Aula Cap 10

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Bases  Biológicas  I
Membrana
Estrutura  e  Funções    
2
Membrana  -­ Origem
3
Presume-­‐se que a primeira célula tenha originado-­‐se da inclusão de RNAs auto-­‐
replicativos e de moléculas associadas, em uma membrana composta por fosfolipídios.
Assim, esta unidade seria capacitada para auto-­‐replicação e posterior evolução.
INTRODUÇÃO	
  – Origem
4
5
Membrana  e  sua  estrutura:  
Fosfolipídeos e  Proteínas
Membrana é lipoproteícaà modelo mosaico 
fluído
Proteínas integrais e	
  periféricas
6
Embora	
  desempenhando	
   várias	
  funções,	
  a	
  MP	
  
das	
  células	
  atuais	
  é	
  composta	
  por	
  lipídios	
   e	
  
proteínas	
  mantidas	
  juntas	
  principalmente	
   por	
  
interações	
  NÃO-­‐covalentes.	
  
Membrana  -­ Fosfolipídeos
7
Estrutura	
  dos	
  fosfolipídeos	
  
8
Quatro tipos de lipídeos (fosfolipídeos) que formam a 
membrana plasmática 
9
Lipídeos 
2.3. Ceras 
x Ésteres de longa cadeia (14 a 36 C) de ácidos graxos saturados ou insaturados 
com álcoois de longa cadeia (16 a 30 C); 
x Altos pontos de fusão; 
x Propriedade de Impermeabilização; 
x Nos organismos que constituem o plâncton, é a forma principal de 
armazenamento de energia metabólica. 
 
3. Lipídeos Estruturais nas Membranas 
x Principais constituintes das membranas biológicas 
x Moléculas anfipáticas o Formação da Bicamada da Membrana 
 
 
 
 
 
 
3.1. Glicerofosfolipídeos 
Definição: 
x Dois ácidos graxos ligados em ligações éster no C1 e no C2 da molécula de 
Glicerol; 
x Uma molécula de álcool altamente polar é anexada no C3 da molécula de 
Glicerol através de uma ligação fosfodiéster; 
 
x Todos os glicerofosfolipídeos são derivados do Ácido Fosfatídico; 
x São nomeados de acordo com o seu grupo cabeça polar; 
x Todos têm carga negativa em pH 7,0. A molécula de álcool também pode 
contribuir para um ou mais cargas no pH 7,0. 
Plasmalogênios 
x Ligação Éter ao invés de uma ligação éster no C1 ou C2 da molécula de Glicerol; 
x Importância e ocorrência 
x Fator de Ativação de Plaquetas 
Lipídeos de 
Membrana
Glicerofosfolipídeos
Esfingolipídeos
Esteróides
LIPÍDEOS	
  DE	
  MEMBRANA	
  
FOSFOPLIPÍDEOS	
  
PLASMALOGÊNIOS	
  
GLICEROFOSFOLIPÍDEOS	
  	
   ESFINGOLIPÍDEOS	
  	
  	
  
GLICOLIPÍDEOS	
  
GRUPO	
  VARIÁVEL
P
GLICEROL
GRUPO	
  VARIÁVEL
P
GLICEROL
GRUPO	
  VARIÁVEL
P
ESFINGOSINA
ESFINGOLIPÍDEOS	
  	
  	
  
MONO	
  OU	
  
OLIGOSSACARÍDEO
ESFINGOSINA
Os glicolipídios mais abundantes nas células dos animais São os glicoesfingolipIdios* açúcares, associadosem
diferentes proporções, formam uma enorme variedade de cadeias glicídicas,
com diferentes tamanhos, que permite elevado número de combinações.
COLESTEROL
Abundantes
no	
  cérebro e
coração
A	
  membrana plasmática possui grandes quantidades de	
  colesterol
Anel	
  rígido
Rigidez	
  a	
  membrana
12
13
14
COLESTEROL	
  é um	
  esteróide
Os esteróides assumempapéis diferentesde	
  acordo com	
  os
grupos químicos associados a	
  sua unidade básica
Hormônios sexuaisà estrógenos,	
  progesterona e	
  testosterona
Hormônios supra–renaisà cortisol	
  e	
  aldosterona
VitaminaD	
  (produzidana pele e	
  nos rins)
Ácidos Biliares (produzidos no	
  fígado)
ESTRUTURAL	
  àMEMBRANA	
  PLASMÁTICA
O	
  arranjo	
  das	
  moléculas	
  lipídicas	
  em	
  meio	
  aquoso
15
Lipossomos são vesículas esféricas formadas poruma
Bicamada lipídica que são produzidas por agregação
Espontânea sendo utilizadas comomodelos experimentais.
Estudos utilizando os lipossomos revelam
à o	
  movimento das	
  moléculas
lipídicas revelando alguns tipos de	
  movimento
16
As bicamadas fosfolipídicas podem ser geradas
em laboraatório mediante procedimentos
simples, empregando fosfolipídeos
quimicamente puros ou misturas lipídicas da
composição encontrada nas membranas
celulares
O tipo de estrutura formada por fosfolipídeos puros ou uma
mistura de fosfolipídeos depende de vários fatores:
• comprimento das cadeias acil graxas na cauda
hidrofóbica
• grau de saturação (número de ligações de C-­‐C e C=C)
• temperatura.
18
Tipos de	
  arranjos ou Agregados lipídicos
anfipáticos formados na água
Vesícula oca com	
  uma cavidade aquosa
Bicamada lipídica
As micelas raramente são formadas a partir de 
fosfolipídeos naturais, cujas cadeias acil graxas 
geralmente são demasiadamente volumosas 
para se ajustarem no interior de uma micela. 
São formadas se uma das duas cadeias acil
graxas que constituem a cauda de um 
fosfolipídeo for removida por hidrólise,	
  
gerando	
  um	
  lisofosfolipídeo,	
   como	
  ocorre	
  sob	
  
tratamento	
  com	
  a	
  enzima	
  fosfolipase.	
  
Os fosfolipídeos dessa composição nas células
formam espontaneamente bicamadas 
fosfolipídicas simétricas. 
19
Membrana  – Síntese  de  
fosfolipídeos e  membrana
468 Lodish, Berk, Kaiser & Cols. 
FIGURA 10-24 Ligação de um ácido graxo à porção hidrofóbi-
ca de uma proteína de ligação de ácidos graxos (FABP). A estrutura 
cristalina da FABP do adipócito (diagrama em fita) revela que a porção 
de ligação hidrofóbica é formada por duas folhas dispostas quase 
perpendicularmente entre si, formando uma estrutura semelhante a 
uma concha de molusco. Um ácido graxo (carbonos em amarelo; oxi-
gênios em vermelho) interagem não covalentemente com resíduos 
hidrofóbicos de aminoácidos dentro desta porção. (Ver A. Reese-Wa-
goner et ai., 1999, Biochim. Biophys. Acta 23:1441 (2-3):106-116.) 
células animais, a síntese subsequente de fosfolipídeos, 
como os fosfoglicerídeos, é realizada por enzimas asso-
ciadas à face citosólica da membrana do RE (geralmente 
o RE liso); por meio de uma série de etapas, CoAs acil 
graxas, glicerol-3-fosfato e precursores dos grupos api-
cais polares são ligados e, após, inseridos na membrana 
do RE (Figura 10-25). O fato de essas enzimas serem lo-
calizadas no lado citosólico da membrana significa que 
existe uma assimetria inerente na biogênese da membra-
na: novas membranas são sintetizadas inicialmente ape-
nas em um folheto - fato com consequências importantes 
para a distribuição assimétrica de lipídeos nos folhetos da 
membrana. Uma vez sintetizados no RE, os fosfolipídeos 
são transportados para outras organelas e para a mem-
brana plasmática. As mitocôndrias sintetizam alguns dos 
seus próprios lipídeos de membrana e importam outros. 
Os esfingolipídeos são também sintetizados indireta-
mente a partir de precursores múltiplos. A esfingosina, o 
bloco construtor desses lipídeos, é formada no RE, come-
çando com a ligação de um grupo palmitoil (oriundo da 
palmitoil-CoA) à serina; a adição seguinte de um segundo 
grupo acil graxo para formar N-acil esfingosina (ceramida) 
também ocorre no RE. Mais tarde, um grupo apical polar 
é adicionado à ceramida, produzindo esfingomielina, cujo 
Aceti l-CoA 
Enzimas citosólicas 
o 
li . 
Acidograxo 
CoAacil graxa 
+ 
H2C- CH - CH2 Glicerol fosfato 
1 1 ,.l p. 1 
Citosol 
Membrana 
do RE 
OH OH \V Ácido 
fosfatidico 
2 CoA 
D 
grupo apical é fosforilcolina e diversos glicoesnfingolipíde-
os, em que o grupo apical pode ser um monossacarídeo ou 
um oligossacarídeo mais complexo (ver Figura 10-8b). Al-
guma síntese de esfingolipídeos também pode ocorrer nas 
mitocôndrias. Além de servir como cadeia principal para 
esfingolipídeos, a ceramida e seus produtos metabólicos 
são moléculas sinalizadoras importantes que podem in-
fluenciar o crescimento e a proliferação celulares, a endoci-
tose, a resistência ao estresse e a morte celular programada. 
Após a conclusão da sua síntese no aparelho de 
Golgi, os esfingolipídeos são transferidos para outros 
compartimentos celulares por mecanismos mediados 
por vesículas, similares aos empregados no transporte de 
proteínas discutido no Capítulo 14. Todo tipo de trans-
porte vesicular resulta em movimento não apenas da 
carga proteica, mas também dos lipídeos que compõem 
a membrana vesicular. Além disso, os fosfolipídeos, os 
COP-colina 
e-®-®- Colina 
Diacil -glicerol 
OH 
CMP 
e-® 
Col ina Fosfatidil 
colina 
C- C- CH2-
I 1 o o 
1 1 
O= C C= O 
o ... _ 
Q) •O 
.L:. Ul - o o ... u.. ·-(.) 
8 ... o '(1) 
ã> E 
Lúmen GPAT LPAAT Colina Fl ipase õ. o (acil t ransferases) fosfotransferase 
Colina 
FIGURA 10-25 Síntese de fosfolipídeos na membrana do RE. 
Como os fosfol ipídeos são moléculas anfipáticas, os últimos estágios da 
sua síntese de etapas múltiplas ocorrem na interface entre membrana e 
citosol e são catalisados por enzimas associadas à membrana. Etapa D: 
Dois ácidos graxos da CoA acil graxa são esterificados à cadeia principal 
de glicerol fosforilado, formando ácido fosfatídico, cujas duas cadeias 
longas de hidrocarbonetos ancoram a molécula à membrana. Etapa H: 
Uma fosfatase converte ácido fosfatídico em diacilglicerol. Etapa D: Um 
grupo apical polar (p. ex., fosforilcolina) é t ransferido da citosina difos-
focolina (COP-colina) ao grupo hidroxila exposto. Etapa[]: Proteínas fl i-
pases catalisam o movimento de fosfolipídeos do folheto citosólico no 
qual são inicialmente formados para o folheto exoplasmático. 
Síntese dos	
  fosfolipídeos
468 Lodish, Berk, Kaiser & Cols. 
FIGURA 10-24 Ligação de um ácido graxo à porção hidrofóbi-
ca de uma proteína de ligação de ácidos graxos (FABP). A estrutura 
cristalina da FABP do adipócito (diagrama em fita) revela que a porção 
de ligação hidrofóbica é formada por duas folhas dispostas quase 
perpendicularmente entre si, formando uma estrutura semelhante a 
uma concha de molusco. Um ácido graxo (carbonos em amarelo; oxi-
gênios em vermelho) interagem não covalentemente com resíduos 
hidrofóbicos de aminoácidos dentro desta porção. (Ver A. Reese-Wa-
goner et ai., 1999, Biochim. Biophys. Acta 23:1441 (2-3):106-116.) 
células animais, a síntese subsequente de fosfolipídeos, 
como os fosfoglicerídeos, é realizada por enzimas asso-
ciadas à face citosólica da membrana do RE (geralmente 
o RE liso); por meio de uma série de etapas, CoAs acil 
graxas, glicerol-3-fosfato e precursores dos grupos api-
cais polares são ligados e, após, inseridos na membrana 
do RE (Figura 10-25). O fato de essas enzimas serem lo-
calizadas no lado citosólico da membrana significa que 
existe uma assimetria inerente na biogênese da membra-
na: novas membranas são sintetizadas inicialmente ape-
nas em um folheto - fato com consequências importantes 
para a distribuição assimétrica de lipídeos nos folhetos da 
membrana. Uma vez sintetizados no RE, os fosfolipídeos 
são transportados para outras organelas e para a mem-
brana plasmática. As mitocôndrias sintetizam alguns dos 
seus próprios lipídeos de membrana e importam outros. 
Os esfingolipídeos são também sintetizados indireta-
mente a partir de precursores múltiplos. A esfingosina, o 
bloco construtor desses lipídeos, é formada no RE, come-
çando com a ligação de um grupo palmitoil (oriundo da 
palmitoil-CoA) à serina; a adição seguinte de um segundo 
grupo acil graxo para formar N-acil esfingosina (ceramida) 
também ocorre no RE. Mais tarde, um grupo apical polar 
é adicionado à ceramida, produzindo esfingomielina, cujo 
Aceti l-CoA 
Enzimas citosólicas 
o 
li . 
Acidograxo 
CoAacil graxa 
+ 
H2C- CH - CH2 Glicerol fosfato 
1 1 ,.l p. 1 
Citosol 
Membrana 
do RE 
OH OH \V Ácido 
fosfatidico 
2 CoA 
D 
grupo apical é fosforilcolina e diversos glicoesnfingolipíde-
os, em que o grupo apical pode ser um monossacarídeo ou 
um oligossacarídeo mais complexo (ver Figura 10-8b). Al-
guma síntese de esfingolipídeos também pode ocorrer nas 
mitocôndrias. Além de servir como cadeia principal para 
esfingolipídeos, a ceramida e seus produtos metabólicos 
são moléculas sinalizadoras importantes que podem in-
fluenciar o crescimento e a proliferação celulares, a endoci-
tose, a resistência ao estresse e a morte celular programada. 
Após a conclusão da sua síntese no aparelho de 
Golgi, os esfingolipídeos são transferidos para outros 
compartimentos celulares por mecanismos mediados 
por vesículas, similares aos empregados no transporte de 
proteínas discutido no Capítulo 14. Todo tipo de trans-
porte vesicular resulta em movimento não apenas da 
carga proteica, mas também dos lipídeos que compõem 
a membrana vesicular. Além disso, os fosfolipídeos, os 
COP-colina 
e-®-®- Colina 
Diacil -
glicerol 
OH 
CMP 
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colina 
C- C- CH2-
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O= C C= O 
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Lúmen GPAT LPAAT Colina Fl ipase õ. o (acil t ransferases) fosfotransferase 
Colina 
FIGURA 10-25 Síntese de fosfolipídeos na membrana do RE. 
Como os fosfol ipídeos são moléculas anfipáticas, os últimos estágios da 
sua síntese de etapas múltiplas ocorrem na interface entre membrana e 
citosol e são catalisados por enzimas associadas à membrana. Etapa D: 
Dois ácidos graxos da CoA acil graxa são esterificados à cadeia principal 
de glicerol fosforilado, formando ácido fosfatídico, cujas duas cadeias 
longas de hidrocarbonetos ancoram a molécula à membrana. Etapa H: 
Uma fosfatase converte ácido fosfatídico em diacilglicerol. Etapa D: Um 
grupo apical polar (p. ex., fosforilcolina) é t ransferido da citosina difos-
focolina (COP-colina) ao grupo hidroxila exposto. Etapa[]: Proteínas fl i-
pases catalisam o movimento de fosfolipídeos do folheto citosólico no 
qual são inicialmente formados para o folheto exoplasmático. 
Síntese da	
  bicamada lipídicaà Retículo
emdoplasmáticoà flipases
21
Biossíntese de	
  membrana
• Considera-­‐se	
  que membranas se	
  originam somente de	
  
membranas preexistentes
• Membranasmovem-­‐se	
  do	
  RE	
  para todos os outros	
  
compartimentos da	
  célula
• Quando a	
  membrana se	
  move	
  de	
  um	
  compartimento
específico para o	
  próximo,	
  suas proteínas e	
  lipídeos são
modificados por enzimas que residem nas várias organelas
• Portanto as	
  membranas de	
  cada um	
  dos	
  compartimentos
têm a	
  sua específica composição e	
  mantêm sua própria
identidade
22
23
A	
  nova	
  membrana	
  formada	
  é	
  então	
  transportada	
  por	
  
meio	
  de	
  ciclos	
  de	
  formação	
  e	
  fusão	
  de	
  vesículas	
  
Glicolípideos	
  àmoléculas
de	
  glicose	
  são	
  adicionadas
no	
  CG
24
Manutenção da assimetria da membrana
Manutenção	
  da	
  assimetria
proteínas	
  são	
  modificadas
ao	
  longo	
  do	
  trajeto
25
� Enzimas envolvidas na síntese de fosfolipídeos são 
proteínas integrais de membrana do RE
� Fosfolipídeos recém-sintetizados são inseridos na 
metade da bicamada voltada para o citosol
� Alguns fosfolipídeos se movem para o folheto oposto 
pela ação das proteínas flipases
� Lipídeos são translocados do RE para o CG e para a 
membrana plasmática como parte da bicamada que 
forma as paredes das vesículas de transporte
� As membranas das diferentes organelas tem diferenças 
acentuadas na composição lipídica (o que indica que 
ocorrem trocas enquanto as membranas se deslocam 
através da célula)
PONTOS	
  IMPORTANTES!	
  	
  
26
Existem vários fatores que podem 
contribuir para tais trocas
1) Fosfolipídeos da membrana são modificados 
enzimaticamente
2) A membrana da vesícula formada contém uma 
composição distinta daquela da membrana na qual 
ela brotou
3) Fosfolipídeos podem ser fisicamente removidos de 
uma membrana e inseridos em outra por proteínas 
de transferência de fosfolipídeos
Ex
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s
470Lodish, Berk, Kaiser & Cols. 
responsável por 75o/o de óbitos relacionados a doenças 
cardiovasculares nos EUA. 
Talvez os medicamentos antiaterosclerose com 
maior êxito sejam as estatinas. Esses fármacos ligam-se 
à HMG-CoA redutase e inibem diretamente sua ativida-
de, reduzindo, desse modo, a biossíntese do colesterol. 
Como consequência, a quantidade de lipoproteínas de 
baixa densidade (ver Figura 14-27) - partículas peque-
nas, envolvidas por membrana e contendo colesterol 
esterificado a ácidos graxos, conhecido justificadamente 
como "mau colesterol" - é diminuída no sangue, redu-
zindo a formação de placas de aterosclerose. • 
O mevalonato, o produto de seis carbonos formado 
pela HMG-CoA redutase, é convertido em várias etapas 
em isopentenil pirofosfato (IPP) - composto isoprenoide 
de cinco carbonos - e seu estereoisômero, dimetilalil pi-
rofosfato (DMPP) (ver Figura 10-26). Essas reações são 
catalisadas por enzimas citosólicas, como são as reações 
seguintes na rota da síntese do colesterol, em que seis 
unidades de IPP condensam-se para produzir esqualeno, 
intermediário de cadeia ramificada composto por 30 
átomos de carbono. Enzimas ligadas à membrana do RE 
catalisam reações múltiplas que, em mamíferos, conver-
tem esqualeno em colesterol ou em esteróis relacionados, 
em outras espécies. O farnesil pirofosfato, um dos inter-
mediários nessa rota, é o precursor do lipídeo de prenila 
que ancora Ras e outras proteínas à superfície citosólica 
da membrana plasmática (ver Figura 10-19), assim como 
outras biomoléculas importantes (ver Figura 10-26). 
Colesterol e fosfolipídeos são transportados entre 
organelas por meio de vários mecanismos 
Como já foi observado, as etapas finais da síntese de co-
lesterol e fosfolipídeos ocorrem principalmente no RE. 
Desse modo, a membrana plasmática e as membranas 
que delimitam outras organelas devem obter esses lipí-
deos por meio de um ou mais processos intracelulares de 
transporte. Os lipídeos de membrana acompanham pro-
teínas solúveis e proteínas de membrana durante a rota 
secretora descrita no Capítulo 14; vesículas de membra-
{a) 
Fosfoli pídeo 
Colestero l 
)i}i / 
.. 
Vesícula 
Citosol 
{b) 
HO 4 
§!-
FIGURA 10-27 Mecanismos propostos para o transporte de 
colesterol e fosfolipídeos entre membranas. No mecanismo em (a), 
as vesículas transferem lipídeos entre membranas. No mecanismo em 
(b), a transferência de lipídeos é consequência do contato direto entre 
na brotam do RE e fundem-se com membranas no apa-
relho de Golgi; outras vesículas de membrana brotam do 
aparelho de Golgi e fundem-se com a membrana plasmá-
tica (Figura 10-27a). No entanto, várias linhas de evidên-
cia sugerem que, por meio de outros mecanismos, existe 
entre organelas um substancial movimento de colesterol 
e fosfolipídeos. Por exemplo, os inibidores químicos da 
clássica rota secretora e as mutações que impedem o trá-
fico vesicular nessa rota não evitam o transporte de co-
lesterol ou fosfolipídeos entre membranas. 
Um segundo mecanismo estabelece o contato direto 
(mediado por proteína) de membranas do RE ou de mem-
branas derivadas do RE com membranas de outras orga-
nelas (Figura 10-27b). No terceiro mecanismo, pequenas 
proteínas de transferência de lipídeos facilitam a troca de 
fosfolipídeos ou colesterol entre membranas diferentes 
(Figura 10-27c). Embora essas proteínas de transferência 
tenham sido identificadas em ensaios in vitro, seu papel 
nos movimentos intracelulares da maioria dos fosfolipíde-
os não está bem definido. Por exemplo, os camundongos 
com mutação nocaute no gene que codifica a proteína de 
transferência da fosfatidilcolina parecem ser normais na 
maioria dos aspectos, indicando que essa proteína não é 
essencial para o metabolismo fosfolipídico celular. 
Como observado anteriormente, as composições 
lipídicas de diferentes membranas de organelas variam 
consideravelmente (ver Tabela 10-1). Algumas dessas di-
ferenças são atribuídas a sítios distintos de síntese. Por 
exemplo, um fosfolipídeo denominado cardiolipina, lo-
calizado na membrana mitocondrial, é produzido apenas 
nas mitocôndrias e uma pequena quantidade é transfe-
rida para outras organelas. O transporte diferencial de 
lipídeos também exerce um papel na determinação das 
composições lipídicas de diferentes membranas celulares. 
Por exemplo, ainda que o colesterol seja formado no RE, 
sua concentração (razão molar colesterol-para-fosfolipí-
deo) é 1,5 a 13 vezes mais alta na membrana plasmática 
do que em outras organelas (RE, aparelho de Golgi, mito-
côndria, lisossomo). Embora os mecanismos responsáveis 
pelo estabelecimento e pela manutenção dessas diferenças 
não estejam bem compreendidos, constata-se que a com-
OH 
Proteínas 
hipotéticas 
Citosol 
{c) 
Proteína 
de ligação 
o 
' OH :e 
Proteína 
de ligação 
Citosol 
membranas, mediado por proteínas embebidas nas membranas. No 
mecanismo em (c), a transferência é mediada por pequenas proteínas 
solúveis de transferência de lipídeos. (Adaptada de F. R. Maxfield e D. 
Wustner, 2002, J. C/in. lnvest. 110:891.) 
470 Lodish, Berk, Kaiser & Cols. 
responsável por 75o/o de óbitos relacionados a doenças 
cardiovasculares nos EUA. 
Talvez os medicamentos antiaterosclerose com 
maior êxito sejam as estatinas. Esses fármacos ligam-se 
à HMG-CoA redutase e inibem diretamente sua ativida-
de, reduzindo, desse modo, a biossíntese do colesterol. 
Como consequência, a quantidade de lipoproteínas de 
baixa densidade (ver Figura 14-27) - partículas peque-
nas, envolvidas por membrana e contendo colesterol 
esterificado a ácidos graxos, conhecido justificadamente 
como "mau colesterol" - é diminuída no sangue, redu-
zindo a formação de placas de aterosclerose. • 
O mevalonato, o produto de seis carbonos formado 
pela HMG-CoA redutase, é convertido em várias etapas 
em isopentenil pirofosfato (IPP) - composto isoprenoide 
de cinco carbonos - e seu estereoisômero, dimetilalil pi-
rofosfato (DMPP) (ver Figura 10-26). Essas reações são 
catalisadas por enzimas citosólicas, como são as reações 
seguintes na rota da síntese do colesterol, em que seis 
unidades de IPP condensam-se para produzir esqualeno, 
intermediário de cadeia ramificada composto por 30 
átomos de carbono. Enzimas ligadas à membrana do RE 
catalisam reações múltiplas que, em mamíferos, conver-
tem esqualeno em colesterol ou em esteróis relacionados, 
em outras espécies. O farnesil pirofosfato, um dos inter-
mediários nessa rota, é o precursor do lipídeo de prenila 
que ancora Ras e outras proteínas à superfície citosólica 
da membrana plasmática (ver Figura 10-19), assim como 
outras biomoléculas importantes (ver Figura 10-26). 
Colesterol e fosfolipídeos são transportados entre 
organelas por meio de vários mecanismos 
Como já foi observado, as etapas finais da síntese de co-
lesterol e fosfolipídeos ocorrem principalmente no RE. 
Desse modo, a membrana plasmática e as membranas 
que delimitam outras organelas devem obter esses lipí-
deos por meio de um ou mais processos intracelulares de 
transporte. Os lipídeos de membrana acompanham pro-
teínas solúveis e proteínas de membrana durante a rota 
secretora descrita no Capítulo 14; vesículas de membra-
{a) 
Fosfoli pídeo 
Colestero l 
)i}i / 
.. 
Vesícula 
Citosol 
{b) 
HO 4 
§!-
FIGURA 10-27 Mecanismos propostos para o transporte de 
colesterol e fosfolipídeos entre membranas. No mecanismo em (a), 
as vesículas transferem lipídeos entre membranas. No mecanismo em 
(b), a transferência de lipídeos é consequência do contato direto entre 
na brotam do RE e fundem-se com membranas no apa-
relho de Golgi; outras vesículas de membrana brotam do 
aparelho de Golgi e fundem-se com a membrana plasmá-
tica (Figura 10-27a). No entanto, várias linhas de evidên-
cia sugerem que, por meio de outros mecanismos, existe 
entre organelas um substancial movimento de colesterol 
e fosfolipídeos. Por exemplo, os inibidores químicos da 
clássica rota secretora e as mutações que impedem o trá-
ficovesicular nessa rota não evitam o transporte de co-
lesterol ou fosfolipídeos entre membranas. 
Um segundo mecanismo estabelece o contato direto 
(mediado por proteína) de membranas do RE ou de mem-
branas derivadas do RE com membranas de outras orga-
nelas (Figura 10-27b). No terceiro mecanismo, pequenas 
proteínas de transferência de lipídeos facilitam a troca de 
fosfolipídeos ou colesterol entre membranas diferentes 
(Figura 10-27c). Embora essas proteínas de transferência 
tenham sido identificadas em ensaios in vitro, seu papel 
nos movimentos intracelulares da maioria dos fosfolipíde-
os não está bem definido. Por exemplo, os camundongos 
com mutação nocaute no gene que codifica a proteína de 
transferência da fosfatidilcolina parecem ser normais na 
maioria dos aspectos, indicando que essa proteína não é 
essencial para o metabolismo fosfolipídico celular. 
Como observado anteriormente, as composições 
lipídicas de diferentes membranas de organelas variam 
consideravelmente (ver Tabela 10-1). Algumas dessas di-
ferenças são atribuídas a sítios distintos de síntese. Por 
exemplo, um fosfolipídeo denominado cardiolipina, lo-
calizado na membrana mitocondrial, é produzido apenas 
nas mitocôndrias e uma pequena quantidade é transfe-
rida para outras organelas. O transporte diferencial de 
lipídeos também exerce um papel na determinação das 
composições lipídicas de diferentes membranas celulares. 
Por exemplo, ainda que o colesterol seja formado no RE, 
sua concentração (razão molar colesterol-para-fosfolipí-
deo) é 1,5 a 13 vezes mais alta na membrana plasmática 
do que em outras organelas (RE, aparelho de Golgi, mito-
côndria, lisossomo). Embora os mecanismos responsáveis 
pelo estabelecimento e pela manutenção dessas diferenças 
não estejam bem compreendidos, constata-se que a com-
OH 
Proteínas 
hipotéticas 
Citosol 
{c) 
Proteína 
de ligação 
o 
' OH :e 
Proteína 
de ligação 
Citosol 
membranas, mediado por proteínas embebidas nas membranas. No 
mecanismo em (c), a transferência é mediada por pequenas proteínas 
solúveis de transferência de lipídeos. (Adaptada de F. R. Maxfield e D. 
Wustner, 2002, J. C/in. lnvest. 110:891.) 
470 Lodish, Berk, Kaiser & Cols. 
responsável por 75o/o de óbitos relacionados a doenças 
cardiovasculares nos EUA. 
Talvez os medicamentos antiaterosclerose com 
maior êxito sejam as estatinas. Esses fármacos ligam-se 
à HMG-CoA redutase e inibem diretamente sua ativida-
de, reduzindo, desse modo, a biossíntese do colesterol. 
Como consequência, a quantidade de lipoproteínas de 
baixa densidade (ver Figura 14-27) - partículas peque-
nas, envolvidas por membrana e contendo colesterol 
esterificado a ácidos graxos, conhecido justificadamente 
como "mau colesterol" - é diminuída no sangue, redu-
zindo a formação de placas de aterosclerose. • 
O mevalonato, o produto de seis carbonos formado 
pela HMG-CoA redutase, é convertido em várias etapas 
em isopentenil pirofosfato (IPP) - composto isoprenoide 
de cinco carbonos - e seu estereoisômero, dimetilalil pi-
rofosfato (DMPP) (ver Figura 10-26). Essas reações são 
catalisadas por enzimas citosólicas, como são as reações 
seguintes na rota da síntese do colesterol, em que seis 
unidades de IPP condensam-se para produzir esqualeno, 
intermediário de cadeia ramificada composto por 30 
átomos de carbono. Enzimas ligadas à membrana do RE 
catalisam reações múltiplas que, em mamíferos, conver-
tem esqualeno em colesterol ou em esteróis relacionados, 
em outras espécies. O farnesil pirofosfato, um dos inter-
mediários nessa rota, é o precursor do lipídeo de prenila 
que ancora Ras e outras proteínas à superfície citosólica 
da membrana plasmática (ver Figura 10-19), assim como 
outras biomoléculas importantes (ver Figura 10-26). 
Colesterol e fosfolipídeos são transportados entre 
organelas por meio de vários mecanismos 
Como já foi observado, as etapas finais da síntese de co-
lesterol e fosfolipídeos ocorrem principalmente no RE. 
Desse modo, a membrana plasmática e as membranas 
que delimitam outras organelas devem obter esses lipí-
deos por meio de um ou mais processos intracelulares de 
transporte. Os lipídeos de membrana acompanham pro-
teínas solúveis e proteínas de membrana durante a rota 
secretora descrita no Capítulo 14; vesículas de membra-
{a) 
Fosfoli pídeo 
Colestero l 
)i}i / 
.. 
Vesícula 
Citosol 
{b) 
HO 4 
§!-
FIGURA 10-27 Mecanismos propostos para o transporte de 
colesterol e fosfolipídeos entre membranas. No mecanismo em (a), 
as vesículas transferem lipídeos entre membranas. No mecanismo em 
(b), a transferência de lipídeos é consequência do contato direto entre 
na brotam do RE e fundem-se com membranas no apa-
relho de Golgi; outras vesículas de membrana brotam do 
aparelho de Golgi e fundem-se com a membrana plasmá-
tica (Figura 10-27a). No entanto, várias linhas de evidên-
cia sugerem que, por meio de outros mecanismos, existe 
entre organelas um substancial movimento de colesterol 
e fosfolipídeos. Por exemplo, os inibidores químicos da 
clássica rota secretora e as mutações que impedem o trá-
fico vesicular nessa rota não evitam o transporte de co-
lesterol ou fosfolipídeos entre membranas. 
Um segundo mecanismo estabelece o contato direto 
(mediado por proteína) de membranas do RE ou de mem-
branas derivadas do RE com membranas de outras orga-
nelas (Figura 10-27b). No terceiro mecanismo, pequenas 
proteínas de transferência de lipídeos facilitam a troca de 
fosfolipídeos ou colesterol entre membranas diferentes 
(Figura 10-27c). Embora essas proteínas de transferência 
tenham sido identificadas em ensaios in vitro, seu papel 
nos movimentos intracelulares da maioria dos fosfolipíde-
os não está bem definido. Por exemplo, os camundongos 
com mutação nocaute no gene que codifica a proteína de 
transferência da fosfatidilcolina parecem ser normais na 
maioria dos aspectos, indicando que essa proteína não é 
essencial para o metabolismo fosfolipídico celular. 
Como observado anteriormente, as composições 
lipídicas de diferentes membranas de organelas variam 
consideravelmente (ver Tabela 10-1). Algumas dessas di-
ferenças são atribuídas a sítios distintos de síntese. Por 
exemplo, um fosfolipídeo denominado cardiolipina, lo-
calizado na membrana mitocondrial, é produzido apenas 
nas mitocôndrias e uma pequena quantidade é transfe-
rida para outras organelas. O transporte diferencial de 
lipídeos também exerce um papel na determinação das 
composições lipídicas de diferentes membranas celulares. 
Por exemplo, ainda que o colesterol seja formado no RE, 
sua concentração (razão molar colesterol-para-fosfolipí-
deo) é 1,5 a 13 vezes mais alta na membrana plasmática 
do que em outras organelas (RE, aparelho de Golgi, mito-
côndria, lisossomo). Embora os mecanismos responsáveis 
pelo estabelecimento e pela manutenção dessas diferenças 
não estejam bem compreendidos, constata-se que a com-
OH 
Proteínas 
hipotéticas 
Citosol 
{c) 
Proteína 
de ligação 
o 
' OH :e 
Proteína 
de ligação 
Citosol 
membranas, mediado por proteínas embebidas nas membranas. No 
mecanismo em (c), a transferência é mediada por pequenas proteínas 
solúveis de transferência de lipídeos. (Adaptada de F. R. Maxfield e D. 
Wustner, 2002, J. C/in. lnvest. 110:891.) 
Assimetria da	
  bicamada lipídica
Fosfatidilinositol Fosfatidilserina	
  
Fosfatidiletanolamina	
  
Esfingomielina	
  
28
29
Não	
  contém	
  colesterol,	
  sua	
  estabilidade	
  é	
  devido	
  à	
  parede	
  celular
FLUIDEZ	
  à é a	
  capacidade com	
  que as	
  moléculas lipídicas se	
  movem através das	
  membranas
Qual é a	
  importância de	
  se	
  regular	
  a	
  fluidez das	
  membranas ?
30
Fluidez permite
• a	
  rápida difusão das	
  proteínas da	
  membrana e	
  sua interação com	
  outras
proteínas da	
  membrana,	
   importante no	
  mecanismo de	
  sinalização celular
• permite a	
  difusão de	
  proteínas e	
  lipídeos dos	
  locais da	
  membrana nos quais sào inseridos
FUIDEZ	
  DA	
  BICAMADALIPÍDICA	
  
FATORES	
  QUE	
  INTERFEREM	
  NA	
  FLUIDEZCOMPOSIÇÃO	
  DA	
  BICAMADA	
  LIPÍDICA	
  
FOSFOLIPÍDIOS	
  
1. Comprimento	
   das	
  Caudas	
  dos	
  hidrocarbonetos – cadeia	
  MAIS	
  CURTA	
  reduz	
  a	
  
tendência	
  de	
  interagirem	
  umas	
  com	
  as	
  outras	
  e,	
  portanto,	
  AUMENTA	
  a	
  fluidez	
  da	
  
bicamada.	
  
2.	
  Insaturação das	
  Cadeias	
  hidrocarbonadas – AUMENTA	
  a	
  fluidez	
  da	
  dupla	
  camada	
  
lipídica.	
  A	
  saturação das	
  cadeias	
  hidrocarbonadas a	
  torna	
  viscosa.	
  
31
COLESTEROLà aumentam	
  as	
  propriedades	
  de	
  “barreira	
  de	
  permeabilidade” da	
  
bicamada	
  lipídica.
• colesterol	
  insere-­‐se	
  no	
  interior	
  da	
  bicamada	
  lipídica	
  com	
  seus	
  grupos	
   hidroxila	
  
polares	
  próximos	
  aos	
  grupos	
  de	
  cabeças	
  fosfolipídicas,	
   seu	
  anel	
  esteróide rígido	
  
interage	
  e	
  imobiliza	
  as	
  regiões	
  das	
  cadeias	
  de	
  hidrocarbonetos	
   próximas	
  aos	
  
grupos	
  das	
  cabeças	
  polares,	
  DIMINUINDO a	
  permeabilidade	
  da	
  bicamada	
  (MENOS
FLUIDA).
• o	
  colesterol,	
  presente	
  em	
  altas	
  concentrações	
  nas	
  células	
  eucarióticas,	
  também	
  
impede	
  as	
  cadeias	
  de	
  hidrocarboneto	
   de	
  se	
  aproximarem e	
  cristalizarem.
TEMPERATURA
à Altas	
  temperatura	
  e	
  baixas	
  temperaturas	
  interferem	
  com	
  a	
  fluidez	
  da	
  membrana.	
  
32
Movimento dos	
  fosfolipideos
33
Balsas	
  lipídicas à domínios especializados em esfingolipídeos (cadeias sãomais
longas e	
  retas)	
  e	
  colesterol,	
  onde proteínas se	
  reúnem nessas regiões sendo
acomodadasmais adequadamente.
Importância:	
  
à para organizar as	
  proteínas que serão transportadas em vesículas
à reunir proteínasà processo de	
  sinalização celular
34
Membrana  -­ Proteínas
35
36
Podem	
  se	
  associar	
  de	
  várias	
  maneiras
Possuem	
  cadeias	
  de	
  ácidos	
  
graxos
covalentemente	
  ligadas Oligossacarídeo	
  ligado	
  à	
  cadeia
de	
  ácido	
  graxo
Ancoramento	
  de	
  
GPI-­‐glicosilfosfatidilinositol
Interações	
  não	
  covalentes	
  
PLC
37
Proteínas periféricas que atuam apenas em um	
  lado da	
  membrana
estão envolvidas na sinalização celular
Estão ancoradas a	
  um	
  ou mais grupos lipídicos
38
A	
  maneira como a	
  proteína está associada dita a	
  sua função
Proteína transmembranar
Sinalizadoras
Transporte
39
Aminoácidos hidrofóbicos
40
Proteínas de passagem única ou de	
  múltipla passagem
As	
  barris nem sempre atuam,	
  como transporte (poros ou canais)
Tamém podem atuar como receptores ou enzimas
41
• Proteínas periféricas e	
  integrais
• Proteínas única passagem e	
  de	
  múltiplas
passagens
• Ligadas covalentementeou não
• Ligadas diretamente aos ácidos graxos ou
utlizando uma ponte como oligossacarídeo
para se	
  ligar ao ácido graxo
• A	
  maneira como a	
  proteína está associada dita
a	
  sua função (transporte,	
  enzimática…)
42
• A maneira como essas proteínas se inserem na membrana são 
importantes pois ditam a sua função
• Para essas descobertas a Cristolografia em raio X nos permite 
determinar a estrutura tridimensional
43
Parte	
  que atravessa a	
  
membrana
Gráficos de	
  hidropatiaà indica a	
  região
de	
  hidrofobicidade
Figure  10-­22b   Molecular  Biology   of  the  Cell (©  Garland  Science  2008)
44
7	
  Partes	
  que	
  atravessa	
  a	
  
membrana
45
Quantidade	
  de	
  proteínas	
  
que	
  atravessam	
  a	
  membrana
46
Existem	
  partes	
  que	
  são	
  protegidas	
  dos	
  lipídeos	
  e	
  partes	
  que	
  ficam	
  em	
  contato	
  com	
  os	
  lipídeos,	
  
isso	
  ocorre	
  devido	
  a	
  proteínas	
  translocadorasà elas	
  inserem	
  as	
  proteínas	
  na	
  membrana
47
As	
  proteínas tem	
  várias funções canais,	
  receptores,	
  enzimas
à São	
  abundantes em bactérias,	
  mitocôndrias e	
  cloroplastos.	
  
A	
  maioria das	
  proteínas de	
  múltiplas passagens das	
  células eucarióticas
É formada por à
48
Glicosilação
RE	
  e	
  CG
Ambiente	
   redutor	
  dentro	
  da	
  célula
Pontes	
  de	
  S-­‐S	
  estabilizam	
  a	
  proteína
49
50
A	
  diversidade	
  e	
  a	
  posição	
  dos	
  oligossacarídeos	
  expostos	
  na	
  superfície	
  
celular	
  os	
  tornam	
  adequados	
  para	
  o	
  processo	
  de	
  reconhecimento	
  celular
Faz parte	
  da	
  matriz extracelular
51
As	
  proteínas da	
  membrana podem ser estudadas
Após serem solubilizadas
e	
  purificadas por detergentes
Rompem	
  ligações	
  hidrofóbicas
destroem	
  a	
  bicamada	
  lipídica
52
Detergentes	
  formam	
  micelas	
  
53
54
Proteínas	
  podem	
  ser	
  purificadas
com	
  o	
  auxílio	
  de	
  detergentes
e	
  depois	
   incorporadas	
  novamente
a	
  uma	
  vesícula	
  possibilitando
seu	
  estudo	
  como	
  no	
  exemplo
da	
  bomba	
  de	
  sódio	
  e	
  potássio
55
As	
  proteínas	
  podem	
  estar	
  restritas	
  a	
  uma	
  determinada	
  região	
  
da	
  membrana	
  à junções	
  ocludentes	
  
56
Proteínas podem se	
  agrupar pela membrana plasmática (A)
mas	
  existem maneiras de	
  restringir essa movimentação (B),	
  (C)	
  e	
  (D)
57
Interior	
  de	
  uma	
  hemácia	
  
Espectrina à citoesqueleto
58
59
Proteínas envolvidas
na adesão célula -­‐ célula
60
61
Exemplos de	
  proteínas de	
  membrana e	
  suas funções:
• Transportadoras
• Ancoras
• Adesão
• Enzimática
• Receptor
Membrana  -­ Funções
63
64
FUNÇÕES
1. Manutenção	
  da	
  integridade	
  da	
  estrutura	
  da	
  célula.
2. Determina	
  ao	
  composição	
  do	
  citoplasma.
3. Controle	
  do	
  movimento	
   de	
  substâncias	
  para	
  dentro	
  e	
  para	
  fora	
  da	
  célula	
  
(permeabilidade	
   seletiva).
4.	
  Regulação	
  da	
  interações	
  célula-­‐célula.
5.	
  Reconhecimento	
  de	
  células	
  estranhas	
  e	
  de	
  células	
  alteradas,	
  através	
  de	
  
receptores	
  e	
  antígenos.
6.	
  Estabelecimento	
  de	
  sistemas	
  de	
  transporte	
  para	
  moléculas	
  específicas.
7.	
  Transdução	
  de	
  sinais	
  extracelulares	
  físicos	
  e/ou	
  químicos	
  em	
  eventos	
  
intracelulares.
As	
  membranas	
  celulares	
  funcionam	
  como	
  barreiras	
  seletivas	
  
65
A	
  membrana	
  plasmática	
  está	
  envolvida	
  em	
  diversos	
  processos
66
A	
  membrana	
  plasmática	
  à compartimentaliza
67
C
A	
  assimetria dos	
  fosfolipídeos é importante:
à Sinalização fosfatidilinositol (quebra à IP3)
à Sítios de	
  ancoramento para proteínas citosólicas
à Morte celular programada (fosfatidilserina)
68
Assimetria	
  à processo	
  de	
  sinalização	
  celular	
  à ancoragem	
  de	
  proteínas	
  	
  
69
PDK
PI3-­‐K
Assimetria	
  à processo	
  de	
  sinalização	
  celular	
  à segundo	
  mensageiro	
  IP3
70
IP3
à Quando as células animais sofrem uma morte celular programada, ou
apoptose, a fosfatidilserina, que normalmente fica confinada no folheto
citosólico na bicamada lipídica da membrana plasmática é translocada
para o folheto extracelular.
A fosfatidilserina serve como um sinal para induzir células adjacentes a
fagocitar e digerir a célula morta.
Assimetria	
  àMorte	
  celular
71
72
A	
  translocação da	
  fosfatidilserinapode ocorrer de	
  duas
maneiras:
73
Importância dos	
  Glicolipídeos
à Protege a	
  membrana (pH,	
  enzimas degradantes)
à Glicoplipídeos carregados altera o	
  campo	
  elétrico da	
  membrana
e	
  a	
  concentração de	
  íons cálcio
à Reconhecimento celular
à Atua no	
  processo de	
  adesão célula-­‐ célula
Proporcionam a	
  entrada de	
  toxinas bacterianas!
Toxinas da	
  cólera se	
  ligam ao gangliosídeos nas células intestinaisà saída de	
  Na	
  e	
  água
74
Glicolipídeo neutro
75
Glicolípideos	
  àmoléculas	
  de	
  glicose	
  são	
  adicionadas	
  no	
  CG
Os mais complexos dos
glicolipídeosà gangliosídeos
Possuem ácidosialico
(n-­‐acetil neurâmínico ou NANA)
qual fornece carga –
à são importantes devido ao seu
efeito elétrico
Encontrados em grandes
quantidades nas células nervosas	
  
76
Os	
  carboidratos	
  cumprem	
  funções	
  relevantes	
  nas	
  membranas
celulares
Revisar aula	
  de	
  carboidratos!