AULA 6 MEMBRANAS BIOLOGICAS_2

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TEMA 6: MEMBRANAS BIOLÓGICAS. ESTRUTURA.
MECANISMOS DE INTERACÇÃO COM O MEIO.
MEMBRANAS BIOLÓGICAS OU BIOMEMBRANAS
As primeiras células tiveram origem a cerca de 3 a 4
biliões de anos, aquando da formação de membranas
finas que definiram as fronteiras destas células,
permitindo a criação de um compartimento interior
isolado e separado do meio exterior.
Células Procariotas
As bactérias gram - positivo e as Archaea
 possuem membrana plasmática, rodeada da parede
celular.
As bactérias gram – negativo
 têm 2 membranas (interna e externa) separadas por
uma camada de peptidoglicano
 A região entre as 2 membranas denomina-se espaço
periplasmático.
A membrana interna funciona
 barreira de permeabilidade
A membrana externa e a camada de peptidoglicano
 protecção.
 A membrana externa é permeável a pequenas moléculas
como as porinas que permitem a passagem de iões,
monossacarídeos e aminoácidos.
• Todas as células vivas (Procariotas e Eucariotas)
possuem:
– uma membrana delimitante
– são capazes de controlar a entrada e a saída de
substâncias do hialoplasma (citosol) para o meio
extracelular e vice-versa.
• O fluxo permanente de materiais dá-se através de
um envoltório muito fino:
– a membrana plasmática
BIOMEMBRANAS
• Estrutura Microscópica
 A membrana plasmática é tão fina que não pode ser
visualizada nem nos melhores microscópios ópticos.
(7,5 a 10 nanómetros ou 75 Å a 100 Å de espessura).
• Estrutura Ultramicroscópica
 Ao microscópio electrónico, a membrana plasmática
- Estrutura trilaminar (três camadas sobrepostas)
- A estrutura trilaminar é conhecida por unidade de
membrana.
BIOMEMBRANAS
• Ultraestrutura da Membrana Plasmática
BIOMEMBRANAS
• Regular o transporte de nutrientes para dentro da
célula e o transporte de resíduos para fora da célula.
• Manter as condições químicas “ideais" na célula.
• Fornecer um local para reações químicas não
susceptíveis de ocorrer num ambiente aquoso.
• Detectar sinais no ambiente extracelular.
• Interagir com outras células ou a matriz extracelular.
– (Em organismos multicelulares)
FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
• As células eucariotas possuem um sistema de
endomembranas delimitando estruturas internas, tais como:
• Lisossomas
• Peróxissomas
• Mitocôndrias
• Cloroplastos
• Retículo endoplasmático (RE)
• Complexo de Golgi
• Núcleo
• outros organoides membranosos.
O citosol também está envolvido por uma biomembrana.
• Todas as membranas celulares têm algumas características
em comum, quanto à sua composição química e propriedades.
BIOMEMBRANAS 
BIOMEMBRANAS 
• Alguns organoides têm apenas uma
membrana (peróxissomas) e outros possuem
uma membrana dupla (núcleo e
mitocôndrias).
Organoides celulares membranosos
BIOMEMBRANAS
• A bicamada lipídica das membranas biológicas confere-lhes
uma permeabilidade selectiva face a entrada e a saída de
moléculas da célula e nos organelos.
A permeabilidade varia de
acordo com a substancia
que sai e entra na célula.
BIOMEMBRANAS: MEMBRANA PLASMÁTICA E ENDOMEMBRANAS
• Estudos bioquímicos mostram que as membranas têm
composição lipoprotéica.
– São formadas por lípidos, proteínas e glúcidos
• proteínas geral/ em > quantidade (mergulhadas nos lípidos
estão as moléculas de proteínas, ora expostas na face externa,
ora na face interna ou em ambas as faces da membrana
plasmática).
• lípidos em < quantidade (extremidade hidrofóbica e hidrofílica)
– Fosfolípidos, Colesterol, Glicolípidos
• glúcidos em quantidades residuais (associados aos lípidos –
glicolípidos e proteínas - glicoproteínas)
• A composição de cada membrana celular é única, e
depende do tipo de células (eucariotas, bactérias
e Archaea) e dos diversos organelos (núcleo,
mitocôndria, etc.)
• É possível observar uma variação significativa entre
os lípidos e proteínas existentes nas diferentes
membranas.
COMPOSIÇÃO DE ALGUMAS MEMBRANAS CELULARES
Membranas Ilustração % Proteína % Lípidos % Glícidos
Mielina 18 79 3
Membrana 
plasmática do 
eritrócito 
humano
49 43 8
Membrana 
Interna 
mitocondrial
79 24 0
Membrana 
plasmática de 
Amoeba
54 42 4
BIOMEMBRANAS
• As membranas têm uma estrutura dinâmica que inclui
proteínas que desempenham uma serie de funções
essências para a célula tais como as proteínas integrais e as
periféricas
• As membranas são quase sempre constituídas por uma
maioria de proteínas.
• – Algumas membranas podem ter até 75% de proteínas,
como é o caso das membranas internas das mitocôndrias e
dos cloroplastos, envolvidas com processos energéticos;
• – As membranas mielínicas dos axónios, funcionam como
isolante eléctrico, apresentam menos de 25% de massa
proteica.
BIOMEMBRANAS – FUNÇÕES DOS COMPONENTES
 PROTEÍNAS 
• – Sustentação 
• – Difusão facilitada 
• – Transporte activo
• – Movimentos celulares 
• – Acção enzimática 
• – Recepção de sinais químicos exteriores à célula 
• – Controlo das interações entre as células dos organismos
multicelulares
BIOMEMBRANAS – FUNÇÕES DOS COMPONENTES
 LÍPIDOS
As membranas biológicas dos eucariotas e bactérias são
constituídos por três classes de lípidos:
1) Glicerofosfolípidos - componente mais proeminente
2) Esfingolípidos - adição de glícido/ grupo sacarídeo
3) Esteroides
- Os lípidos dessas classes são moléculas anfipáticas,
extremidade polar (hidrofílica) e uma cauda apolar
(hidrofóbica).
1- Glicerofosfolípidos
 São lípidos de membrana nos quais dois ácidos
gordos estão ligados por uma ligação éster ao
glicerol.
Um dos fosfolípidos mais importantes nas
membranas é a fosfatidilcolina em que o grupo
polar terminal é a colina, um álcool carregado
positivamente esterificado a um grupo fosfato
carregado negativamente.
BIOMEMBRANAS – FUNÇÕES DOS COMPONENTES
LÍPIDOS
BIOMEMBRANAS – FUNÇÕES DOS COMPONENTES
LÍPIDOS
2- Esfingolípidos
são uma classe de lípidos derivados da
Esfingosina (um amino álcool com uma cadeia
longa de hidrocarbonetos).
 Contêm na sua extremidade um grupo polar e na
cauda duas cadeias apolares. Uma destas cadeias
é a esfingosina, a outra uma cadeia longa de um
ácido gordo ligada a esfingosina por uma ligação
amida.
BIOMEMBRANAS- FUNÇÕES DOS COMPONENTES
 LÍPIDOS
Esfingomielina
 é o mais abundante dos esfingolípidos. Encontra-se
presente na membrana plasmática de células
animais, na mielina, uma membrana protectora que
rodeia e isola electricamente os axónios de alguns
neurónios.
• Alguns esfingolípidos são glicolípidos que tem como
grupo polar um glúcido ligado a esfingosina.
• Os glicolípidos constituem cerca de 2 a 10% do total
de lípidos na membrana plasmática, sendo muito
abundantes nos tecidos nervosos (cerca de 25%).
BIOMEMBRANAS- FUNÇÕES DOS COMPONENTES
 LÍPIDOS
3- Os Esteroides
A característica estrutural deste grupo de lípidos é
o núcleo esteroide, planar e rígido que consiste na
fusão de quatro anéis.
Os esteroides além das suas funções importantes
como precursores para a diversidade de compostos
com actividade biológica especifica (hormonas
esteroides), desempenham um papel importante
como lípidos estruturais presentes nas membranas
biológicas na maior parte das células eucariotas.
O Colesterol é o esteroide mais importante nas
membranas dos animais, estando ausente nas
membranas dos procariotas.
O Colesterol existe em diferentes percentagens em
quase todas as células animais constituindo cerca de
20% dos lípidos de membrana de algumas células
nervosas.
BIOMEMBRANAS- FUNÇÕES DOS COMPONENTES
LÍPIDOS
3- Os Esteroides
EXEMPLOS DE LÍPIDOS PRESENTES NA MEMBRANA PLASMÁTICA
ORIGEM PRINCIPAIS LÍPIDOS PRESENTES RÁCIO PROTEÍNA/LÍPIDOS (M/M) 
Membrana plasmática do 
Hepatócito 
Colesterol, Fosfatidilcolina, 
Fosfatidiletanolaminina, 
Fosfatidilserina, Esfingomielina 
1,0 -1,4 
Membrana plasmática da Célula 
epitelial intestinal 
Colesterol, Fosfatidilcolina, 
Fosfatidiletanolaminina, 
Fosfatidilserina, Esfingomielina 
4,6 
Membrana plasmáticado Eritrócito Fosfatidilinositol, Colesterol, 
Fosfatidilcolina, 
Fosfatidiletanolaminina, 
Fosfatidilserina, Esfingomielina 
1,6 -1,8 
Mielina (camada lipoproteica que 
envolve o axónio) 
Colesterol, Cerebrósidos, 
Fosfatidiletanolaminina, 
Fosfatidilscolina 
0,25 
Parede celular de uma Bactéria 
Gram-positiva 
Difosfatidilglicerol, 
Fosfatidilglicerol, 
Fosfatidiletanolmina 
2,0 - 4,0 
 GLÍCIDOS
 Exclusivamente encontrados na monocamada
externa da membrana plasmática.
• Quantidades residuais
• 3 a 8% (membrana interna da mitocôndria 0%)
• Associados às proteínas e lípidos
• Exercem um papel
• protector
• reconhecimento de substâncias exteriores à
célula.
BIOMEMBRANAS- FUNÇÕES DOS COMPONENTES
GLICOCÁLICE
Camada que envolve a membrana citoplasmática presente em
células animais.
GLICOCÁLICE
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
• - Permeabilidade Selectiva
• - Fluidez/ Difusão
• - Selagem
• - Fusão de Membranas/ Plasticidade e Vesículas
• - Assimetria
• - Formação de Lipid Rafts (jangadas de lípidos)
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
- Permeabilidade Selectiva
• É uma propriedade da membrana plasmática que
consiste em controlar a entrada e a saída de
substancias da célula.
• Para desempenhar esta função, as células
desenvolveram sistemas para transportar moléculas
hidrossolúveis, nutrientes, resíduos metabólicos e
regular as concentrações intracelulares de iões.
-
- Fluidez/ Difusão
• A fluidez permite a dispersão das proteínas a partir 
do local onde foram introduzidas na bicamada 
durante a sua síntese. 
• As membranas biológicas são estruturas
dinâmicas onde os lípidos rodam livremente em
torno dos seus eixos e as proteínas estão também
em constante movimento lateral dentro de cada
folheto da membrana (difusão lateral).
• A capacidade de difusão lateral dos lípidos na
bicamada significa que esta pode funcionar como
um fluido.
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
• O grau de fluidez depende da temperatura e da
composição das estruturas das caudas hidrofóbicas
dos fosfolípidos.
• A presença de ácidos gordos insaturados ou de
cadeias curtas aumenta a fluidez da membrana.
• O colesterol é um importante regulador da fluidez
membranar nos animais.
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
- Fluidez/ Difusão
• Proposto em 1972 por Jonathan Singer e Garth
Nicolson.
• Este modelo mostra que as os lípidos formam
uma camada dupla e continua no meio da qual se
encaixam moléculas de proteínas.
• A dupla camada de fosfolípidos é fluida de
consistência oleosa e as proteínas mudam
continuamente de posição como se fossem peças
de um mosaico.
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
MODELO DO MOSAICO FLUIDO
MODELO DO MOSAICO FLUIDO
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
- Selagem (Self- Sealing)
• É a capacidade das membranas biológicas
voltarem a fechar-se rápida e espontaneamente
quando sujeitas a ruptura.
• Nos sistemas biológicos esta propriedade é crucial
pois a existência de aberturas nas membranas
celulares poderia ser letal.
• A capacidade de selagem é essencial para manter
a integridade das células numa serie de processos
que envolvam a fusão de membranas como a
divisão celular.
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
- Fusão de membranas / Plasticidade
A capacidade de fusão de segmentos de membrana
permite a sua reorganização sem perda de
continuidade.
A plasticidade das membranas é fundamental em
vários processos celulares tais como:
- Separação de duas membranas plasmáticas durante
a divisão celular e fusão de vesículas.
-Entrada de um vírus com envelope na célula
hospedeira (por ex. vírus influenza).
- absorção celular de colesterol.
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
- Assimetria
• Permite que os dois lados da membrana participem
em actividades diferentes . As suas faces externa e
interna apresentam diferentes composições.
• Por exemplo nas membranas celulares dos
glóbulos vermelhos humanos (eritrócitos), existe
mais fosfatidilcolina e esfingomielina na face
exterior, enquanto que na face interna se encontra
a maior parte de fosfatidilserina e
fosfatidiletanolamina.
Os lípidos e as proteínas membranares também
apresentam uma assimetria considerável.
PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
- Formação de Lipid Rafts (Jangada de Lípidos)
• são pequenos domínios (10-20 nm) heterogéneos
e altamente dinâmicos que compartimentalizam
processos celulares.
• Um exemplo de microdomínios é a associação
entre moléculas de esfingolípidos (que se
encontram na face externa da membrana
plasmática) e de colesterol.
As substâncias entram e saem da célula de diferentes
formas e o transporte por meio da membrana pode
ser classificado em dois grupos: passivo e activo.
 Transporte passivo: é aquele em que não há
gasto de energia durante o processo.
 Transporte activo: é aquele em que há gasto de
energia durante o processo.
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
TRANSPORTE PASSIVO
Existem três tipos de transporte passivo :
 Difusão simples
 Difusão facilitada 
 Osmose
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
 DIFUSÃO SIMPLES
 Tipo de transporte em que moléculas e iões são
transportados de forma natural do local onde
estão em maior concentração para o local onde
se apresentam em menor quantidade. Nesse
caso ocorre um movimento de substâncias a
favor do gradiente de concentração.
- Por exemplo o oxigênio e o gás carbônico atravessam a
membrana plasmática dessa forma.
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
 DIFUSÃO FACILITADA
 É aquela em que há uma proteína da membrana que actua
como um transportador.
 Cada transportador tem uma velocidade máxima característica
 Esse transporte acontece a favor do gradiente de
concentração, mas substâncias impermeáveis estão
envolvidas, por isso há necessidade de ligação a uma
proteína transportadora. Essas proteínas apresentam um sítio
de ligação para que o soluto possa ser transportado. Após a
ligação, elas sofrem uma modificação que faz com que o
soluto seja levado de um lado para outro.
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
 DIFUSÃO FACILITADA
Quando os transportadores levam um só tipo de moléculas
(Transporte simples ou Uniporte)
 Quando o transportador leva simultaneamente dois tipos de
moléculas (Cotransporte):
- Quando a célula utiliza o movimento a favor do gradiente
de uma das substancias para transportar a outra contra o
seu gradiente de concentração (Na+ e glicose), Transporte
Unidirecional ou Simporte.
- Quando existe um transporte de troca, ou seja transporte
em direções opostas, Transporte Antiparalelo ou
Antiporte.
 OSMOSE
 É um tipo especial de difusão.
 Ocorre entre dois meios aquosos que são separados por
uma membrana semipermeável.
 A água difunde-se do meio menos concentrado para o
mais concentrado até que o equilíbrio seja alcançado
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
- Solução hipertónica: quando o número de partículas do
soluto é maior do que o fluido celular.
- Solução hipotónica: quando o número de partículas do
soluto é menor do que o fluido celular.
- Solução isotónica: contem um número de partículas do
soluto igual ao do fluido celular (injeção intravenosa)
OSMOSE EM CÉLULAS ANIMAIS E VEGETAIS (PESQUISA INDIVIDUAL)
o processo de osmose tem como finalidade igualar as
concentrações das soluções, até que se atinja um equilíbrio.
Para isso temos os seguintes tipos de solução:
 OSMOSE
 Ocorre com gasto de energia e, assim como na
difusão facilitada, ocorre com a ajuda de proteínas
transportadoras, que são denominadas de
bombas.
 Diferentemente da difusão, o transporte ocorre
contra o gradiente de concentração. O exemplo
mais conhecido de transporte activo é a bomba de
sódio e potássio.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
TRANSPORTE ACTIVO
Tipos de transporte activo :
Bomba Sódio e Potássio
Bomba de Cálcio
Exocitose
Endocitose
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
Bomba de Sódio e Potássio
 É um tipo de transporte activoque ocorre em todas as
células do corpo e está directamente relacionada com a
transmissão de impulsos nervosos e a contração muscular.
 O processo ocorre devido às diferenças de concentrações
dos iões sódio (Na+) e potássio (K+) dentro e fora da célula.
 Para manter a diferença de concentração dos dois iões no
meio interno e externo da célula, é preciso utilizar energia na
forma de ATP.
FUNCIONAMENTO DA BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO ( PESQUISA INDIVIDUAL)
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
Bomba de Cálcio
 É uma estrutura de natureza proteica responsável pelo
transporte de cálcio através das membranas celulares.
 Essa estrutura depende do ATP e é considerada uma proteína
do tipo ATPase, também chamada Ca 2+ -ATPase.
 O Ca 2+ -ATPase é encontrado em todas as células de
organismos eucariotas e é essencial para a homeostase do
cálcio na célula.
 Essa proteína realiza um transporte activo primário, uma vez
que o movimento das moléculas de cálcio vai contra o seu
gradiente de concentração.
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
Tipos de Ca 2+ -ATPase
De acordo com sua localização em células animais foram
descritos três tipos de Ca 2+ -ATPases:
 bombas localizadas na membrana plasmática
(PMCA),
 bombas localizadas no retículo endoplasmático e na
membrana nuclear (SERCA)
 bombas encontradas na membrana do aparelho de
Golgi (SPCA).
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
 Regular os níveis citosólicos de cálcio no organismo
O Ca 2+ desempenha papéis importantes na célula, por isso a
sua regulação dentro delas é essencial para o seu bom
funcionamento.
Um aumento na concentração do ião Ca 2+ no citoplasma da
célula desencadeia várias respostas, como contrações
musculares, liberação de neurotransmissores e
degradação do glicogênio.
Funções da bomba de cálcio
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
A célula é muito sensível a alterações na
concentração de Ca 2+.
Ao apresentar uma diferença tão acentuada com a
sua concentração extracelular, é importante restaurar
com eficiência os seus níveis citosólicos normais.
TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
Funções da bomba de cálcio
Endocitose e exocitose ( Pesquisa individual)