Aula 1_Membrana Celular

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Membrana Celular 
1) Função e importância das membranas; 
 
2) Componentes básicos: lipídeos de membrana e proteínas; 
 
3) Características: flip-flop, fluidez, transição de fase; 
 
4) Assimetria da membrana; 
 
5) Glicolipídeos; 
 
6) Proteínas de membrana; 
 
7) Glicocálix; 
 
8) Transporte pela membrana: 
 
9) Especializações de membrana 
 
10) Comunicação celular e formação de tecidos. 
 
Membrana Celular 
•A membrana plasmática mantém as diferenças entre o meio intra e extracelular; 
 
•Em células eucarióticas, as membranas das estruturas intracelulares (Retículo 
endoplasmático, aparelho de Golgi, mitocôndrias e outras organelas) mantém as diferenças 
entre o conteúdo dessas organelas e o citoplasma; 
1) Função e importância das membranas ; 
 
•As membranas são componente ativos das células: estabelecem gradientes de substâncias 
(íons, solutos) através de atividades das proteínas especializadas da membrana, sendo capazes 
de produzir energia (ATP), dar movimento de solutos, transmitir sinais elétricos e químicos 
de fora para dentro e vice versa, atuar como barreira física; 
 
•As membranas celulares tem uma estrutura comum: uma bicamada formada por lipídeos e 
proteínas embebidas entre os lipídeos, todos unidos por interações não convalentes 
 
2) Componentes básicos: lipídeos de membrana 
-Fornecem a estrutura básica das membranas 
-As moléculas lipídicas das membranas celulares são anfifílicas: porção hidrofílica (polar) 
e uma hidrofóbica (não polar). 
-Lipídeos mais abundantes: Fosfolipídeos com 1 cabeça hidrofílicas e 2 caudas 
hidrofóbicas (14 a 24 carbonos) 
-Geralmente uma das caudas tem 1 ou mais dupla ligações (insaturadas), enquanto a 
outra é saturada. 
Tipos de lipídeos de membrana: fosfoglicerídeos, esfingolipídeos e colesterol 
-Fosfoglicerídeos: 2 cadeias lipídicas (ácidos graxos), ligadas por ligações ésteres e carbonos 
adjacentes do grupo glicerol (álcool), e o terceiro carbono é ligado ao grupo fosfato, que então 
se liga a diferentes radical substituintes para formar diferentes moléculas: 
fosfatidil etanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilcolina. 
* 
etanolamina serina 
colina 
glicerol 
fosfato 
Radial substituinte 
Caudas lipídicas 
-Esfingolipídeos: formados a partir da esfingosina. A molécula da esfingosina é uma cadeia lipídica longa 
com um grupo NH2 e dois grupos OH, em lados diferentes da molécula. A adição de uma cauda de lípídica 
ao grupo amina (NH2), e um grupo fosfocolina a um grupo hidroxila (OH) livre, forma a molécula de 
Esfingomielina. Outro grupo OH livre contribui para a polaridade podendo formar pontes de H com outros 
lipídeos, com a H2O ou proteínas. 
Colina 
Esfingosina 
cadeia lipídica 
fosfato 
Esfingomielina 
-Colesterol: anéis aromáticos rígidos, ligados a um grupo polar hidroxila OH, e uma cadeia 
curta de hidrocarbonetos, não polar. As moléculas de colesterol se orientam na bicamada 
lipídica com sua cabeça polar de OH próxima às cabeças polares de outros fosfolipídeos 
Juntos os fosfolipídeos (fosfoglicerídeos e esfingomielina) constituem mais da 
metade da massa dos lipídeos na maioria das membranas celulares. 
Fosfolipídeos 75% 
Colesterol 20% 
Glicolipídeos 5% 
• Isto se deve a sua natureza anfifílica. 
-moléculas hidrofílicas: contém grupos carregados ou não carregados polares que formam pontes de H 
com a H2O 
-moléculas hidrofóbicas: por causa de seus átomos serem não carregados e não polares, não formam 
interações. 
 
Fosfolipídeos (anfifílicos) quando em meio aquoso se agrupam “escondendo” seus grupos hidrofóbicos, e 
expondo os hidrofólicos para interagir com a H20, gerando uma estrutura estável. 
 
- 1 cauda elas formam micelas em água. 
- 2 caudas formam bicamadas (lipossomos 25nm – 1um). 
Os fosfolipídeos formam bicamadas espontaneamente 
 
3) Características da membrana: “flip-flop”, fluidez , transição de fase; 
 
• “Flip flop”: as moléculas de fosfolipídeos raramente migram de uma monocamada 
para outra da bicamada, entretanto, o colesterol o faz rapidamente. Mas os lipídeos 
podem se mover no plano da membrana que é a chamada difusão lateral, ou em torno 
de seu eixo, difusão rotacional. 
 
A presença de enzimas presentes na membrana que catalisam o flip-flop dos fosfolipideos 
de uma camada para outra, são as flipases 
• Fluidez da membrana: 
-A fluidez da membrana é controlada pela sua composição e temperatura: 
-Temperatura: define a passagem do estado fluido (liquido) para o cristalino, a chamada 
transição de fase; 
-Composição: cadeias curtas e com duplas ligações interagem menos dificultando o 
empacotamento e congelamento. 
 
-O Colesterol controla as propriedades das bicamadas: quanto maior sua composição menor 
a permeabilidade, e a deformabilidade da bicamada lipídica. 
-Entretanto o colesterol não afeta a fluidez da membrana. 
 
4) Assimetria da membrana: diferentes composições nas monocamadas 
 
-A assimetria da bicamada: a composiçao lipídica entre as duas monocamadas é bem diferente. 
-Enzimas translocadoras de fosfolipideos, Flipases: ligadas à membrana atuam para manter a 
assimetria. 
- Esta assimetria atua na conversão de sinais extracelulares para o interior. 
Proteínas transportadoras nas membranas definem a composição lipídica nas 
membranas dos diferentes compartimentos intracelulares 
-Muitas proteínas citosólicas usam grupos polares (cabeças dos lipídeos) da monocamada 
citosólica da membrana, como substrato; 
-Alguns grupos cabeça sofrem modificações para criar locais de ligação para proteínas que 
estão no citoplasma. 
 
A assimetria lipídica atua na transmissão de sinais na célula 
 Fosfatidilinositol se concentra na face citosólica: diversas enzimas “Lipídio cinases” adicionam grupos 
fosfato (fosforilam) este lipídio para criar locais de ligação para outras proteinas citosólicas. 
-Por outro lado, Fosfolipases, clivam os fosfolipídeos gerando fragmentos que se tornam 
sinalizadores. 
Respostas celulares a esta transmissão de sinais: regular a síntese protéica, modificar a 
estrutura do citoesqueleto, degradar compostos, aumentar a taxa metabólica, sintetizar 
DNA, etc. 
 Fosfolipase C (PLC) cliva 
o fosfatidilinositolna face 
citosólica gerando 2 
fragmentos, 1 que 
permanece na 
membrana , e outro que 
é liberado no citosol. 
A assimetria também é importante para reconhecer células em Apoptose (morte 
celular programada): Quando uma célula morre a fosfatidilserina que geralmente 
está concentrada na monocamada citosólica, rapidamente é translocada para a 
monocamada extracelular, expondo sua cabeça serina para o exterior, funcionando 
como um sinal para células do sistema imune, para fagocitar e digerir esta célula. 
5) Glicolipídeos de membrana 
-Glicolipídeos: são moléculas lipídicas contendo grupos açúcares e tem a assimetria mais 
extrema. Os glicolipídeos são encontrados na monocamada externa da bicamada. 
 
-Constituem ~5% dos lipídeos da monocamada externa. 
 
Funções: proteger a membrana 
 contra condições adversas como baixo pH, 
enzimas degradativas, reconhecimento celular, etc. 
Os mais complexos são os 
Gangliosídeos que contém 
1 ou mais resíduos de 
ácido siálico, que dá carga 
negativa à molécula. 
galactocerebrosideo Gangliosideo GM1 Ácido siálico 
esfingosina 
 
6) Proteínas de membrana: como se organizam na bicamada, modificações na sua 
estrutura, funções; 
 
-Se associam à bicamada lipídica de várias formas: 
-Podem ser Proteínas periféricas da membrana ou Proteínas Integrais da membrana 
-Podem ter natureza anfifílica; 
ligações covalentes 
fosfatidilinositol, através de 
oligossacarídeos (ancora de 
glicosilfosfatidilinositol) ancora 
de GPI 
As proteínas de membrana podem apresentar 
conformações em a hélice ou barril b 
a hélice 
• A maioria das proteínas transmembrana cruzam a membrana como a hélices; 
 
• Uma a hélice se forma na regiao hidrofóbica da proteína transmembrana; 
 
• As proteínas podem ser de únicapassagem ou múltiplas passagens; 
 
• As a hélices interagem umas com as outras: dímeros, trímeros, tetrâmeros etc. 
-As a hélices podem deslizar sobre as outras, permitindo mudanças conformacionais que 
podem abrir canais iônicos, transportar íons, solutos ou transduzir sinais, etc. 
- Outra forma estrutural das proteínas se organizarem é como folhas β enroladas formando um “barril”. Esta conformação é comum de 
proteínas que formam grandes canais ou poros na membrana; 
 
- As proteínas multipassagem do tipo barril β são muito mais rígidas que as a hélices: não ocorrem mudanças conformacionais devido 
as rigidas ligações entre as folhas b; 
 
- Nestas proteínas, cadeias de aminoácidos polares recobrem o canal aquoso numa estrutura cilíndrica; 
 
- Nem todos os barris β funcionam como proteínas de transporte: alguns são completamente preenchidos com cadeias de aminoácidos 
que se projetam para o centro do barril. Estas proteínas atuam como receptores ou enzimas, e o barril serve como uma ancora rígida; 
 
- São grandemente restritos às membranas de bactérias, cloroplastos e mitocôndrias. Em células eucariotas, a maioria forma a hélices. 
Barril b 
-Assim como os glicolipídeos, os resíduos de açúcar estão presentes na face extracelular das proteínas; 
 
-Oligossacarídeos covalentemente ligados: glicoproteínas ou glicolipideos. 
-Polissacarídeos covalentemente ligados: proteoglicanos, encontrados na matriz extracelular; 
 
-A superfície externa na membrana plasmática recoberta pelas porções glicídicas dos glicolipideos e 
glicoproteínas é chamada de Glicocálix. 
As proteínas de membrana podem ser glicosiladas 
 
7) Glicocálix 
-Cobertura extracelular formada pelos açúcares dos glicolipídeos e glicoproteínas da 
membrana plasmática: protege a célula contra danos mecânicos e químicos, retém 
nutrientes, prevenindo interações célula-célula, proteína-proteína não desejadas, etc. 
Açúcares 
 
8) Transporte pela membrana 
-A taxa de difusão pela bicamada lipídica depende da natureza e do tamanho da molécula; 
-A membrana permite a passagem rápida de moléculas hidrofóbicas pequenas: O2, CO2, 
hormônios esteróides, etc; 
-Pequenas moléculas hidrofílicas passam pela membrana mais lentamente: H20, etc; 
-Grandes moléculas carregadas ou íons não atravessam a membrana; 
 
Transporte pela membrana: difusão simples, passiva e difusão ativa 
 
Tipos de Troca Entre a Célula e o Ambiente 
 
 Processo características Tipo de Material 
transportado 
 
 
 
Por 
passagem 
Através da 
Membrana 
Plasmática 
 
 
 
 
Processos passivos 
 
Difusão simples (incluindo 
Osmose) 
 
Condição: existir um 
gradiente de concentrações. 
A célula não consome 
energia. 
 
 
Gases da respiração (O2 e 
CO2), água e moléculas 
orgânicas pequenas. 
 
 
Difusão facilitada 
 
Condição: existir um 
gradiente de concentrações e 
um transportador de 
membrana protéica. A célula 
não consome energia. 
 
 
Açúcares simples 
(monossacarídeos) e 
aminoácidos. 
 
Transporte Ativo 
 
Condição: existir um 
transportador de membrana. 
A célula consome energia. 
 
Monossacarídeos, 
 aminoácidos e íons diversos 
(Na+, K+, etc.). 
 
 
 
Por 
Engloba 
mento pela 
Membrana 
Plasmática 
 
Pinocitose 
 
 
Forma-se um vacúolo 
alimentar. A célula 
consome energia. 
 
 
 Partículas liquidas 
 pequenas (gotículas de óleo, 
macromoléculas). 
 
Fagocitose 
 
 
Forma-se um vacúolo 
alimentar. A célula 
consome energia. 
 
 
 Partículas sólidas, 
 grandes (restos celulares 
ou células inteiras). 
Vesículas pinocíticas 
Célula branca do sangue 
fagocitando bactéria 
 
9) Especialização de membrana: microvilosidades, cílios, flagelos, desmossomos; 
 Microvilosidades: são prolongamentos da membrana plasmática que aumentam a 
superfície de absorção das células, contém um glicocálix desenvolvido e filamentos do 
citoesqueleto, que dão sustentação. São encontrados nas células epiteliais do intestino 
delgado e rim. 
 
 Cílios: são prolongamentos da superfície celular, possuem mobilidade devido a organização 
interna do citoesqueleto, aumentam a superfície de absorção das células, facilitando o 
transporte e direcionamento de água e moléculas. São encontradas em células epiteliais da 
traquéia 
Filopódios: são projeções finas da membrana, possuem mobilidade devido a organização 
interna do citoesqueleto, atuam no reconhecimento do substrato onde a célula está aderida 
facilitando o direcionamento de uma parte da célula, ou da célula como um todo. São 
encontradas em células neuronais. 
 
10) Membrana na comunicação celular e formação de tecidos 
 
 Estruturas de adesão celular: desmossomos e junções aderentes ou ancoragem 
 Estruturas de selagem entre as células: junção oclusiva 
 Estrutura de comunicação entre as células: junção comunicante, sinapses 
1) Função e importância das membranas; 
 
2) Componentes básicos: lipídeos de membrana e proteínas; 
 
3) Caracteristicas: flip-flop, fluidez, transição de fase; 
 
4) Assimetria da membrana; 
 
5) Glicolipídeos; 
 
6) Proteínas de membrana; 
 
7) Glicocálix; 
 
8) Transporte pela membrana: 
 
9) Especializações de membrana 
 
10) Comunicação celular e formação de tecidos. 
 
Membrana Celular