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BIOLOGIA I PRÉ-VESTIBULAR 183SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 07 MEMBRANA PLASMÁTICA I INTRODUÇÃO Todo organismo precisa interagir com o ambiente ao seu redor. Como ser vivo, este organismo é formado obrigatoriamente por células. Assim, o que garante sua individualidade é a capacidade de trocar substâncias entre os meios intracelular e extracelular, mantendo sua constituição, no entanto, diferente do que está à sua volta. Para que tal característica seja possível, é necessária uma estrutura que delimite a célula e, ao mesmo tempo, possibilite toda uma gama de interações moleculares. É preciso impedir a entrada e saída de algumas moléculas e facilitar a passagem de outras. A estrutura responsável por estas funções é a membrana plasmática (membrana citoplasmática ou celular). Representação esquemática da disposição natural de moléculas de lipídios que fazem parte das membranas celulares, quando colocadas em meio aquoso. Observe que se rompemos essa estrutura, ela tende a se fechar novamente. MEMBRANA PLASMÁTICA CONSTITUIÇÃO Consiste num fi no envoltório presente em todas as células, observável ao microscópio eletrônico. Sua composição química envolve fosfolipídios, proteínas e glicídios. Em células animais, além destas moléculas, observamos o colesterol que é responsável pelo controle de sua fluidez. Os fosfolipídios, por possuírem uma região hidrofílica e outra hidrofóbica, formam uma bicamada. As proteínas fi cam imersas parcial ou totalmente na bicamada bicamada de fosfolipídios. Os carboidratos, por sua vez, fi cam expostos à face externa da membrana, ligados aos fosfolipídios ou às proteínas. ESTRUTURA Segundo o modelo de Singer e Nicholson (1972), mais aceito atualmente, a estrutura da membrana plasmática é caracterizada pela sua fluidez e permeabilidade seletiva (semipermeabilidade) que possibilitam a troca de substâncias com o meio de acordo com suas características físico-químicas. Segundo ele, a membrana apresenta: • modelo do mosaico fluido; • moléculas de proteínas imersas total ou parcialmente na bicamada de fosfolipídios; • componentes com movimentação, determinando certa fluidez; • presença de glicídios na face externa. ESPECIALIZAÇÕES A membrana citoplasmática pode apresentar especializações que possibilitem a realização de funções específi cas por diferentes tipos celulares. Assim, se pensarmos em uma célula intestinal, ela deve apresentar estruturas que possibilitem maior capacidade de absorção, enquanto uma célula da epiderme (superfície da pele) precisará de maior adesão às células vizinhas. Desta forma, podemos imaginar que as especializações da membrana citoplasmática cumpram as seguintes funções: absorção, adesão célula a célula, adesão célula à matriz e comunicação. Microvilosidades: Invaginações da membrana que ocorrem em epitélio de absorção, com intuito de ampliar a superfície de contato da célula com o ambiente externo. PRÉ-VESTIBULAR184 BIOLOGIA I 07 MEMBRANA PLASMÁTICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO Interdigitações: Saliências e reentrâncias laterais capazes de determinar uma maior adesão entre as células. Desmossomos: Estruturas complexas em forma de disco constituído pela justaposição de duas regiões elétron-densas, encontradas em porções contíguas da face citoplasmática da membrana celular de duas células vizinhas. No espaço intercelular constata-se uma substância densa (mucopolissacarídeos ácidos e proteínas) que promove adesão, atuando em conjunto com tonofi brilas intracelulares que convergem ao local, conferindo suporte mecânico para a adesão entre as células. Junções comunicantes (GAP) ou Plasmodesmos: São pontes citoplasmáticas entre células vizinhas. Eles formam-se por interrupções temporárias das membranas de cada uma das células. Sua função é possibilitar a comunicação intercelular, permitindo a passagem de substâncias líquidas e alguns solutos de uma célula para outra. Zônula de Oclusão (zônula occludens): Pontos de adesão entre membranas distintas de células adjacentes, criando uma barreira à difusão (passagem de substâncias entre as células). Zônula de Adesão (zônula adherens): Semelhante ao desmossomo, apresenta região elétron-densa, constatando-se a formação de uma trama terminal, formada por uma disposição especial de microfi lamentos citoplasmáticos de actina, que confere maior resistência à região. Hemidesmossomos: Estruturas compostas por metade da unidade formadora de um desmossomo que possibilitam a adesão de uma célula à lâmina basal, ou seja, prendem a célula às proteínas que fi cam abaixo de si no limite entre tecidos biológicos. PROTREINO EXERCÍCIOS 01. Destaque duas especializações da membrana plasmática. 02.Descreva o papel das microvilosidades. 03. Aponte a função dos desmossomos. 04. Relate as estruturas que formam que compõem a membrana plasmática. 05. Descreva o papel do glicocálix na célula. PROPOSTOS EXERCÍCIOS 01. (Ufjf-pism 1) Um professor do ensino médio de uma tradicional escola de Juiz de Fora resolveu fazer uma aula prática sobre membrana plasmática com seus alunos. Ele criou em laboratório células com as superfícies fluorescentes para o estudo do modelo proposto por Singer e Nicolson. Neste experimento, ele usou uma célula com a superfície fluorescente e observou-a em microscópio acoplado a um laser. O laser utilizado neste caso é capaz de degradar a fluorescência conjugada às moléculas na superfície celular. Iniciado o experimento, ele expôs um ponto específi co da célula ao laser. Após cinco minutos de exposição da incidência do laser, observou que a região exposta perdia a fluorescência, mas o restante da célula continuava fluorescente. Entretanto, após uma hora de exposição, no mesmo ponto focal, toda a célula perdia a fluorescência. Baseado nesse experimento responda à questão abaixo. Quais moléculas perderam a fluorescência e qual é o modelo evidenciado neste experimento? a) Lipídeos e Glicolipídeos – Mosaico fluido. b) Proteínas e Glicoproteínas – Mosaico fluido. c) Lipídeos e Proteínas – Mosaico simétrico. d) Lipídeos e Proteínas – Mosaico fluido. e) Proteínas e Glicoproteínas – Mosaico simétrico. 02. (ENEM) Para explicar a absorção de nutrientes, bem como a função das microvilosidades das membranas das células que revestem as paredes internas do intestino delgado, um estudante realizou o seguinte experimento: PRÉ-VESTIBULAR 07 MEMBRANA PLASMÁTICA I 185 BIOLOGIA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO Colocou 200 ml de água em dois recipientes. No primeiro recipiente, mergulhou, por 5 segundos, um pedaço de papel liso, como na FIGURA 1; no segundo recipiente, fez o mesmo com um pedaço de papel com dobras simulando as microvilosidades, conforme FIGURA 2. Os dados obtidos foram: a quantidade de água absorvida pelo papel liso foi de 8 ml enquanto pelo papel dobrado foi de 12 ml. Com base nos dados obtidos, infere-se que a função das microvilosidades intestinais com relação à absorção de nutrientes pelas células das paredes internas do intestino é a de a) manter o volume de absorção. b) aumentar a superfície de absorção. c) diminuir a velocidade de absorção. d) aumentar o tempo de absorção. e) manter a seletividade na absorção. 03. (MACKENZIE) O esquema representa um modelo de organização da membrana plasmática. A respeito dele, assinale a alternativa correta. a) Essa organização é encontrada somente em células eucarióticas. b) A substância apontada em 1 ocupa local fixo na membrana. c) As membranas que compõem organelas celulares apresentam apenas uma camada de fosfolipídios. d) A seta 2 indica carboidratos que compõem o glicocálix. e) A substância apontada em 1 está envolvida apenas em transportes ativos. 04. (UECE) Analise as seguintes afirmações sobre membrana plasmática e assinale-as com V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas. ( ) Cada tipo de membrana possui proteínas específicas que funcionam como portas de entrada e saída de moléculas domeio interno para o meio externo à célula, e vice versa. ( ) Mosaico fluido é o modelo válido para explicar a membrana plasmática, mas não para as membranas que envolvem as organelas celulares. ( ) As proteínas periféricas se encontram embutidas nas membranas, interagindo fortemente com as porções hidrofóbicas dos lipídios e, por essa razão, são de difícil isolamento em laboratório. ( ) O2, CO2, ácidos graxos e hormônios esteroides são substâncias que entram e saem da célula por difusão simples, pois o movimento acontece apenas pela força do gradiente de concentração. A sequência correta, de cima para baixo, é: a) V, F, V, F. b) F, V, F, V. c) V, F, F, V. d) F, V, V, F. 05. (UERJ) Junções comunicantes ou junções gap, um tipo de adaptação da membrana plasmática encontrada em células animais, permitem a comunicação entre os citoplasmas de células vizinhas. Esse tipo de associação entre as células proporciona o seguinte resultado: a) forte adesão b) barreira de proteção c) integração funcional d) exocitose de substâncias 06. (ENEM) Visando explicar uma das propriedades da membrana plasmática, fusionou-se uma célula de camundongo com uma célula humana, formando uma célula híbrida. Em seguida, com o intuito de marcar as proteínas de membrana, dois anticorpos foram inseridos no experimento, um específico para as proteínas de membrana do camundongo e outro para as proteínas de membrana humana. Os anticorpos foram visualizados ao microscópio por meio de fluorescência de cores diferentes. A mudança observada da etapa 3 para a etapa 4 do experimento ocorre porque as proteínas a) movimentam-se livremente no plano da bicamada lipídica. b) permanecem confinadas em determinadas regiões da bicamada. c) auxiliam o deslocamento dos fosfolipídios da membrana plasmática. d) são mobilizadas em razão da inserção de anticorpos. e) são bloqueadas pelos anticorpos. 07. (UERJ) Os diferentes tipos de transplantes representam um grande avanço da medicina. Entretanto, a compatibilidade entre doador e receptor nem sempre ocorre, resultando em rejeição do órgão transplantado. O componente da membrana plasmática envolvido no processo de rejeição é: a) colesterol b) fosfolipídeo c) citoesqueleto d) glicoproteína PRÉ-VESTIBULAR186 BIOLOGIA I 07 MEMBRANA PLASMÁTICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 08. (UECE) Assinale a opção que completa corretamente as lacunas do seguinte enunciado: “A fonte energética primária para os animais vivos é constituída pelos 1__________ que, associados a outras 2__________, produzem glicoproteínas e glicolipídeos que compõem o 3__________, estrutura importante na proteção e no reconhecimento celular”. a) 1lipídios, 2micromoléculas, 3glicocálix b) 1carboidratos, 2micromoléculas, 3envoltório celular c) 1lipídios, 2macromoléculas, 3envoltório celular d) 1carboidratos, 2macromoléculas, 3glicocálix 09. (MACKENZIE) A respeito da membrana plasmática, é correto afirmar que a) as moléculas de fosfolipídios são completamente apolares. b) a fluidez da membrana permite a movimentação das proteínas que fazem parte dessa membrana. c) os canais de transporte permanecem abertos o tempo todo. d) a difusão facilitada é um processo que independe da participação de proteínas. e) a organização da membrana plasmática é diferente da membrana que forma as organelas celulares. 10. (MACKENZIE) A respeito do esquema acima, que representa um fragmento de membrana plasmática, são feitas as seguintes afirmações. I. A seta A indica o glicocálix, responsável por proteger a membrana. II. As moléculas indicadas em B são líquidas, o que permite a movimentação de substâncias pela membrana. III. As diferenças de afinidade com a água, apresentadas pelos componentes da molécula, apontada em B, permitem a formação de uma película que regula a passagem de substâncias. IV. As moléculas, indicadas em C, podem servir como transportadoras de substâncias por meio da membrana. São corretas a) apenas as afirmativas II, III e IV. b) apenas as afirmativas II e IV. c) as afirmativas I, II, III e IV. d) apenas as afirmativas I, II e III. e) apenas as afirmativas I, III e IV. 11. (UECE) Sobre o modelo mosaico fluido das membranas celulares, é correto afirmar-se que a) os componentes mais abundantes da membrana são fosfolipídios, proteínas e aminoácidos livres. b) a membrana tem constituição glicoproteica. c) lipídios formam uma camada única e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. d) a dupla camada de fosfolipídios é fluida, possui consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. 12. (FGV) As células procariontes e as células eucariontes diferenciam-se e assemelham-se em diversos aspectos, como, por exemplo, quanto à presença de membranas internas, constituindo as organelas e o envoltório nuclear, e quanto à constituição dos envoltórios membranosos. Assinale a alternativa que cita, correta e respectivamente, uma diferença e uma semelhança relacionadas às membranas das células procariontes e eucariontes. a) Mitocôndrias com membranas internas e externas nas células eucariontes; e constituição de dupla camada lipoproteica nas membranas de ambas as células. b) Ribossomos com membranas simples nas células procariontes; e constituição de glicoproteínas e glicolipídios nas membranas de ambas as células. c) Cloroplastos com clorofila imersa nas membranas internas nas células eucariontes; e constituição de dupla camada celulósica nas membranas de ambas as células. d) Lisossomos contendo enzimas digestivas nas células procariontes; e constituição de dupla camada proteica nas membranas de ambas as células. e) Ribossomos aderidos às membranas do retículo rugoso nas células eucariontes; e constituição de polissacarídeos nas membranas de ambas as células. 13. (FGV) As setas 1, 2 e 3, na figura seguinte, indicam biomoléculas componentes da membrana plasmática de uma célula animal. Com base nas funções desempenhadas pela membrana em diferentes tipos celulares, é correto afirmar que a) a biomolécula 1 é um carboidrato componente do glicocálix e atua no reconhecimento intercelular. b) a biomolécula 2 é um fosfolipídio componente da bicamada e atua no transporte de gases respiratórios nos eritrócitos. c) a biomolécula 3 é um polissacarídeo componente da parede celular e confere resistência e sustentação às células ósseas. d) as biomoléculas 1 e 3 são proteínas da bicamada e realizam a contração e o relaxamento nas células musculares. e) as biomoléculas 2 e 3 são aminoácidos do glicocálix e atuam na síntese de secreções nas células epiteliais. PRÉ-VESTIBULAR 07 MEMBRANA PLASMÁTICA I 187 BIOLOGIA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 14. (ACAFE) A membrana plasmática, também denominada membrana celular ou plasmalema é a estrutura que delimita todas as células vivas, tanto as procariontes como as eucarióticas. A seguir está representado, esquematicamente, o modelo sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, para a constituição da membrana plasmática, denominado Modelo Mosaico Fluido. Acerca do tema, é correto afirmar: a) A membrana celular apresenta três funções principais: revestimento, proteção e permeabilidade seletiva. Na face externa da membrana plasmática dos animais encontramos o glicocálix que, entre outras funções, é responsável pelo reconhecimento celular, sendo, por isso, de grande importância em transplantes. b) Segundo o Modelo Mosaico Fluido, a membrana celular é formada basicamente por uma bicamada lipídica e por proteínas. A bicamada lipídica é constituída por fosfolipídios, colesterol e glicolipídios. Os fosfolipídios são os lipídios mais abundantes, constituídos de “caudas” polares (hidrofílica) e por ácidos graxos “cabeça” apolar (hidrofóbica). c) Como a membrana plasmática representa a superfície das células, muitas vezes necessita adaptações especiais, denominadas especializações damembrana. Entre essas especializações, encontram-se as microvilosidades, cuja função é aumentar a superfície de contato com o meio externo, possibilitando a adesão entre as células. São encontradas no epitélio do intestino delgado humano. d) A capacidade de uma membrana de ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define a sua permeabilidade. A passagem de substâncias através das membranas celulares envolve vários mecanismos, como o transporte ativo, onde algumas substâncias podem atravessar a membrana plasmática de forma espontânea, sem gasto de energia, e o transporte passivo, onde ocorre o gasto de energia (ATP). 15. (UEMG) Crianças e adultos, geneticamente predispostos, ao ingerirem glúten (mistura de proteínas que se encontram naturalmente no endosperma de sementes de gramíneas) iniciam a produção de anticorpos que atacam o próprio epitélio intestinal. Esse ataque resulta na perda das microvilosidades intestinais que desencadeia um conjunto de sinais e sintomas conhecidos como Doença Celíaca. A figura abaixo demonstra o epitélio de indivíduos normais e as alterações que ocorrem em indivíduos portadores de Doença Celíaca. Os portadores de Doença Celíaca ficam predispostos a desenvolverem a) hemofilia por deficiência na produção de fatores de coagulação. b) infecções respiratórias por deficiência no movimento ciliar da traqueia. c) infertilidade devido à falta de mobilidade do flagelo do espermatozoide. d) anemia por deficiência na absorção de ferro, vitamina B12 e ácido fólico. 16. (UEMA) Um indivíduo foi submetido a uma intervenção cirúrgica em que foi removida a metade do seu intestino delgado. Após alta hospitalar, o paciente passou a perder peso rapidamente em virtude da má absorção de nutrientes. A estrutura celular perdida durante esse processo cirúrgico que comprometeu a absorção de nutrientes é denominada a) carioteca. b) interdigitação. c) microvilosidade. d) mitocôndria. e) cloroplasto. 17. (UFRGS) A membrana plasmática é uma estrutura que atua como limite externo da célula, permitindo que esta realize suas funções. Com relação à membrana plasmática, considere as afirmações abaixo. I. Sua estrutura molecular tem como componentes básicos lipídeos e proteínas. II. Os fosfolipídeos apresentam uma região hidrofílica que fica voltada para o ambiente não aquoso. III. O esteroide colesterol é um lipídeo presente na membrana plasmática de células animais e vegetais. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 18. (UDESC) Assinale a alternativa incorreta em relação às membranas plasmáticas. a) As mitocôndrias, os lisossomos e o complexo golgiense são organelas citoplasmáticas revestidas por membrana plasmática. b) A estrutura básica de uma membrana plasmática consiste em uma bicamada de fosfolipídeos associada a proteínas, carboidratos e esteróis. c) A membrana plasmática é uma estrutura típica das células animais, sendo substituída pela parede celular nas células vegetais. d) As proteínas de membrana têm como uma de suas funções permitir o transporte de substâncias de dentro para fora da célula e vice-versa. e) As membranas plasmáticas exercem a importante função de reconhecimento celular, participando da integridade de tecidos biológicos. 19. (UNIRIO) As células animais apresentam um revestimento externo específico, que facilita sua aderência, assim como reações a partículas estranhas, como, por exemplo, as células de um órgão transplantado. Esse revestimento é denominado: a) membrana celulósica. b) glicocálix. c) microvilosidades. d) interdigitações. e) desmossomos. PRÉ-VESTIBULAR188 BIOLOGIA I 07 MEMBRANA PLASMÁTICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 20. (ENEM) A fluidez da membrana celular é caracterizada pela capacidade de movimento das moléculas componentes dessa estrutura. Os seres vivos mantêm essa propriedade de duas formas: controlando a temperatura e/ou alterando a composição lipídica da membrana. Neste último aspecto, o tamanho e o grau de insaturação das caudas hidrocarbônicas dos fosfolipídios, conforme representados na figura, influenciam significativamente a fluidez. Isso porque quanto maior for a magnitude das interações entre os fosfolipídios, menor será a fluidez da membrana. Assim, existem bicamadas lipídicas com diferentes composições de fosfolipídios, como as mostradas de I a V. Qual das bicamadas lipídicas apresentadas possui maior fluidez? a) I b) II c) III d) IV e) V 05. APROFUNDAMENTO EXERCÍCIOS DE 01. (FAC. SANTA MARCELINA - Medicin) As células apresentam membrana plasmática com composição química e estrutura semelhantes entre si. a) Indique a composição química e o tipo de permeabilidade característicos da membrana plasmática. b) Os cientistas Singer e Nicholson sugeriram um modelo para a membrana plasmática. Que denominação foi dada para esse modelo? Descreva a estrutura da membrana plasmática de acordo com esse modelo. 02. (PUCRJ) A membrana plasmática tem três funções principais: revestimento, proteção e permeabilidade seletiva. Considerando a função de permeabilidade seletiva, descreva os processos pelos quais as substâncias atravessam a membrana plasmática. 03. (USCS - Medicina) A figura traz uma representação esquemática da membrana plasmática, segundo o modelo do mosaico fluido. a) Explique por que esse modelo é chamado de mosaico fluido. b) As setas indicam uma mesma classe de moléculas. Cite duas funções das moléculas indicadas pelas setas. 04. (UEMA) Ao longo do tempo, os cientistas têm estudado várias modificações sofridas pela membrana plasmática, tais como microvilosidades e interdigitações que desempenham funções importantes na manutenção da saúde do ser vivo. Conceitue microvilosidades e interdigitações, relacionando-as com a nutrição e a proteção do ser humano. 05. (UNB) Produtos de limpeza, como sabão, detergente, desentupidor de pia e alvejante, geralmente utilizados em residências, apresentam, na sua composição, compostos como hidróxido de sódio (NaOH) e hipoclorito de sódio (NaClO). A esse respeito, julgue o item a seguir. Considerando-se que, para extrair DNA de uma célula, seja necessária a destruição das membranas, é correto inferir que, para tal procedimento, as células devam ser expostas a um detergente. GABARITO EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. D 02. B 03. D 04. C 05. C 06. A 07. D 08. D 09. B 10. C 11. D 12. A 13. A 14. A 15. D 16. C 17. A 18. C 19. B 20. B EXERCÍCIOS DE APROFUNDAMENTO 01. a) A composição química da membrana plasmática é lipoproteica e a permeabilidade é seletiva, exercendo controle sobre as substâncias que entram ou saem da célula. b) Denominado Modelo do Mosaico Fluido. De acordo com esse modelo, a membrana plasmática constitui-se por bicamada fosfolipídica, onde as proteínas se distribuem. 02. 1. Transporte passivo (sem gasto de energia): difusão simples: passagem de substâncias do meio mais concentrado de solutos para o meio menos concentrado; difusão facilitada: passagem de substâncias auxiliadas por proteínas de membrana; e osmose: passagem de água do meio menos concentrado de solutos para o meio mais concentrado de solutos. 2. Transporte ativo (com gasto de energia – ATP): substâncias transportadas do meio menos concentrado para o mais concentrado, contrário ao gradiente de concentração. 3. Transporte de macromoléculas (em bloco): endocitose: englobamento de substâncias para dentro da célula. Dois tipos: fagocitose: partículas sólidas capturadas através de pseudópodes, projeções da membrana; e pinocitose: partículas líquidas capturadas através da invaginação da membrana, formando vesículas; exocitose: saída de substâncias através de vesículas. 03. a) O modelo para a membrana plasmática é chamado de mosaico fluido por ser formado por uma bicamada de fosfolipídios, onde se deslocam livremente diferentes tipos (mosaico) de proteínas.b) As setas indicam alguns tipos de proteínas imersas na bicamada lipídica. Algumas estão voltadas para a face externa da membrana, podendo exercer as funções de reconhecimento ou receptoras. Outras atravessam completamente a espessura da membrana, executando o papel de transportadoras. 04. As microvilosidades são evaginações da membrana plasmática das células epiteliais que revestem o intestino delgado. Elas aumentam a superfície de absorção alimentar. As interdigitações são encaixes entre as membranas das células epiteliais e funcionam como estruturas de adesão celular, evitando a saída de fluidos corpóreos e a entrada de agentes nocivos pelos espaços entre as células dos epitélios de revestimento. 05. Correto. Os detergentes conseguem dissolver a bicamada lipídica formadora das membranas celulares, permitindo a extração do DNA celular. ANOTAÇÕES