eletroquímico
Transporte através da membrana
CANAISCANAIS
CARREADORESCARREADORES
BOMBASBOMBAS
http://fisiologia.webnode.com
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
Fonte: SERVIER Medical Art
INTRACELULARINTRACELULAR
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
EXTRACELULAREXTRACELULAR
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
ATP
ATP
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
ENERGIAENERGIAADPP
ENERGIAENERGIA ADPP
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
ADPP
EXTRACELULAREXTRACELULAR
INTRACELULARINTRACELULAR
ADPP
Quanto ao tipo de energia envolvido no Quanto ao tipo de energia envolvido no processo,os transportes se classificam em processo,os transportes se classificam em ativoativo e e passivopassivo..
O transporte passivo ocorre a favor do O transporte passivo ocorre a favor do gradiente químico e/ou elétrico. gradiente químico e/ou elétrico.
Já o transporte ativo, que ocorre contra o Já o transporte ativo, que ocorre contra o gradiente, está associado direta ou gradiente, está associado direta ou indiretamente à quebra de moléculas de indiretamente à quebra de moléculas de ATPATP
DifusãoDifusão
Simples
Facilitada
OsmoseOsmose
PrimárioPrimário
SecundárioSecundário
Co-transporte
Contra-transporte
TRANSPORTE PASSIVOTRANSPORTE PASSIVO TRANSPORTE ATIVOTRANSPORTE ATIVO
Transporte vesicularTransporte vesicular EndocitoseEndocitose ExocitoseExocitose
Fonte: SERVIER Medical Art Fonte: SERVIER Medical Art
Difusão facilitada e proteínas carreadoras.Difusão facilitada e proteínas carreadoras.- Transporte de moléculas determinada pelo gradiente de - Transporte de moléculas determinada pelo gradiente de concentraçãoconcentração- Moléculas carregadas: direcionadas pelo potencial - Moléculas carregadas: direcionadas pelo potencial elétricoelétrico
Moléculas transportadas não se dissolvem na bicamada. Moléculas transportadas não se dissolvem na bicamada. Ocorre mediada por proteínas.Ocorre mediada por proteínas.
Ex. moléculas polares, nucleosídeos, carboidratos, Ex. moléculas polares, nucleosídeos, carboidratos, aminoácidos e íons.aminoácidos e íons.
Classes de proteínas:Classes de proteínas:- Carreadoras: ligam moléculas específicas que serão - Carreadoras: ligam moléculas específicas que serão transportadas. Mudança conformativa em sua estrutura.transportadas. Mudança conformativa em sua estrutura.
- Canais protéicos: Formam poros abertos: transporte de - Canais protéicos: Formam poros abertos: transporte de moléculas com tamanho e carga apropriados.moléculas com tamanho e carga apropriados.
Proteínas Carreadoras: açúcares, aminoácidos e Proteínas Carreadoras: açúcares, aminoácidos e nucleosídeos.nucleosídeos.
- Transportador de glicose: proteína de 55KD (5% de - Transportador de glicose: proteína de 55KD (5% de proteínas de membrana). Possui 12 segmentos proteínas de membrana). Possui 12 segmentos transmembrana em transmembrana em αα-hélice.-hélice.
Locais de ligação com a glicose (Ser, Ter, Asp e Glu) Locais de ligação com a glicose (Ser, Ter, Asp e Glu) através de pontes de hidrogênio com a OH da glicose.através de pontes de hidrogênio com a OH da glicose.
- Transportador de glicose GLUT1: alterna-se em 2 estágios Transportador de glicose GLUT1: alterna-se em 2 estágios de conformacionais. O transporte é unidirecional.de conformacionais. O transporte é unidirecional.
- Captação de glicose pela célula é rapidamente metabolizada Captação de glicose pela célula é rapidamente metabolizada – interior é menos concentrado.– interior é menos concentrado.
- Transporte inverso: células hepáticas.Transporte inverso: células hepáticas.
Canais protéicos: formam poros abertos transportando Canais protéicos: formam poros abertos transportando moléculas com tamanho e carga apropriados.moléculas com tamanho e carga apropriados.Tipos:Tipos:
- Passagem de moléculas entre células com junções tipo Passagem de moléculas entre células com junções tipo fendasfendas
- AquaporinasAquaporinas- Canais iônicos.Canais iônicos.
- Propriedades de canais iônicos- Propriedades de canais iônicos1º O transporte é extremamente rápido1º O transporte é extremamente rápido2º São altamente seletivos2º São altamente seletivos3º Não estão permanentemente abertos: abertura é regulada 3º Não estão permanentemente abertos: abertura é regulada
por estímulos específicos.por estímulos específicos.Controlados por ligantes e por voltagens.Controlados por ligantes e por voltagens.
- O fluxo de íons é dependente do O fluxo de íons é dependente do estabelecimento de gradiente de íons estabelecimento de gradiente de íons através da membrana.através da membrana.
- - São eletricamente carregados: gradiente São eletricamente carregados: gradiente
elétrico.elétrico.
- Portanto o fluxo de íons é dirigido por um Portanto o fluxo de íons é dirigido por um gradiente eletroquímico.gradiente eletroquímico.
Esquemas de todos os Transportes através da Plasmalena:
- Abertura de canais iônicos controlados por ligantes- Abertura de canais iônicos controlados por ligantes
- Maior índice de seletividade de íons é conferido aos Maior índice de seletividade de íons é conferido aos canais de Na e K controlados por voltagem.canais de Na e K controlados por voltagem.
- Seletividade do canal de Na: canal estreito funcionando Seletividade do canal de Na: canal estreito funcionando como filtro por tamanhocomo filtro por tamanho
- Seletividade do canal de K: poros estreitos circundado por Seletividade do canal de K: poros estreitos circundado por átomos de oxigênio da carbonila (C=O) da cadeia do átomos de oxigênio da carbonila (C=O) da cadeia do polipeptídeo.polipeptídeo.
O íon K interage com os átomos liberando a água:O íon K interage com os átomos liberando a água:
o K desidratado atravessa o poroo K desidratado atravessa o poro
FIM
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