Membranas celulares

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MEMBRANAS CELULARES 
 
LIPÍDIOS 
 
Lipídios não são poliméricos, mas se agregam; é nessa forma agregada que eles desempenham sua fun-
ção de matriz estrutural das membranas. Sua variedade estrutural é enorme, e sua similaridade deve-se ao 
fato de serem majoritariamente hidrofóbicos e pouco solúveis em água. Em geral, eles possuem três fun-
ções biológicas: 
 Na bicamada lipídica, são componentes essenciais da membrana plasmática; 
 Contêm cadeias de HC que servem como reserva energética; 
 Possuem papel na sinalização intra e intercelular. 
ÁCIDOS GRAXOS 
São ácidos carboxílicos com grupos laterais de longas cadeias de HC. Os mais comuns são palmítico, ole-
ico, linoleico e esteárico (16 e 18 carbonos). Mais da metade é insaturada, com ligações duplas na configu-
ração cis em sua maioria; isso causa uma dobra rígida na cadeia de HC, levando a interações de van der Wa-
als mais reduzidas, que baixam o ponto de fusão conforme diminui o grau de insaturação. Sua fluidez, por-
tanto, aumenta com o grau de insaturação. 
TRIGLICERÍDIOS 
Apolares e insolúveis, são triésteres de glicerol com ácidos graxos. Não participam das membranas, mas 
atuam como reservas de energia, sendo mais eficientes que carboidratos ou proteínas por serem menos 
oxidados (fornecem 6x mais energia que glicogênio hidratado). 
GLICEROFOSFOLIPÍDIOS OU FOSFOGLICERÍDIOS 
São os principais componentes das membranas. Consistem em glicerol-3-fosfafo, com caudas apolares 
alifáticas e cabeças polares de forforila + grupo X. 
As fosfolipases os hidrolisam, formando 
lisofosfolipídios, que são detergentes poten-
tes que rompem as membranas celulares. Os 
produtos lipídicos da hidrólise também po-
dem ser sinalizadores, como o 1,2-
diacilglicerol, produto da ação da fosfolipase 
C, que ativa uma proteína-cinase intracelu-
lar. 
ESFINGOLIPÍDIOS 
A maioria é derivada do aminoálcool esfingosina, com ligações duplas trans. Assim como os glicerofos-
folipídeos, participam da sinalização celular. Os mais abundantes são: 
 Esfingomielinas: mais comuns, são esfingofosfolipídios. A bainha de mielina é extremamente ri-
ca nesses lipídios. 
 Cerebrosídeos: cabeças polares consistem em um único resíduo de açúcar, sendo, portanto, gli-
coesfingolipídios. 
 Gangliosídios: componentes principais das membranas da superfície celular, suas cabeças agem 
como receptores específicos de hormônios glicoproteicos ptuitários e de toxinas proteicas como 
a da cólera. 
ESTERÓIDES 
O esteroide mais abundante é o colesterol, constituinte majoritário das membranas. Seu grupo OH dá 
um caráter anfifílico, e seus anéis deixa-o mais rígido que os outros lipídios. Ele é o precursor dos hormônios 
esteroides, que são classificados em: 
 Glicocorticoides: como o cortisol, afetam o metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas, 
além de outras funções vitais; 
 Mineralocorticóides: como a aldosterona, regulam a excreção de sal e água; 
 Androgênios e estrogênios: afetam o desenvolvimento sexual. 
A vitamina D é derivada do colesterol. Ela aumenta a concentração sérica de Ca+2 ao promover a absor-
ção intestinal do íon. 
A vitamina A ou retinol é derivada de produtos vegetais como o β-caroteno. Ela é oxidada ao 
seu aldeído, o retinal, que atua como fotorreceptor em baixa luminosidade. A luz promove a 
dimerização do retinal, o que desencadeia um impulso através do nervo óptico. 
 
BICA- MA-
DAS LIPÍ-
DICAS 
 
MOVIMENTAÇÃO LIPÍDICA 
A transferência de uma molécula lipídica através da bicamada (di-
fusão transversal) é um evento muito raro, pois implica no grupo da 
cabeça polar atravessando o cerne de HC da bicamada. Os lipídios, po-
rém, são altamente móveis no plano da bicamada (difusão lateral). A 
bicamada, portanto, pode ser considerada um fluido bidimensional. 
O interior da bicamada está em constante movimento pelas rota-
ções ao redor das ligações C-C das caudas. 
A fluidez da bicamada depende da temperatura: à medida que uma bicamada resfria abaixo de uma 
temperatura de transição, ela torna-se uma espécie de gel sólido, perdendo sua fluidez. A temperatura de 
transição aumenta com o comprimento da cadeia e com o grau de saturação dos seus ácidos graxos. Bacté-
rias e animais de sangue frio modificam a composição de ácidos graxos das suas membranas conforme a 
temperatura ambiente varia. 
Cadeias menores diminuem a tendência das caudas interagirem umas com as outras, aumentando a 
fluidez da membrana. Cada insaturação cria uma pequena dobra na cauda, o que também dificulta a intera-
ção entre as caudas; por isso, bicamadas com grandes proporções de HC insaturados aumentam sua fluidez. 
O colesterol diminui a fluidez porque seus anéis esteroides rígidos interferem na movimentação das ca-
deias laterais de ácidos graxos dos outros lipídios. Ele também aumenta a temperatura de transição. 
 
PROTEÍNAS DE MEMBRANA 
 
As proteínas de membrana executam a 
grande maioria das funções da membrana. 
Elas correspondem a 50% da massa da maio-
ria das membranas. Algumas fazem o trans-
porte de íons e nutrientes, outras ancoram a 
membrana a macromoléculas, outras funcio-
nam como receptores ou como enzimas. 
Cada membrana celular possui um conjunto diferente de proteínas, refletindo suas funções especializadas. 
PROTEÍNAS INTEGRAIS 
São fortemente ligadas à membrana por interações hidrofóbicas e só podem ser separadas por agentes 
que rompam membranas, como dodecil sulfato de sódio e agentes caotrópicos, como íons de guanidina e 
ureia. Elas são anfifílicas como os lipídios. 
Para que uma cadeia polipeptídica atravesse a membrana, ela deve ter cadeias laterais hidrofóbicas que 
entrem em contato com as caudas lipídicas, além de proteger seus grupos polares. Isso é possível pela for-
mação de estruturas secundárias como α-hélice e folha-β. As folhas ocorrem em porinas, proteínas que 
formam canais nas membranas de bactérias, mitocôndrias e cloroplastos; as hélices ocorrem na bacterior-
rodopsina. 
PROTEÍNAS LIGADAS A LIPÍDIOS 
São proteínas que contém lipídios ligados de forma covalente a elas, responsáveis pelo seu ancoramen-
to à membrana, podendo mediar interações entre proteínas e modificar a estrutura proteica. Elas ocorrem 
em 4 tipos: 
 Preniladas: possuem unidades de isopreno ligadas a elas. 
 Miristoiladas: possuem um ácido mirístico ligado a elas. Localizam-se em compartimentos sub-
celulares, como citosol, RE, membrana plasmática e núcleo. 
 Palmitoiladas: possuem um ácido palmítico ligado a elas. Ocorrem quase que exclusivamente 
na superfície citoplasmática da membrana, onde participam de processos de sinalização trans-
membrana. 
 Ligadas ao GPI: localizadas apenas na superfície exterior da membrana, ligam-se a glicosilfosfa-
tidilinositol. 
 
ESTRUTURA E MONTAGEM DA MEMBRANA 
 
MODELO DO MOSAICO FLUIDO 
Nele, as proteínas integrais “flutuam” em um 
“mar” de lipídios, sendo capazes de difusão lateral 
se não houver ligações com outros componentes 
da membrana. 
 
ASSIMETRIA LIPÍDICA 
Os componentes da membrana têm orienta-
ções específicas. Por exemplo, glicoproteínas e 
glicolipídios estão sempre com suas porções de carboidratos voltadas para o exterior da célula. Assim, há 
uma assimetria lipídica. 
Nos eucariontes, a maioria das enzimas que participam da biossíntese de lipídios são proteínas integrais 
de membrana do REG; ou seja, os lipídios de membrana são sintetizados in loco. Eles devem, então, atraves-
sar a bicamada até o outro lado e, surpreendentemente, fazem isso muito rápido. Há dois mecanismos: 
 Por meio de proteínas de membrana chamadas flipases, que catalisam os movimentos de ponta 
cabeça (flip-flop), tendendo a equilibrar a distribuição dos fosfolipídios nos quais elas atuam. 
Não há flipases que atuam em glicoli-
pídios! 
 Por meio de outras proteínas, as 
transladases de fosfolipídios,que 
transportam fosfolipídios específicos 
em um processo impelido pela hidró-
lise do ATP. Elas estabelecem uma 
desigualdade na membrana, trans-
portando do lugar de concentração 
menor para o de concentração maior. 
Lipídios e proteínas são organizados lateral-
mente na membrana também. Eles frequentemente 
formam microdomínios; um tipo é a balsa lipídica, que consiste em glicoesfingolipídios e colesterol compac-
tados (somente na face externa da membrana). Determinadas proteínas associam-se preferencialmente a 
elas, sugerindo que as balsas funcionam como uma plataforma de reunião de sistemas complexos de sinali-
zação intercelular. As cavéolas, invaginações da membrana, são formas de balsas lipídicas que participam da 
endocitose e da sinalização intercelular. 
 
TRÁFEGO DE VESÍCULAS 
 
Logo após a síntese de um polipeptídio, as proteínas transmembrana 
parcialmente processadas aparecem no aparelho de Golgi, uma organela 
composta por cisternas, nas quais ocorre o processamento após a tradu-
ção, em especial a glicosilação. Elas são transportadas por dois mecanis-
mos: 
 Entre compartimentos do Golgi (cis → trans) por vesículas que 
brotam de um compartimento e fundem-se com o comparti-
mento sucessivo; é o transporte anterógrado; 
 Como passageiras nos compartimentos que transitam nas pi-
lhas do Golgi, isso é, as cisternas cis que tornam-se trans, por 
meio da maturação de cisternas. 
Fostatidilcolina (vermelho), esfingomielina (marrom), fosfati-
dilserina (verde), fosfatidiletanolamina (amarelo), fosfatidili-
nositol (verde escuro) e glicolipídios (azul). 
 
As proteínas são transportadas do RE para o Golgi, entre as cisternas e para o destino final em vesículas 
revestidas (cobertas na superfície citoplasmática por proteínas que atuam como suporte para formação da 
vesícula). A vesícula brota da membrana de origem e funde-se com a membrana alvo, o que preserva a ori-
entação da proteína transmembrana. São 3 tipos conhecidos: 
 Clatrina, uma proteína que forma uma estrutura poliédrica ao redor das vesículas, ligadas a GPI 
e secretadas do Golgi para a membrana. 
 COP I, que forma um revestimento flocoso em vesículas de transporte entre as cisternas do Gol-
gi, além de devolver ao RE proteínas que escaparam da organela. 
 COP II, que transporta proteínas do RE para o Golgi. 
Cada vértice de uma vesícu-
la de clatrina é um trisquélio. 
Suas associações e a flexibilida-
de de seus braços formam vesí-
culas de clatrina de tamanhos 
diferentes. As vesículas de cla-
trina também participam da 
endocitose. 
FUSÃO DE VESÍCULAS 
Ao encontrar sua membra-
na alvo, a vesícula funde-se com 
ela. Elas se fundem apenas com 
suas membranas alvo por meio 
de várias proteínas. Uma delas é 
a proteína de fusão sensível a NEM (NSF),uma ATPase citosólica que só se funde na presença de uma SNAP, 
que associam-se às membranas por meio de receptores de SNAP, as SNAREs., proteínas integrais de mem-
brana ligadas a lipídios. 
As SNAREs estão associadas às membranas das vesículas (R-SNARE) e das membranas alvo (Q-SNARE). 
Ambas associam-se para ancorar firmemente a vesícula à membrana. 
As toxinas tetânica e botulínica são produzidas por bactérias do gênero Clostridium, que produzem neu-
rotoxinas proteicas que inibem a liberação dos neurotransmissores na sinapse. As proteases do hospedeiro 
hidrolisam essas toxinas, gerando uma cadeia pesada e uma leve. A cadeia pesada liga-se a neurônios e faci-
lita a endocitose da cadeia leve, que é uma protease que cliva uma SNARE-alvo, impedindo a formação do 
complexo central, parando a exocitose de vesículas sinápticas.