Membrana e transporte

Todas as células devem se alimentar e se comunicar com o

meio extracelular

MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA

FUNÇÕES DA MEMBRANA FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICAPLASMÁTICA

Constitui uma barreira permeável seletiva que controla a passagem de íons e pequenas moléculas.

Forma o suporte físico para a atividade ordenada das enzimas nela contidas

Possibilita o deslocamento de substâncias no citoplasma através da formação de pequenas vesículas.

Realiza a endocitose e a exocitose. Possui receptores que interagem especificamente com

moléculas do meio externo.

A ESTRUTURA DA MEMBRANAA ESTRUTURA DA MEMBRANA

Apesar das suas funções diferenciadas, todas as membranas biológicas têm uma estrutura geral comum: cada uma é um filme muito fino de moléculas lipídicas e protéicas, mantidas unidas principalmente por interações não-covalentes.

São estruturas dinâmicas, fluidas, e a maioria das moléculas é capaz de se mover através do plano das membranas.

As moléculas lipídicas arranjam-se como uma camada dupla contínua de espessura aproximada de 5nm.

A ESTRUTURA DA MEMBRANAA ESTRUTURA DA MEMBRANA

ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA

Os lipídios das membranas são moléculas anfipáticas, a maioria das quais forma espontaneamente duplas camadas.


As moléculas hidrofílicas podem formar interações eletrostáticas favoráveis, ou pontes de hidrogênio, com as moléculas de água.

Moléculas hidrofóbicas são incapazes de formar interações energéticas com as moléculas de água.


As moléculas de lipídios espontaneamente se agregam direcionando suas caudas hidrofóbicas para o interior e expondo as suas cabeças hidrofílicas para a água.

Podem formar micelas esféricas,com as caudas voltadas para dentro, ou podem formar lâminas bimoleculares, ou bicamada, com as caudas hidrofóbicas contidas entre as cabeças hidrofílicas.


As moléculas de fosfolipídeos formam espontaneamente duplas camadas em ambientes aquosos.

Uma pequena fenda na bicamada cria uma borda livre em contato com a água; esta situação é energeticamente desfavorável, por isso os lipídeos espontaneamente rearranjam-se para eliminar os ângulos livres.

Isto é fundamental para a formação de células vivas, é uma conseqüência da natureza anfipática das moléculas de fosfolipídeos.


A fluidez de uma bicamada lipídica depende da sua composição

Ela não é composta exclusivamente de fosfolipídeos; também contém colesterol e glicolipídeos. As moléculas de colesterol diminuem a permeabilidade da membrana. Eles orientam-se na bicamada com seus grupamentos hidroxila próximos aos grupos das cabeças polares das moléculas de fosfolipídeos.

Nesta posição,o anel esteróide torna-se rígido e imobiliza as regiões das cadeias de hidrocarboneto mais próximas aos grupos das cabeças polares.


Quatro principais fosfolipídeos predominam na membrana plasmática de várias células de mamíferos: 1. fosfatidilcolina,2. fosfatidiletanolamina,3. fosfatidilserina 4. esfingomielina.

Somente a fosfatidilserina carrega carga global negativa; as outras três são eletricamente neutras em pH fisiológico, Juntos, esses quatro fosfolipídeos constituem mais da metade da massa de lipídeos na maioria das membranas.


Dizer que a bicamada se comporta como uma estrutura fluída significa que seus componentes giram em torno dos seus eixos, se deslocam sobre a superfície e podem atravessar de uma camada para outra através de um movimento denominado flip-flop


Os hidratos de carbono das membranas celulares fazem parte dos glicolipídios e das glicoproteínas

As glicoproteínas de membrana contém oligossacarídeos ou polissacarídeos.

Os glicolipídeos:

1. são encontrados na superfície do folheto não citosólico das membranas plasmáticas

2. estão classificados em cerebrosídeos (monossacarídeo + ceramida) e gangliosídeos (oligossacarídeo com ac. siálico.


Funções dos glicolipídeos e glicoproteínas:

Proteção da membrana contra as condições adversas freqüentemente

ali encontradas Por seus efeitos elétricos pode alterar o campo elétrico através da

membrana e das concentrações dos íons, especialmente cálcio, na superfície da membrana

Podem participar dos processos de reconhecimento celular, com proteínas ligadoras de carboidratos associados à membrana (glicocálice) ligam-se aos grupos de açúcares, tanto em glicolipídeos como em glicoproteínas, no processo de adesão célula-célula


A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante

A fosfolipase C, por exemplo,cliva um inositol-fosfolipídeo do folheto citosólico da membrana plasmática, gerando dois fragmentos: o diacilglicerol que permanece na membrana e auxilia na ativação da proteína quinase C, e o IP-3( inositol trisfosfato) que é liberado no citosol e estimula a liberação do cálcio do reticulo endoplasmático.

A assimetria dos fosfolipídes das suas membranas plasmáticas é útil para distinguir células vivas de mortas. Quando as células animais sofrem uma morte celular programada, ou apoptose, a fosfatidilserina, que normalmente fica confinada no folheto citosólico na bicamada lipídica da membrana plasmática é translocada para o folheto extracelular. A fosfatidilserina serve como um sinal para induzir células adjacentes a fagocitar e digerir a célula morta.


Proteínas de membrana

As proteínas dão a cada tipo de membrana na célula as propriedades funcionais características. A sua quantidade e os tipos são variáveis. Na membrana mielínica menos de 25% da sua massa proteína. Ao contrário, nas membranas envolvidas na produção de ATP, aproximadamente 75% são proteínas.

Uma membrana plasmática típica está entre estes dois valores, com as proteínas contribuindo com aproximadamente 50% da sua massa.

Há aproximadamente 50 moléculas lipídicas para cada molécula protéica em uma membrana que tenha 50% da sua massa em proteínas.


As proteínas de membrana podem estar associadas à bicamada lipídica de várias maneiras

Integrais ou intrínsecas periféricas ou extrínsecas Transmembranas (integrais)

Podem atravessar a bicamada lipídica) em uma única vez ou de passagem múltipla


Os eritrócitos de mamíferos

são modelos para estudo de

proteínas de membrana.

Espectrina

Banda 3

Glicoforina


Mosaico Fluído

As proteínas se deslocam e giram em torno do próprio eixo.

A atividade das proteínas pode variar de acordo com as modificações dos lipídios vizinhos.

A mobilidade pode ser retringida devido a ação do citoesqueleto.


Adesão celular

Glicocálice

Interldigitações

Complexo Juncional:

1. Zônula de oclusão

2. Zônula de Adesão

3. Desmosoma

Junção Comunicante

Junções de Junções de AncoragemAncoragemJUNÇÃO PROTEÍNA

TRANSMEMBRANADE ADESÃO

LIGANTEEXTRA-

CELULAR

FILAMENTO DOCITOESQUELETO

PROTEÍNASINTRACELULARESDE ANCORAGEM

Célula-Célula

Adherens Junctions

Desmossomos

Caderina (E-caderina)

Caderina(desmogleína edesmocolina)

Caderina dacélula vizinha

Caderina dacélula vizinha

Filamentos deActina

FilamentosIntermediários

α e β-cateninas,vinculina, α-actinina,placoglobina (γ-catenina)

desmoplaquina eplacoglobina (γ-catenina)

Célula-Matriz

Focal Adhesion

Hemidesmossomos

Integrina

Integrina α6β4,BP180

Proteínas daMatriz Extra-Celular

Proteínas daMatriz Extra-Celular

Filamentos deActina

FilamentosIntermediários

Talina, vinculina,α-actinina,filamina

plectina, BP230

Captação de sinaisCaptação de sinais

Proteína G1. Proteína asociada a

receptores2. Modificação

conformacional do receptor

3. Ativação do complexo G –GDP

4. Liberação da sub unidade alfa que atua sobre os efetores

Procariotos vs. Eucariotos

Transporte através de membranaTransporte através de membrana

Tráfego Intracelular de Vesículas

Transporte através da membranaTransporte através da membrana

Passivo Difusão Difusão Facilitada Osmose Co-transporte

Ativo Bomba de Na/K Endocitose:

1. Pinocitose

2. Fagocitose

Transporte através da membranaTransporte através da membrana

CO-TRANSPORTECO-TRANSPORTE Transporte impulsionado por gradientes iônicos – A célula pode usar

energia potencial de gradientes de íons, geralmente Na+, ( K+ e H+). Para transportar moléculas e íons através da membrana.

Ex. epitélio do intestino delgado transporta glicose contra um gradiente, concomitante com a penetração do Na+ . A concentração de Na+ no citoplasma é muito baixa, esses entram por difusão passiva, a energia do movimento do Na+ é utilizada por essas células para realizar o co-transporte, que movimenta íons e moléculas na mesma direção, chama-se simporte. A liberação do Na+ no citoplasma causa uma modificação na forma da molécula tranportadora, que perde sua afinidade para a glicose, desse modo a glicose captada na luz intestinal é liberada dentro da célula epitelial, em seguida difunde-se no citoplasma pela parte basal das célula epitelial por difusão facilitada para os capilares.

Quando o movimento do íon que fornece energia é na direção contrária da molécula transportada, chama-se antiporte. Serve para aa, íons, moléculas

ENDOCITOSE

Endocitose é definida pelo tamanho da partícula

TRANSPORTE EM QUANTIDADE

Pinocitose – células bebendo – ingestão de fluído e moléculas por pequenas vesículas (<150 nm de diâmetro). Todas as células de eucariontes continuamente praticam.

Fagocitose – células comendo – ingestão de partículas grandes como microorganismos, debris celulares por vesículas grandes chamadas de fagossomos (em geral > 250 nm). São exclusivos das células fagocíticas.

PinocitosePinocitose

Pinocitose não seletiva As vesículas englobam todos os solutos que estiverem freqüentes

no fluído extracelular. Pinocitose seletiva que é realizada em 2 etapas- 1a a substância a

ser incorporada adere a receptores da superfície celular, na 2a a membrana se afunda e o material a ela aderido passa para uma vesícula. Esta se destaca e entra na célula (ex, eritroblastos com transferritina do plasma) – permite incorporar grande quantidade de moléculas e água e está restrita a sítios específicos da membrana. Quando a vesícula se destaca, sua superfície é irregular e filamentosa (vesícula coberta) a vesícula é coberta por uma malha pentagonal ou hexagonal constituída principalmente por moléculas de clatrina (tem a capacidade de se associarem sem gasto de energia em para formar estruturas esféricas).

Formação de Vesículas

Mediada por MOLÉCULAS DE REVESTIMENTO

• Concentram proteínas específicas na região da membrana que dará origem à vesícula

• Deformam a membrana, moldando as vesículas em formação.

Existem 3 tipos de revestimentos de vesículas:

Todas as vesículas são revestidas ao brotarem dos compartimentos.

Após serem liberadas, elas perdem o revestimento.

Clatrina COPI COPII

CLATRINA

Foi o primeiro revestimento de vesículas identicado, e é o mais estudado

Cada Subunidade da CLATRINA é formada por 3 peptídeos de cadeia leve, e 3 de cadeia pesada

Triskelions

ClatrinaAdaptina

Os triskelions se associam para formar uma estrutura esférica

Compartimento Endossomal

Desde a parte periférica do citoplasma até as proximidades do aparelho de Golgi e do núcleo. É um sistema irregular de túbulos e vesículas com interior ácido (pH entre 5 e 6). Este compartimento dirige as vesículas de pinocitose que se fundem nele para os diferentes compartimentos celulares. É o local para separação e endereçamento das moléculas introduzidas via pinocitose – via endocítica.

Endossomos precoces (pH menos ácido) – moléculas dissolvidas ou ligadas a receptores da membrana passam para os endossomos tardios. Proteínas integrais da membrana da vesícula endocítica se concentram em regiões tubulares especializadas dos endossomos precosses que constituem regiões de reciclagem de membrana. Desta região partem vesículas que levam a membrana com suas proteínas de volta para a superfície celular. As moléculas que passam

para os endossomos tardios acabam nos lissossomos.

Elie MetchnikoffElie Metchnikoff (1854-1916)(1854-1916)

fagocitosefagocitose

Reciclagem da membrana Reciclagem da membrana plasmática plasmática

As membranas retiradas da superfície celular e

introduzidas nas células é compensada por vesículas

de secreção e por retorno via vesículas da

membrana das vesículas de pinocitose depois que

liberam suas cargas nos endossomos.

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