membranas biologicas

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Biofísica
MEMBRANAS BIOLÓGICAS
OLIVEIRA, J.R. Biofísica: para ciências biomédicas, 2016.
As membranas biológicas são estruturas ativas que permitem que as células
interajam umas com as outras e com as moléculas de seu ambiente. As
membranas regulam a entrada e saída de moléculas e íons de uma célula,
sendo assim a permeabilidade seletiva uma das suas características mais
importantes.
Com isso podemos dizer que as membranas biológicas garante a
integração da célula com outras células e com o ambiente físico-químico
como um todo.
A membrana plasmática é constituída de lipídios ( fosfolipídios e colesterol)
que formam uma barreira de
permeabilidade seletiva e por
proteína que age como um sistema
de canais garantindo a entrada e
saída de componentes celulares e os
a grupos de carboidratos que estão
anexados a alguns lipídios e
proteínas. Formando uma bicamada lipoproteica.
EVOLUÇÃO DO CONCEITO DA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
A) Membrana Paucimolecula de Davson e Danielli, o modelo sugere
uma dupla lipídica com proteínas globulares adjacentes aos terminais
hidrofóbicos do lipídio
B) Membrana unitária de Robertson, sugere uma proteína esticada e
cada cadeia associada aos lipídios formando uma unidade estrutural
C) e D) Modelo do mosaico fluido sugerido por Singer e Nicholson,
atualmente sendo o mais aceito, apresenta uma grande variedade de
proteínas inseridas na camada lipídica estando no lado interno ou
externo ou ainda atravessada completamente na membrana. A
fluidez está relacionada a algum tipo de ligação intermolecular na
membrana celular e termo o mosaico por causa da aparência da
membrana na microscopia eletrônica.
LIPÍDIOS
CHANDAR, N.; VISELLI, S. Biologia celular e molecular ilustrada. Editora Artmed,
2011.
Os lipídios compreende uma classe de compostos
orgânicos caracterizados pela alta solubilidade em
solventes orgânicos não polares, (do grego “lipos”,
significa gordura).
Fosfolipídio é um lipídio componente da
membrana biológica, composto por glicerol, duas caudas de ácido graxo e
uma cabeça com um grupo de cadeias de fosfato. Normalmente a
membrana biológica é envolvida por
duas camadas de fosfolipídios com
suas caudas apontando para dentro,
uma estrutura chamada de camada
dupla de fosfolipídio. Por possuir uma
região hidrofílica ( atração por água) e
outra hidrofóbica (aversão à água),
garantindo permeabilidade seletiva.
Esteróis (colesterol) é uma molécula anfipática encontrado ao lado dos
fosfolipídios no núcleo da membrana e é composto por quatro anéis de
carbono interligados, possui uma cabeça polar, constituída pelo grupo
hidroxila em C-3, e um corpo não polar, por causa de seus rígidos anéis de
esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.
Glicolípidos são moléculas de lipídios
ligadas a carboidratos, possuem
parte hidrofóbica e parte hidrofílica,
estão em menores quantidades nas
membranas quando comparados aos
fosfolipídeos e colesterol.
ÁCIDOS GRAXOS E FLUIDEZ DAS
MEMBRANA
Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos com longas cadeias
hidrocarbônicas que podem ser divididas em saturadas( cadeia simples) e
insaturadas (cadeia dupla). A estrutura das caudas de ácidos graxos dos
fosfolipídios é fundamental na fluidez da membrana.
Ácidos graxos saturados: são cadeias saturadas de hidrogênio, portanto são
relativamente retas.
Ácidos graxos insaturados: Tem uma mais ligações duplas, resultando
frequentemente em uma curva ou dobra.
Conforme a temperatura, os ácidos graxos podem apresentar
conformações diferentes.
● Estado rígido na fase sólida
● Estado ordenado na fase semi sólida
● Estado desordenado na fase líquida
As cadeias (saturadas e insaturadas) dos ácidos graxos mudam de
conformação, quando a temperatura de fusão é atingida.
● A temperatura de fusão depende do comprimento das cadeias
carbônicas e quais ligações a compõe;
● O ponto de fusão é maior porque as cadeias longas e sem
insaturações interagem mais fortemente entre si;
● As cadeias com grau de insaturação maior, por ter ponto de fusão
menor são modificadas com facilidades
Ponto de fusão: É a temperatura a qual uma substância passa do estado
sólido para o líquido
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
As proteínas são macromoléculas solúveis, constituídas por uma ou mais
cadeias de aminoácidos. Nas membranas biológicas as proteínas são
responsáveis pelas funções atuam no transporte de substâncias para dentro
ou para fora da célula, comunicação e atuam como receptores hormonais.
Além disso, as proteínas não são distribuídas de maneira uniforme e os tipos
e a quantidade irão variar de acordo com o tipo celular, depende da
atividade metabólica de uma célula ou de uma organela, quanto maior a
atividade maior o
quantidade de
proteína em sua
membrana. As
proteínas da
membrana
plasmática podem se
dividir em dois grupos:
as proteínas integrais
e as periféricas.
Proteínas integrais são fixas, insolúveis, são fortemente aderidas na porção
hidrofóbica e firmemente ligadas à membrana, criam canais
transmembrana que atravessam da face externa à face interna conduzindo
o transporte de moléculas.
● Glicoproteínas é um exemplo de proteína fixa na membrana. É uma
molécula de proteína associada a dissacarídeos, são
transmembranares e a sua porção glicolítica fica para o lado externo
da célula constituindo, juntamente com os glicolipídeos.
Proteínas periféricas são móveis porém não transpassam a membrana de
um lado a outro como as integrais, estão na superfície interna ou externa da
membrana conferindo flexibilidade e solubilidade à água. São divididas em
proteínas extrínsecas e intrínsecas
● Proteínas extrínsecas estão alocada do lado de fora da célula e se
ligam a membrana externa por interações eletrostáticas e pontes de
hidrogênio
● Proteínas intrínsecas estão na superfície interna na membrana, não
transpassam a membrana de um lado a outro como as integrais.
MOVIMENTO DA MEMBRANA
Estruturas rígidas e estáticas não são características das membranas
plasmáticas, pelo contrário os lipídios e proteínas da membrana estão em
constante movimento. As proteínas varia em sua mobilidade lateral são tão
móveis quanto os lipídios, no entanto outras proteínas são imóveis.
Os fosfolipídios se movem por:
Rotação em seu próprio eixo, difusão lateral de uma monocamada para
outra e flip-flop que é o deslocamento de uma molécula de uma superfície
da membrana para outra. O conjunto de movimentos é de tal ordem que a
membrana é considerada um líquido bidimensional, conhecido como
“fluído”.
ESTRUTURAS DE COMUNICAÇÃO DA MEMBRANA
A membrana plasmática separa a porção externa da interna, porém
existem estruturas de comunicação entre ambas.
Poros ou canais: São estruturas que promovem a comunicação entre os
meios intra e extracelular por proteína transmembranar sem gasto de
energia ( transporte passivo). Os canais podem ter:
● cargas positivas, repelem cátions e ocorre o transporte ânions;
● cargas negativas, repetem ânions e ocorre o transporte cátions.
Operadores (bombas) são mecanismos capazes de realizar transporte ativo,
ou seja, contra o gradiente eletroquímico.
ETAPAS DO TRANSPORTE:
● A molécula a ser transportada se encaixa no operador, que muda
sua conformação e a segura.
● O operador é posteriormente hidrolisado por um ATP e libera a
molécula e volta ao estado inicial.
● O sentido é unidirecional, sendo que o operador que introduz não é o
mesmo que excreta uma substância.
● Existe sempre uma molécula de Atpase envolvida, sendo o operador
mais conhecido a bomba de sódio e potássio (Heneine 1990).
Receptores são sítios que possuem estrutura adequada à ligação de certas
moléculas, que quando se ligam causam diversas alterações na proteína. Os
receptores podem existir tanto em canais quanto em operadores. (Heneine
1990).
Zonas de difusão facilitada são regiões que possuem alta concentração de
moléculas de determinada espécie química. Nesses locais ocorre a
passagem de substâncias semelhantes, (Heneine 1990).