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MEMBRANAS PLASMÁTICAS

Essenciais para a vida da célula

https://www.youtube.com/watch?v=QdO5Il1NCy4

Funções:

n  Forma da célula. n  Intercâmbio célula-meio. n  Delimita conteúdo celular. n  Reconhecimento celular. n  Recepção e transmissão de informações.

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●Um filme muito fino de moléculas de lipídeos e de proteínas

●São estruturas dinâmicas, fluidas, e a maior parte de suas moléculas é capaz de mover-se no plano da membrana

MODELO  ATUAL:  MOSAICO-­‐FLUIDO  (NICHOLSON-­‐SINGER)  

 

●Barreira  rela/vamente  impermeável  à  passagem  da  maioria  das  moléculas  hidrossolúveis  

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LIPÍDEOS

●Todas as moléculas de lipídeos nas membranas são ANFIPÁTICAS

Uma típica molécula lipídica de membrana possui uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica.

- Os  lipídeos  mais  abundantes  nas  membranas  celulares  são  os  fosfolipídeos.  O  fosfolipídeo  mais  comum  na  maioria  das  membranas  é  a  fosfa/dilcolina.  Outros  lipídeos  incluem  os  esteróis  (colesterol)  e  os  glicolipídeos.  

 -­‐  a  molécula  de  fosfolipídeo  consiste  de  uma  porção  polar  (fosfato  contendo  uma  cabeça  que  mistura-­‐se  com  a  água-­‐hidroLlica)  e  uma  não  polar  (cauda  de  ácido  graxo,  que  não  se  mistura  com  a  água-­‐hidrofóbico)  

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Cabeça polar da molécula de colesterol

Cauda apolar da molécula de fosfolipídeo

Cabeça polar da molécula de fosfolipídeo

Cauda apolar da molécula de

colesterol www.agen.ufl.edu

Colesterol  

Moléculas de glicolipídeos.

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CARACTERÍSTICAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA

Fosfatidilcolina

Fosfatidilserina Fosfatidiletanolamina

esfingomielina Glicolipídeos

Meio Extracelular

Citoplasma

A  bicamada  lipídica  é  assimétrica    

●Reflete  as  diferentes  funções  realizadas  nas  duas  superLcies  da  membrana  

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Proteínas  da  membrana    

●principais  responsáveis  pelas  funções  específicas    da  membrana    

●as  quan/dades  e  os  /pos  de  proteínas  são  muito  variáveis  de  um  /po  de  membrana  para  outro  

CLASSE FUNCIONAL EXEMPLO FUNÇÃO ESPECÍFICA

Transportadoras bomba de Na+ bombeia de forma ativa Na+ para fora de célula e K+ para dentro Âncora integrina liga filamentos intracelulares de actina a proteínas extracel da matriz Receptoras PDGF liga PDGF extracelular e gera sinais intracelulares que acarretam crescimento e divisão cel Enzimas adenilato ciclase catalisa a produção intracelular de cAMP em resposta a sinais extracel

Proteínas  transmembrana    

●desempenham  funções  em  ambos  os  lados  da  bicamada    ●transportam  moléculas  através  delas    ●atuam  como  receptores    

Proteínas  não-­‐transmembrana    

●exercem  funções  em  apenas  um  dos  lados  da  bicamada  lipídica  ●diversas  proteínas  envolvidas  na  sinalização  intracelular    são  ligadas  à  metade  citosólica  da  membrana  plasmá/ca  por  grupos  lipídicos  ligados  covalentemente  à  proteína  

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A superfície celular é recoberta com resíduos de açúcares

PRINCÍPIOS DE TRANSPORTE TRANSMEMBRANA

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Para  a  maioria  das  substâncias  existe  uma  relação  direta  entre  sua  solubilidade  nos  lipídios  e  sua  capacidade  de  penetração  nas  células  

A  permeabilidade  rela/va  de  uma  bicamada  lipídica  depende:  1  –  tamanho  da  molécula  2  –  solubilidade  rela/va  em  óleo  Quanto  menor  for  a  molécula  e  quanto  mais  solúvel  ela  for  em  óleo  à  rápida  

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Transporte  através  das  proteínas  de  membrana  

 -­‐  as  proteínas  de  membrana  podem  fornecer  um  meio  de  transporte  através  da  membrana  através  da  formação  de  um  canal  através  do  lipídeo  (canais  protéicos)  

   -­‐  Os  canais  permitem  que  solutos  pequenos  cruzem  a  membrana  por  difusão  simples  a  favor  de  um  gradiente  eletroquímico  

-­‐ alguns  canais  estão  abertos  o  tempo  todo,  enquanto  outros  possuem  um  /po  de  “portão”  

Eles  podem  ser  abertos:  

 1)  em  resposta  a  ligação  de  certas  substâncias  a  um  receptor  da  proteína,    

2)  Quando  a  concentração  de  um  íon  em  par/cular  se  altera,    

3)  Quando  o  potencial  elétrico  da  célula  muda.  

PROTEÍNAS CARREADORAS E PROTEÍNAS-CANAL

-canal: discriminam os solutos com base no tamanho e carga elétrica -carreadoras: permitem a passagem apenas a moléculas soluto que se encaixem no sítio de ligação da proteína

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Os solutos atravessam a membrana por transporte passivo ou ativo

v Transporte àdiferença de concentração = Gradiente de Concentração. moléculas com carga elétrica = Gradiente Elétrico.

v Gradiente de Concentração + Gradiente Elétrico = Gradiente Eletroquímico.

Difusão      -­‐ A  difusão  simples  é  um  dos  processos  Lsico-­‐químicos  mais  importantes  em  fisiologia    

-­‐ difusão  de  moléculas  de  soluto  de  uma  área  de  maior  concentração  para  outra  de  mais  baixa  concentração      -­‐  Durante  o  equilíbrio  existe  uma  concentração  uniforme  de  soluto  em  todos  os  lugares  e  o  fluxo  é  o  mesmo  em  todas  as  direções  

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-­‐ A  difusão  pode  ocorrer  através  da  membrana  celular  

-­‐pequenas  moléculas  sem  carga  entram  pela  bi-­‐camada  lipídica  da  membrana  e  facilmente  se  difundem  a  favor  de  um  gradiente  de  concentração.    -­‐  O  quanto  essa  substância  pode  se  difundir  (taxa  de  difusão)  depende:  da  sua  solubilidade  em  lipídeo  e  seu  tamanho  molecular-­‐pequenas  moléculas  de  O2  cruzam  a  membrana  rapidamente.      

Transporte  passivo  e  difusão  facilitada    

●todas  as  proteínas-­‐canal  e  muitas  proteínas  carreadoras  permitem  aos  solutos  cruzar  a  membrana    passivamente    

-­‐molécula  transportada  sem  carga  é  o  gradiente  de  concentração  que  impulsiona  o  transporte  passivo  e  determina  sua  direção    

-­‐molécula  transportada  com  carga    tanto  o  gradiente  de  concentração  quanto  a  diferença  de  potencial  elétrico  através  da  membrana  (potencial  de  membrana)  influenciarão  o  seu  transporte    

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Transporte Passivo – Difusão Simples

Transporte Passivo – Difusão Facilitada

Proteína canal: à Não necessita ligar o soluto à Formam poros hidrofílicos que permitem a passagem de solutos específicos.

Proteína carreadora: à Ligam um soluto específico; à Sofrem modificações conformacionais; à Transfere o soluto através da membrana.

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Osmose      -­‐ o  movimento  de  paraculas  de  solutos  para  dentro  e  fora  da  célula  é  vital   para   a   função   normal   da   célula,   mas   é   também   vital   para   a  célula  que  o  solvente  (água)  possa  mover-­‐se  para  dentro  e  para  fora.        -­‐ osmose   é   um   processo   pelo   qual   a   água   move-­‐se     através   de  membranas   com   permeabilidade   sele/va.   É   um   caso   especial   de  difusão:  (difusão  de  solvente)      

-­‐em  uma  célula  viva  a  água  move-­‐se  através  da  membrana  a  par/r  de  de  uma  solução  mais  diluída  para  outra  mais  concentrada.

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Resposta de um eritrócito humano a mudanças na osmolaridade

Transporte  aMvo      

●possibilita  o  transporte  de  solutos  através  da  membrana  contra  seus  gradientes  eletroquímicos.    É  sempre  mediado  por  proteínas  carreadoras  

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Comparação  entre  o  transporte  passivo  ao  longo  de  um  gradiente  eletroquímico  e  o  transporte  aMvo  contra  um  gradiente  eletroquímico  

Tipos  de  proteínas  carreadoras  envolvidas  no  transporte  passivo  ou  aMvo  através  da  membrana    

●uniportadoras    

transportam  um  único  soluto  de  um  lado  a  outro  da  membrana    

●transportadores  acoplados      

o  transporte  de  um  soluto  depende  da  transferência  simultânea  ou  sequencial  de  um  segundo  soluto,  na  mesma  direção  (SIMPORTE)  ou  na  direção  oposta  (ANTIPORTE)        

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Três  Mpos  de  transporte  mediado  por  carreador  

A  Na+  -­‐K+  ATPase  

Essa  proteína  carreadora  bombeia  a/vamente  Na+  para  fora  e  K+  para  dentro  da  célula  contra  seus  gradientes  eletroquímicos  

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Dois tipos de carreadores de glicose permitem às células do epitélio intestinal transferir glicose através do revestimento intestinal.

Canais Iônicos e Propriedades Elétricas das Membranas à Poros hidrofílicos através da membrana. Duas propriedades importantes distinguem os canais iônicos de simples poros aquosos: 1 – seletividade iônica = apenas íons de tamanho e carga apropriados.

2 – não são continuamente abertos (“portões”) = abrem em resposta a um estímulo específico:

- voltagem; tensão mecânica; ligante - neurotransmissor; íon, nucleotídeo.

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Canais iônicos respondem a diferentes tipos de estímulos.

COMUNICAÇÃO CELULAR

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Princípios Gerais da comunicação Celular

1. Uma molécula sinalizadora se liga a um receptor

2. Ativação da cadeia de sinalização

3. Uma ou mais proteínas sinalizadoras interagem com proteína alvo

4. Alteração da proteína alvo - efeito

Etapas da Sinalização

Resposta celular

1) Síntese e liberação da molécula sinalizadora pela

célula sinalizadora

2) Transporte da molécula sinalizadora até

a célula alvo

3) Detecção do sinal pela célula alvo através de um

receptor específico

4) Modificação do metabolismo, da função ou do desenvolvimento celular acionada pelo complexo sinal-receptor

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Sinalização Contato-Dependente (Importante durante o desenvolvimento e resposta imune)

Proteínas ligadas à membrana plasmática de uma célula podem

interagir com receptores de uma célula adjacente. Ex: Fator de crescimento epidérmico (EGF)

Proteína

Célula sinalizadora

Receptor

Célula-alvo

Resposta celular

Meio extracelular

Receptor

Sinalização Parácrina As moléculas sinalizadoras (mediadores locais) agem em

múltiplas células-alvo, próximas do local de sua síntese. Ex: fatores de crescimento, citocinas, interleucinas, eicosanóides e

neurotransmissores

Célula-alvo

Célula-alvo

Célula-alvo

Célula sinalizadora

Receptor

Receptor

Resposta celular Resposta

celular

Resposta celular

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Sinalização Autócrina

A célula responde a substâncias liberadas por ela mesma. As

moléculas sinalizadoras são os mediadores locais, como por exemplo alguns fatores de

crescimento

Receptor

Meio extracelular

Resposta celular

Sinalização Endócrina A molécula sinalizadora (hormônio) age na célula alvo distante

do sítio de síntese

Célula (glândula) endócrina

Corrente sanguínea

Célula-alvo

Receptor

Resposta celular

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Fenda Sináptica

Célula pós-sináptica

Receptor

Sinapse

Sinalização Sináptica A molécula sinalizadora (neurotransmissor) age em uma célula

alvo próxima de onde ela foi formada.

Axônio

Neurônio pré-sináptico

Vesícula Sináptica

Resposta celular

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Um mesmo sinal pode causar diferentes efeitos em diferentes células

Célula muscular cardíaca

Célula muscular esquelética

Célula de glândula salivar

acetilcolina

acetilcolina

acetilcolina

acetilcolina

Diminuição na contração

contração

secreção

Cada célula é programada para responder a combinações específicas de moléculas sinalizadoras

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Princípios Gerais da comunicação Celular

1. Uma molécula sinalizadora se liga a um receptor

2. Ativação da cadeia de sinalização

3. Uma ou mais proteínas sinalizadoras interagem com proteína alvo

4. Alteração da proteína alvo - efeito

Receptores

A maioria das moléculas sinalizadoras são hidrofílicas e se ligam a receptores na superfície celular. Algumas podem se difundir pela membrana (hidrofóbicas) e chegar ao núcleo, transportadas por carreadores.

Receptores intracelulares

Receptores na superfície celular

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Diferentes tipos de proteínas de sinalização intracelular

Sinalização celular Moléculas

Sinalizadoras

extracelulares

Sinalização por

receptores

Tipos de sinais

Necessitam de receptores extracelulares (não atravessam a membrana livremente): proteínas, peptídeos, neurotransmissores, etc.

Atravessam livremente a membrana: moléculas pequenas hidrofóbicas (gases, hormônios)

Endócrinos

Parácrinos Autócrinos Dependentes de contato

Sinápticos

superfície celular

Intracelulares

Associados a canais iônicos

Associados à proteína G

Associados a enzimas Tirosina-quinase/ou associados Serina/treonina-quinase Guanilil ciclase