Unidade 4: Membranas Celulares

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1 Membrana Plasmática Unidade 4: Membranas Celulares Disciplina: Biologia Celular e Molecular Centro de Ciências da Saúde Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini marilanda.bellini@usc.br Pró Reitoria de Pesquisa e de Pós Graduação Bloco L Definição: É o envoltório que toda célula possui (define seu limites, e mantém as diferenças essenciais entre os meios interno e externo). São estrutura altamente diferenciada, destinada a uma compartimentalização única, na natureza. Capaz de selecionar, por mecanismos de transporte ativo e passivo, os ingredientes que devem passar, tanto para dentro como para fora das células. Unidade 4 Membranas Celulares 4.1 Definição 4.2 Funções 4.3 Estrutura 4.4 Propriedades 4.5 Comparações entre as células animais e vegetais 4.6 Transportes através da membrana Isolamento Físico mantém o conteúdo interno ou citoplasmático separado, porém não isolado do meio externo; Meio Extracelular Membrana Plasmática Entrada Controla a entrada de íons e nutrientes, a eliminação de excretas, e a liberação de produtos de secreção (permeabilidade seletiva); Homeostase intracelular: Meio Intracelular Saída Funiconamento Adequado Seleção de Substâncias 1

2 Funções: Delimitação de Organelas Compartimentalização Intracelular Funções Especilizadas Separadamente > Eficiência Funções: 1. Transporte de substâncias necessárias ao crescimento e a renovação das estruturas celulares. 2. Transferência de informações (hormônios modificação da atividade celular) 3. Transferência de estímulos físico-químicos (excitabilidade) Papel da membrana na análise de informações: a) Mecanismo de reconhecimento celular b) Inibição por contato c) Suporte de atividades enzimáticas diversas d) Fixação de substâncias medicamentosas e) Fixação de vírus, toxinas ou células f) Transferência de informações extracelulares, Funções: Sistemas Enzimáticos Membranares Espessura: 6 a 9 nm Identificável apenas em Microscópio Eletrônico Ordenação Sequencial Enzimática Controle do Metabolismo Camadas que delimitam compartimentos; Trocas Iônicas entre grupos de células; Fixação e Migração Celular; Estrutura: M.L. Não é capaz de revelar, diretamente, a presença da membrana. Espessura abaixo do poder de resolução. M.E. Acúmulo de informações indiretas sobre a membrana. Experimentos fisiológicos. Especializações: Comunicação entre a célula e seu ambiente: ela contém receptores que permitem reconhecer as moléculas ou as mudanças no ambiente externo; Suporte estrutural: as proteínas formato celular junções especializadas que estabiliza a estrutura. Silistino-Souza,

3 Modelo Molecular da Membrana Celular: Zona clara cadeias de hidrocarbonetos dos lipídios (cadeias hidrofóbicas) Camadas densas proteínas de ambos os lados Primeiras observações ao ME: estrutura formada por 3 camadas duas camadas densas externas de 2nm cada uma uma intermediária de aproximadamente 3,5nm. Histórico: Princípio estrutura celular da membrana plasmática Evidências indiretas: 1. Overton (1902) membrana plasmática era composta de uma delgada camada de lipídeos (baseado no fato de que as substâncias solúveis em solventes para lipídios penetram na membrana plasmática). 2. Gorter e Gendell (1926) eritrócitos hemolisados (camada dupla de moléculas lipídicas). 3. Danielli e Davson (1935) bicamada lipídica no interior + proteínas aderidas a ambas as superfícies. 4. Roberton (1959) modelo da Unidade de Membrana. Lipídios de Membrana: Moléculas Longas Extremidade hidrofílica Cauda hidrofóbica Anfipáticos Modelo Molecular da Membrana Celular: A membrana plasmática é visualizada, após a fixação por métodos convencionais em ME: 2 camadas osmiófilas afinidade pelo tetróxido de ósmio 1 camada osmiófoba Estrutura com 3 camadas: densa clara densa Componentes Químicos das Células Solubilidade: anfifílicas ou anfipáticas: a substância apresenta parte da molécula hidrofóbica e parte hidrofílica. Exemplo: fosfolipídeos, detergentes, ácidos graxos. Aula 03 Estrutura trilaminar UNIDADE DE MEMBRANA Cauda Hidrofóbica Cabeça Hidrofílica 3

4 Lipídios de Membrana: Fosfolipídios: Radical Fosfato Fosfoglicerídeos: (fosfatidilcolina, fosfatidiltreonina fosfatidiletanolamina); Esfingolipídios; Colesterol (apenas na célula animal); Glicolipídios; Glicoesfingolipídios (receptores de superfície). Bicamada Lipídica; Proteínas; Mosaico Fluído Integrais ou Intrínsecas e Periféricas ou Extrínsecas Lipídios Cabeças Hidrofílicas (extracelular) Cadeias Hidrofóbicas (interior) Cabeças Hidrofílicas (intracelular) Interação Hidrofóbica entre as cadeias Integrais ou Intrínsecas 70% das Proteínas de Membrana; Firmemente associadas aos lipídios; Enzimas, glicoproteínas, proteínas trasnportadoras, receptores Transmembrana: atravessam a membrana uma vez ou são de passagem múltipla. Periféricas ou Extrínsecas Livre de lipídios; Resíduos Hidrofílicos (extracelular) Resíduos Hidrofóbicos (interior) Resíduos Hidrofílicos (intracelular) Mergulhadas na bicamada lipídica. 4

5 Associação Proteínas entre Lipídios Interações Com outras proteínas não covalentes Única α-hélice Modelo de Mosaico Fluido Concorda com todos os dados experimentais conhecidos; Aplicado a todas as membranas celulares (Mitocôndrias, Cloroplastos, Retículo Endoplasmático, Aparelho de Golgi, Envoltório Nuclear); Múltiplas α-hélice Único lipídio ligado covalentemente a uma proteína Fosfolipídio de < concentração (fosfatidilinositol) Modelo: bicamada lipídica formando um fluído viscoso onde se inserem as proteínas (extrínsecas e intrínsecas). Camada Hidrofílica (externa) Camada Hidrofóbica (média) Camada Hidrofílica (intracelular) 3 camadas Modelo do Mosaico Fluido Modelo Atual Singer & Nicholson (1972): Um duplo folheto de lipídios, cujos grupos hidrofílicos ocupam a face externa e a face interna da membrana, e as cadeias de carbono dirigem-se perpendicularmente para a superfície dos 2 folhetos, no espaço que separa os grupos hidrofílicos. Proteínas intrínsecas (70%) fortemente ligadas à membrana. São anfipáticas: pólo hidrofílico (fase aquosa extracelular) e parte interna hidrofóbica (mergulhada na camada lipídica); Proteínas extrínsecas ou periféricas (30%) fracamente ligadas à superfície (forças eletrostáticas ou ligações hidrófobas). Carboidratos: Camada de hidratos de carbono (polissacarídeos) + proteínas Em todas as células: a) Glicolipídios lipídios + carboidratos b) Glicoproteínas proteínas + carboidratos Ex: fibronectina ( P.M.) Modelo do Mosaico Fluido S.J. Singer & G. Nicholson, 1972 Algumas células especiais: c) Glicosaminoglicanas Ex: Lâminas basais dos epitélios parede celular das células vegetais proteoglicanas (associadas com proteínas) células cartilaginosas e ósseas camada gelatinosa dos ossos de peixes e anfíbios 5

6 Proteínas e Lipídios de Membrana x Tipo Sanguíneo Grupo MN: Parte Proteica e Glicídica da Glicoforina (Glicoproteina da membrana dos eritrócitos) Grupo ABO: Pequenas alterações nas estruturas dos hidratos de carbono presente glicoproteina. A: N-acetilgalactosamina; B: galactose; AB: N-acetilgalactosamina e/ou galactose; O: posição livre. Compartimentalização de meios (interno e externo) Lipídios Anfipáticos Monocamada Lipossomos Bicamada Assimétrica: Composição de lipídios e proteínas é nas duas faces. Fluidez: Componentes não ocupam posições definidas e são susceptíveis de deslocações bidimensionais, de rotação ou de translação. Não se estabelecerem ligações fortes (covalentes) entre as diversas moléculas, Fosfolípidos podem trocar de camada (flip-flop). Assimétrica: A membrana tem duas faces: Externa: em contato com outra célula face E. Face E tem carboidratos, ausentes na face P. Interna ou protoplasmática: em contato com o citoplasma: face P. Face P é negativa em relação à face E. Fluidez: Flip-Flop: Mudança de camada: Raro Envolve a passagem da cabeça hidrofílica dentro da camada hidrofóbica As duas faces são diferentes química e eletricamente, por isto a membrana é assimétrica. 6

7 Permeabilidade diferenciada ou semipermeável Camada Hidrofóbica e Hidrofílica Transportes através de membrana Continuidade: Nunca apresentam bordas livres ou descontinuidades; Os espaços por ela delimitados, são sempre fechados. Poros nucleares: O núcleo não ser delimitado por uma só membrana, mas por um invólucro duplo, constituído por duas membranas paralelas. Estas estão aliás em perfeita continuidade com as membranas do retículo endoplasmático. Bibliografia Sugerida JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Capítulo 5 ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. Porto Alegre: Artmed, Capítulo 10 CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A célula São Paulo: Manole, De ROBERTIS, E. M. F.; HIB, J. Bases da biologia celular e molecular. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Resistência à tração: Os fosfolípidos ligações fracas a integração dessas forças, em número extremamente elevado resistência à tração Manutenção da individualidade da célula 7