membranas 2015.2

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MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 Estruturas laminares – bicamada 
 Composição: lipídios, proteínas, açúcares 
 Funções: 
 - compartimentalização das células; 
 - barreiras de permeabilidade seletiva – canais e bombas; 
 - controle do fluxo de informações entre as células e o meio, 
 possuindo receptores para estímulos externos (reconhecimento 
 celular e molecular). 
 CARACTERÍSTICAS COMUNS: 
1. São estruturas laminares finas – espessura entre 60 – 100 Å 
2. Lipídios e proteínas, além de alguns açúcares 
3. Sustentadas por interações não-covalentes 
4. São assimétricas 
5. Estruturas fluidas – lipídios e proteínas difundem-se (estado líquido 
cristalino) 
6. Polaridade elétrica – face interna negativa 
7. Lipídios – relativamente pequenos e possuem caráter anfipático: 
 porção polar (hidrofílica) e porção apolar (hidrofóbica) 
 
 
 
8. Proteínas específicas: bombas, canais, receptores, transdutores de 
sinais, enzimas 
 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - LIPÍDIOS 
 LIPÍDIOS: 
 Definição: insolúveis em água 
 solúveis em solventes orgânicos 
 Funções biológicas: - fonte energética 
 - armazenamento de energia – TAGs 
 - moléculas biológicas de grande importância – 
 hormônios, vitaminas, 
 mensageiros intracelulares, 
 agentes emulsificantes… 
 - componentes de membranas 
 
 3 principais classes de lipídios de membrana: 
 Fosfolipídios 
 Glicolipídios 
 Colesterol 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - LIPÍDIOS 
 LIPÍDIOS DE MEMBRANA: 
 
Representam 5-10% da massa seca das células 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - LIPÍDIOS 
 LIPÍDIOS DE MEMBRANA: 
 
 FOSFOLIPÍDIOS: 
 Derivados do glicerol – fosfoglicerídios 
 Derivados da esfingosina – esfingolipídios 
 
 Ácido graxo + Glicerol ou esfingosina + Fosfato + Álcool 
 (1 ou 2) 
 
Ácidos Graxos – número par de C (14 a 24) 
 16: Palmitato 
 18: Oleato 
 podem ser saturados (sem dupla ligação) 
 ou insaturados (com dupla ligação) 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - FOSFOLIPÍDIOS 
A) Fosfoglicerídios: 
 Fosfatidato - + simples 
 biossíntese de fosfoglicerídios complexos 
 
 PO4 + Álcool (colina, etanolamina, glicerol, …) 
 fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, difosfatidilglicerol, 
 fosfatidilserina, fosfatidil inositol … 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - FOSFOLIPÍDIOS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - FOSFOLIPÍDIOS 
A) Fosfoglicerídios: 
 Fosfatidato - + simples 
 biossíntese de fosfoglicerídios complexos 
 
 PO4 + Álcool (colina, etanolamina, glicerol, …) 
 fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, difosfatidilglicerol, 
 fosfatidilserina, fosfatidil inositol … 
 
B) Esfingolipídios: 
 Esfingomielinas – únicos que não são derivados do glicerol 
 Conformação semelhante à fosfatidilcolina 
 Ácido graxo + Esfingosina + PO4 + Colina 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - FOSFOLIPÍDIOS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - FOSFOLIPÍDIOS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - FOSFOLIPÍDIOS 
Quatro tipos de fosfolipídios correspondem a mais da metade da 
massa da maioria das membranas. 
. Fosfatidilcolina (PC) 
. Esfingomielina (SM) 
. Fosfatidilserina (PS) 
. Fosfatidiletanolamina (PE) 
 
 
 
 
 
Presente em quantidades menores temos os fosfolipídios de inositol 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - GLICOLIPÍDIOS 
 GLICOLIPÍDIOS: 
 Lipídios associados a açúcares 
 Derivados de esfingosina 
 
 Ácido Graxo + Esfingosina + OSES 
 
 + comum: simples – cerebrosídios 
 complexos – gangliosídios (até 7 oses) 
 
 
Glicoesfingolipídios – Sistema ABO sanguíneo 
As porções 
carboidrato de certos 
glicolipídios definem os 
grupos sanguíneos 
humanos. 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - GLICOLIPÍDIOS 
 Glicoesfingolipídios – Sistema ABO sanguíneo 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - GLICOLIPÍDIOS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - COLESTEROL 
 COLESTEROL: 
 
 Lipídios neutros (esterol) 
 Presentes em membranas plasmáticas de eucariotos 
 ↓ Organelas 
 Precursor de hormônios esteróides 
 Principal produto de degradação: sais biliares 
 Constituição de membranas X Acúmulo e depósito (aterosclerose) 
 insolubilidade em água 
 Dieta e síntese: principalmente fígado, e parte no intestino 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - COLESTEROL 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - LIPÍDIOS 
Composição lipídica – hepatócito de ratos 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - COLESTEROL 
 COLESTEROL: 
 Transporte: Lipoproteínas (solubilização e sinalização) 
 são classificadas pela densidade: 
 LDL, VLDL, HDL, … 
LDL 
Fosfolipídios e Glicolipídios formam lâminas bimoleculares 
em meio aquoso: 
- Micelas: cabeças polares rodeadas por água 
 caudas no interior 
 200 Å (ác. graxos livres e detergentes) 
 
- Bicamadas lipídicas: estrutura + favorável – acomodação das caudas 
 dimensões macroscópicas: até 107 Å 
 auto-montagem: rápida e espontânea 
 interações hidrofóbicas, van der Waals (caudas) 
 eletrostáticas (cabeça 
 ligações de H + água) 
 consequências biológicas: tendência a ser extensa 
 tendência a se fechar 
 auto-selante 
> 
 SISTEMAS MODELO: 
 
 - Vesículas (Lipossomos): compartimentos aquosos fechados por uma 
 bicamada lipídica 
 Diâmetro ~ 500 Å (SUV, LUV, GUV) 
 íons ou moléculas aprisionados – permeabilidade 
 fusão com membranas para introdução de 
 moléculas em células 
 
 - Membranas planas de bicamadas: estudos elétricos 
 
Através desses sistemas modelo mostrou-se que as bicamadas são impermeáveis 
a diversos íons e moléculas 
 
Água – transição livre ?????? AQUAPORINAS!! 
 
Na+ e K+ - transição 109 X mais lenta 
AQUAPORINAS 
 
 
Canal de 20 Å - Água passa 
em fila 
Cadeias laterais carregadas - 
Impedem a passagem de 
prótons 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - PROTEÍNAS 
 PROTEÍNAS DE MEMBRANA: 
- Membranas diferem quanto ao conteúdo de proteínas 
 Mielina – 18% 
 Membrana plasmática – 50% 
 Mitocôndrias e cloroplastos – 75% 
 
- Podem ser PERIFÉRICAS OU INTEGRAIS 
 PERIFÉRICAS - ligação a proteínas integrais ou diretamente; 
 – interações eletrostáticas e ligações de H: podem ser 
 rompidas por sais ou alteração de pH; 
 - solubilização por meios suaves 
 
 INTEGRAIS – interagem com as caudas / -hélices 
 - retiradas por meios que rompam interações apolares – 
 detergentes ou solventes orgânicos 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - PROTEÍNAS 
 PROTEÍNAS DE MEMBRANA: 
 
 Extração de proteínas de 
 membrana 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - PROTEÍNAS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - PROTEÍNAS 
 PROTEÍNAS DE MEMBRANA: 
PERIFÉRICAS OU INTEGRAIS 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS - PROTEÍNAS 
 PROTEÍNAS DE MEMBRANA: 
 
 
 
 
 
- Análise do conteúdo: eletroforese em gel de poliacrilamida 
 microscopia eletrônica por criofratura 
- Conferem assimetria às membranas: 
 Proteínas são sintetizadas e inseridas na membrana de modo assimétrico – 
não rodam de um lado para o outro. 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 DIFUSÃO DE LIPÍDIOS E PROTEÍNAS EM MEMBRANAS: 
 
 Membranas não são estruturas rígidas!!!!! 
 
 - Difusão Lateral – constante: observado por microscopia de 
fluorescência e a técnica de recuperaçãode fluorescência após 
fotodescoramento 
 lipídios: 1 mm2/s 
 
 
 - Difusão Transversa ou Flip-Flop – lipídios rodam lentamente 
 proteínas não rodam 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 DIFUSÃO DE LIPÍDIOS EM MEMBRANAS: 
 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 DIFUSÃO DE LIPÍDIOS EM MEMBRANAS: 
 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 MOSAICOS FLUIDOS DE LIPÍDIOS E PROTEÍNAS: 
 
 - 1972: Singer e Nicolson 
 MODELO DO MOSAICO FLUIDO: 
 “A membrana é formada por uma bicamada fosfolipídica fluida, na qual as 
proteínas globulares são livres para se difundirem e estão embebidas ou 
imersas em diferentes graus” (Science 175, 720-731 – 1972) 
 Aspectos do modelo: 
 - fosfolipídios e glicolipídios – bicamada que funciona como 
 solvente para proteínas integrais e barreira de permeabilidade 
 - lipídios interagem especificamente com proteínas 
 - proteínas difundem-se lateralmente e não transversalmente 
 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 MOSAICOS FLUIDOS DE LIPÍDIOS E PROTEÍNAS: 
 
 - Fluidez: - Composição de ácidos graxos - + insaturada 
 + curta + fluida 
 - Conteúdo de Colesterol: 
 quanto + colesterol - - fluida 
 colesterol encaixa-se entre os ácidos graxos 
 – núcleo volumoso 
> 
*Fluidez de membrana 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 MICRODOMÍNIOS DE MEMBRANA: 
 
 “Lipid Rafts - Balsas ou Canoas Lipídicas” 
Esfingolipídios e Colesterol - Proteínas 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 MICRODOMÍNIOS DE MEMBRANA: 
 “Lipid Rafts - Balsas ou Canoas Lipídicas” 
“Lipid 
Raft” 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 MICRODOMÍNIOS DE MEMBRANA: 
 “Lipid Rafts - Balsas ou Canoas Lipídicas” 
Caveolas – lipid rafts 
especializadas 
(caveolinas) 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 MICRODOMÍNIOS DE MEMBRANA: 
 “Lipid Rafts - Balsas ou Canoas Lipídicas” 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 GLICÍDIOS OU AÇÚCARES DE MEMBRANA: 
 - Conteúdo – 2 a 10% (glicolipídios ou glicoproteínas) 
 - Glicoproteínas – oses ligadas a Asn, Ser, Thr 
 - Unidades glicídicas SEMPRE no lado extracelular: 
 orientam as glicoproteínas e glicolipídios na membrana 
 reconhecimento celular, proteção 
 - Glicosilação no RE – Golgi - vesículas 
 
 
Glicocálix ou Glicocálice: a superfície 
celular é recoberta por açúcares 
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 GLICÍDIOS OU AÇÚCARES DE MEMBRANA: 
 
Glicocálice: a superfície celular é recoberta por açúcares 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 ASSIMETRIA DE MEMBRANAS: 
 
Membrana de Hemácias 
Lipídios, Açúcares e Proteínas 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 TRANSPORTE: 
 - Proteínas permitem a passagem de íons e moléculas: 
 CANAIS E BOMBAS 
 A) CANAIS – íons fluem rapidamente 
 transporte passivo 
 acionados por ligantes: receptor de acetilcolina 
 ou por voltagem: canais de NA+ e K+ 
 
 B) BOMBAS – utilizam fonte de energia (ATP) 
 transporte ativo – concentração de moléculas energéticas 
 nas células 
 DG + 
 Bomba de Na+ e K+ : alta [K+], baixa [Na+] 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
Bomba de Na+ e K+ ou 
Na+ e K+ ATPase 
Canal de Na+ K+ 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
Transportadores 
Carreadores Canais 
Transportadores ativos 
primários 
Transportadores ativos secundários Transportadores passivos 
Novas definições... 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 FUSÃO DE MEMBRANAS: 
- estáveis, mas não estáticas 
- mosaico dinâmico e flexível 
- Exocitose: sinal é o aumento da [Ca+2] intracelular 
 Anexinas – ligam às cabeças polares na presença 
 de cálcio, aproximando membranas 
 Proteínas de fusão – pontes entre membranas 
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 FUSÃO DE MEMBRANAS: 
 
MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
Modelo do Mosaico dinamicamente estruturado