Qual a função das membranas?• Actuam como 1 barreira e…• Recebem informação• Importam/exportam moléculas• Movimentam-se/expandem

Membranas são activas Dinâmicas !

Recebem informação

Importam e exportam moléculas

Capacidade demovimentoe expansão

Sistema da Membrana Celular

Membrana celular

Sistemas de membranas intracelulareso núcleo, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi ,

endosomas e lisosomas formam o sistema endomembranar

Composição da Membrana

• lípidos (incluindo colesterol)• proteínas• carbohidratos

Molécula de lípido Molécula de proteína

Bicamada lipídica(5 nm)

Lípidos

• são anfipáticos

• formam espontaneamentebicamadas

Lípidos são anfipáticos

Polar

Não-p

olar

Cabeçahidrofílica

caudashidrofóbicas

Outros lípidos são também anfipáticos

Falta de fosfato

Fosfatidilserina(fosfolípido)

Cau

da h

idro

carb

onad

a

Cau

da h

idro

carb

onad

a

Cau

da h

idro

carb

onad

a

Cau

da h

idro

carb

onad

a

colesterol(esterol)

galactcerebrosídeo(glicolípido)

Os lípidos formam espontaneamente estruturas

1 bicamada lipídica é estável, tem 1 baixa energia sela-se espontaneamente e elimina os bordos livres

O que conduz a esta associação estrutural? Exclusão dos lípidos do contacto com a H2O

Bicamadas lipídicas formarãoestruturas fechadas

• termodinamicamentefavorável

• formam-secompartimentosrelativamente selados

• comportam-se comofluidos 2D

• selam espontaneamente sehouver ruptura

Energeticamente desfavorável

Energeticamente favorável

Bicamada fosfolipídica planar comBordos expostos à H2O

Compartimento selado formado por 1

bicamada fosfolipídica

Da composição das membranas celularesadvêm algumas características:

• actuam como barreiras

• podem ser e são assimétricas

• são fluidas a temperaturas fisiológicas

Lípidos são barreiras efectivaspara alguns compostos

• Compostos hidrofóbicospodem atingir o equilíbriorapidamente

• Compostos“desfavorecidos”podem atravessar asmembranas através deproteínas transportadoras

São necessários mecanismos de transporte

Pequenas Moléculas

hidrofóbicas

Pequenas Moléculas

PolaresNão carregadas

GrandesMoléculas

PolaresNão carregadas

Iões

BicamadaLipídicasintética

As bicamadas são assimétricas

Tanto a nível lipídico como a nível protéico.

Assimetria das Proteínas e Lípidos

• 2 mecanismos para a assimmetria dos lípidos– durante a síntese lipídica (no RE)– flipases- movem citosólico para não-citosólico

• 2 lados das Membranas- Citosólico- Não-citosólico

Membranas devem ser fluidas paraserem funcionais

• precisam de cerca de 50% de fluidez ou acélula morre:– Devido a defeitos na formação da membrana

• importante para o movimento das proteínasna membrana

• fusão de membranas

Experiência que demonstra que as proteínas se movemesta mobilidade é importante para determinadas funções

Mas como controlam as célulasa sua fluidez de membrana?

Mmmm... será que adicionam H2O?

Composição lipídicacomprimento da caudagrau de insaturação

Alteração na estrutura química dos lípidosaltera as propriedades da membrana

• O que aconteceria se as cadeias FAtivessem menos ligações duplas?

• E se se introduzirem outros lípidos?

Remoção da ligaçãodupla tipo cis tornariaa cadeia + recta

Qual seria o efeito naspropriedades damembrana?

E o colesterol?

1 molécula pequena e rígida, com propriedades realtivamente hidrofóbicas

Colesterol modula a fluidez de membrana

Como ?

Colesterol

• Preenche espaços (ajuda a agregar oslípidos)

• Mantém longas cadeias FA separadas• Torna a bicamada um pouco + rígida

Proteínas na Bicamada Membranar

Muitas funçõesPorções citosólicas e não-citosólicas

assimétricas para proteínas e lípidos

Tipos:Integrais - TransmembranaresPeriféricas – lípidos e proteínas ancorados

Tipos de proteínas comuns nas membranas

O que mantém estas proteínas associadas com a membrana?

TRANSPORTADORES CONECTORES RECEPTORES ENZIMAS

Como se associam as proteínas com amembrana?

(a) TRANSMEMBRANAR (b) LIGADO AOS LÍPIDOS (c) LIGADO ÀS PROTEÍNAS

Proteínas atravessam a bicamada lipídica

Estruturas secundárias

Beta sheet

Alpha helix

Hydrophillic interior

Estruturas protéicas secundáriasatravessam a Membrana

• Hélice alfa– Resíduos de aa hidrofóbicos no exterior da

hélice– Proteínas - várias hélices atravessam a

membrana várias vezes• Folha beta

– Interior hidrofílico pode formar canais

Estrutura protéica membranar

• Muito poucas proteínas membranaresproteins foram cristalizadas ( cristalografiade raios-X)

• Bacteriorodopsina foi caracterizada: forma1 canal através da membrana (função detransporte – uma função chave na membrana)

Bacteriorodopsina

Bombeia o hidrogénio para fora da céluadevido à luz

absorçãode luz

Outras funções/características da membrana

• a Membrana Celular- condiciona a forma- 1º ponto de contacto com o ambiente e outras células

• Exemplos de outras carcaterísticas- todos oscomponentes: lípidos, proteínas a

açúcares – trabalham em conjunto- cortex celular- revestimento da superfície celular

Proteínas membranarescondicionam a forma

• Cortex celularrede de proteínas fibrosas no lado citosólico

– responsáveis pela resistência damembrana

– podem coordenar movimento nalgunscasos

Cortex dos RBC

Note: rede “esticada” para ilustração

Lado Não-Citosólico da Bicamada:1º ponto de contacto

• superfície externa tem composição diferente da porçãointerna

– Proteínas externas e Glicolípidos• Reconhecimento• Protecção• Lubrificação• Adesão

– Membrana transmite informação do exterior para ointerior da célula

Lado Não-citosólico da célula

Importante no reconhecimento célula-célula Protecção/LubrificaçãoAdesão

Movimento Lateral das Proteínas• Restringido

–váriosmecanismos

• Cortex• Matriz

Extracelular• Proteínas

noutra célula• Barreiras de difusão

Sumário

• Membranas são compostas por lípidos, proteínas ecarbohidratos

• A química lipídica determina a estrutura e funçãomembranares

• As proteínas membranares associam-se com aestrutura da membrane com base nas interacçõesquímicas

• Muitas funções membranares são efectivamentedesempenhadas pelas proteínas

Modelo de mosaico fluido1972 – Singer & Nicolson

Fluidez de membrana

• Difusão translacional (no mesmo plano) dos lípidos émuito rápida (vários µm/s)

• Colesterol – estados de fluidez intermediários• ↑ fluidez ⇒↑ permeabilidade à H2O e pequenas

moléculas hidrofílicas• Se local activo de 1 enzima estiver apenas na

porção hidrofílica ⇒ alterações na fluidez têmpouco efeito na actividade da proteína

• Se a proteína estiver envolvida n1 função detransporte ⇒ pode influenciar função