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Membranas Patricia Coltri coltri@usp.br 27/8/12 Nesta aula: • Qual o papel das membranas na célula? • Composição • Estrutura e organização Qual o papel das membranas nas células? Qual o papel das membranas nas células? • Membrana plasmá>ca • Nuclear • Complexo de Golgi • ReBculo endoplasmá>co • Mitocôndria • Peroxissomos • Cloroplastos (plantas) Qual o papel das membranas nas células? • Compar>mentalização celular • Definem limites da célula: membrana plasmá>ca • Manutenção das diferenças entre espaço intra-‐ e extra-‐membranar • Detecção e transdução de sinais • Transporte sele>vo de solutos • Produção e transmissão de sinais elétricos Modelo do Mosaico Fluido • Singer e Nicolson 1972 – Fluidez – Flexibilidade – Semi-‐permeabilidade – Auto-‐selante Figure 10-11 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) água Lipídeos (polar) Lipídeos (ácido graxo) Membranas Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Composição -‐ Lipídeos: -‐ fosfolipídeos -‐ colesterol -‐ glicolipídeos -‐ Proteínas -‐ glicoproteínas Figure 10-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Composição: Lipídeos Figure 10-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Composição: Lipídeos Polar -‐ hidroWlica Apolar -‐ hidrofóbica Figure 10-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Composição: Lipídeos Polar -‐ hidroWlica Apolar -‐ hidrofóbica anfi$licas -‐ Regiões hidrofóbicas: maior interação -‐ empacotamento Bicamada lipídica Figure 10-7 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 10-8 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Bicamada lipídica Bicamada lipídica Composição -‐ Lipídeos: -‐ fosfolipídeos -‐ colesterol -‐ glicolipídeos -‐ Proteínas -‐ glicoproteínas Composição: Lipídeos – Arranjados na bicamada lipídica – Estudos de espectrometria de massas: 500-‐1000 lipídeos – ~50% massa – 109 moléculas na membrana plasmá>ca de uma célula animal pequena – Fosfolipídeos, colesterol e glicolipídeos Fosfolipídeos (fosfoglicerídeos) Figure 10-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Fosfolipídeos Figure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Colesterol Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ diminui permeabilidade Fluidez das membranas -‐ Depende da composição e temperatura -‐ Cadeias insaturadas ou menores ou com ligações duplas cis: menor empacotamento e menor temperatura para transição de fase -‐ Colesterol: insere-‐se próximo aos grupos polares e diminui permeabilidade -‐ A regulação da fluidez determina a capacidade de transporte e a>vidade enzimá>ca em algumas membranas Figure 10-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 10-18 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Glicolipídeos -‐ Em células epiteliais, sempre na superWcie apical -‐ proteção -‐ Reconhecimento celular; adesão celular -‐ GM1 é receptor para toxina bacteriana que causa cólera (céls epiteliais intes>no) -‐ Trypanosoma: glicolipídeos específicos dependendo do hospedeiro Composição: Lipídeos -‐ A composição das duas monocamadas lipídicas é diferente: assimetria -‐ nos eritrócitos, fosfa>dilcolina está sempre na parte externa e fosfa>diletanolamina e fosfa>dilserina sempre no interior -‐ Cria diferença de carga Figure 10-16 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ assimetria: fosfolipídeo inositol Figure 10-17a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ assimetria: fosfolipídeo inositol Figure 10-17b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Composição -‐ Lipídeos: -‐ fosfolipídeos -‐ colesterol -‐ glicolipídeos -‐ Proteínas -‐ glicoproteínas Composição : Proteínas -‐ Composição e quan>dades variáveis -‐ Membrana interna das mitocôndrias: 75% da massa é proteína! -‐ Proteínas transmembranares: anfiWlicas -‐ Propriedades funcionais caracterís>cas de cada membrana: a forma como as proteínas interagem com a bicamada pode refle>r sua função -‐ Algumas proteínas estão somente em um lado da membrana: assimetria Proteínas transmembranares: associação com a bicamada lipídica Âncora GPI Proteínas transmembrana: bacteriorhodopsina Figure 10-33a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐Halobacterium salinarum -‐fotorreceptor na proteína (re>nal) – bomba de prótons (H+) – energia para célula (ATP) Proteínas transmembrana: folhas-‐β -‐abundantes nas membranas externas de mitocôndrias, cloroplastos e bactérias -‐porinas/ aquaporinas Figure 10-26 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Membrana plasmá>ca: o citosol é redutor, mas não o espaço extracelular -‐variação nas cadeias de oligossacarídeos -‐proteção química e mecânica -‐reconhecimento celular, respostas inflamatórias Camada de carboidratos recobre membranas plasmá>cas em eucariotos Figure 10-28b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Camada de carboidratos recobre membranas plasmá>cas em eucariotos Figure 10-28a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Mobilidade de componentes da membrana -‐ Difusão lateral -‐ Rotação -‐ Flexão -‐ Flip-‐flop (raro) Figure 10-11b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Mobilidade: rotação e difusão lateral Figure 10-35 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Como estudar a mobilidade: FRAP: fluorescence recovery aler photobleaching Figure 10-36a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) http://www.youtube.com/watch?v=CfRvmtBdZ9I 10.6 Como estudar a mobilidade: FLIP: fluorescence loss in photobleaching Figure 10-36b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 10-37 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Mobilidade dos componentes é restrita Composição lipídica e protéica da membrana é diferente nas regiões apical, basal e lateral (célula epitelial) Mobilidade dos componentes é restrita Figure 10-38 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐proteínas confinadas nas diferentes regiões -‐pode ocorrer por interaçõescom complexos macromoleculares Figure 10-39 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Mobilidade dos componentes é restrita Figure 10-42a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ Pode ocorrer interação com componentes do citoesqueleto (membrana plasmá>ca) -‐ Formação de “currais” -‐ Concentração de complexos de proteínas Mobilidade dos componentes é restrita Rals Lipídicos Figure 10-14a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 10-14b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐regiões mais espessas -‐lipídeos associados em domínios especializados -‐organiza proteínas da membrana envolvidas em determinadas funções ou determinada sinalização celular Âncora GPI Resumo -‐ Membranas são fundamentais para manutenção dos compar>mentos celulares, concentrando reações em determinados espaços -‐compostas por lipídeos (fosfolipídeos são muito abundantes) e diversas proteínas -‐assimetria dos componentes: sinalização celular -‐componentes podem realizar difusão lateral (raramente flip-‐ flop) -‐componentes podem se concentrar em determinadas regiões Para saber mais • Alberts et al. 2008. Molecular Biology of the Cell – 5th edi:on • Voet et al. 2006. Fundamentals of Biochemistry – 2nd edi:on
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