1 Membranas

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Publicações da American Institute of Physics. 
Sob o braço – 1932; empilhadas – 1970. 
Fonte: Ziman J. The force of knowledge (1976)
Membranas Biológicas: Estrutura 
e Transporte
Prof. Eldo Campos
Os assuntos abordados na aula : 
- Composição Química de Membranas 
- Micelas, Bicamadas Lipídicas e Lipossomos 
- Estrutura de Membranas Biológicas 
- Movimentos de Moléculas Através de Membranas 
- Canais de Membranas 
- Transportadores de Membranas 
- Transporte Passivo 
- Transporte Ativo 
- Ionóforos
Organelas Membranosas
• Permite a modificação da forma e do tamanho da 
célula ou organela: Flexibilidade
Funções das 
Membranas Celulares
• Define os limites da célula ou organela celular
• Separa o conteúdo intracelular do meio extracelular ou 
 do lúmen da organela
• Seleciona as moléculas que possam entrar na célula ou 
organela: Permeabilidade Seletiva
Microscopia Eletrônica
Composição Química de 
Membranas
Composição Química das Membranas
Componente lipídico (bicamada de lipídeos) 
Principalmente glicerofosfolipídeos 
Componente protéico (proteínas inseridas na bicamada) 
Proteínas Periféricas 
Proteínas Integrais 
Componente glicídico (membrana plasmática) 
Porção de carboidratos dos glicolipídeos e glicoproteínas, 
constituindo o glicocálix
% Lipídeos X % Proteínas
Porcentagem de lipídeos e proteínas em várias membranas celulares. 
Valores são para fígado de rato, exceto para mielina e membrana 
plasmática de eritrócito humano. Valores do fígado de outras espécies, 
incluindo a humana, indicam um padrão semelhante.
Composição Química das Membranas
Componente lipídico 
Principalmente glicerofosfolipídeos 
Os lipídeos são moléculas anfipáticas. 
A cabeça do lipídeo é polar. 
A cauda do lipídeo é apolar. 
 
Glicerofosfolipídeos são os 
lipídeos mais abundantes
Estruturas dos dois glicerofosfolipídeos mais comuns. (a) 
Fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina. (b) Modelo de 
preenchimento de espaço de fosfatidilcolina.Cortesia de Dr. 
Daniel Predecki, Shippensburg University, Shippensburg, PA. 
Conformação de grupos ácidos graxos em fosfolipídeos. (a) Ácidos 
graxos saturado (palmítico) e insaturado (palmitoléico) com duplas 
ligações em trans são cadeias retas em sua conformação de 
mínima energia, enquanto uma cadeia (palmitoléico) com uma 
dupla ligação cis tem uma dobra. A dupla ligação trans é rara em 
ácidos graxos de ocorrência natural. 
Esfingomielina contendo colina. (a) Estrutura 
de esfingomielina contendo colina. (b) Modelo 
de preenchimento de espaço.Cortesia de Dr. 
Daniel Predecki, Shippensburg University, 
Shippensburg, PA. 
Esfingolipídeos
Colesterol. (a) Estrutura do colesterol. (b) Modelo de 
preenchimento de espaço.Cortesia de Dr. Daniel Predecki, 
Shippensburg University, Shippensburg, PA. 
Colesterol
Composição em lipídeos varia entre 
membranas
Composição em lipídeos de membranas celulares isoladas de fígado de 
rato. (a) Quantidade dos principais componentes lipídicos em percentagem 
do total de lipídeos. A área correspondente a “Outros” inclui mono, di e 
triacilglicerol, ácidos graxos e ésteres de colesterol. (b) Composição em 
fosfolipídeos, em percentagem do total de lipídeos.Valores de R. Harrison e 
G. G. Lunt, Biological Membranes. New York: Wiley, 1975.
Composição Química das Membranas
Componente protéico 
Proteínas Periféricas ou Extrínsecas 
Interagem de forma fraca com a bicamada de lipídeos, 
podendo ser facilmente extraídas das membranas 
Proteínas Integrais, Intrínsecas, ou Transmembrana 
Interagem de forma bastante forte com a membrana, 
sendo de difícil extração 
Podem atravessar a bicamada mais de uma vez, 
chegando a formar canais de passagem através dela
Composição Química das Membranas
 Componente glicídico (carboidratos) 
Nas membranas existem glicoproteínas e 
g l i c o l i p í d e o s . E s t e s s ã o f o r m a d o s 
respectivamente por proteínas e lipídeos ligados 
a uma molécula de carboidrato. 
As glicoproteínas e gl icol ipídeos estão 
distribuídos nas membranas conforme pode ser 
observado na imagem a seguir.
Glicocálice em microvilosidades de células 
De intestino de rato
Micelas, Bicamadas Lipídicas e 
Lipossomos
Disposições dos Lipídeos em 
meio Aquoso
UM LIPOSSOMO
Lipossomos como Carreadores 
de Drogas e Enzimas
Falta de tecido-especificidade na ação de 
drogas 
Usa-se então lipossomos: 
Antibióticos 
Antineoplásicos 
Antimaláricos 
Antivirais 
Antifúngicos 
Antiinflamatórios
Propriedades Gerais de 
Bicamadas Lipídicas
Estrutura de Membranas Biológicas
Modelo do Mosaico Fluido
O Modelo do Mosaico fluido diz que as membranas 
biológicas são formadas por uma bicamada de 
lipídios, na qual estão inseridas diversas proteínas. 
A imagem a seguir mostra um esquema deste modelo.
Modelo do Mosaico Fluido
Como que esse modelo foi 
determinado?
Modelo do Mosaico Fluido
Interações das Proteínas de 
Membrana com a Bicamada Lipídica
Diagrama ilustra os múltiplos tipos de ligações de proteínas na ou 
com a bicamada lipídica: (a) um único segmento transmembrânico; 
(b) múltiplos segmentos transmembrânicos; (c) ligada a uma 
proteína integral; (d) ligada eletrostaticamente à bicamada lipídica; 
(e) ligada por uma seqüência de aminoácidos hidrofóbica terminal 
curta; e (f) ligada não-covalentemente a um fosfatidilinositol (PI) 
da membrana.
Assimetria da Bicamada Lipídica
Fatores que Influenciam na Fluidez da 
Membrana
Estrutura da bicamada lipídica acima e abaixo da temperatura de 
transição. Figura reproduzida com permissão de D. Voet e J. Voet, 
Biochemistry, 2ª ed., New York: Wiley, 1995. Direitos autorais 
(1995) John Wiley & Sons, Inc.
Fatores que Influenciam na Fluidez da 
Membrana
Fatores que Influenciam na Fluidez da 
Membrana
Exemplos de Anomalias na Fluidez de 
Membranas Celulares
Membranas de eritrócitos de indivíduos com 
anemia hemolítica tem um conteúdo de 
colesterol aumentado. 
Na cirrose alcoólica o conteúdo de colesterol é 
aumentado em 25 – 65%.
Movimento de Moléculas Através 
de Membranas
Difusão de uma molécula de soluto por uma 
membrana. S1 e S2 são solutos em cada lado da 
membrana, e Sm é soluto na membrana.
Classificação dos Sistemas de 
Translocação de Membranas
Classificação dos Sistemas de 
Translocação de Membranas
Canais de Membranas
Canais de Membrana
Simulação da permeação de 
água por AQP1
Canal de Água
Canal de Na+ Voltagem - 
dependente
Junções Comunicantes (gap junction).
Transportadores de Membranas
Quatro Etapas no Transporte de 
Soluto
Energética de Sistemas de 
Transporte de Membrana
Transporte Passivo
Transporte Passivo
Mecanismo de antiporte passivo de ânions para movimento de Cl– e 
HCO3– através da membrana plasmática do eritrócito.
Cinética de Difusão
Transporte Ativo
Transporte Ativo
Transporte simporte Na+-dependente de glicose através da membrana 
plasmática.
Ionóforos
Ionóforos
Mecanismo proposto para atividades ionoforéticas de valinomicina e 
nigericina. (a) Transporte por valinomicina; (b) Transporte por nigericina. I 
representa ionóforo. O complexo valinomicina-K+ é carregado 
positivamente e translocação de K+ é eletrogênica, levando à criação de 
uma separação de cargas através da membrana. Nigericina transloca K+ 
em troca de um H+ através da membrana, e o mecanismo é eletricamente
Ionóforos