Aula 04 - Membranas

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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