Biomebranas: Estrutura e Funções

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BIOMEMBRANAS 
Anna Léa Silva Barreto 
anna.barreto@ibmr.br 
 Envoltórios Celulares 
 Membrana plasmática- encontrada em todas as células. A 
membrana celular é semelhante em todos os organismo. 
 
 Parede Celular- encontrada nas bactérias e cianobactérias, algumas 
archeas nas células de alguns protistas, nos fungos e nos vegetais. 
Funções 
 Compartimentalizar 
 
 Proteger 
 
 Permeabilidade Seletiva 
 
 Endocitose e exocitose 
 
 Reconhecimento e adesão 
 
 Receptores 
Composição 
Química 
 Lipídios 
 
 Proteínas 
 
 Carboidratos 
Região 
hidrofílica 
Região 
hidrofóbica 
 Estrutura fina, fluida, que 
envolve a célula 
 Composição variável 
 Modelo mosaico fluido 
Modelo Mosaico Fluido Modelo de Singer e Nicolson (1972) 
 Fluidez da Membrana 
Flip Flop Rotação Difusão Lateral 
Bidimensional Movimentação dos fosfolipídeos dentro da 
bicamada 
 As Membranas celulares 
• Funções: 
2. Transporte de moléculas  são seletivas, regulam composição química do 
meio intracelular 
3. Reconhecimento célula-célula  interação com outras células 
4. Controlam o fluxo de informação  respondem à sinais externos 
 
Características 
 
 As Membranas celulares 
• são flexíveis - permitindo a mudança de forma que acompanha a divisão e o crescimento 
celular, e movimentos 
• são auto-selantes - fusão, exocitose sem criar grande perda do material intracelular 
• Seletivas - principalmente a solutos polares 
As membranas são estruturas que envolvem as células, definindo limites e mantendo a 
diferença essencial entre o citosol e meio extracelular (membrana plasmática) 
 
 
 Dentro das células, as membranas das organelas também mantém as diferenças 
características entre os conteúdos de cada organela e o do citosol (citomembranas) 
• Características dos lipídeos da membrana: 
1. Constituem 50% da massa da maioria das membranas animais; 
2. Formam um arranjo em bicamada (em geral); 
3. São anfipáticas; 
4. Existem diversos lipídeos que constituem a membrana, o mais 
abundante são os fosfolipídeos; 
 
Fosfolipídeo: 
 
Porção hidrofílica: um grupo fosfato, carregado 
negativamente, ligado a uma etanolamina e mais 
raramente a uma serina ou colina 
Porção hidrofóbica: dois ácidos graxos, que podem 
conter ou não insaturações (fluidez da 
membrana) 
Ligação: tipo éster ou éter (Archea) 
Ácidos graxos: tamanho e grau de insaturação, maior fluidez 
Lipídeos - Bacteria e eucariotos 
• Lípideos 
 Bactérias 
Glicerolipídeos 
são fosfolipídeos, o fosfatidil 
glicerol, cardiolipina, 
difosfatidil glicerol, fosfatidil 
glicerol acilado, fosfatidil 
serina 
Glicolipídeos (uma das hidroxilas do glicerol é glicosilada por uma ou 
mais unidades de açúcar): glicoglicerolipídeos e 
glicoglicerofosfolipídeos 
Esfingolipídeos (não possuem glicerol – possuem base 
nitrogenada de cadeia longa, tipo esfingosina, ligada a 
ácidos graxos, formando uma ceramida) 
 
 Fosfolipídeos - Eucariotos 
Lipídeos - Archaea 
• Principais lipídeos: glicerol 
diéter (arqueol) e diglicerol 
tetraéter (caldarqueol) 
 
http://vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/archaea/membrana.gif 
Caldarqueol Arqueol 
Monocamada - 
hipertermófilas 
 A localização preferencial dos lipídeos em uma face da bicamada é 
necessária para inúmeras funções das membranas 
 
 Na apoptose, a fosfatidilserina é translocada para a monocamada 
extracelular – sinalização para que macrófagos façam a fagocitose. 
 
 Nas plaquetas ativadas, a fosfatidilserina é translocada para a 
monocamada extracelular – ativação da coagulação sanguínea 
Assimetria da membrana 
vermelho – fosfatidilcolina 
preto – esfingomielina 
amarelo – fosfatidiletanolamina 
verde – fosfatidilserina 
azul - glicolipídeos 
“Lipid rafts” 
• Microdomínios de membrana ricos em esfingolipídeos e esteróis; 
• Organização de proteínas; 
- Ricos em proteínas ancoradas por GPI 
• Sítios pequenos de composição variada frequentes nas membranas 
• Geralmente agrupam proteínas relacionadas em função 
 
Funções das proteínas das membranas 
 
• Transporte de íons e moléculas 
• Algumas proteínas servem como pontos de ancoragem que conectam o 
citoesqueleto à matriz extracelular e às células adjacentes. 
• Receptores para sinalização celular (ex: interação com hormônios, 
transdução de sinal) 
 
 
 
ancoragem transportadores receptores enzimas 
Proteínas de membrana 
Biologia Celular e Molecular - JUNQUEIRA & 
CARNEIRO 
• Tipos de proteínas: 
As proteínas podem ser periféricas da membrana ou integrais 
da membrana 
-Proteínas integrais ou transmembrana – estão inseridas na 
bicamada lipídica (são anfipáticas) 
-Proteínas periféricas- não estão inseridas no interior hidrofóbico 
mas estão associadas indiretamente com as membranas 
A maioria das PTNs na face externa da 
membrana de células animais são glicosiladas. 
 
Cadeias de carboidratos ligados 
covalentemente a proteínas (glicoproteínas) 
 
e além das glicoproteínas temos os 
glicolipídeos (carboidratos ligados a lipídeos 
da membrana) 
 
2 a 10% 
 
 
 
• Carboidratos: 
Proteção da superfície celular – enzimas; 
 
Reconhecimento e adesão celular – medeiam a interação de células com outras 
células e com o ambiente a sua volta; 
 
Conferem identidade à célula; 
 
Recepção de sinais diversos; 
• Glicocálice 
Transporte através da membrana 
Devido ao seu interior hidrofóbico, a bicamada lipídica 
serve como uma barreira a passagem de moléculas 
hidrofílicas pela membrana. Por isso, as células tiveram 
que desenvolver mecanismos que permitam a passagem de 
moléculas polares pela membrana. 
As proteínas transmembrana ou integrais 
são essas moléculas que permitem a passagem de 
moléculas hidrofílicas pela membrana. 
Permeabilidade da bicamada lipídica 
Proteínas transportadoras: 
Transportador 
Distinguem por 
tamanho e carga 
elétrica 
Só permitem a 
passagem de quem se 
encaixa no sítio de 
ligação da proteína 
 Interagem fracamente com o 
soluto, permitindo que íons 
específicos passem pela 
Membrana. Formam poros 
que permitem o fluxo passivo 
de íons. Velocidade mais 
rápida 
 Se ligam a solutos 
específicos mudando sua 
conformação espacial 
para o transporte 
 -Transporte passivo: difusão facilitada através de um gradiente iônico 
favorável. 
 -Transporte ativo: bombeamento de certos solutos para um gradiente 
desfavorável. 
 
 
 
Tipos de transporte: 
 
Difusão Simples 
ÁGUA SACAROSE 
Solução A Solução B 
Difusão Facilitada 
CAPTURA TRANSLOCAÇÃO RECONHECIMENTO 
Permease 
Difusão Facilitada 
Esquema da permease da glicose 
Biologia Celular e Molecular - JUNQUEIRA & CARNEIRO 
Transporte ativo 
Acoplam o movimento de um íon a outro, 
ou molécula orgânica-íon, ou molécula 
orgânica a outra 
Transporte Uniporte 
Ex: Bomba de cálcio; Transportadores para efluxo de drogas 
Co-transporte Simporte 
Ambos são transportados no mesmo sentido de fora para dentro da célula 
Sódio e glicose, sódio e aminoácidos. 
Ex: Células epiteliais do 
intestino: Glicose – Na+ 
Transporte Antiporte 
Sódio (vermelho) 
Hidrogênio (roxo) 
• Duas substâncias transportadas em sentidos opostos (antiporte). 
 
• O transporte do íon hidrogênio ocorre contra o seu gradiente eletroquímico, graças ao transporte simultâneo 
do íon sódio a favor do seu gradiente eletroquímico 
Transporte Antiporte 
Na+/K+ ATPase: manutenção das concentrações de Na+ e K+ 
 
 A concentração de K+ é maior no interior celular que no exterior, 
enquanto o contrário é verdadeiro para Na+ 
Manutenção do 
balanço osmótico – 
Equilíbrio de cargas 
Transporte Ativo de Íons 
ATPase Localização Função 
Na+ / K+ Membrana plasmática Transporta 3 íons de Na+ para o exterior e 2 íons de K+para interior 
Ca++ Membrana plasmática 
Retículo sarcoplasmático 
Bombeia Ca++ para meio extracelular 
Bombeia Ca++ para seu interior 
H+ / K+ Membrana celulardas células gástricas Secreção gástrica no estômago 
(Não é eletrogênica) 
Mediado por proteínas transportadoras (carregadoras) 
Formam poros hidrofílicos através das membranas 
Estão envolvidas com transporte de íons inorgânicos 
Transporte sempre passivo 
 Seletividade a íons 
São controlados – abrem em resposta a um estímulo específico 
Os mais abundantes são os canais de K+ 
Controlado 
por voltagem 
Controlado por ligante 
fechado 
aberto 
Canais iônicos - Transporte passivo 
Potencial de membrana 
 Diferença na carga elétrica nos dois lados da membrana 
citosol extracelular 
 quase todas as membranas apresentam uma diferença de potencial elétrico (gradiente 
de voltagem) através delas, com o interior geralmente negativo em relação ao exterior.