Permeabilidade e impermealibidade para determinadas moléculas atravessar a membrana plasmática

Tráfego Intracelular de membranas:

Transporte de membrana

Endocitose (internalização de vesículas, absorvendo partículas):

- Fagocitose (englobamento de partículas sólidas) - Pinocitose (englobamento de partículas líquidas)

Exocitose (externalização de vesículas, excretando partículas)

Tipos de transporte de membrana:

Bomba de ATP

Canais de íon voltagem dependente e não voltagem dependente

Potencial de membrana

Co-transporte

Movimento da água

Transporte trans-epitelial

Neurotransmissor e transporte proteico

Transportes de membrana promovidos por proteínas

Transporte de uma simples molécula por difusão facilitada - Uniporter

GLUT1:

GLUT1 – eritrócito GLUT2 – fígado GLUT4 – músculo e tecido adiposo

Km = 20 mM

Km = 1.5 mM

Concentração de glicose no sangue: 5 mM

Bomba ATP

Fosforilação

P, V e F transporta íons ABC transporta pequenas moléculas

ATP-sintase

Manter meio ácido

ABC – ATP binding cassete T – transmembrana A – Ligante de ATP

Bomba Ca2+-ATPase no Retículo Sarcoplasmático Classe P

Bomba Ca2+-ATPase no Retículo Sarcoplasmático

Verde – alfa-hélice transmembrana, presença de 2 sítios de cálcio

Classe P

Afinidade à calmodulina: CaMBS1: Kd = 13 nM CaMBS2: Kd = 500 nM

Mecanismo do controle de cálcio em eucariotos: Ca2+-ATPase plasma-membrana (PMCAs)

Arabidopsis thaliana (planta)

Tidow et al., (2012) Nature 491

Classe P

Galarza-Muñoz et al. (2011), J Exp Biol 214

Bomba Na+/K+-ATPase no Retículo Sarcoplasmático Classe P

Classe V Bomba de próton H+-ATPase

ATP-sintase em mitocôndria Classe F

MDR1 – transporte de proteínas resistente a múltiplas drogas

Bomba ABC

> 30 vezes < 12 vezes < 29 vezes < 9000 vezes (Ca2+ livre), sendo 10-2 (< 90 vezes no Retículo Sarcoplasmático)

Canais de Íons por potencial elétrico tans-membrana

Canal de potássio permite maior movimento de íons K+ através da membrana (para fora) do que os canais de Na+, Cl- e Ca2+, o que deixa o potencial da célula

negativo -70mV.

Na+ é forçado a entrar na célula por diferença na concentração e no potencial elétrico de membrana

Cotransporter – Simporter Na+/glicose simporte em células de intestino e rim

Cotransporter – Antiporter

Em células cardíacas, lembrando que a [Ca2+] no interior é de 2 x 10-7 e no exterior é de 2 x 10-3

CO2 + H2O  ↔  H2CO3 ↔  H+ + HCO3 HCO3 ↔  CO2 + OH- anidrase

carbônica

Diversas proteínas de membrana permite ao vacúolo da planta armazenar metabólitos e íons e manutenção do lúmen ácido

Transporte trans-epitelial no intestino

Transporte trans-epitelial no estômago

Movimento da água Pressão osmótica

Membrana plasmática com bicamada fosfolipídica é impermeável a água!!!

Movimento da água realizado através da proteína de membrana Aquaporina

Aquaporina 1 – eritrócitos Aquaporina 2 – células epiteliais de rim

Azul – asparagina – ligação de hidrogênio com água. Diâmetro do poro = 0.28 nm – previne passagem de prótons e outros íons.

Potencial de Ação

1 metro por segundo sem bainha de mielina Chega a 100 metros por segundo no neurônio na presença da bainha de mielina.

Célula neuronal Potencial de Ação

Células de Schwann – Bainha de mielina

Potencial de Ação

Despolarização de membrana

Potencial de ação é propagado em uma única direção

Estrutura similar dos canais de voltagem

Canal de Potássio inativo

Ciclo do neurotransmissor: - Canais H+-ATPase classe V - Canal antiporter H+/neurotransmissor - Canal de voltagem de cálcio - Canal Na+/neurotransmissor simporte - Exocitose e endocitose

Canel aberto de acetilcolina leva a contração muscular

Tráfego intracelular de vesícula Exocitose

Endocitose

v-SNARE – fusão da vesícula ao correto alvo membranar. t-SNARE – traz a membrana para posição fechada

Proteínas participantes da Endocitose

Montagem do cobertor proteico dirige a formação de vesículas e seleção de moléculas cargo

COPII – proteínas de vesículas transporte do Retículo Endoplasmático (RE) para o Complexo de Golgi (CG). COPI – proteínas de vesículas transporte no sentido retrógrado, entre as cisternas do CG e do CG para RE. Clatrina – proteínas de vesículas transporte da membrana plasmática (MP) e CG para o endossomo. Dinamina – promove a cisão da vesícula recém-formada da MP para o compartimento celular. Caveolina – proteína de membrana envolvido no recptor-independente encocitose. Adaptors (AP) – encontradas em vesículas cobertas e clatrina (ex: AP1, AP2, AP3, AP4)

Vesículas cobertas por rede de proteínas

Brotamento de vesículas

1a) Sar1 – proteína ligante de GTP 1b) Sec12 – liga à GTP, recebe e integra sinais 2) Sar1-GTP – liga a membrana RE, Sec23/Sec24 liga a Sar1-GTP, dirige a polimerização de COPIII e brotamento de vesícula 3 e 4) Sar1-GTP  →  Sar1-GDP – levando a desmontagem do COPII Obs.: ARF é responsável pela formação de COPI e caritrina de acordo com esse mesmo esquema.

Formação e desmontagem do  “cobertor”  

Sequência alvo na proteína cargo faz contato molecular específico com a proteína “cobertor”

Rab GTPase controla o acoplamento à membrana alvo

v-SNARE

t-SNARE

Inserção do vírus hemaglutinina (HA) à membrana

HA1

HA2

Papel do COPII, COPI e KDEL no transporte de vesículas RE  ↔  CG    

Caminho endocitótico: envolvimento de clatrina, COPI e COPII

Clatrina

Dinamina é essencial para liberação de vesícula

Tráfego de enzima lizossomal do CG e MP para lisossomo: clatrina e complexo AP envolvidos

Endocitose de LDL (lipoproteína de baixa densidade)

Endocitose de LDL (lipoproteína de baixa densidade)