Membrana Plasmática
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Membrana Plasmática
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A Célula
• A célula, em conceito muito amplo, pode ser considerada como:
– A unidade fundamental dos seres vivos.
– A menor estrutura biológica capaz de ter vida autônoma.
• As células existem como seres unicelulares, ou fazendo parte deseres mais complexos, os pluricelulares.
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Seres Vivos
• Com relação à suficiência de alimentação, os seres vivos, e também suascélulas constituintes, dividem-se em duas grandes classes:
– Autótrofos (auto, por si mesmo; trophos, nutrição) – aqueles que sintetizamtodos os componentes moleculares que precisam para viver.
– Heterótrofos (heteros, diferente; trophos, nutrição) – aqueles que necessitam receber algumas moléculas (ou precursores), de outros seres vivos, ou de outras fontes.
– As algas verdes são um exemplo clássico de autótrofos e a Entamoeba coli,de heterótrofo. A Euglena viridis, em presença de luz, é autotrófica, emausência, heterotrófica. Os vírus não são células, e utilizam parte damaquinaria de células hospedeiras para se reproduzirem.
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As Células
As células, tanto de seres vivos uni, como pluricelulares, são
classificadas em três tipos gerais de acordo com o refinamento
estruturas:
Procariócitos: as mais rudimentares, sem membrana nuclear.
Eucariócitos: as mais sofisticadas, com membrana nuclear.
Fotossintéticas:desenvolvimento intermediário entre as precedentes. Utilizam Energia
Radiante para sintetizar biomoléculas.
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Membrana Plasmática
• Bicamada lipídica.
• 7,5 a 10 nm (não visíveis ao Microscópio Óptico)
• Constituída por dois folhetos: interno e externo
(constituídos por fosfolipídios, colesterol, e
glicoproteínas).
• Glicoproteínas representam 50% do peso:
- proteínas integrais (transmembrana) e
- proteínas periféricas.
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Estrutura de Membrana Plasmática
I- Modelo do Sanduíche
Dawson e Danielli (1935)
II- Modelo do Mosaico Fluido
Singer e Nicholson (1972)
Formado por 2 camadas de lipídios
com proteínas mergulhadas entre
eles.
Formado por 2 camadas de lipídios
envolvidas por 2 camadas de
proteínas.
OBS: Na década de 70, testes com enzimas (fosfolipases) e com aquecimento mostraram que
o modelo do sanduíche não era real. Criou-se o modelo atual (Mosaico Fluido).
Fosfolipídios Proteínas
Colesterol
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Modelo do Mosaico Fluido
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• Ao microscópio eletrônico, a membrana plasmática apresenta um
aspecto trilaminar característico.
• São duas lâminas laterais mais densas, correspondendo aos polos
hidrófilos dos lipídios mais as proteínas, e uma lâmina central mais clara,
que corresponde aos pólos hidrofóbicos da bicamada lipídica.
Estrutura da Membrana Plasmática
Membrana de hemácia ao Microscópio
Eletrônico com aumento de 240.000 x
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ExtremidadeHidrofílica
CadeiaHidrofóbica
Meio extracelular
Meio intracelular
(a) Bicamada de fosfolipídios da membrana
Lipídios de Membrana Plasmática
• Os lipídios das membranas são
moléculas longas com uma
extremidade hidrofílica e uma
cadeia hidrofóbica.
• As macromoléculas que
apresentam esta característica
de possuírem uma região
hidrofílica e, portanto, solúvel em
meio aquoso, e uma região
hidrofóbica, insolúvel em água,
porém solúvel em lipídios, são
ditas anfipáticas.
• Lipídios da membrana
plasmática: fosfoglicerídeos,
esfingolipídios e colesterol.
• Os fosfoglicerídeos e os
esfingolipídios contêm o radical
fosfato e são chamados de
fosfolipídios.
Proteína transmembrana
Cadeia gilcídica de
glicoproteína
Proteína
periférica
Cadeia glicídica de glicolipídio
Outro constituinte anfipático importante das membranas celulares são os glicolipídios,
designação genérica para todos os lipídios que contêm hidrato de carbono, com ou sem
radicais fosfatos. Os glicolipídios mais importantes nas células dos animais são os
glicoesfingolipídios, que são componentes de muitos receptores da superfície celular.
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Proteínas da Membrana Plasmática• A membrana plasmática possui
grande variedade de proteínas, quepodem ser separadas em doisgrupos, as integrais ou intrínsecas eas periféricas ou extrínsecas,dependendo da facilidade de extraí-las da bicamada lipídica.
• As proteínas integrais estãofirmemente associadas aos lipídiose só podem ser separadas da fraçãolipídica através de técnicasdrásticas, como o emprego dedetergentes.
• As proteínas extrínsecas podem serisoladas facilmente pelo empregode soluções salinas.
• Setenta por cento das proteínas damembrana são integrais.
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Proteínas da Membrana Plasmática• Algumas proteínas integrais atravessam
inteiramente a bicamada lipídica, fazendosaliência em ambas as superfícies damembrana, sendo denominadas proteínastransmembrana.
• As proteínas transmembrana podematravessar a membrana uma única vez, ouentão apresentar a molécula muito longae dobrada, atravessando a membranavárias vezes, recebendo então o nome deproteínas transmembrana de passagemmúltipla.
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Funções da Membrana Plasmática• Manutenção da integridade da estrutura da célula;
• Controle da movimentação de substâncias paradentro e fora da célula (permeabilidade seletiva);
• Regulação das interações intercelulares;
• Reconhecimento através de receptores deantígenos de células estranhas e células alteradas;
• Interface entre o citoplasma e o meio externo;
• Estabelecimento de sistemas de transporte paramoléculas específicas;
• Transdução de sinais extracelulares.
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Funções da Membrana Plasmática
Fibras da matrizextracelular
CitoesqueletoCitoplasma
Adesão do citoesqueletoà matriz extracelular
a
bReconhecimentocelular
c
d
Atividade enzimática
Transporte
e Junção Intercelular f Reconhecimento
célula-célula
Citoplasma
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Propriedades da Membrana Plasmática
Boa elasticidadeDevido a presença de proteínas
específicas que oferecem esta
capacidade.
Boa capacidade
de regeneraçãoOcorre regeneração rápida para pequenas
rupturas de membrana.
Boa resistência
elétricaDevido a presença dos lipídios que são
bons isolantes térmicos e elétricos.
Baixa tensão
superficialA força de união entre as moléculas de
lipídios é pequena.
Permeabilidade
seletivaA membrana seleciona tudo o que entra ou
sai da célula.
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Poros ou Canais
• São passagens que permitem acomunicação entre o lado externo e ointerno da célula.
• Os canais podem possuir carga positiva,negativa ou serem destituídos de cargaelétrica. A carga se origina de gruposlaterais de proteínas, como COO-e NH3
+.
• A natureza da carga seleciona os íons:
– Canais positivos, repelem cátions (+) deixapassar ânions (–).
– Canais negativos, repelem ânions (–)deixam passar cátions (+)
• Há canais sofisticados que possuem, alémda barreira da carga, um ou dois portõesque se abrem sob comando. O canal de Na+
é desse tipo.
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Receptores para Hormônios Protéicos e
Esteróides
Hormônios
esteróides
Núcleo Citoplasma
Receptor na
membrana
Vaso sangüíneo
Hormônios
protéicos
Membrana celular
Receptor
citoplasmático
Ativação do mensageiro secundário
Enzimas ativadas
Resposta na célula-alvoEstimula a síntese
protéica
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Operadores
• São mecanismos capazes de
realizar transporte ativo, isto é,
contra gradientes de concentração,
elétrico, ou ambos.
• Os operadores utilizam ATP como
fonte de Energia.
• O princípio operacional é simples:
a molécula a ser transportada se
encaixa no operador, que muda
sua conformação, segurando-a.
Uma molécula de ATP se encaixa
na fenda que resultou da
mudança de conformação do
operador, é hidrolizada, e libera
energia para outra mudança maior,
com realização de Trabalho.
• O sentido normal do trânsito é
unidirecional: operadores que
introduzem substâncias na célula,
não são os mesmos que excretam
essas mesmas substâncias.
• Existe sempre uma molécula de
ATP envolvida no processo.
• Bastante conhecida é a Na+–K+–
Mg2+ ATPase, conhecida como
sódio-potássio-ATPase, que
participa de um operador muito
importante, que é a bomba de
sódio.
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Fisiologia da Membrana Plasmática
I.c- Osmose
I.b- Difusão Facilitada
I.a- Difusão Simples
I-Transportes Passivos II-Transporte Ativo
III.b- Pinocitose
III.a- Fagocitose
III- Endocitoses
Transportes Através da
Membrana Plasmática
Obs.: Concentração das Soluções
•Solução Hipotônica = é a menos concentrada.
•Solução Hipertônica = é a mais concentrada.
•Soluções Isotônicas = são soluções iguais.
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Moléculas de corante Membrana
(a) Transporte passivo de um tipo de molécula.
Equilíbrio
(b) Transporte passivo de dois tipos de moléculas.
Equilíbrio
I- Transporte Passivo
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I.a -Difusão Simples
É a passagem de soluto do meio hipertônico
para o meio hipotônico através de uma
membrana permeável.
A B
Antes Durante
C D
Depois
Solução Hipertônica
Solução hipotônica
Ocorre com:
O2,
CO2,
Íons minerais.
Soluções
isotônicas
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I.b -Difusão Facilitada
É a passagem de soluto do meio hipertônico para o
meio hipotônico, através de uma membrana
permeável, com ajuda das proteínas transportadoras
(permeases).
A - Permeases incrustadas na
membrana, prontas pra se ligarem a
outros compostos.
B - Ao tocar na proteína receptora,
a substância é capturada.
C - A permease muda de forma e
se movimenta na camada de lipídio,
levando a molécula capturada para o
outro lado.
D - A substância transportada é liberada dentro
da célula e a permease adquire sua configuração
original.
IMPORTANTE:
ocorre com:
aminoácidos,
monossacarídeos,
vitaminas.
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SoluçãoHipotônica
SoluçãoHipertônica Soluções Isotônicas
Molécula de açúcar(soluto)
Membrana
Osmose
I.c -Osmose
É a passagem de solvente do meio hipotônico para o meio
hipertônico, através de uma membrana semi-permeável
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CélulaAnimal
Normal Hemólise
Plasmolisada
CélulaVegetal
Flácida Túrgida
MembranaPlasmática
(a) Solução Isotônica (b) Solução Hipotônica (c) Solução Hipertônica
Crenada
I.c -Osmose
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Pressão Osmótica
SC = SI - MSC: força de sucção celular total SI: sucção interna do vacúolo
M: força de resistência da parede celular.
SC = SI – M
SI = M
SC = 0
SC = SI – M
M = 0
SC = SI
SC = SI – M
M < 0
SC = SI – ( -M )
SC = SI + M
Célula Normal
P.C
M.P.
Núcleo
Citoplasma
Vacúolo
Célula Túrgida
Em meio hipotônico
Célula plasmolisada
Em meio hipertônico
Célula Murcha
Ao ar atmosférico
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II- Transporte Ativo
É a passagem de soluto do meio hipotônico para o meio hipertônico,
através de uma membrana permeável, com auxílio de proteínas
transportadoras.
Características:
1. Ocorre contra um gradiente
de concentração.
2. Há gasto de energia (ATP).
3. Só ocorre em células vivas.
4. Utiliza-se das permeases,
proteínas transportadoras.
5. Há acúmulo de mitocôndrias
próximo ao local de
transporte.
Bomba de Sódio e Potássio
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II- Transporte Ativo
• Bomba de Na+ e K+
Este tipo de transporte se dá, quando íons como o sódio (Na+) e o potássio (K+), tem que atravessar a membrana contra um gradiente de concentração.
• Encontramos concentrações diferentes, dentro e fora da célula, para o sódio e o potássio.
• Na maioria das células dos organismos superiores a concentração do sódio (Na+) é bem mais baixa dentro da célula do que fora desta.
• O potássio (K+), apresenta situação inversa, a sua concentração é mais alta dentro da célula do que fora desta.
Meio extracelular
Citoplasma
Bomba
de Na+ e
K+
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II- Direção do Transporte Ativo
• UNIPORTE = transportadores que
carregam um único soluto em uma
única direção.
Proteína ligante de Cálcio
• SIMPORTE = transportadores que
carregam dois solutos na mesma
direção.
Aminoácidos + sódio do intestino
para as células
• ANTIPORTE = transportadores que
carregam dois solutos em direções
opostas.
Bomba Na+ e K+
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Resumo dos Tipos de Transporte
através das Membranas Celulares
Difusão simples Difusão facilitada
Transporte passivo Transporte ativo
BAIXA CONCENTRAÇÃO DE SOLUTOS
ALTA CONCENTRAÇÃO DE SOLUTOS
Bicamada
lipídica
Canal
protéico
Molécula transportada
Energia
Proteína
transportadora
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III- Endocitose
III.a - Fagocitose (“Fago = comer "), que envolve a ingestão de partículas grandes como
microrganismos e pedaços de células, via vesículas grandes denominadas fagossomos, geralmente
maior que 250 nm de diâmetro. Ocorre com amebas e leucócitos.
Endocitose é o processo através do qual as células captam
macromoléculas, substâncias particuladas e, em casos
especializados outras células. Dois tipos principais de endocitose
podem ser distinguidos com base no tamanho das vesículas
endocíticas formadas:
III.b - Pinocitose (“Pino = beber "), que envolve a ingestão de fluidos e solutos através de
vesículas pequenas de 150nm de diâmetro. Ocorre com a grande maioria das células.
FagossomaPseudópodo
Vacúolo digestivoVacúolo residual
Clasmocitose
Alimento
Lisossomo primário
gotículas
Cél. intestinal invaginação
Pinossomo Vacúolo digestivo
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Endocitose
Meio extracelular
Citoplasma
MembranaPlasmática
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Exocitose
Quando a transferência de macromoléculas dá-se do citoplasma para o meio
extracelular, o processo recebe o nome de exocitose.
Por exemplo, as células secretoras de proteínas, como as do pâncreas
exócrino, acumulam o produto de secreção em grânulos citoplasmáticos
revestidos de membrana, que se fundem com a membrana celular e se abrem
para o exterior da célula, eliminando assim, por exocitose, as macromoléculas
secretadas.
VESÍCULA
MEMBRANA
PLASMÁTICA
CITOPLASMA MEIO EXTRACELULAR
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Exocitose
Meio extracelular
MembranaPlasmática
Citoplasma
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1. Zônulas de Oclusão
ou Junções Oclusivas
2. Zônulas de Adesão
3. Desmossomos
4. Junções tipo GAP
ou Junções
Comunicantes
5. Lâmina basal
6. Hemidesmossomos
1
2
3
4
5
6
Especializações da
Membrana Plasmática Baso-
Lateral
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Zônulas de Oclusão (ZO)
Zônulas de Adesão (ZA)
Desmossomos (D)
Junções Comunicantes (JC)
Junções Celulares
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Junções Celulares
• Zônulas de oclusão
- São as junções mais apicais.
- São caracterizadas pela íntima
justaposição das membranas
celulares de células vizinhas, com a
fusão dos folhetos externos das
membranas.
- Formam uma barreira que impede a
passagem de moléculas por entre
as células epiteliais.
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Junções Celulares
• Zônulas de adesão
- Esta junção circunda toda a volta da
célula e contribui para a aderência
entre células vizinhas.
- Nesta zônula há uma discreta
separação entre as membranas
celulares e um pequeno acúmulo de
material elétron-denso na superfície
interna (citoplasmática) dessas
membranas.
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Junções Celulares
• Junções comunicantes ou
gap junctions ou néxus
- Caracterizam-se pela aposição das
membranas de células adjacentes.
- São formadas por hexâmeros
protéicos, cada um com um poro
hidrofílico central de 1,5 nm.
- Estes canais permitem a passagem
de moléculas informacionais, como
AMP cíclico, GMP, íons, etc, e podem
propagar informações entre células
vizinhas.
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Junções Celulares
• Desmossomos ou
máculas de adesão
- São estruturas complexas em
forma de disco, constituídos pelas
membranas de células contíguas.
- Na região do desmossomo, as
membranas celulares se afastam
deixando entre elas um espaço de
30 nm ou mais.
- Alguns desmossomos contêm um
material eletrodenso no espaço
intercelular. Na face citoplasmática
de cada membrana existe uma
placa circular constituída de ao
menos 12 proteínas na qual se
prendem filamentos intermediários
de queratina (tonofilamentos).
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Junções de oclusão
Trama terminal:
estrutura localizada no pólo apical
das células e que contém a proteína
espectrina, filamentos de actina e
filamentos intermediários.
Junções comunicantes
Desmossomos
Hemidesmossomos
Junções Celulares
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Hemidesmossomos
- Morfologicamente, estas
estruturas têm o aspecto de meio
desmossomo, localizado na
membrana da célula epitelial.
- Auxiliam a fixação da célula
epitelial à membrana basal
subjacente e são mais freqüentes
onde o epitélio está sujeito a
atritos fortes.
Hemidesmossomo
Fibrila de colágeno
em corte transversal
Lâmina densa
da membrana basal
Lâmina rara
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Especializações da Membrana Plasmática Superficial
• Cílios: extensões filamentosas e móveis da superfície de certas células
(traquéia e fossas nasais mecanismos de defesa; tubas uterinas
movimento do ovócito e zigoto). Contêm em seu interior nove pares de
microtúbulos periféricos e um par central, dispostos circularmente.
• Estereocílios: são expansões longas e filiformes da superfície livre de certas
células epiteliais; não possuem movimentos e são encontrados nas células
epiteliais que revestem o ducto deferente. Aumentam a superfície celular,
facilitando a absorção de água e outras moléculas.
• Flagelos: têm estrutura semelhante à dos cílios, porém são mais longos.
Estão presentes nos espermatozóides.
• Microvilosidades ou microvilos: expansões digitiformes do citoplasma
recoberta por membrana e contendo numerosos microfilamentos de actina.
Aumentam a superfície de absorção (intestino delgado e túbulos contorcidos
proximais dos rins).
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Especializações da Membrana Plasmática Superficial
MicrovilosidadesCílios
Estereocílios
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Glicocálix ou Glicocálice
• Cobertura formada por carboidratos ligados a proteínas e lipídios da
membrana plasmática formando glicoproteínas e glicolipídios que
participam:
- da adesão celular;
- do reconhecimento celular;
- da determinação de grupos sangüíneos;
- da inibição por contato (determina o crescimento dos órgãos);
- proteção da superfície celular às lesões mecânicas e e químicas.