02A-Membrana_estrutura_e_propriedades

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Membrana plasmática
Estrutura, organização e propriedades
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE BIOLOGIA
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL 
Disciplina: Biologia Celular BIO 158
Profa.: Paula Ristow
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Figure 11-1 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Membranas celulares funcionam como barreiras seletivas.
A membrana envolve e delimita a célula
Cria compartimento segregado e mantém ambiente homeostático
Compartimentaliza células eucarióticas (organelas)
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Membranas formam diversos compartimentos diferentes em uma célula eucariótica.
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Outras funções da membrana plasmática (MP):
Percepção de sinais e comunicação celular – proteínas receptoras presentes na MP permitem que a célula receba sinais do seu ambiente;
Importação e exportação de moléculas – proteínas de transporte presentes na MP permitem o trânsito de pequenas moléculas e íons;
Mobilidade celular – a flexibilidade da MP e a sua capacidade de expandir-se permitem à célula crescer e movimentar-se.
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Estrutura básica das membranas celulares
Modelo do Mosaico Fluido
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Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Filme fluido formado por bicamada de fosfolipídeos e proteínas.
Conferem estrutura e especialização das membranas.
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Modelo Mosaico Fluido (Singer & Nicolson, 1972)
Flexível, fluida, dinâmica, com composição variável
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Vídeo
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Lipídeos e bicamadas 
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Uma típica molécula lipídica de membrana possui uma cabeça hidrofílica e caudas hidrofóbicas = anfipática (ou anfifílica).
Fosfolipídeos
Cabeça hidrofílica
Cauda
hidrofóbica
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Fosfolipídeos
Cabeça hidrofílica
Cauda
hidrofóbica
H2O
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Fosfatidilcolina – fosfolipídeo mais comum em membranas celulares.
* Ligações duplas provocam quebras na molécula, aumentando o espaço entre as cadeias hidrofóbicas.
Representação esquemática
Fórmula química
Modelo de preenchimento espacial
Representação simbólica
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Lipídeos agregam espontaneamente
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Fosfolipídeos anfipáticos formam bicamadas em água.
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Bicamadas de fosfolipídeos se fecham espontaneamente sobre elas mesmas, formando compartimentos selados.
Lipossomas 
►Usos terapêuticos e biotecnológicos
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Mobilidade dos fosfolipídeos no plano da membrana
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Fosfolipídeos são sintetizados no RE liso.
Flipases transferem os fosfolipídeos para a camada oposta.
A orientação da membrana (face citosólica e face externa) é mantida
Vesículas de membranas transportam os fosfolípideos até a membrana
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Lipídeos e fluidez de membrana
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Mais frouxo e fluido Mais reto e menos fluido
(tamanho da cauda de ácidos graxos e quantidade de insaturações =)
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Bactérias e leveduras 
Ajustam o comprimento e insaturação das caudas de ácidos graxos em função da temperatura ambiente. 
Em baixas temperaturas alteram composição para cadeias curtas e insaturadas, tornando a membrana mais fluida.
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Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Membranas de células animais
Colesterol 
Caráter anfipático
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Células animais - modulação pelo colesterol, aumenta a rigidez
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Principais lipídeos de membrana e sua distribuição assimétrica
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Figure 11-17 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Fosfatidilcolina
Esfingomielina
Glicolipídeos
Colesterol
Fosfatidilserina (-)
Fosfatidilinositol (-)
Fosfatidiletanolamina
Assimetria de lipídeos na bicamada
Carga interfere na ligação com proteínas, transportes, sinalização celular. 
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Figure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Fosfolipídeos
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Glicolipídeos - grupamentos açúcar são adquiridos no Complexo de Golgi
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Balsas lipídicas
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Pequenas áreas especializadas das membranas ricas em lipídeos longos e saturados (vermelhos), colesterol (laranja) e proteínas (verde).
Ocorrem nos processos de transporte, sinalização celular e endocitose.
Uma balsa lípídica
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Fosfatidilcolina e esfingomielina (1:1)
Lipossoma gigante
Fosfatidilcolina, esfingomielina e colesterol (1:1:1)
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Figure 10-14a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Balsas lipídicas em bicamadas artificiais – microscopia de força atômica
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Proteínas associadas à bicamada lipídica
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INTEGRAIS
PERIFÉRICAS
Divididas em dois grandes grupos
Proteínas integrais: possuem domínios hidrofóbicos.
Integrais transmembrana: possuem domínios hidrofóbicos e hidrofílicos, projetam-se para ambos os lados da membrana.
Proteínas periféricas: são hidrofílicas. Podem ser retiradas sem dano à bicamada.
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 Proteínas em alfa-hélice unipasso ou multipasso
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 Funções das proteínas de membrana
Executam funções específicas na membrana: estrutura, receptores, transporte, enzimas, adesão.
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Proteínas em beta-barril 
Mitocôndrias, cloroplastos e bactérias
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Figure 10-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
As proteínas transmembrana podem ser solubilizadas e purificadas com detergentes 
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Figure 10-31 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Remoção de proteínas funcionais
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Video hemácia com detergente
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Experimentos com difusão lateral de proteínas
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Demonstração experimental de que as proteínas de membrana podem mover-se lateralmente na bicamada lipídica
L. D. Frye & M. Edidin, 
Journal Cell Science, vol.7: 319-335, 1970
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Distribuição de Proteínas em Membranas e Polaridade Celular
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Distribuição das proteínas de membrana
Diferentes proteínas são “confinadas” em diferentes regiões da membrana plasmática, para executar transportes ou transdução de sinais extra-celulares para o meio intra-celular
Células polarizadas: células que contém domínios de membrana distintos (apical, lateral, basal). Ex. células epiteliais
Célula epitelial
Junções limitam a difusão de proteínas
Lumem
Tecido
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Figure 10-39 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Restrição à mobilidade lateral das proteínas de membrana
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Glicocálix
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Glicolipídeos
Glicoproteínas
Carboidratos associados às membrana= glicocálix.
Proteção, reconhecimento de moléculas específicas.
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Figure 10-28a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Figure 10-28b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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Vídeo diapedese
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