Membrana plasmatica

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Bi�n�� Fe�n����s Lu�� - T8
Estrutura e funções da membrana plasmática
● Permeabilidade seletiva (é selecionado pela sua constituição,
pois a célula poderia ficar túrgida se não tivesse essa seleção,
visto que entraria muita substância X)
● A proteína vai funcionar como um canal na membrana
plasmática
● No DNA tem uma informação que vai ser transcrita, a qual vai
para o citoplasma, onde o ribossomo vai produzir a proteína.
Tem proteína que é estrutural, ou seja, ela vai ficar na membrana
plasmática e vai funcionar como porta de entrada
● Constituição
● Doenças
A doença pode surgir por causa dos radicais livres que podem ser decorrentes da digestão de gorduras, visto que temos
a liberação desses íons. Os peroxissomos “comem” esses radicais livres, liberando catalase para quebrar esses radicais
em água e oxigênio. Caso isso não ocorra, eles estimulam alguns genes “dormentes” que dão origem a uma célula
doente, a qual vai se reproduzir e formar um possível tumor.
Receptor da membrana plasmática = proteína de entrada.
Receptor HER2 (proteína/receptor que está na membrana plasmática de pessoas que estão com tecido doente, podendo
ser tratado com anticorpos (atua somente contra o receptor específico a partir daí esse receptor passa a ser um
antígeno). Quando é usado um anticorpo, ele só atinge o tecido “ruim”.
A quimio finge ser uma base nitrogenada e se liga a fita de DNA, dessa forma, para o processo de replicação tanto das
células ruins quanto das boas.
Por que a importância de estudar a constituição da membrana?
Para entender:
● A permeabilidade seletiva
● A gênese de algumas doenças
Porque estudar as células e o seu funcionamento no curso de medicina?
● Câncer
● Insuficiência renal
● Diabetes
➢ O pâncreas produz insulina, glucagon
➢ Na membrana plasmática eu tenho um receptor chamado de
GLUT 2. Esse receptor promove a entrada de
glicose, quando essa glicose entra nessa célula beta
pancreática, essa glicose sofre a ação da proteína
enzimática que é a glicoquinase. A glicoquinase
transforma a glicose em glicose-6-fosfato, ou seja,
ela adiciona um carbono 6 e uma molécula de
fosfato. Quando ela faz isso, ela está suscetível à
oxidação, quando ela oxida há a produção de ATP.
O ATP fecha o canal de potássio e
consequentemente há o aumento de carga positiva
dentro da célula, o que leva a uma despolarização
da célula beta pancreática. Essa despolarização é um estímulo para a célula, que já produziu insulina
(está contida em vesículas) libere essa insulina
➢ Quando fecha o canal de potássio não há vazamento de potássio, ele fica retido no citoplasma
➢ Aumenta a carga positiva – despolarização. A ponto de abrir outro canal, o canal de cálcio e aí esse
cálcio dá o start para a célula liberar insulina
➢ Se a pessoa tem problema no Glut 2, ela tem uma deformidade. A porta está torta, vai entrar glicose?
Não, não vai entrar. Se não vai entrar glicose, a célula pancreática não vai produzir insulina (pode até
produzir, mas não vai liberar)
➢ A insulina sinaliza/ajuda a glicose entrar
● Necrose X apoptose
Constituição
● 60% do peso da membrana plasmática é lipídeo fosfolipídios (impede as moléculas grandes e solúveis em
água)
● 40% de proteína (pode ser: transporte, receptor, estrutural etc)
● Carbono e fosfolipídios saturados e insaturados de hidrocarbonetos
● Modelo mosaico fluido
● Bicamada de fosfolipídios
● Fosfato, glicerol + aminoácido
● Cadeia de hidrocarboneto deixa a membrana mais fluída
● Inserido entre os fosfolipídios tenho molécula de colesterol (promove maior rigidez na membrana)
● Bicamada lipídica confere fluidez à membrana, proporciona a estrutura fluida básica da membrana e atua
como uma barreira relativamente impermeável à passagem da maioria das moléculas solúveis em água
● Dentre as proteínas, distinguem-se:
- Proteínas periféricas (não penetram na membrana, sendo observada apenas uma conexão fraca com a
membrana) e integrais da membrana
● Proteínas transmembrana/integrais (são capazes de atravessar completamente a membrana)
- Medeiam quase todas as funções da membrana:
➢ Transportam moléculas específicas
➢ Catalisam reações associadas à membrana (síntese de ATP)
➢ Atuam como ligação estrutural (conecta o citoesqueleto através da bicamada lipídica à matriz
extracelular)
➢ Atuam como receptores para hormônios e outros sinais químicos
Obs: febre pode alterar a membrana deixa ela mais fluída
Estima-se que cerca de 30% das proteínas codificadas pelo genoma de uma célula animal sejam proteínas de
membrana
● 20 aminoácidos formam uma proteína. Essa proteína pode fazer parte da membrana (pode ser o glut 2 –
receptor de glicose). Se há uma informação genética “defeituosa” no códon (formada por 3 bases
nitrogenadas), você tem um outro aminoácido e consequentemente uma outra proteína, ou seja essa proteína
está defeituosa
Funções
● Circunda a célula, define seus limites e mantém as diferenças entre o citosol e o
ambiente extracelular
● Responsável pela manutenção da constância do meio intracelular, que é diferente do
meio extracelular (funcionamento celular)
● Principal responsável pelo controle da penetração e saída de substâncias das células
● Envolve a célula
● Permeabilidade seletiva
● Devido aos receptores específicos, a membrana tem a capacidade de reconhecer outras moléculas e diversos
tipos de molécula (exemplo: hormônios)
● Reconhecimento de outras células e moléculas
● Desencadeia respostas que varia conforme a célula e o estímulo recebido, e pode ser:
- Contração ou movimento celular
- Inibição ou estimulação da secreção
- Síntese de anticorpos
- Proliferação mitótica, etc
Bicamada lipídica (anfipática)
● Observada por microscopia eletrônica
● Estrutura dinâmica, fluida
● Filme fino de moléculas de proteínas e lipídios
● Forma a estrutura básica de todas as células
- Apresenta:
● Cabeça polar (hidrofílica) – (exemplo: fosfatidilcolina =
colina, fosfato, glicerol), solúvel em meio aquoso
● Caudas apolares (hidrofóbicas) – (exemplo: fosfatidilcolina
= ácidos graxos – hidrocarbonetos), solúvel em lipídeos
● As caudas interagem entre si, visto que são apolares. A
cabeça fica voltada para o lado externo e interno, pois é onde
tem água
● Lipídeos
constituem 50% da
massa da maioria das
membranas (células
animais)
- As caudas de
hidrocarbonetos são
flexíveis, exceto nas
regiões de ligações duplas. O número de carbonos e as posições das
duplas ligações variam, mas as ligações duplas insaturadas
encontram-se sempre na configuração cis
- Uma cauda possui uma ou mais ligações duplas em cis (insaturada), e a outra cauda não possui esta ligação
(saturada)
- Cada ligação dupla cis cria uma pequena dobra na cauda (insaturada) fica mais permeável – mais fluído. Ou seja, a
fluidez é alterada justamente pela dobra
- A cauda saturada, é reta, não há a dobra – maior zona de contato
- Diferenças no comprimento e na saturação das caudas e dos ácidos graxos afetam a fluidez da membrana
- Comprimento da causa = contêm entre 14 a 24 átomos de carbono
- A configuração trans produz apenas uma dobra, mas a cis causa uma quebra definitiva na ceia
- A estrutura da membrana depende de uma tendência das moléculas de ácidos graxos (lipídios) a se espalharem na
superfície da água. Apenas a extremidade da molécula lipídica é atraída pela água; a cauda de hidrocarboneto é
completamente hidrofóbica. Essas moléculas anfipáticas (que têm natureza dupla) podem formar uma película
monomolecular na superfície da água e difundir as pequenas gotículas (micelas) no interior da membrana
- Os cientistas descobriram que dava para colocar medicamento no espaço das micelas
O que é uma lipossomas?
- Bolha minúscula feita do mesmo material de uma membrana celular, que vai fornecer medicamentos para as células
doentes. Lipossomas podem ser preenchidas com drogas e costumava fornecer drogas para câncer e outras doenças
- As membranas são normalmente feitas de fosfolipídios, que são moléculas que possuem um grupo de cabeçalho e
um grupo de causa. A cabeça é atraída por água, e a cauda,que é feita de uma cadeia de hidrocarbonetos longo, é
repelida por água
- Pode colocar um anticorpo específico para X receptor. O lipossoma entrega o medicamento apenas para a célula
doente
Fosfolipídios:
● Há diferentes fosfoglicerídeos devido a combinação de diferentes ácidos graxos e grupos de cabeças, sendo os
principais:
- Fosfatidiletanolamina
- Fosfatidilserina
- Fosfatidilcolina
O que muda de um para o outro é o aminoácido
Fosfato, glicerol + aminoácido X
- Principais fosfolipídios (cai na prova)
- Os ácidos graxos encontrados nas membranas são pareados, como ocorre nos fosfolipídios e glicolipídios,
combinando cadeias de hidrocarboneto saturadas e insaturadas. Existem milhares de tipos de lipídios, mas o
fosfolipídios são os mais abundantes nas membranas, e o glicerol, um álcool polar com três carbonos, está
normalmente no centro da estrutura.
- Etanolamina (um aminoácido que se liga ao fosfato de glicerol), é um grupo polar com carga positiva
- Os grupos polares predominantes incluem a etanolamina, serina e colina
- Numa membrana dupla, as duas camadas lipídicas encontram-se aderidas, expondo apenas as cabeças hidrofílicas
Obs: Tem um medicamento chamado Bros, é constituído por fosfatidilserina (obtém-se do córtex cerebral do bovino),
é indicado para envelhecimento cerebral e nos distúrbios de memória ( ele é importante porque é um medicamento
com base no constituinte da camada)
Esfingolipídios
● A bicamada lipídica não conseguiria se sustentar sozinha. No meio dos fosfolipídios, eu tenho esfingolipídios
formados por uma cadeia de hidrocarbonetos de ácidos graxos mais longa, para dar sustentação. Ela cria as
chamadas balsas lipídicas, que vão sustentar a proteína. As proteínas serão inseridas nas balsas lipídicas.
● Esfingomielina: composto por esfingosina ao invés de glicerol
● Esfingosina: longa cadeia acil com um grupo amino (NH2) e dois grupos hidroxila (OH) em uma extremidade
de molécula
● Os esfingolipídios são fosfolipídios ligados a serina, ao invés do glicerol, no centro estrutural; suas caudas são
geralmente maiores que a dos outros lipídeos de membrana, causando o agrupamento destas moléculas. Isto
cria micro domínios, conhecidos como balsa lipídicas, que deslizam na membrana
● A membrana de ácidos graxos é o envoltório da célula, protegendo o seu conteúdo de uma dispersão casual e
permitindo o controle da constituição do meio interno da célula. Numa membrana dupla, as duas camadas
lipídicas encontram-se aderidas, expondo apenas as cabeças hidrofílicas
● As balsas lipídicas são espessas o suficiente para acomodar as proteínas transmembrana (acomodam os dois
tipos de membrana)
● A esfingomielina é abundante nas membranas plasmáticas das células nervosas
● Formam as balsas lipídicas
Colesterol
● Uma molécula para cada molécula de fosfolipídeos
● Contêm uma estrutura em anel, rígida a qual se liga a um único grupo hidroxila polar e a uma pequena cadeia
de hidrocarboneto apolar
● Promove maior rigidez à célula (restringe a fluidez lipídica)
● As balsas lipídicas são particularmente ricas em colesterol
Glicolipídios (desempenha não apenas um papel estrutural para manter a estabilidade da membrana, mas também
facilita a comunicação célula-célula atuando como receptores)
● Inseridos no lado não citoplasmático. Os mais complexos são os gangliosídeos
● São confinados à monocamada externa das membranas plasmáticas. Sua constituição é similar à dos
fosfolipídios, mas a serina, novamente, substitui o glicerol
Barreira semi permeável à passagem da maioria das moléculas hidrossolúveis
Quais as moléculas que atravessam facilmente a bicamada lipídica?
● Pequenas moléculas solúveis em óleo (não-polares ou hidrofóbicas) facilmente atravessam a bicamada lipídica
● O2 e CO2 (dióxido de carbono)
Entretanto, a bicamada lipídica atua como uma barreira intransponível para íons e pequenas moléculas polares
(carregadas e solúveis em água ou hidrofílicas). Moléculas grandes não têm chance
● Hidrogênio, sódio, potássio, magnésio, cálcio, cloro e água
Na verdade, pequenas moléculas polares conseguem atravessar a membrana, porém isso ocorre muito lentamente
Características que a tornam uma estrutura ideal para as membranas celulares
- A fluidez é crucial para muitas funções da membrana!
- Se a membrana é fluída significa que os fosfolipídios se movimentam
- fosfolipídios dá estrutura para a membrana plasmática, confere fluidez
● São capazes de se difundir livremente entre a bicamada lipídica
● Flip-flop (retornar): moléculas fosfolipídicas migram de um lado para o
outro da monocamada. Ocorre menos de uma vez por mês em cada
molécula (colesterol é uma exceção a esta regra e pode realizar flip-flop
rapidamente) faz flexão durante. Esse movimento a torna mais fluída
● Difusão lateral: moléculas fosfolipídicas trocam de lugar rapidamente
com suas vizinhas dentro de uma mesma monocamada. Cerca de 10^7
vezes por segundo. Ela lateraliza
● Rotação: moléculas lipídicas giram rapidamente ao redor de seu eixo maior e suas cadeias de hidrocarbonetos
são flexíveis
● Depende da:
Temperatura
➢ Transição de fase: bicamada sintética de um único fosfolipídio muda do estado líquido para um estado
cristalino rígido (ou gel) em um ponto de congelamento característico
➢ A temperatura na qual isso ocorre é mais baixa (ou seja, a membrana torna-se mais difícil de
congelar), se as cadeias de hidrocarbonetos forem curtas ou possuírem pontes duplas/dobras (em
insaturadas)
➢ Cadeias curtas de hidrocarbonetos: reduz a tendência
das caudas de hidrocarbonetos de interagirem umas
com outras, na mesma camada ou na monocamada
oposta
➢ Pontes duplas Cis: produzem torções nas cadeias de
hidrocarbonetos que as tornam mais difíceis de se
agruparem, de modo que a membrana torna-se mais
fluida a baixas temperaturas (insaturadas)
Composição
➢ O colesterol modula as propriedades da bicamada lipídica
➢ Quando misturados com fosfolipídios, aumenta a propriedade de barreira permeável da bicamada
lipídica
➢ Reduz a permeabilidade de bicamada a pequenas moléculas solúveis em água
PROVA: Proteína movimenta mas não faz flip-flop, apenas fosfolipídios (os outros movimentos a proteína faz, como
flexão, difusão lateral e rotação)
Proteínas da membrana plasmática
- Proteínas transmembrana e proteínas periféricas
Funções:
● Transporte de moléculas específicas
● Catálise de reações associadas à membrana (síntese de ATP. É necessário a síntese de ATP devido as grandes
substâncias que não conseguem entrar)
● Elos estruturais da membrana
● Receptores para detecção e transdução de sinais químicos
● Canais
- O modo de associação da proteína na bicamada reflete sua função
- Algumas proteínas são inseridas apenas num lado da membrana, enquanto outras atravessam toda a bicamada. As
proteínas transmembrana podem formar canais para transporte específico de moléculas através da membrana.
- A maioria das cadeias de proteínas transmembrana consiste em estruturas em alfa-hélice, com domínios funcionais
voltados para ambos os lados da membrana
Alfa hélice e folha beta-pregueada (barril beta)
- Alfa hélice proteínas transmembrana unipasso (apenas uma cadeia polipeptídica) e proteínas transmembrana
multipasso (várias cadeias polipeptídicas) . Exemplo: receptores de membrana.
- Existe as proteínas que ficam voltadas apenas para o campo superior ou inferior
- Proteínas inseridas na bicamada lipídica com função de receptor pode ser unipasso ou multipasso em alfa hélice
- Folha beta-pregueada (barril). Exemplo: porinas
Movimento das proteínas
● As proteínas não realizam movimentos de Flip-Flop
● Se movimentam através de: difusão rotacional (giram sobre um eixo perpendicular ao plano da bicamada)
● Difusão lateral (se movem lateralmente dentro da membrana)
Processos de transporte celular
● Do meio mais concentrado para o menos concentrado
Proteínas da membrana plasmática
Movimentação das proteínas
● As proteínas não realizam movimento flip-flop
● Se movimentam através de:
- Difusão rotacional (giram sobre oeixo perpendicular ao plano da bicamada)
- Difusão lateral (se movem lateralmente dentro da membrana)
Eritrócitos humanos: modelo de estudo de proteínas, visto que contêm a membrana
● Contêm a membrana plasmática mais conhecida (temos em grande quantidade)
● Disponíveis em grandes quantidades
● Membrana plasmática é única
Estudo das proteínas
● As proteínas de membrana podem ser solubilizadas e purificadas em detergentes!
(dá para separar, achar receptor dessa forma). Quando há a separação, esses
fosfolipídios criam a micela
● Detergentes:
- Rompem as associações hidrofóbicas e destroem a bicamada lipídica
- Quando misturadas às membranas, as extremidades hidrofóbicas do detergente se
ligam às regiões hidrofóbicas das proteínas das membranas, onde deslocam as
moléculas lipídicas como um colar de moléculas de detergente
● Três tipos de proteínas constituem 60% da massa de um eritrócito
● As proteínas de membrana podem ser solubilizadas e purificadas em detergentes!
Detergentes:
● Rompem as associações hidrofóbicas e destroem (separam as proteínas dos fosfolipídios – destrói os
fosfolipídios)
● Através desse processo que identificamos o HER 2, por exemplo
● Há a criação das micelas
● Quando há esse processo, eu perco a célula
Proteínas detectadas em eritrócitos humanos
● Três tipos de proteínas constituem 60% da massa de um eritrócito humano:
- Banda 3
- Glicoforina
- Espectrina
● Essas proteínas não estão presentes somente em eritrócitos (hemácias) mas também em muitos outros tipos
celulares constituem parte do citoesqueleto dos eritrócitos
Banda 3
● Proteína transmembrana multipasso (várias cadeias polipeptídicas)
● Atua como transportador de ânions, possibilitando que CO2 cruze a membrana
● Podem ser vistas como proteínas intramembrana distintas em ME (microscopia eletrônica)
Glicoforina
● Presente na superfície externa dos eritrócitos
● Primeira proteína sequenciada
● Proteína periférica, unipasso e pequena
● Muitos receptores de superfície pertencem a essa classe
Espectrina
● Principal componente do citoesqueleto dos eritrócitos
● Molécula cilíndrica, longa, fixa e flexível
● Atravessa todo o corpo celular
● Heterodímero formado por 2 subunidades grandes e similares
● Mantém a integridade estrutural e a forma bicôncava da membrana
Especializações da membrana plasmática
Microvilosidades
● Especializações digitiformes da membrana
● Ampliam a superfície celular
● Presentes em células absortivas e epiteliais intestinais
● Recobertas por um glicocálix desenvolvido (células intestinais)
● Tamanho e densidade varia conforme o tipo celular
Estereocílios
● Aumentam a superfície de trocas
● São longos e finos
● No epidídimo, estão envolvidos com a modificação da composição do
líquido em que ficam imersos os espermatozoides
Bainha de mielina
● Expansões da membrana plasmática das células nervosas
● Função principal: isolamento elétrico do axônio aumenta a velocidade do
impulso nervoso
● Passagem de nutrientes ocorre através de junções comunicantes
Glicocálix
● Região rica em carboidratos da superfície celular (glicoproteínas e glicolipídios)
● Funções:
- Reconhecimento celular
- Adesão celular
- Proteção contra lesões mecânicas e químicas
- Mantém objetos estranhos e outras células distantes
Glicocálix – sistema ABO
● Outra atividade biológica importante desempenhada pelos carboidratos de superfície celular (glicocálix) é a
especificação dos grupos sanguíneos do sistema ABO
● Cadeia de carboidrato presente na membrana plasmática da hemácia determina o tipo sanguíneo
● O que determina o tipo sanguíneo é o final da sequência de carboidrato
● Essa sequência funciona como um antígeno que está presente na hemácia
● Na hemácia eu tenho o antígeno e no meu plasma eu tenho o anticorpo
● Quem é A, tem anticorpo anti B – antígeno A
● Quem é B, tem anticorpo anti A – antígeno B
● O AB não possui anti (receptor universal) – antígeno A e B
● O tipo O não possui aglutinogênio, e possui anticorpo A e B (doador universal) – não possui antígeno
Pontos importantes da aula
● A membrana plasmática é composta por uma bicamada lipídica e por proteínas inseridas.
● A membrana plasmática envolve a célula e atua como um barreira semipermeável a maioria das moléculas
hidrossolúveis.
● A bicamada lipídica é fluida e os lipídios que a compõem realizam 4 tipos de movimentos: rotação, flexão,
difusão lateral e flip-flop.
● Os lipídios mais abundantes da membrana plasmática são os fosfolipídios. Os fosfolipídios são moléculas
anfipáticas que formam bicamadas em ambiente aquoso.
● As proteínas que compõem a membrana se movimentam na bicamada lipídica, desempenham importantes
funções e podem se associar à bicamada de diferentes maneiras.
● O melhor modelo de estudo das proteínas são os eritrócitos, onde as 3 principais proteínas celulares foram
detectadas: espectrina, glicoforina e banda 3.
● O glicocálix é uma região rica em carboidratos da membrana e sua principal função é o reconhecimento
celular.
● A membrana plasmática possui algumas especializações como: microvilosidades, estereocílios e as bainhas de
mielina.