Seminário Células e moléculas - Membrana

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Universidade federal do Pará
Instituto de Ciências Biológicas
Seminário de Células e moléculas
Estruturas da membrana-
Alunos: Layane Maia
 Juliana Reis
	 Annícia Ferreira
	 Nelson Medrado
	 Taís Santos
Parte I: Introdução - A evolução dos modelos estruturais da membrana.
Parte II: A bicamada lipídica
Estrutura dos lipídios de membrana
A fluidez da bicamada lipídica
Assimetria da bicamada lipídica
Glicolipídeos
Parte III: Proteínas na membrana
Estrutura de proteínas de membrana e interações de proteínas com lipídios
Orientação de proteínas transmembrana na bicamada lipídica – difusão de proteínas no plano da membrana
O modelo mosaico fluido.
A evolução dos modelos estruturais de 			membrana
Desde o final do séc. XIX, vários pesquisadores propuseram modelos da composição química e estrutura da membrana plasmática.
As primeiras sugestões sobre a composição da membrana, foi de Overton em 1895, onde ele propôs: 
As membranas estavam cheias de lipídios.
As membranas tinham diferentes permeabilidades e compostos solúveis à lipídios apresentavam maior solubilidade
2° Teórico: Langmuir 1897
Ao ter dissolvido os lipídios em solvente e colocado em meio aquoso, Lagmuir percebeu:
A) A parte polar das moléculas se voltavam para o lado aquoso.
B) A parte apolar das moléculas ficavam numa posição perpendicular a superfície aquosa.
 Conclusão: Os lipídios ficavam encostados lado a lado formando uma camada única.
Gorter e Grendel - 1925
Nesse experimento eritrócitos foram lavados com acetona que depois de evaporadas restando apenas os lipídios, sendo dissolvidos e colocados na tina de Langmuir, sendo feitos uma série de observações e cálculos.
Conclusão: Havia necessidade de existir duas camadas na membrana celular 
Danielli e Harvey 
Propuseram que além dos lipídios existiam proteínas, que estavam distribuídas na parte externa da membrana. 
Danielli e Davson -1935 
Ao perceber que proteínas apenas na parte superficial da membrana causaria sua instabilidade, propuseram o modelo onde existiriam proteínas em ambas as faces.
Reformulação da teoria de Danielli e 			Davson -1950
A reformulação da teoria foi feita devido a constatação de que certas substâncias polares não ultrapassariam a membrana, propondo a existência de poros ligados revestidos por proteínas.
Teoria do mosaico fluido
 Singer e Nicholson 1972
Com a microscopia eletrônica foi possível ter novas informações sobre a membrana.
A bicamada lipídica
A bicamada lipídica é estabelecida como a base universal da estrutura das membranas celulares.
Pode ser visualizada através da microscopia eletrônica, sendo que técnicas de difração de raios X e microscopia eletrônica de criofratura permitem revelar melhores detalhes de sua organização.
Sua estrutura é definida pelas propriedades especiais das moléculas lipídicas que a compõem permitindo sua organização em duplas camadas.
Estrutura dos lipídios da membrana
São os mais abundantes na membrana
Todas as moléculas lipídicas das membranas celulares são anfipáticas
Lipídios Fosfolipídeos
Colesterol
Glicolipídeos
Os fosfolipídios são os lipídios de membrana mais abundantes, possuem uma cabeça polar e duas caudas de hidrocarboneto de caráter hidrofóbico.
Estrutura dos lipídios da membrana
As caudas dos fosfolipídios são ácidos graxos que apresentam diversos comprimentosContendo normalmente de 14 e 24 átomos de carbono.
Uma cauda possui uma ou mais ligações insaturadas, enquanto a outra cauda é saturada.
Estrutura dos lipídios da membrana
As propriedades anfipáticas formação da bicamada de lipídios em ambiente aquoso.
Moléculas hidrofílicas: Solúveis em água, pois contêm grupos carregados e grupos polares sem carga que formam ligações eletrostáticas com as moléculas de água.
 Moléculas hidrofóbicas: Insolúveis em água porque quase todos os seus átomos são não-carregados e não polares impossibilitando interações efetivas com as moléculas de água.
Estrutura dos lipídios da membrana
Elas podem fazer isso de duas maneiras:
Formando micelas esféricas  Caudas voltadas para dentro.
Formando bicamada  cauda hidrofóbica contida entre as cabeças hidrofílicas.
Sendo cilíndricas, as moléculas de fosfolipídios formam espontaneamente duplas camadas em ambientes aquosos.
Apresenta uma propriedade de Auto-selamento, no caso da presença de fendas na estrutura da bicamada.
A fluidez da bicamada lipídica
Em 1970 pesquisadores reconhecem que as moléculas de lipídios podem se difundir através da membrana.
Várias técnicas têm sido utilizadas para medir o movimento dos lipídios individuais. 
 Ex: ESR(electron spin resonance)- Espectroscopia de ressonância rotacional de elétrons.
Estes tipos de estudos mostram que essas moléculas não realizam frequentemente o processo de “flip-flop”.
A fluidez da bicamada lipídica
No entanto, as moléculas lipídicas trocam de lugar prontamente dentro de uma mesma monocamada.
Estes estudos também mostram que as moléculas lipídicas individuais rotacionam rapidamente em torno de seu eixo e que seus hidrocarbonetos são flexíveis.
Os resultados obtidos com esses estudos demonstram que o componente lipídico das membranas biológicas é um líquido bidimensional no qual as moléculas que o compõem estão livres para se moverem lateralmente.
A fluidez da bicamada lipídica
A fluidez da bicamada lipídica depende de sua temperatura e composição.
Os hidrocarbonetos dos fosfolipídeos influenciam na fluidez da bicamada lipídica. 
		+ Próxima + Regular Viscosidade Fluidez
Em células animais o colesterol que intensifica a barreira de permeabilidade e reforça a bicamada.
Há uma variabilidade na composição da membrana plasmática:
 Bactéria: Um tipo principal de fosfolipídio; Sem colesterol.
 Maioria das células eucarióticas: Diferentes tipos de fosfolipídios; Grande quantidade de colesterol.
ASSIMETRIA DA MEMBRANA PLASMÁTICA
A Membrana Plasmática é assimétrica, pois possui monocamadas diferentes, são elas: 
 INTERNA 
 - Em contanto com o citosol
 EXTERNA
 - Em contato com outra célula
As duas faces da bicamada lipídica apresentam diferenças químicas e elétricas.
A composição de lipídios das duas monocamadas em muitas membranas apresentam uma notável diferença.
 Todas as membranas tem uma assimetria estrutural e funcional.
GLICOLIPÍDEOS 
Os Glicolipídios são moléculas lipídicas contendo açúcar que apresenta a assimetria mais extrema de distribuição nas membranas.
 Encontradas exclusivamente na monocamada externa da bicamada lipídica e provavelmente em todas as membranas plasmáticas de células animais. 
Supõe que desempenham papel na separação celular
 São encontrados em algumas membranas intracelulares
Auxiliam na proteção da membrana
Participam do reconhecimento celular
E alguns glicolipídios podem ser importantes por seus efeitos elétricos ( altera o campo elétrico 	[ÍONS])
Proteínas de Membrana
Uma membrana plasmática típica possui uma quantidade intermediária de proteínas, cerca de 50% de sua massa.
Estão em menor quantidade na membrana
Variam na sua estrutura e no modo que se associam com a bicamada lipídica
Fornecem as propriedades funcionais característica de cada tipo de membrana
	Tipos de proteínas e suas quantidades são variáveis
Funções das proteínas de membrana:
Transporte de nutrientes e íons
Ancoragem de macromoléculas da membrana
Servem como receptores químicos
Enzimas que catalizam reações específicas
As proteínas se associam a bicamada lipídica de diversas maneiras
Proteínas transmembrana 	Anfipáticas
Proteínas associadas a monocamada da membrana
Proteínas ligadas à lipídios da membrana
Proteínas periféricas de membrana
As proteínas se associam a bicamada lipídica de diversas maneiras
 Canais Transmembrana: atravessam a membrana na forma de “barril-β”; não contem regiões hidrofóbicas; exemplo3.
As proteínas se associam a bicamada lipídica de diversas maneiras
Proteínas associadas a monocamada da membrana: 	Associada a monocamada citosólica por uma região α hélice anfílica(4)
Proteínas ligadas à lipídios da membrana: 		Ancoradas na membrana por ligações covalentes com os lipídios do lado citosólico(5) ; e com glicolipídeos do lado externo (6), inseridos na face externa da membrana através de âncoras de GPI.
As proteínas se associam a bicamada lipídica de diversas maneiras
Proteínas periféricas de membrana: ligadas por ligações não covalentes com outras proteínas de membrana, possui fácil processo de extração (7,8)
Dispensam o uso de 
detergentes
Difusão de proteínas de membrana 
Como estão inseridas em uma bicamada lipídica tanto lipídios como proteínas podem difundir livremente.
Experimento de Frye e Edidin, 1970.
Difusão de proteínas de membrana 
Em alguns casos, a mobilidade da proteína fica comprometida em decorrência da sua associação com o citoesqueleto, ou destas com outras proteínas de membrana.
Células epiteliais possuem domínio apical e domínio basolateral, que diferem em função e composição protéica, de acordo com a sua necessidade.
A composição lipídica também influência na livre difusão das proteínas. As alças lipídicas permitem o agrupamento momentâneo de proteínas para a realização de endocitose, sinalização por receptores e interações com o citoesqueleto.
Modelo Mosaico Fluído
Jonathan Singer e Garth Nicolson, 1972, propuseram o modelo.
Estrutura bidimensional fluida na qual as proteínas estão inseridas na bicamada.
Grande influência do modelo de Frye e Edidin