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Membrana Plasmática ANATOMIA DA MEMBRANA PLASMÁTICA Estrutura de Membrana Plasmática I- Modelo do Sanduíche Dawson e Danielli (1935) II- Modelo do Mosaico Fluido Singer e Nicholson (1972) Formado por 2 camadas de lipídios com proteínas mergulhadas entre eles. Formado por 2 camadas de lipídios envolvidas por 2 camadas de proteínas. OBS: Na década de 70, testes com enzimas (fosfolipases) e com aquecimento mostraram que o modelo do sanduíche não era real. Criou-se o modelo atual (Mosaico Fluido). Fosfolipídios Proteínas Colesterol Membrana Plasmática • Bicamada lipídica. • Constituída por dois folhetos: interno e externo (constituídos por fosfolipídios, colesterol, e glicoproteínas). • Glicoproteínas representam 50% do peso: - proteínas integrais (transmembrana) e - proteínas periféricas. FOSFOLIPÍDEOS Extremidade Hidrofílica Cadeia Hidrofóbica Meio extracelular Meio intracelular (a) Bicamada de fosfolipídios da membrana Lipídios de Membrana Plasmática • Os lipídios das membranas são moléculas longas com uma extremidade hidrofílica e uma cadeia hidrofóbica. • As macromoléculas que apresentam esta característica de possuírem uma região hidrofílica e, portanto, solúvel em meio aquoso, e uma região hidrofóbica, insolúvel em água, porém solúvel em lipídios, são ditas ANFIPÁTICAS. • Lipídios da membrana plasmática: fosfoglicerídeos, esfingolipídios e colesterol. • Os fosfoglicerídeos e os esfingolipídios contêm o radical fosfato e são chamados de fosfolipídios. Estrutura da Membrana Plasmática • Ao microscópio eletrônico, a membrana plasmática apresenta um aspecto trilaminar característico. • São duas lâminas laterais mais densas, correspondendo aos pólos hidrófilos dos lipídios mais as proteínas, e uma lâmina central mais clara, que corresponde aos pólos hidrofóbicos da bicamada lipídica. Membrana de hemácia ao Microscópio Eletrônico com aumento de 240.000 x Membrana e Glicocálice Glicocálix ou Glicocálice • Cobertura formada por carboidratos ligados a proteínas e lipídios da membrana plasmática formando glicoproteínas e glicolipídios que participam: - da adesão celular; - do reconhecimento celular; - da determinação de grupos sangüíneos; - da inibição por contato (determina o crescimento dos órgãos); - proteção da superfície celular às lesões mecânicas e e químicas. Sobre o Glicocálice • Glicolipídios: • mudam de conformação no câncer • Glicoproteínas: • 15 unidades de monossacarídeos Proteínas da Membrana Plasmática • Função: • TRANSPORTE DE MATERIAIS • RECEPÇÃO DE SINAIS • Diferentes de cell para cell • 1 PTN 25 FOSF. • PROTEÍNAS INTEGRAIS • PROTEÍNA TRANSMEMBRANA • PROTEÍNAS PERIFÉRICAS • Ficam apenas em um dos lados. Proteínas da Membrana Plasmática • A membrana plasmática possui grande variedade de proteínas, que podem ser separadas em dois grupos, as integrais ou intrínsecas e as periféricas ou extrínsecas, dependendo da facilidade de extraí-las da bicamada lipídica. • As proteínas integrais estão firmemente associadas aos lipídios e só podem ser separadas da fração lipídica através de técnicas drásticas, como o emprego de detergentes. • As proteínas extrínsecas podem ser isoladas facilmente pelo emprego de soluções salinas. • Setenta por cento das proteínas da membrana são integrais. Região Hdrofílica da proteína Bicamada de fosfolipídios Região hidrofóbica da proteína Modelo do mosaico fluido Proteínas da Membrana Plasmática – Os resíduos hidrofóbicos das proteínas estão no mesmo nível das cadeias hidrofóbicas dos lipídios, e – Os resíduos hidrofílicos das proteínas ficam na altura das cabeças polares dos lipídios, em contato com o meio extracelular ou com o citoplasma. • As proteínas da membrana possuem resíduos hidrofílicos e hidrofóbicos, e ficam mergulhadas na camada lipídica, de tal modo que: Proteínas da Membrana Plasmática • Algumas proteínas integrais atravessam inteiramente a bicamada lipídica, fazendo saliência em ambas as superfícies da membrana, sendo denominadas proteínas transmembrana. • As proteínas transmembrana podem atravessar a membrana uma única vez, ou então apresentar a molécula muito longa e dobrada, atravessando a membrana várias vezes, recebendo então o nome de proteínas transmembrana de passagem múltipla. Funções da Membrana Plasmática Fibras da matriz extracelular Citoesqueleto Citoplasma Adesão do citoesqueleto à matriz extracelular Reconhecimento celular Atividade enzimática Transporte Junção Intercelular Reconhecimento célula-célula Citoplasma Poros ou Canais • São passagens que permitem a comunicação entre o lado externo e o interno da célula. • Os canais podem possuir carga positiva, negativa ou serem destituídos de carga elétrica. A carga se origina de grupos laterais de proteínas, como COO- e NH3 +. • A natureza da carga seleciona os íons: – Canais positivos, repelem cátions (+) deixa passar ânions (–). – Canais negativos, repelem ânions (–) deixam passar cátions (+) • Há canais sofisticados que possuem, além da barreira da carga, um ou dois portões que se abrem sob comando. O canal de Na+ é desse tipo. Poros ou Canais Diâmetro dos Canais vs. Volume dos Transeuntes • Além da carga, o diâmetro dos canais seleciona os passantes conforme o volume dos íons. Concentração dos Íons e Direção do Transporte • O trânsito, nos canais, é passivo, e se faz de acordo com o gradiente de concentração: “Sempre do lado mais concentrado, para o menos concentrado” Canal protéico Meio extracelular Citoplasma Operadores • São mecanismos capazes de realizar transporte ativo, isto é, contra gradientes de concentração, elétrico, ou ambos. • Os operadores utilizam ATP como fonte de Energia. • O princípio operacional é simples: a molécula a ser transportada se encaixa no operador, que muda sua conformação, segurando-a. Uma molécula de ATP se encaixa na fenda que resultou da mudança de conformação do operador, é hidrolizada, e libera energia para outra mudança maior, com realização de Trabalho. • O sentido normal do trânsito é unidirecional: operadores que introduzem substâncias na célula, não são os mesmos que excretam essas mesmas substâncias. • Existe sempre uma molécula de ATP envolvida no processo. • Bastante conhecida é a Na+–K+– Mg2+ ATPase, conhecida como sódio-potássio-ATPase, que participa de um operador muito importante, que é a bomba de sódio. Receptores para Hormônios Protéicos e Esteróides Hormônios esteróides Núcleo Citoplasma Receptor na membrana Vaso sangüíneo Hormônios protéicos Membrana celular Receptor citoplasmático Ativação do mensageiro secundário Enzimas ativadas Resposta na célula-alvo Estimula a síntese protéica TRANSPORTES MEDIADOS PELA MEMBRANA PLASMÁTICA Fisiologia da Membrana Plasmática I.c- Osmose I.b- Difusão Facilitada I.a- Difusão Simples I-Transportes Passivos II-Transporte Ativo III.b- Pinocitose III.a- Fagocitose III- Endocitoses Transportes Através da Membrana Plasmática Obs: Concentração das Soluções •Solução Hipotônica = é a menos concentrada. •Solução Hipertônica = é a mais concentrada. •Soluções Isotônicas = são soluções iguais. Moléculas de corante Membrana (a) Transporte passivo de um tipo de molécula. Equilíbrio (b) Transporte passivo de dois tipos de moléculas.Equilíbrio I- Transporte Passivo I.a -Difusão Simples É a passagem de soluto do meio hipertônico para o meio hipotônico através de uma membrana permeável. A B Antes Durante C D Depois Solução Hipertônica Solução hipotônica Ocorre com: O2, CO2, Soluções isotônicas I.a -Difusão Simples • Fatores que influenciam na velocidade da difusão: • DIÂMETRO da molécula ou íon • TEMPERATURA • CARGA ELÉTRICA • GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO • GRAU DE SOLUBILIDADE EM LIPÍDEOS I.b -Difusão Facilitada É a passagem de soluto do meio hipertônico para o meio hipotônico, através de uma membrana permeável, com ajuda das proteínas transportadoras (permeases). A - Permeases incrustadas na membrana, prontas pra se ligarem a outros compostos. B - Ao tocar na proteína receptora, a substância é capturada. C - A permease muda de forma e se movimenta na camada de lipídio, levando a molécula capturada para o outro lado. D - A substância transportada é liberada dentro da célula e a permease adquire sua configuração original. IMPORTANTE: ocorre com: aminoácidos, monossacarídeos, GLICOSE vitaminas. PROTEÍNAS CARREADORAS Solução Hipotônica Solução Hipertônica Soluções Isotônicas Molécula de açúcar (soluto) Membrana Osmose I.c -Osmose É a passagem de solvente do meio hipotônico para o meio hipertônico, através de uma membrana semi-permeável Osmose: numérica e não qualitativa • Movimento médio final Célula Animal Normal Hemólise Plasmolisada Célula Vegetal Flácida Túrgida Membrana Plasmática (a) Solução Isotônica (b) Solução Hipotônica (c) Solução Hipertônica Crenada I.c -Osmose II- Transporte Ativo É a passagem de soluto do meio hipotônico para o meio hipertônico, através de uma membrana permeável, com auxílio de proteínas transportadoras. Características: 1. Ocorre contra um gradiente de concentração. 2. Há gasto de energia (ATP). 3. Só ocorre em células vivas. 4. Utiliza-se das permeases, proteínas transportadoras. 5. Há acúmulo de mitocôndrias próximo ao local de transporte. Bomba de Sódio e Potássio II- Transporte Ativo • Bomba de Na+ e K+ Este tipo de transporte se dá, quando íons como o sódio (Na+) e o potássio (K+), tem que atravessar a membrana contra um gradiente de concentração. • Encontramos concentrações diferentes, dentro e fora da célula, para o sódio e o potássio. • Na maioria das células dos organismos superiores a concentração do sódio (Na+) é bem mais baixa dentro da célula do que fora desta. • O potássio (K+), apresenta situação inversa, a sua concentração é mais alta dentro da célula do que fora desta. Meio extracelular Citoplasma Bomba de Na+ e K+ II- Direção do Transporte Ativo • UNIPORTE = transportadores que carregam um único soluto em uma única direção. Proteína ligante de Cálcio • SIMPORTE = transportadores que carregam dois solutos na mesma direção. Aminoácidos + sódio do intestino para as células • ANTIPORTE = transportadores que carregam dois solutos em direções opostas. Bomba Na+ e K+ Resumo dos Tipos de Transporte através das Membranas Celulares III- Endocitose III.a - Fagocitose (“Fago = comer "), que envolve a ingestão de partículas grandes como microrganismos e pedaços de células, via vesículas grandes denominadas fagossomos, geralmente maior que 250 nm de diâmetro. Ocorre com amebas e leucócitos. Endocitose é o processo através do qual as células captam macromoléculas, substâncias particuladas e, em casos especializados outras células. Dois tipos principais de endocitose podem ser distinguidos com base no tamanho das vesículas endocíticas formadas: III.b - Pinocitose (“Pino = beber "), que envolve a ingestão de fluidos e solutos através de vesículas pequenas de 150nm de diâmetro. Ocorre com a grande maioria das células. FagossomaPseudópodo Vacúolo digestivo Vacúolo residual Clasmocitose Alimento Lisossomo primário gotículas Cél. intestinal invaginação Pinossomo Vacúolo digestivo Endocitose Meio extracelular Citoplasma Membrana Plasmática Exocitose Quando a transferência de macromoléculas dá-se do citoplasma para o meio extracelular, o processo recebe o nome de exocitose. Por exemplo, as células secretoras de proteínas, como as do pâncreas exócrino, acumulam o produto de secreção em grânulos citoplasmáticos revestidos de membrana, que se fundem com a membrana celular e se abrem para o exterior da célula, eliminando assim, por exocitose, as macromoléculas secretadas. VESÍCULA MEMBRANA PLASMÁTICA CITOPLASMA MEIO EXTRACELULAR Exocitose Meio extracelular Membrana Plasmática Citoplasma JUNÇÕES CELULARES Junções Celulares • Ambas as células contribuem para a junção; JUNÇÕES CELULARES ZÔNULAS DE OCLUSÃO ZÔNULAS DE ADERÊNCIA JUNÇÕES COMUNICANTES DESMOSSOMOS HEMIDESMOSSOMOS 1. Zônulas de Oclusão ou Junções Oclusivas 2. Zônulas de Adesão 3. Desmossomos 4. Junções tipo GAP ou Junções Comunicantes 5. Hemidesmossomos 1 2 3 4 5 Especializações da Membrana Plasmática Baso- Lateral Zônulas de Oclusão (ZO) Zônulas de Adesão (ZA) Desmossomos (D) Junções Comunicantes (JC) Junções Celulares Junções Celulares • Zônulas de oclusão - São as junções mais apicais. - São caracterizadas pela íntima justaposição das membranas celulares de células vizinhas - Formam uma barreira que impede a passagem de moléculas por entre as células epiteliais. Junções Celulares • Zônulas de adesão - Esta junção circunda toda a volta da célula e contribui para a aderência entre células vizinhas. - Essa coesão varia, mas é desenvolvida nos epitélios sujeitos a fortes trações, pressões e ao atrito, como no caso da pele. Desta maneira a zônula de adesão serve para a aderência e para vedar o espaço intracelular, impedindo o fluxo de moléculas por entre as células. - Não há contato íntimo entre as MP Junções Celulares • Zônulas de adesão - Obriga a passagem de substâncias por dentro das células. - Delimitam regiões funcionais da membrana plasmática. - Restringem movimentação de proteínas e fosfolipídios podem mudar de um local para outro da membrana. - Colaboram com o movimento direcional dos materiais no organismo Junções Celulares • Junções comunicantes ou gap junctions ou néxus - São partículas cilíndricas que fazem com que as células entrem em contato umas com as outras, para que funcionem de modo coordenado e harmônico. Esses canais permitem o movimento de moléculas e íons, diretamente do citosol de uma célula para outra - São formadas por hexâmeros protéicos, cada um com um poro hidrofílico central de 1,5 nm. - Podem propagar informações entre células vizinhas. Junções Celulares • Junções comunicantes ou gap junctions ou néxus • Canal hidrofílico • O papel é de COMUNICAÇÃO, não é mecânico. • Proteínas conexon ou conexônios. • Pequenas moléculas e íons • Até 25% da área da membrana • Compartilhamento metabólico • ATP / CO-ENZIMAS / AMINOÁCIDOS... Junções Celulares - Alguns desmossomos contêm um material eletrodenso no espaço intercelular. Na face citoplasmática de cada membrana existe uma placa circular constituída de ao menos 12 proteínas na qual se prendem filamentos intermediários de queratina (tonofilamentos). • Desmossomos ou máculas de adesão -São estruturas complexas em forma de disco, constituídos pelas membranas de células contíguas. - Na região do desmossomo, as membranas celulares se afastam deixando entre elas um espaço de 30 nm ou mais. Junções Celulares - Filamentos intermediários de queratina - RUMO AO ESPAÇO INTRACELULAR - De um polo a outro da cell • Desmossomos ou máculas de adesão - Estrutura densa chamada PLACA face citoplasmática - Moléculas de adesão celular CAMs - RUMO AO ESPAÇO EXTRACELULAR Junções Celulares Junções de oclusão Junções aderentes Junções comunicantes Desmossomos Hemidesmossomos Junções Celulares Hemidesmossomos - Morfologicamente, estas estruturas têm o aspecto de meio desmossomo, localizado na membrana da célula epitelial. - Auxiliam a fixação da célula epitelial à membrana basal subjacente e são mais freqüentes onde o epitélio está sujeito a atritos fortes.Hemidesmossomo Fibrila de colágeno em corte transversal Lâmina densa da membrana basal Lâmina rara
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