MEMBRANA PLASMÁTICA: DIGESTÃO INTRACELULAR

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1 MEMBRANA PLASMÁTICA: DIGESTÃO INTRACELULAR INTRODUÇÃO A membrana plasmática ou celular separa o meio intracelular do meio extracelular e é a principal responsável pelo controle da penetração e saída de substâncias da célula. Participa de inúmeras funções celulares, sendo responsável pela manutenção da constância do meio intracelular, que é diferente do meio extracelular. Assim as substâncias adequadas são selecionadas e transferidas para dentro da célula e as substâncias desnecessárias são impedidas de penetrar ou, então, eliminadas do citoplasma. Estão presentes nas membranas celulares, os receptores específicos, que possuem capacidade de reconhecer outras células e até mesmo diversos tipos de moléculas, como por exemplo, os hormônios. A ligação entre a molécula e o receptor funciona como um estímulo, que provoca o desencadeamento de uma resposta, a qual pode ser, por exemplo, um: movimento ou contração celular, inibição ou produção de secreções, síntese de anticorpos, proliferação mitótica, dentre outras. Outra função das membranas é permitir que células vizinhas se liguem firmemente formando barreiras com permeabilidade seletiva, ou até mesmo, delimitando compartimentos diferentes. Outras vezes as membranas de células vizinhas estabelecem canais de comunicação, por onde ocorrem trocas de moléculas e íons que participam da coordenação das atividades desses agrupamentos celulares. Muitos sistemas enzimáticos encontram-se presos às membranas, possibilitando a ordenação seqüencial da atividade de cada enzima, aumentando a eficiência do sistema. COMPOSIÇÃO DA MEMBRANA A membrana plasmática ou celular é constituída de lipídios, de proteínas e de carboidratos ligados aos lipídios e às proteínas, sendo que a proporção desses componentes varia em função do tipo de membrana. A organização básica das membranas é chamada de mosaico fluido, nela há duas camadas fluidas e contínuas, onde estão inseridas moléculas protéicas.

2 Bicamada lipídica Região Hidrofílica Região Hidrofóbica Região Hidrofílica Figura 1- Organização de membrana plasmática Mosaico Fluido - lipídios de membranas: são moléculas longas com uma extremidade hidrofílica e uma cadeia hidrofóbica (anfipáticas). Os mais comuns são fosfoglicerídeos, esfingolipídios e colesterol. O colesterol está presente apenas nas membranas de células animais, já nas células vegetais, ocorrem outros esteróis. - as proteínas da membrana podem ser: - integrais ou intrínsecas (70%). Ex: enzimas, proteínas transportadoras, receptores para hormônios ou drogas, e lecitinas. - transmembranares - periféricas ou extrínsecas. - glicolipídeos e glicoproteínas também estão presentes nas superfícies celulares e funcionam como marcadores responsáveis pelos tipos sanguíneos (ABO). Ocorre assimetria entre as duas faces da membrana plasmática, tanto na composição de lipídeos como nas proteínas, gerando uma diferença também de cargas entre as duas lâminas, sendo que a face interna, voltada para o citoplasma é negativa. Já a face externa, é rica em moléculas de açúcares ligados a proteínas integrais e a lipídeos, formando o chamado glicocálice. O glicocálice é funcionalmente importante e sua composição varia de um tipo celular para outro, conforme a atividade funcional.

3 RECONHECIMENTO CELULAR A superfície celular possui estruturas específicas que permitem que as células se reconheçam mutuamente e estabeleçam certos tipos de relacionamento. Por exemplo, células de mesma linhagem quando cultivadas tendem a manter-se juntas, entretanto separadas das células de outras linhagens que foram cultivadas juntas. Através dessas estruturas ocorre também o fenômeno de inibição por contato. É interessante notar que células cancerosas perdem essa capacidade. TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA De um modo geral os compostos hidrofóbicos, solúveis nos lipídeos, como os ácidos graxos, hormônios esteróides e anestésicos, atravessam facilmente a membrana, enquanto as hidrofílicas, insolúveis nos lipídios, penetram nas células com mais dificuldade, dependendo do tamanho da molécula e composição química. A membrana celular é muito permeável à água, assim em solução hipotônica as células aumentam de volume, podendo chegar a lise celular. Se colocadas em solução hipertônica as células diminuem de volume (murcham, no caso das células vegetais = plasmólise), em solução isotônica o volume e a forma da célula não se alteram. Figura 2- Célula vegetal em processos de plasmólise (B) e deplasmólise (A) TIPOS DE TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA: a) Difusão passiva- o soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior celular que no meio externo, e sai no caso contrário. Ocorre a favor do gradiente de concentração, sem gasto energético. Força= agitação térmica das moléculas de soluto

4 b) Transporte ativo- transporte do soluto ocorre contra o gradiente de concentração ou elétrico. Há gasto energético da célula na forma de ATP. c) Difusão facilitada- ocorre a favor de um gradiente de concentração do soluto (ex: aminoácidos e glicose), sem gasto energético, mas em velocidade superior a difusão passiva. A molécula entrante se combina com uma molécula transportadora ou permease. Figura 3- Modelos de transporte de substâncias via membrana plasmática: transporte passivo (A) e difusão facilitada (B) d) Transporte impulsionado por gradientes iônicos Cotransporte- a célula utiliza energia potencial de gradientes de íons, geralmente Na +, mas pode ser K + e H +, para transportar moléculas e íons através da membrana. Um exemplo é transporte de glicose presente na luz do intestino delgado, para as células do epitélio intestinal, que ocorre contra gradiente de concentração e com gasto energético fornecido pelo gradiente de Na +. Tipos de cotransporte: Simporte: transporte na mesma direção de ambas as substâncias Antiporte: transporte em direções opostas das substâncias

5 Figura 4- Modelos de cotransporte via membrana plasmática e) Transportes em quantidade As células são capazes de realizar transportes em blocos, ou seja, grupos de macromoléculas como proteínas, polissacarídeos e polinucleotídeos e até mesmo partículas visíveis ao microscópio óptico, como bactérias e outros microrganismos. Esse tipo de transporte envolve a formação de dobras na membrana que englobam o material a ser introduzido na célula. pinocitose. Tipos de transportes em quantidade: Endocitose- transporte em quantidade para dentro da célula, podendo ser fagocitose ou Exocitose- transporte em quantidade do citoplasma para o meio extracelular. Ex: células pancreáticas secretoras de proteínas

6 A fagocitose consiste na formação de pseudópodes ao redor da partícula a ser englobada, a qual fixa-se a receptores específicos da membrana. Forma-se então uma vesícula, chamada de vacúolo = fagossomo, que é puxado pela atividade motora da célula para a profundidade do citoplasma. Nesse processo motor há participação das fibras protéicas do citoesqueleto. O fagossomo se funde a lisossomos, ocorrendo a digestão do material fagocitado pelas enzimas hidrolíticas dos lisossomos. A fagocitose é um processo seletivo e empregado para as funções de nutrição celular e de defesa contra microrganismos invasores. Já a pinocitose ocorre a invaginação de uma área localizada da membrana plasmática, formando pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma carregando líquidos. Em casos especiais, tais vesículas de um lado da célula podem atravessar o citoplasma até o outro lado da célula e descarregar seu conteúdo, servindo como transportadoras. A pinocitose pode ser não seletiva ou então seletiva, sendo que esta última se processa em duas etapas: I-adesão das substâncias a receptores, II- invaginação da membrana aderida às substâncias e formação de vesícula de pinocitose. A vantagem da pinocitose seletiva é que possibilita a incorporação ao citoplasma de grandes quantidades de um tipo de molécula, sem a penetração concomitante de muita água. As vesículas de pinocitose descarregam seu conteúdo no compartimento endossomal (conjunto de túbulos e vesículas com conteúdo ácido) através de fusão de membranas. Lá ocorre a separação e endereçamento das moléculas introduzidas.

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8 Conselho da professora: não acumule conteúdo para estudar.

9 Exercícios: 1- Após a observação do esquema abaixo, complete a tabela, informando o nome correto de cada estrutura indicada na célula eucarionte e citando qual a sua função: Estrutura Função 4 Vesícula Vacúolo Lisossomo 13

10 2- Quais são os processos de transporte de substâncias (em pequena quantidade de cada vez) efetuado pelas membranas celulares? 3- Qual a principal diferença entre difusão facilitada e difusão passiva? 4- Por que a pinocitose é diferente da fagocitose? 5- Quais as características do processo de fagocitose? Com que finalidade ela ocorre? 6- Como as células se reconhecem? Qual a importância desse processo? 7- O que é o glicocálice e qual a sua função? 8- O que é o processo de exocitose e por que ele é importante para as células? 9- O que é plasmólise e desplasmólise? Por que eles ocorrem? 10- Como funciona o processo de simporte e quais as suas características? 11- Por que a membrana é considerada um mosaico fluido? Qual a funcionalidade dessa propriedade da membrana? 12- Nomeie corretamente as estruturas da membrana plasmática no esquema a seguir e indique com uma seta a região: 13- Qual a importância da membrana plasmática para as células? 14- Qual a diferença entre um transporte seletivo de um não seletivo? 15- Todos os transportes ocorrem à custa de gasto energético? Justifique