Biomembranas: Estrutura e Funções

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Biomembranas
Profa. Rosa Amorim
(rosavaleria@ufpe.br)
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE HISTOLOGIA E EMBRIOLOGIA
BIOLOGIA CELULAR E TECIDUAL
Profa. Rosa Amorim
Biomembranas
Modelo do Mosaico Fluido (Singer & 
Nicholson, 1972)
Membranas Celulares
(Unidade de membrana UM)
 Natureza Química: 
Lipoprotéica
 Visibilidade: ao M.E.
(7,5 – 10nm)
Aspecto trilaminar
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Faces das Membranas Celulares
A face citosólica está 
voltada para o 
citoplasma, enquanto que 
a face exoplásmica está 
voltada para o lúmen da 
organela ou, no caso da 
membrana plasmática, 
para espaço extracelular. 
As membranas nuclear e 
mitocondrial são duplas, 
sendo a face exoplásmica 
voltada, portanto, para o 
espaço entre membranas. 
• Permite a modificação da forma e do tamanho da 
célula ou organela: Flexibilidade.
Funções das Membranas Celulares
• Define os limites da célula (volume) ou organela 
celular;
• Separa o conteúdo intracelular do meio extracelular 
ou do lúmen da organela;
• Seleciona as moléculas polares que possam entrar na 
célula ou organela: Permeabilidade Seletiva;
• Recepção e transmissão de informações.
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FOSFOLIPÍDIOS
•Classe Fosfoglicerídios (Maioria);
•Molécula de álcool e nomenclatura variável:
– Colina, Etanolamina, Inositol (-) e Serina (-);
Lipídios:
Grupo Carboxila
( Região Polar)
Cadeia 
hidrocarbonada
(Região Apolar)
Ácido Graxo 
Saturado
Ácido Graxo 
Insaturado
Cadeia 
hidrocarbonada
(Região Apolar)
Grupo Carboxila
(Região Polar)
Lipídios
OH em C3
Liga dupla 
Anel B
Colesterol (Cél. Animal)
Lipídios
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Disposição dos lipídeos em meio 
aquoso
UMA MICELA E UMA PORÇÃO 
DE BICAMADA DE LIPÍDEOS
UM LIPOSSOMO
•Compartimentos 
selados – ausência 
de extremidade 
livre;
•Capacidade de 
regeneração –
rearranjo 
molecular nas 
rupturas.
Energeticamente Desfavorável
Energeticamente Favorável
PROPRIEDADE AUTO-SELANTE
Composição Lipídica de Diversas Membranas Celulares
Lipídios
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Assimetria da Bicamada 
Lipídica: as composições 
interna e externa são 
diferentes
Lipídios
Fluidez da membrana
Movimentos dos Lipídios de 
Membrana, nas condições 
adequadas...
Ladeamento
Flip-Flop
Lipídios
Flexão
Rotação
 Temperatura
GEL LÍQUIDO-CRISTALINO
Fosfolipídeos estendidos, alinhados,
agrupados de forma fechada
Membrana rígida
compacta e impermeável
Intensa movimentação dos
fosfolipídeos
Maior fluidez e permeabilidade
Ponto de Fusão - Transição de fases
FLUIDEZ: Fatores que influenciam...
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FLUIDEZ: Fatores que influenciam...
Elevadas
Quantidades
FLUIDEZ: Fatores que influenciam...
BOLSAS OU RAFTS LIPÍDICOS
Regiões lipídicas especiais (MP) c/ ác. graxos 
de cadeia longa
•Dificulta a movimentação.
Alojamento de determinadas glicoproteínas (Enzimas)
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PROTEÍNAS
•Número variável...depende das funções e fisiologia da MP;
•Funções – Estrutural, Transporte, Transdução, Enzimática;
•Diferentes associações com a bicamada lipídica.
Atravessam a bicamada lipídica (3 domínios);
Ligações hidrofóbicas fortes com os lipídios;
Unipasso – Glicoforina; Multipasso - Banda 3; Barrilβ–
Porina. 
TRANSMEMBRANAS 
(INTEGRAIS OU INTRÍNSECAS)
Transmembrana
unipasso
Transmembrana
multipasso
Barril
Não interagem diretamente com o interior hidrofóbico.
EXTRÍNSECAS OU PERIFÉRICAS
Âncora de GPI
(glicofosfatidilinositol)
Ácido graxo
Ligações fracas
Associadas a
proteínas 
transmembrana
Função
• Sinalização
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CÓRTEX CELULAR
Arcabouço de proteínas fibrosas;
Ligada a porção citosólica da membrana por proteínas intrínsecas;
Promove sustentação mecânica da MP e dá forma à célula.
CARBOIDRATOS
Face não citosólica;
Glicose, galactose, manose, fucose, N-acetilgalactosamina, ác. siálico;
Ligados a lipídios e a proteínas (glicoproteínas e/ou proteoglicanos);
Formam glicocálix – revestimento de proteção mecânica e química;
- sup. lisa - auxilia movimentação celular – ex. leucócito
- evita a adesão – ex. eritrócitos
•Transportes através da Membrana (nos 
quais os solutos atravessam a membrana 
através da bicamada ou de um transportador 
protéico);
• Transporte em Quantidade, ou em 
Massa (nos quais a membrana da célula se 
deforma para a passagem de partículas que 
não conseguiriam atravessar a membrana, ou 
seja ENDOCITOSE E EXOCITOSE).
Existem dois tipos de transporte de solutos 
através das Membranas celulares:
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PERMEABILIDADE SELETIVA
• Água, gás carbônico, oxigênio, uréia e glicerol 
atravessam com facilidade a parte lipídica da 
membrana.
• Glicose, aminoácidos, nucleotídeos e sais 
minerais atravessam pelas proteínas.
Esse transporte se dá por: 
– TRANSPORTE PASSIVO
– TRANSPORTE ATIVO
Transporte de Solutos Através MP
“Os solutos atravessam a membrana através 
da bicamada ou de um transportador 
protéico”
BICAMADA LIPÍDICA = Barreira seletiva a 
passagem de grandes moléculas polares e 
pequenas moléculas carregadas (íons)
Osmose
 Passagem de água de uma região de menor concentração 
para uma de maior concentração de soluto.
 Diferença entre difusão e osmose:
 Na difusão: o soluto passa da região mais 
concentrada para a menos concentrada.
 Na osmose: o solvente (água) passa da região menos 
concentrada para a mais concentrada.
 A pressão que rege o fenômeno da osmose é a Pressão 
Osmótica.
 Mais alta: Solução Hipertônica
 Mais baixa: Solução Hipotônica
 Igual: Solução isotônica.
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Delimitação do Volume Celular e 
Permeabilidade Seletiva
As imagens a seguir mostram o seguinte experimento:
Se você colocar uma célula (vegetal ou animal) em 
soluções com diferentes concentrações de NaCl ou 
sacarose, devido a permeabilidade seletiva, o volume 
celular será alterado.
Esta célula vegetal foi colocada em soluções onde 
gradativamente (1, 2 e 3) foi aumentada a 
concentração de sacarose. Em seguida foi colocada em 
água pura (4)
(1) (2) (3) (4)
redução do volume do citoplasma
A célula abaixo é uma hemácia (glóbulo vermelho 
do sangue).
Observe que ela foi colocada em meios com 
diferentes concentrações de NaCl. Quando a 
concentração de NaCl é 0,9% a célula apresenta-se 
na sua forma característica de disco bicôncavo. Em 
concentrações menores que 0,9% a célula murcha. 
Em concentrações maiores que 0,9% a célula incha 
gradativamente até estourar (hemólise)
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Como as células regulam seu volume?
Animal Vegetal Protozoários
Transporte Passivo por Difusão
• Transporte por difusão - ocorre através 
da membrana plasmática, da região de maior 
para a de menor concentração.
• Exemplo: troca gasosa de O2 e CO2.
• Difusão simples: Aquela que ocorre sem gasto 
de energia, de um lado para outro da 
membrana, através da região lipídica.
• Difusão facilitada: Aquela que ocorre sem 
gasto de energia, de um lado para outro da 
membrana, através das proteínas.
Difusão Passiva
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Comparação entre transporte 
Passivo e Ativo
DIFUSÃO FACILITADA
Modelo esquemático de como uma mudança 
conformacional na proteína carreadora poderia 
mediar o transporte passivo do soluto
Três tipos de transporte mediado por 
carreador
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Transporte Ativo
• Ocorre contra o gradiente de concentração.
• É feito por proteínas transmembrana chamadas 
ATPases ou BOMBAS. Quebram ATP e liberam 
energia.
 Exemplo importante: Bomba de sódio e 
potássio (Na- K ATPase).
 Função: manter o gradiente elétrico da célula 
(negativo dentro e positivo fora), importante 
para o metabolismo da célula.
• Transporta sempre íons e moléculas polares.
• ATPaes são específicas. Ex. Bomba de Na+; 
bomba de Ca++;Bomba de H+; ...
Três modos de impulsionar o 
transporte ativo
Transporte Ativo: contra o gradiente elétrico
e/ou químico
A Na+ -K+ ATPase
Cotransporte (Antiporte)
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Como se dá o transporte 
trancelular da glicose no epitélio 
Intestinal???