Apresentação do PowerPoint - … · • Contém Antígenos, Receptores e Enzimas ... Fornecem a cada tipo de membrana celular suas características funcionais Membranas celulares

Membranas Celulares

1. Importância

2. Composição

3. Bicamada Lipídica

tipos de lipídeos

características

fluidez

4. Proteínas de Membrana

Periféricas vs Integrais

passagem única vs múltipla

alpha hélice vs barril

ancoramento por lipídeos

glicosilação

mobilidade e função

5. Transporte através de Membranas Celulares

transporte passivo

transporte dependente de ATP

transporte vesicular

6. Propriedades Elétricas de Membranas Celulares

7. Questões

Bibliografia

1) Molecular Biology of The Cell, 5a Edição - Bruce Alberts et al, capítulos 4

e 12

2) Biologia Molecular – Princípios e Técnicas. Cox, Doudna and O´Donnelll-

Artmed.

3) Biologia Celular e Molecular Ilustrada. Chandar and Viselli. Artmed

4) Princípios em Bioquímica - Lehninger

Membranas celulares - Importância

Membranas celulares

Cruciais para a vida da célula

• Separa o Líquido Intracelular do Extracelular (Delimitação)

Circunda a célula, define limites e mantém diferenças essenciais

entre o citossol e o ambiente extracelular

Membranas - Importância

Delimitação

Composição química dos

compartimentos

intracelular e extracelular


Membranas celulares



• Recobrem organelas no Interior da Célula (Compartimentalização)

No interior das células eucarióticas

criar e manter microambientes

Membranas celulares- Importância

Compartimentalização

funções diferentes

criar e manter microambientes e tem diferentes funções



criar e manter microambientes

direcionar movimento transcelular de solutos




Membranas celulares




• Gradiente iônico (ATP/Potenciais de membrana)


ATP/Potenciais de membrana


ATP/Potenciais de membrana


Membranas celulares





• Contém Antígenos, Receptores e Enzimas

(Ancoragem/Ligação/Sinalização)

Possui proteínas sensoriais (receptoras) de sinais extracelulares


Membranas celulares- Importância

Ancoragem/Ligação/Sinalização

Ativação de macrófagos por lipossacarídeo (LPS)

exemplos



Colapso do cone de crescimento mediado pelas

GTPases da família Rho

exemplos



Complexos de sinalização intracelular

exemplos



Junções celulares


Membranas celulares





• Contém Antígenos, Receptores e Enzimas

(Ancoragem/Ligação/Sinalização)

Sítio de muitos processos bioquímicos,

que ocorrem nelas ou através delas

Membranas Celulares

Composição

Bicamada Lipídica

Estrutura básica de todas membranas celulares

Membranas celulares – Bicamada Lipídica

Membranas celulares - Composição

Membranas celulares - Composição

Apesar das funções distintas, membranas biológicas

apresentam uma estrutura geral comum

Bicamada Lipídica

Lipídeos e proteínas

Diferenças de conteúdo proteico vs lipídico

dependendo da função da membrana

Bainha de Mielina

Sempre mais moléculas lipídicas do que proteicas (massa)

Membranas celulares- Composição

isolante (75% lipídeo) produção de ATP (25% lipídeos)

Mitocôndria e dos cloroplastos


Bicamada Lipídica

Estrutura básica de todas membranas celulares

Moléculas lipídicas especiais que se reúnem espontaneamente

em meio aquosos


Bicamada Lipídica

anfipáticas


Moléculas lipídicas especiais que se reúnem espontaneamente

em meio aquosos

• fosfolipídio

• colesterol

• glicolípideos

Anfipáticas

Polar

Apolar


Fosfolipídios

• 14-24 átomos de carbono

• uma possui ligação cis (insaturada) a

outra não (saturada)


São lipídeos que contêm fosfato em sua molécula, além de ácidos graxos e um álcool.

São derivados do glicerol (fosfoglicerolipídeos) ou da esfingosina (fosfoesfingolipídeos)

que contêm fosfato na sua estrutura

fosfoglicerídeo consiste em um esqueleto de glicerol, duas cadeias de ácidos graxos e

um álcool fosforilado

Ácido graxo

Ácido graxo

G

L

I

C

E

R

O

L Fosfato Álcool

Fosfolipídios

fosfatidilcolina

fosfoglicerideo


• fosfolipídio

• colesterol

• glicolípideos

Anfipáticas


Colesterol

Hidroxila

Álcool policíclico de cadeia longa - esterol

Hidrocarbonetos

Hidrocarbonetos


Colesterol na bicamada lipídica


• fosfolipídio

• colesterol

• glicolípideos

Anfipáticas


Glicolipídeos

Camada externa da

membrana



Moléculas Anfipáticas em meio Aquoso

Molécula hidrofílica

Molécula hidrofóbica



Fosfolipídeos forma bicamadas espontaneamente


bicamadas espontaneamente

?





hemicela

Não ocorre em membranas celulares

A bicamada lipídica é um fluido bidimensional

Fluorescence recovery after photobleaching (FRAP)





Fluido: movimento das moléculas

Mosaico: diferentes componentes existem um ao lado do outro

A fluidez da bicamada lipídica depende

de sua composição

A fluidez da membrana é importante para sua

função, sendo altamente regulada



de sua composição

Influência da temperatura



de sua composição

Composição lipídica:

- tamanho cadeia de ácidos graxos

- presença de insaturações



de sua composição

Cadeias de hidrocarbonos insaturados vs. saturado

O grau de saturação ou insaturação

é um determinante do ponto de

fusão dos triacilgliceróis



de sua composição


Oleato = insaturado

Palmitato = saturado


de sua composição

Interações hidrofóbicas



de sua composição

Reforça a região (menos deformável)

Reduz sua permeabilidade

Impede que cadeias de hidrocarbono se cristalizem


As bicamadas lipídicas podem formar domínios de

composições distintas

Diferentes lipídios podem agrupar-se transientemente (domínios dinâmicos)




Balsas lipídicas




Balsas lipídicas

Rafts





A função da bicamada lipídica

depende de sua composição



Assimetria dos tipos de lipídeos importante para função


Assimetria dos tipos de lipídeos

A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante




Moléculas de fosfolipídios são manufaturadas em

apenas uma monocamada

Moléculas de fosfolipídios são manufaturadas em

apenas uma monocamada


Membranas mantêm a sua orientação mesmo após

a sua transferência entre compartimentos celulares



PI3K


fosfatidilinositol Fosfolipídio concentrado na parte citosólica da

membrana celular



Célula normal Célula apoptótica

citosol

extracelular


fosfatidilserina

Inativação da flipase

Ativação da scramblase



Os glicolipídeos são encontrados exclusivamente na superfície

das membranas plasmáticas


Membranas mantêm a sua orientação mesmo após

a sua transferência entre compartimentos celulares


Os glicolipídeos são encontrados exclusivamente na superfície

das membranas plasmáticas

Membranas celulares

Proteínas de Membrana

Bicamada lipídica é a estrutura básica

As proteínas desempenham a maioria das funções

específicas de membrana

Fornecem a cada tipo de membrana celular suas

características funcionais

Membranas celulares – Proteínas

As proteínas de membrana podem se associar à

bicamada lipídica de várias maneiras

Importante para sua função

Variação no seu estudo, isolamento


Proteínas Periféricas ou Integrais de Membrana


As proteínas de membrana podem se associar à bicamada

lipídica de várias maneiras

anfifílicas

Porções hidrofóbicas interagem


Ligações de H+ são maximizadas

A cadeia polipeptídica cruza a bicamada lipídica em uma

conformação de hélice alpha na maioria das proteínas

transmembranas


Proteínas transmembrana de múltiplas passagens

Regiões de formação de canais e transportadores

As hélices alpha transmembrana frequentemente interagem umas com

as outras


Proteínas transmembrana de múltiplas passagens

Barril beta


Alguns barris beta formam grandes poros transmembrana

Restritas a membranas externas bacterianas, mitocondriais e clororplastos

Mais rígidas, difícil mudanças conformacionais


Proteínas localizadas inteiramente em uma das

superfícies da Membrana Plasmática




Se liga a membrana por uma alpha hélice

anfifílica exposta na superfície da proteína





ancoramento de lipídeos

Essa modificação endereça a proteína produzida no citosol para a membrana




Direcionamento após sinal (ativação/recrutamento)

• GTPase da família Ras

• Família src (mirostilados)+ palmítico


Os ancoramentos de lipídeos controlam a localização

de algumas proteínas de sinalização na membrana





Ancoramento de glicosilfosfatidilinositol (GPI)

Lúmen do RE

Citosol GPI

entregues por vesículas de transporte a membrana plasmática


As proteínas de membrana podem se associar à

bicamada lipídica de várias maneiras

Interações não covalentes com

proteínas transmembranas

Proteínas periféricas


são encontrados exclusivamente na superfície das membranas

plasmáticas

cólera


Muitas proteínas de membrana são glicosiladas

topologia



Superfície rica em carboidratos (Glicocalix)




Glicoproteínas e Proteoglicanos que são

secretados e então adsorvidos na superfície da

matriz extracelular

Muitos são componentes da MEC (limite não é

bem definido)

Proteger as célula contra danos químicos ou mecânicos (impedir

interações indesejáveis)


A diversidade e a posição dos oligossacarídeos

expostos na superfície celular os tornam adequados

para atuar no processo de reconhecimento celular

Os glicídeos participam no endereçamento molecular e no reconhecimento de

célula a célula

ricas em informação

Sangue

Sistemas de Grupos sanguíneos ABO

Hemácias

Medeiam processos transitórios de adesão célula-célula


Muitas proteínas de membrana difundem-se no plano da membrana


As células podem confinar proteínas e lipídeos em domínios

específicos em uma membrana

Espermatozoides (3 domínios)





balsas




O Citoesqueleto cortical proporcional força mecânica

e restringe a difusão das proteínas de membrana

Quatro maneiras de restringir a mobilidade lateral de proteínas

específicas da membrana plasmática


O Citoesqueleto cortical proporcional força mecânica e

restringe a difusão das proteínas de membrana

eritrócito


Função de Proteínas de Membrana


As proteínas de membrana frequentemente atuam

como grandes complexos

ATPase/ATP sinthase


Transporte através de

Membranas

Membranas celulares - Transporte


As bicamadas lipídicas livres de proteínas são

fortemente impermeáveis a íons

Bicamada Lipídica

Interior Apolar

Não Permite a passagem

de substâncias:

Polares e/ou Hidrossolúveis

Permite a passagem de

substâncias:

Pequenas, Lipossolúveis ou

Apolares

BARREIRA DE PERMEABILIDADE SELETIVA

As bicamadas lipídicas livres de proteínas são

fortemente impermeáveis a íons


Princípios de Bioquímica de Lehninger – Nelson and Cox. Artmed. 5ed.


Composição química dos

compartimentos

intracelular e extracelular

Tipos de Transporte através de

Membranas Celulares


• Transporte passivo

- Difusão simples, facilitada, osmose

• Transporte dependente de ATP (Ativos)

-Transporte primário (dependente de bomba de ATP)

-Transporte secundário (dependente de gradiente de íon)

Transporte vesicular

- Endocitose: pinocitose, fagocitose, mediada por receptor

- Exocitose: constitutiva ou regulada

- Transcitose


DIFUSÃO



Membranas Celulares

Tipos de Transporte através de Membranas

Celulares



- Difusão simples,

facilitada , osmose

Biologia Molecular da Célula. Alberts B, Johnson, Lewis, Raff, Roberts e Walter. Artmed. 5ed.


DIFUSÃO ATRAVÉS DE MEMBRANAS CELULARES

DIFUSÃO SIMPLES

Lipossolubilidade da substância Difusão

Tamanho da molécula Difusão



DIFUSÃO FACILITADA

TRANSPORTE PASSIVO

• Proteínas de canal (poro)

• Proteínas transportadoras



ATRAVÉS DE CANAIS

Proteínas Formadoras de Canal

a) Sem comporta: estão permanentemente abertos (canais vazantes ou poros)

b) Com comporta: abrem-se mediante estímulos específicos


TIPOS DE CANAIS

Comportas de abertura e fechamento do canal

Alteração no Potencial de Membrana

Associação a Ligante Químico

Alteração

Conformacional

Abertura ou

Fechamento

Permeabilidade Seletiva

• Diâmetro

• Formato

• Cargas Elétricas

Propriedades Do Canal

Em Nenhum desses casos houve interação entre a

própria substância difundida e a proteína carreadora

ATRAVÉS DE CANAIS



ATRAVÉS DE PROTEÍNA TRANSPORTADORA

Difusão Facilitada

Interação entre substância difundida e proteína Carreadora



DIFUSÃO FACILITADA

TRANSPORTE PASSIVO

• Proteínas de canal (poro)

• Proteínas transportadoras


Difusão Simples

Difusão Facilitada

Taxa d

e D

ifusão

Concentração da substância

DIFUSÃO SIMPLES X FACILITADA


Membranas Celulares




OSMOSE

Transporte Passivo


OSMOSE

Minutos depois

Pressão Osmótica

Pressão Osmótica – Pressão necessária para impedir a Osmose

A unidade de medida da osmose é a Osmolaridade, ou o Número

de moléculas osmoticamente ativas da substância em solução


TONICIDADE Fluido Intracelular = 300 mOsm

Solutos Não-Penetrantes

Volume Celular Normal

FE 400 mOsm FE 300 mOsm

FE 200 mOsm

FE = Fluido Extracelular

Transporte Passivo - Osmose


Tonicidade das Soluções

Solução hipertônica Solução isotônica Solução hipotônica

NaCl 154 mM

Transporte Passivo - Osmose

Tipos de Transporte através de Membranas

Celulares



- Difusão simples,

facilitada , osmose

Biologia Molecular da Célula. Alberts B, Johnson, Lewis, Raff, Roberts e Walter. Artmed. 5ed.


Membranas Celulares








Transporte dependente de ATP (Ativos)

OCORRE CONTRA O GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO


Transporte dependente de ATP (Ativo)

Primário

Secundário

1. Bomba Dirigida por ATP

2. Transportadores Acoplados

3. Bombas Dirigidas por Luz

3 maneiras principais de dirigir o transporte ativo



Primário

1. Substancia se liga à proteína

carreadora

2. Proteína carreadora sofre aporte

energético

3. A energia altera a conformação da

proteína carreadora, liberando a

substância contra seu gradiente

Uniporte Antiporte Simporte


3 tipos de movimento mediado por transportadores



Primário Bomba de Sódio-Potássio



Ocorre contra o Gradiente de Concentração



Primário

Secundário

1. Bomba Dirigida por ATP

2. Transportadores Acoplados

3. Bombas Dirigidas por Luz

3 maneiras principais de dirigir o transporte ativo



A proteína carreadora não é energizada diretamente

A energia para o transporte ativo secundário provém do

potencial eletroquímico gerado pelo transporte ativo primário

Tanto a intensidade de transporte quanto o acúmulo da

substância dependem do potencial eletroquímico gerado.

Secundário



Ocorre contra o Gradiente de Concentração




Membranas Celulares








- Endocitose: pinocitose, fagocitose, mediada por receptor

- Exocitose: constitutiva ou regulada

- Transcitose


Membranas Celulares



- Endocitose

- Exocitose

- Transcitose



Endocitose

• pinocitose

• fagocitose

• mediada por receptor

FAGOCITOSE

Partícula

Núcleo

Pseudópodo

Lisossomo

Fagolisossomo

Vesícula fundindo-se

à membrana

Resíduos

Estocagem de proteínas de membrana em

endossomos de reciclagem


Membranas Celulares



- Endocitose

- Exocitose - Transcitose



- Exocitose constitutiva ou regulada


Secreção

-

Exocitose


Membranas Celulares



- Endocitose

- Exocitose

- Transcitose


Capilares Fenestrados

Membranas celulares – Vesículas

Uma distribuição assimétrica de proteínas transportadoras nas

células epiteliais está por trás do transporte transcelular de solutos

imprescindível para diferentes Processos Biológicos

Membranas celulares – Vesículas

Membranas celulares – propriedades elétricas

Membranas Celulares - Propriedades Elétricas

Os canais iônicos são íon-seletivos e flutuam entre os estados aberto e

fechado

Controlados por:

• Voltagem

• Ligante (intra ou extracelular)

• mecanicamente

Bomba de Sódio-Potássio

Geração de

potencial

eletroquímico


Canais de escape de K (equilíbrio)


Bases iônicas de um potencial de membrana

Os canais de cátions controlados por voltagem geram

potenciais de ação em células eletricamente excitáveis


Na+

Na+

Os canais de cátions controlados por voltagem geram

potenciais de ação em células eletricamente excitáveis


A analise eletrofisiológica de regiões grampeadas indica que os canais

individuais controlados abrem de maneira tudo-ou-nada


A mielinização aumenta a velocidade e a eficácia da propagação

do potencial de ação em células nervosas


Os canais de iônicos controlados por transmissor convertem

sinais químicos em sinais elétricos nas sinapses químicas


As sinapses químicas podem ser excitatórias ou inibitórias

Os receptores de acetilcolina nas junções neuromusculares são

canais catiônicos controlados por transmissor

Os canais iônicos controlados por transmissor são os principais

alvos para os fármacos psicoativos


a) Embora as moléculas lipídicas sejam livres para se difundirem no plano da bicamada,

elas não podem rotar através da bicamada a não ser que enzimas catalisadoras,

denominadas translocadoras de fosfolipídeos, estejam presentes na membrana

b) Todos os carboidratos da membrana plasmática posicionam-se para fora da superfície

externa da célula e todos os carboidratos da membrana interna posicionam-se para o

citosol.

c) Embora os domínios de membrana sejam bem conhecidos, não há exemplos até o

momento de domínios de membrana que diferem em sua composição de lipídeos.

d) O transporte mediado por transportadores pode ser tanto ativo quanto passivo, ao passo

que o transporte mediado por canais é sempre passivo.

e) Os transportadores sofrem saturação em altas concentrações das moléculas a serem

transportadas quando seus sítios de ligação estão ocupados; os canais, por outro lado,

não se ligam aos íons que transportam e, dessa forma, o fluxo de íons através de canais

não sofre saturação.

f) O potencial de membrana é gerado a partir de movimentos de cargas que mantêm as

concentrações iônicas praticamente inalteradas e que ocasionam apenas discrepâncias

muito pequenas no número de íons positivos e negativos entre os dois lados da

membrana.

g) Todas glicoproteínas e glicolipídeos das membranas intracelulares possuem suas

cadeias de oligossacarídeos voltadas para o lúmen, e todas aquelas da membrana

plasmática possuem suas cadeias oligossacarídeos voltadas par ao exterior celular.

Membranas celulares – Verdadeiro ou Falso

1. Quando a bicamada lipídica é rompida, por que ela não se recupera formando uma

hemicela protegendo suas extremidades?

2. Você esta estudando a ligação das proteínas na porção citoplasmática de células

cultivadas de neuroblastoma e encontrou um método que fornece uma boa

quantidade de vesículas do avesso da membrana plasmática. Infelizmente, sua

preparação estava contaminada com quantidades variáveis de vesículas de forma

normal. Um amigo sugeriu que você passasse suas vesículas em uma coluna de

afinidade constituída de lectina ligada a contas sólidas. Qual a razão para a sugestão?

3. Ordene de acordo com a capacidade de difusão através de uma bicamada lipídica,

começando com as moléculas que atravessam mais facilmente a bicamada: Ca 2++,

CO2, etanol, glicose, RNA e H20. Justifique.

4. Como é possível que algumas moléculas estejam em equilíbrio através de uma

membrana biológica apesar de não estarem sob a mesma concentração dos dois

lados?

5. Em uma célula que não se divide, como as células do fígado, por que o fluxo de

membrana entre o compartimentos deve ser balanceado? Você esperaria o mesmo

fluxo balanceado em uma célula epitelial do intestino, a qual está se dividindo

ativamente?

Membranas celulares – Discuta

Documents

Apresentação do PowerPoint - … · • Contém Antígenos, Receptores e Enzimas ... Fornecem a cada tipo de membrana celular suas características funcionais Membranas celulares