Origem Membrana Plasmática e Transportes

Prof. Hamilton Felix Nobrega

A principal função da membrana

celular é manter, de forma seletiva,

moléculas tão diversas como

proteínas e pequenos solutos, no

interior da célula.

Assim, a membrana funciona de

forma eficiente para regular

seletivamente sua permeabilidade.

A composição da membrana celular

tem sido estudada de forma

intensa, a partir do uso de diversas

técnicas físicas e químicas,

discutiremos a seguir a evolução

dos principais modelos da

membrana celular.

No livro clássico de Oparin, A

Origem da Vida, esse propôs que

para qualquer forma de vida, das

mais simples que sejam, faz-se

necessária uma barreira física, que

separe a parte viva do meio que a

cerca.

Esse trabalho destaca a

necessidade de uma membrana

para isolar, até mesmo as formas

de vida mais simples, do meio

exterior.

Composição química LIPÍDIOS, PROTEÍNAS E AÇÚCARES

Referência: Singer, S. J. & Nicolson, G. L.

(1972) Science, 175:720-731.

Proteína intrínseca, ou

transmembrana

Proteínas extrínsecas

Modelo de mosaico fluido.

Experimentos mais detalhados

mostraram deficiências nos diversos

modelos de membrana celular. Singer

e Nicolson (1972) propuseram um

modelo de membrana constituído de

uma bicamada lipídica, onde

encontram-se inseridas proteínas.

Há dois tipos de proteínas inseridas na

membrana, uma que atravessa toda a

membrana, chamada proteína

intrínseca, ou transmembrana. O

segundo tipo de proteína localiza-se

sobre a membrana, sendo encontrada

tanto no exterior como voltada para o

citoplasma. Esse segundo tipo de

proteína é chamado extrínseca.

Referência: Singer, S. J. & Nicolson, G. L.

(1972) Science, 175:720-731.

Proteína intrínseca, ou

transmembrana

Proteínas extrínsecas

Esse modelo prevê a passagen

seletiva de íons pelas proteínas

intrínsecas, que são chamadas de

canais ou bombas como veremos

em detalhe no estudo do potencial

de membrana.

Outra característica desse modelo é

liberdade de movimentação das

proteína na bicamada. De acordo

com características básicas do

modelo, mosaicismo e difusão,

previu-se a liberdade lateral e

rotatória, assim como a distribuição

aleatória de componentes

moleculares na membrana.

Proteína da

classe

Cadeia lateral de

oligossacarídeo

Glicolipídio

Fosfolipídeo

Proteína

globularSegmento

hidrofóbico da

proteína Colesterol

Proteínas

Integrais (transmembranas)

Periféricas

Lipídios

Glicolipídeos

Colesterol

Fosfolipídeos

Proteína/Lipídeo

Proporção variável

Hidrofílica (cabeça)

Hidrofóbica (caudas)

Moléculas AnfipáticasLipídios de Membranas

Flip Flop Rotação Difusão Lateral

Dependente da temperatura

Fluido Bidimensional movimentação dos fosfolipídeos dentro da bicamada

Fluidez da membrana

Fluidez da membrana

Colesterol Modula a fluidez das membranas em células animais

Enrijece a bicamada

lipídica, tornando-a

menos fluida e menos

permeável

Barreira hidrofóbica impermeável a solutos e íons

Tamanho da molécula Solubilidade da molécula (em óleo)

Permeabilidade da Bicamada Lipídica

Proteínas

K+

Na+

Proteínas

Proteínas transmembrana

Moléculas anfipáticas ligadas covalentemente aos lipídios

Proteínas -Hélice

Proteínas receptoras: cruza a membrana uma única vez

Proteínas transmembrana

Poro Hidrofílico: múltiplas -Hélices formam poros aquosos

Proteínas transmembrana

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

Domínios de membrana

Açucares

Hidratos de carbono ligados covalentemente aos lipídeos e proteínas

Glicoproteínas GlicolipídeosProteoglicanas

oligossacarídeospolissacarídeos

glicosaminoglicanas

GLICOCÁLICE ou GLICOCÁLIX

Açucares

GLICOCÁLICE ou GLICOCÁLIX

- Proteção e lubrificação da superfície celular

- Reconhecimento célula-célula e adesão celular

Funções do Glicocálice

- Alteração da superfície em células cancerígenas;

- Ligação de toxinas, vírus e bactérias;

- Propriedades enzimáticas (peptidase/glicosidase)

- Especificidade do sistema sanguíneo ABO;

Funções do Glicocálice

~60 Å

Ancoragem do peptídeo na

membrana celular.

~60 Å

Início da desestabilização da

membrana celular.

~60 Å

Início da desmontagem da

primeira camada lipídica.

~60 Å

Início da desmontagem da

segunda camada lipídica.

~60 Å

Desmontagem da bicamada

lipídica.

~60 Å

Início da passagem de

citoplasma para o meio

exterior e entrada de

substâncias do meio extra-

celular.

~60 Å

Abertura de um grande canal

transmembrana.

~60 Å

Fluxo de substâncias para o

interior e exterior da célula leva

à apoptose.

A toxina streptolisina é uma proteína

produzida pelo Streptococcus pyrogenes

de massa molecular 65 kDa.

Essa toxina liga-se à membrana celular,

que apresenta colesterol na sua

superfície.

Depois de ligar-se à membrana, a

streptolisina polimeriza-se, formando

poros na membrana celular (figura ao

lado). Esses poros transmembranas

podem ter até 350 Å de diâmetro. Os

diagramas esquemáticos nos próximos

slides ilustram os principais passos na

formação dos poros.

Referência: Bhakdi, S., Tranum-Jensen, J., &

Sziegoleit, A. (1985). Infec. Immun. 47:52-60.

a) Membrana de eritrócito lisadas por streptolisina. b)

Oligômeros de streptolisina, mostrando diversas estruturas

de bastões.

a)

b)

Membrana Plasmática:Especializações de membrana

Superfície apical da célula

Superfície baso-lateral da célula

1- Microvilosidades

2- Cílios/Flagelos

3- Estereocílios

Junções celularesJunções célula-célula

Junções célula-matriz extracelular

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

1- Microvilosidades

Microvilosidades

Glicocálice

- 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

2- Estereocílios

-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

3- Cílios

JUNÇÃO OCLUSIVA

JUNÇÕES

JUNÇÃO ADERENTE

DESMOSSOMA

JUNÇÃO COMUNICANTE

COMPLEXO JUNCIONAL

Matriz extracelular

Junções Celulares

Une as células formando uma barreira impermeável

Evita movimentação de moléculas entre diferentes domínios de membrana

Junção Oclusiva

Cinturão de adesão

apical, abaixo junção

oclusiva

Junção Aderente

Placas de adesão em forma de disco

Junção Desmossoma

Meio extracelular

Desmossomo

Interdigitação

Espaço

intercelular

Desmossomo

Demossomos Interdigitações

Aumentam a aderência

Formada por 6 proteínas

transmembranas– conexinas

Regulada abrem e fecham

Junção Comunicante

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

Microvilosidades

Ocorrem 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

A membrana plasmática seleciona as moléculas que podem atravessá-la.

O critério de seleção das moléculas está baseado no tamanho das moléculas e na carga elétrica.

Moléculas menores atravessam a membrana com mais facilidade.

Moléculas apolares atravessam a porção lipídica da membrana e as polares pelas proteínas, exceto as muito pequenas e fracamente polares.

NÃO GASTA

ENERGIA

GRANDES

MOLÉCULAS

GASTA

ENERGIA

TRANSPORTES

Passivo Ativo Quantidade

OSMOSE: deslocamento do solvente (água) do meiomenos concentrado para o mais concentrado, atravésde uma membrana semipermeável.

DIFUSÃO SIMPLES: espalhamento do soluto nosolvente, do mais para o menos concentrado. Ocorrepela porção lipídica.

DIFUSÃO FACILITADA: é a difusão mediada por umcarreador. A substância transportada com aparticipação de uma proteína carreadora específica.

Transporte Passivo

Diferença de concentração de água

Movimento da ÁGUA de um meio HIPOSMÓTICO (menos concentrado

em soluto) para um meio HIPEROSMÓTICO (mais concentrado em

soluto)

- +

Transporte Passivo: Osmose

Hemácia colocada em um meio hiperosmótico

Perde volume – estado de plasmólise

Hemácia colocada em um meio hiposmótico

Aumenta o volume – estado de turgescência

Plasmólise Hemólise

Transporte Passivo: Difusão simples

G

L

I

C

O

S

E

RECONHECIMENTO

M.P

LIBERAÇÃOCAPTURA

M.P M.P

TRANSLOCAÇÃO

Glicose

M.P

Permease

Transporte Passivo: Difusão facilitada

Transporte Passivo: Difusão facilitada

Transporte Passivo: Difusão facilitada

Ex: BOMBA DE Na+ e K+

TRANSPORTE ATIVO

CONTRA GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO

K+

Na+

K+

Na+

K+

Na+

DIFUSÃO SIMPLES TRANSPORTE ATIVO

Transporte Ativo

Transporte Ativo

Os processos citados anteriormente só transportammoléculas pequenas ou quantidade pequenas desubstâncias.

Macromoléculas ou células inteiras sãotransportadas através da membrana pelosprocessos de ENDOCITOSE (entrada) EEXOCITOSE (saída).

Na prática são os processos de FAGOCITOSE,PINOCITOSE E EXOCITOSE

TRASPORTE

EM

QUANTIDADE

ENDOCITOSE

EXOCITOSE

FAGOCITOSE

PINOCITOSE

CLASMOCITOSE

GRANDES

MOLÉCULAS

ENGLOBAMENTO

ELIMINAÇÃO RESÍDUOS

LÍQUIDOS

SÓLIDOS

Transporte em Quantidade

PINOCITOSE

Canal de

pinocitose

Partícula líquida

pinossomo

Englobamento de micropartículas ou gotículas líquidas

A partícula englobada será, posteriormente, digerida pelos lisossomos.

FAGOCITOSE

Fagossomo

Lisossomos

PseudópodesPartícula sólida

Englobamento de partículas sólidas.

Posteriormente a partícula será digerida pelos lisossomos.

FAGOCITOSE

A esquerda fagocitose de duas bactérias por um leucócito. A direita fagocitose de

dois leucócitos velhos por um macrófago. Repare que pseudópodos são lâminas

de citoplasma que são “vestidas” sobre as células fagocitadas.

CLASMOCITOSE

RESÍDUOS

Vacúolo resídual

É a eliminação dos resíduos da digestão intracelular.

SÓLIDOS

FAGOCITOSE

LÍQUIDOS

PINOCITOSE

RESÍDUOS

CLASMOCITOSE

TRANSPORTE EM QUANTIDADE

RESUMO

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Até a próxima aula!