Biologia Celular - Avaliação 1_250404_205505

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Estrutura e organização das Biomembranas 
Constituição das Biomembranas 
Estrutura 
- Todas as membranas biológicas têm uma 
estrutura geral comum: duas camadas de 
moléculas de lipídios onde estão inseridas 
proteínas. As membranas celulares são 
estruturas fluidas, sendo que a maioria de 
suas moléculas move-se na membrana. 
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MOSAICO FLUIDO 
- As moléculas lipídicas constituem cerca de 
50% da massa da maioria das membranas das 
células animais. 
- Quase todo o restante (50%) da massa é 
composta por proteínas. 
- Sempre há mais moléculas lipídicas do que 
moléculas proteicas na composição das 
membranas celulares, uma vez que, ao 
comparar o tamanho das moléculas lipídicas 
em relação às moléculas de proteína, elas são 
consideradas pequenas. Assim, temos uma 
proporção de 50 moléculas lipídicas para 1 
molécula de proteína (50/1). 
- Os glicolipídios (açúcar presente nas 
moléculas lipídicas) estão em todas as 
membranas celulares das células eucarióticas, 
constituindo cerca de 5% das moléculas 
lipídicas da monocamada (uma camada) 
externa. Os glicolipídios são encontrados 
apenas na monocamada externa (mais 
distante do citosol), seja na membrana 
plasmática, seja nas membranas 
intracelulares (organelas). 
 
Exceções: 
- A membrana da bainha de mielina 
(recobre os axônios) tem a seguinte 
composição: 80% de lipídios e 20% de 
proteínas. Essa membrana tem o papel 
de isolante elétrico; 
 
- A membrana mitocondrial interna tem 
apenas 20% de lipídios e 80% de 
proteínas. Isso acontece porque 
predominam as proteínas responsáveis 
pela alta atividade metabólica que 
ocorre nessa membrana (mitocôndria 
faz respiração celular). 
 
Organização 
Quais são as biomembranas? 
- Membrana plasmática (envolve 
completamente o citoplasma, delimita o 
interior da célula separando-o do meio externo 
e mantém as diferenças essenciais entre o 
citosol e o ambiente extracelular, ou seja, 
mantém as condições adequadas para as 
funções celulares). 
- Membranas internas (somente em células 
eucarióticas): 
- Envoltório nuclear; 
- Retículo endoplasmático (RE); 
- Complexo/aparelho de Golgi; 
- Mitocôndria; 
- Cloroplasto; 
- Peroxissomo. 
↳ SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS 
(endo = dentro) 
Lipídios 
Organização 
- As moléculas lipídicas estão organizadas em 
uma camada dupla, a bicamada lipídica. 
- As moléculas lipídicas são anfifílicas, isto é, 
possuem uma extremidade hidrofílica (interage 
com a água, pois é polar), a cabeça, e outra 
extremidade hidrofóbica (não interage com a 
água, pois é apolar), a cauda. 
 
 
 
Principal função na membrana 
- A principal função dos lipídios é determinar a 
estrutura básica das membranas biológicas (o 
autosselamento permite a estabilidade 
estrutural das membranas). 
- Natureza anfifílica ➜ organização em 
bicamada lipídica. 
- Autosselamento: ao entrar em contato com a 
água, a bicamada lipídica se organiza 
espontaneamente, por meio de interações 
hidrofóbicas, para evitar que as caudas 
hidrofóbicas tenham contato com a água. 
Tipos de lipídios que constituem a membrana 
- A membrana plasmática eucariótica contém, 
especialmente, grandes quantidades de 
colesterol. 
⇨ Estrutura: estrutura em anel rígida 
ligada a um único grupo hidroxila polar 
e a uma pequena cadeia de 
hidrocarbono apolar. 
⇨ As moléculas de colesterol estão na 
bicamada lipídica com seu grupo 
hidroxila (polar) interagindo com os 
grupamentos de cabeças polares dos 
fosfolipídios vizinhos. 
⇨ Nas membranas de células animais 
➜ colesterol presente. Nas 
membranas de células vegetais ➜ 
colesterol ausente (outros esteróis). 
Nas membranas de células 
procariontes ➜ ausência de esteróis. 
 
 
- Os fosfolipídios são os mais 
abundantes. 
⇨ Estrutura: cabeça polar (hidrofílica) 
contendo um grupo fosfato + duas 
caudas apolares (hidrofóbicas) 
hidrocarbonadas (carbono e 
hidrogênio). Normalmente as caudas 
são ácidos graxos. 
⇨ Os fosfoglicerídeos são os principais 
fosfolipídios predominantes na maioria 
das membranas de células animais. 
Estrutura: glicerol de três carbonos na 
cabeça hidrofílica. As caudas de ácidos 
graxos são unidas ao glicerol por 
pontes ésteres. O terceiro carbono do 
glicerol se encontra ligado ao grupo 
fosfato. Por fim, o grupo fosfato é 
ligado a um grupamento de cabeça 
(vários tipos). Principais tipos: 
fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, 
fosfatidilcolina e fosfatidilinositol. 
 
⇨ Quando o glicerol é substituído pela 
esfingosina, temos os esfingolipídios. 
O esfingolipídio mais comum é a 
esfingomielina (fosfolipídio presente 
na bainha de mielina). Porém, existem 
outros exemplos, como os 
cerebrosídeos (ficam nas camadas 
externas das membranas das células 
do sistema nervoso, como, por 
exemplo, da bainha de mielina) e os 
gangliosídeos (células do sistema 
nervoso, como os neurônios). 
*camadas externas = voltadas para o 
meio extracelular. 
 
Composição na membrana interna e externa 
(monocamada interna e monocamada externa) 
- Composições de lipídios e de proteínas das 
duas monocamadas da bicamada lipídica de 
muitas membranas são distintas (assimetria). 
- Membranas de diferentes organelas têm 
assimetria (qualitativa e quantitativa) em 
relação à composição de lipídios e proteínas. O 
mesmo vale para os diferentes tipos celulares. 
- Exemplo (membrana dos eritrócitos - glóbulos 
vermelhos): 
● Monocamada externa: fosfolipídios 
com colina em seus grupamentos de 
cabeças (fosfatidilcolina e 
esfingomielina); 
● Monocamada interna: 
fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina 
(um grupo amino primário terminal). 
 
Deslocamento - fluidez 
- Moléculas lipídicas individuais são capazes de 
se difundir (movimentar-se) livremente no 
plano de uma bicamada lipídica. 
- Tipos de movimentos: 
● Flexão: cadeias de hidrocarbonos 
(caudas) são flexíveis; 
● Rotacional: giram rapidamente em 
torno do próprio eixo; 
● Difusão lateral: as moléculas lipídicas 
trocam de lugar rapidamente com suas 
vizinhas dentro de uma mesma 
monocamada; 
● Flip-flop: raramente migram de um lado 
para o outro da monocamada. As 
translocadoras de 
fosfolipídios/flipases, um tipo de 
proteínas de membrana, permitem o 
rápido flip-flop dos fosfolipídios de uma 
camada para outra. 
 
- A fluidez de uma bicamada lipídica depende do 
quê? 
● Composição (insaturação - mais 
insaturações = mais fluidez - e 
colesterol - altas temperaturas diminui 
a fluidez, baixas temperaturas 
aumenta a fluidez); 
● Temperatura (aumento de temp. = 
aumento de fluidez); 
● Junções celulares; 
● Balsas lipídicas (reduzem a fluidez). 
- Balsas lipídicas: lipídios agrupados formando 
domínios separados (lipídios e proteínas de 
membrana não distribuídos de maneira 
uniforme). 
● Balsas na camada externa pode induzir 
a formação de balsas na camada 
interna; 
● Principais componentes: 
esfingolipídios, colesterol e algumas 
proteínas; 
● Importância: para o transporte nas 
vesículas e para a reunião das 
proteínas, quando convertem sinais 
extracelulares em intracelulares. 
 
Outras funções (específicas): 
- Mediadores de sinalização (conversão de 
sinais extracelulares em sinais intracelulares) 
por clivagem de partes de fosfatidilinositol 
(quebra desse fosfolipídio que resulta na 
liberação de moléculas sinalizadoras 
importantes); 
- Distinção entre células vivas e células mortas 
(célula animal sofre apoptose, morte celular 
programada ➜ deslocamento da 
fosfatidilserina da monocamada citosólica 
para a monocamada externa ➜ sinalização 
para os macrófagos para fagocitar e digerir a 
célula morta; 
- Recrutamento de proteínas sinalizadoras 
intracelulares para a camada citosólica da 
membrana plasmática (os grupamentos de 
cabeças lipídicas sofrem modificações). 
Proteínas 
Organização 
- Proteínas transmembranas: atravessam a 
bicamada lipídica, com uma porção em cada 
um dos lados. 
- Proteínas de membrana localizadas 
inteiramente no citosol e anexadas à 
monocamada citosólica da bicamada lipídica. 
- Proteínas de membrana totalmenteexpostas 
na superfície externa da célula e ligadas à 
bicamada lipídica. 
- Proteínas associadas à membrana: estão 
ligadas a uma das faces da membrana por 
meio de interações com outras proteínas. 
 
- Outra forma de organização: 
● Inseridas na bicamada; 
 
● Aderidas na bicamada (aderidas 
através de outras moléculas, como 
lipídios ou outras proteínas). 
 
Função principal na membrana 
- Proteínas de membrana desempenham a 
maioria das funções específicas da membrana 
(funcionalidade X estrutura). 
Tipos: 
- Proteínas integrais (intrínsecas): estão 
firmemente associadas/ancoradas à bicamada 
lipídica; 
- 70% das proteínas de membrana são integrais, 
sendo que 30% das proteínas de um organismo 
são transmembranas; 
● Número de vezes que atravessa: 
- Unipasso: um segmento 
cruzando a membrana; 
- Multipasso: vários segmentos 
cruzando a membrana. 
 
● Porção que atravessa (dentro da 
bicamada lipídica): 
- Conformação de α-hélice na 
maioria das proteínas 
transmembranas; 
 
- Conformação B-barril nas 
proteínas porinas bacterianas. 
 
- Proteínas periféricas (extrínsecas): não 
atravessam a bicamada lipídica; 
- Encontram-se em ambas as faces da camada, 
mas geralmente na camada interna. 
- Âncora: 
● Lipídios; 
● Glicolipídio (âncora de GPI); 
● Outras proteínas de membrana. 
Composição na membrana interna e externa 
- A composição de proteínas, assim como 
acontece com os lipídios e os carboidratos, 
não é igual nos dois lados da membrana. 
- Glicosilação: proteínas transmembrana com 
resíduos de açúcar (porção não citosólica da 
membrana, maioria das transmembranas em 
animais). 
- Sulfatação: porção não citosólica (o citosol é 
um ambiente redutor - diminui a chance de 
formação de ligações dissulfeto). 
 
 
Deslocamento - fluidez 
- As proteínas de membrana não saltam 
(flip-flop) através da bicamada lipídica. 
- Difusão rotacional (giram). 
- Difusão lateral (movimento lateral). 
- Maneiras comuns de imobilizar proteínas de 
membrana: 
● Entre elas; 
● Moléculas de fora; 
● Moléculas de dentro; 
● Com proteínas de superfície celular de 
outra célula. 
 
- A maioria das células agrupam as proteínas de 
membrana em regiões específicas na 
bicamada lipídica. 
● Em arqueobactérias, encontramos 
vários domínios (moléculas de 
proteínas individuais relativamente 
fixas umas às outras). 
 
● Em espermatozoides, a membrana 
consiste em pelo menos três domínios 
distintos. 
 
● Em células epiteliais, enzimas e 
proteínas de transporte da membrana 
plasmática estão confinadas na 
superfície apical da célula, enquanto 
outras estão na superfície lateral e 
basal. 
 
Outras funções (específicas): 
- Transporte de pequenas moléculas e íons 
através da membrana (proteínas 
transportadoras); 
- Sinalização celular (proteínas receptoras); 
- Papel nas junções e movimentos celulares 
(proteínas ligantes); 
- Papel enzimático (ex.: síntese de ATP, 
ATPase). 
Carboidratos 
Organização 
- Carboidratos estão ligados a proteínas 
(glicoproteínas) e lipídios (glicolipídios). 
- Estão organizados na face extracelular da 
membrana plasmática, formando uma camada 
chamada de glicocálice. 
- Glicoproteínas (cadeias curtas de 
oligossacarídeos - poucos monossacarídeos) X 
proteoglicanas (cadeias longas de 
polissacarídeos - muitos monossacarídeos). 
 
Glicocálice das células epiteliais do intestino de rato 
Função principal na membrana 
- Revestimento externo da membrana 
plasmática (glicocálice). 
Tipos: 
- Oligossacarídeos: 
● Ligados aos lipídios (glicolipídios); 
● Ligados às proteínas (glicoproteínas). 
○ Oligossacarídeo N-ligado; 
○ Oligossacarídeo O-ligado. 
- Polissacarídeos: 
● Ligados às proteínas (proteoglicanas). 
- Exemplos de carboidratos: glicose, galactose, 
manose, fucose e ácido siálico. 
Composição na membrana interna e externa 
- Assimetria altamente predominante 
(concentração dos carboidratos na camada 
externa da membrana plasmática, formando o 
glicocálice). 
- No interior das organelas (organelas 
membranosas, como RE e complexo de Golgi). 
- A maioria das proteínas transmembranas da 
membrana plasmática de células animais é 
glicosilada (são glicoproteínas). 
Deslocamento - fluidez 
- Não há, estão fixos sobre outras moléculas. 
Outras funções (específicas): 
- No exterior das células como glicocálice: 
● Proteger a célula contra danos 
mecânicos (deformam ou rompem a 
membrana, como bactérias e vírus) e 
químicos (interagem com a membrana, 
alterando sua estrutura ou função, 
como toxinas); 
● Manter outras células a distância; 
● Atuam no processo de reconhecimento 
celular. 
- No interior das organelas: 
● Os lisossomos, que possuem enzimas 
digestivas, usam os carboidratos para 
se proteger contra a autodestruição. 
- Exemplos de glicocálice: sistema MN, sistema 
ABO e sistema MHC. 
Distribuição Celular das Biomembranas 
- Membrana plasmática + sistema de 
endomembranas (organelas membranosas). 
● Endossomo; 
● Lisossomo; 
● Peroxissomo; 
● Aparelho de Golgi; 
● Mitocôndria; 
● Retículo endoplasmático; 
● Cloroplasto.