Membrana Plasmática estrutura e transporte

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ULTRA ESTRUTURA DA MEMBRANA PLASMÁTICA
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Principais organóides celulares	
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Características da Membrana Plasmática
 Tam.: 6 a 9 nm de espessura.
 São flexíveis e fluídas. 
 É formada de lipídios, glicídios e protídios (que podem ser esféricos ou integrais).
 São permeáveis à água e impermeáveis a íons (Na, K, H,...) e à moléculas polares não carregadas (glicídios).  
 São permeáveis à substâncias lipossolúveis.  
 Os poros ou canais das membranas são "folhas" na membrana constituídas por proteínas ou por moléculas lipídicas.
 Permitem a passagem de moléculas pequenas cujo diâmetro seja inferior ao diâmetro do poro. Os poros têm diâmetro variável apresentando um valor médio de 0,8 nm. Esses canais podem ter carga positiva, negativa ou serem destituídos de cargas. Os canais com carga positiva facilitam a passagem de moléculas negativas e vice-versa.
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Modelos de Estrutura da Membrana Plasmática
 Davison-Danielli: dupla camada lipídica com extremidades hidrofóbicas voltadas para dentro e extremidades hidrofílicas voltadas para proteínas globulares. 
 Unitária de Robertson: idêntico ao anterior, com diferença que as proteínas estariam estendidas sobre a membrana e que haviam proteínas que ocupavam espaços vazios entre lipídios. 
 Mosaico Fluído (Singer e Nicholson): dupla camada lipídica com extremidades hidrofóbicas voltadas para o interior e as hidrofílicas voltadas para o exterior. Participam da composição proteínas (integrais ou esféricas) e glicídios ligados às proteínas (glicoproteínas) ou lipídios (glicolipídios). 
 
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Constituição da membrana
        Formada por uma dupla camada de fosfolipídios (fosfato associado a lipídios), bem como por proteínas espaçadas e que podem atravessar de um lado a outro da membrana. 
 Algumas proteínas estão associadas a glicídios, formando as glicoproteínas (associação de proteína com glicídios - açucares- protege a célula sobre possíveis agressões, retém enzimas, constituindo o glicocálix), que controlam a entrada e a saída de substâncias.
        A membrana apresenta duas regiões distintas:
 Uma polar (carregada eletricamente) e,
 uma apolar (não apresenta nenhuma carga elétrica). 
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Funções da membrana
 Dá individualidade a cada célula, definindo meios intra e extra 
 celular.  
 Contém e delimita o espaço da célula;
Forma ambientes únicos e especializados, cuja composição e concentração molecular são conseqüência de sua permeabilidade seletiva e dos diversos meios de comunicação com o meio extracelular.
 
 Mantém condições adequadas para que ocorram as reações metabólicas necessárias. 
 Seleciona o que entra e sai da célula, 
 
 Ajuda a manter o formato celular, 
 Ajuda a locomoção de substâncias através da membrana; 
 Participa nas interações célula-célula e célula-matriz extracelular;
 É, por exemplo, através de componentes da membrana que células semelhantes podem se reconhecer para, agrupando-se, formar tecidos. 
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If you mix phospholipids in water they will form these double layered structures. The hydrophillic ends will be in contact with water. The hydrophibic ends will face inwards touching each other. 
LIPÍDIOS
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This is a simple representation of a phospholipid. the yellow structure represents the hydrophillic or water loving section of the phospholipid. The blue tails that come off of the sphere represent the hydrophobic or water fearing end of the Phospholipid. 
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Steriods are sometimes a component of cell membranes in the form of cholesterol. When it is present it reduces the fluidity of the membrane. Not all membranes contain cholesterol. 
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Para explicar e compreender como a membrana funciona completamente precisamos colocar nesta estrutura 
componentes capazes de permitir o transporte de moléculas polares bem como o de informação: 
 - AS PROTEÍNAS.
 As proteínas podem agir como canais iônicos ou transportadores, facilitando a passagem de componentes polares de dentro da célula para fora e vice-versa.
 
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Here we see a cross section of the cell membrane you should notice two different structures: The phospholipids are the round yellow structures with the blue tails, the proteins are the lumpy structures that are scattered around amoung the phospholipids. 
PROTEÍNAS
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Floating around in the cell membrane are different kinds of proteins. These are generally globular proteins. They are not held in any fixed pattern but instead float around in the phospholipid layer. Generally these proteins structurally fall into three catagories... 
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There are carrier proteins that regulate transport and diffusion 
Marker proteins that identify the cell to other cells 
And receptor proteins that allow the cell to recieve instructions 
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As proteínas também são responsáveis pelas interação célula-célula.A figura abaixo mostra alguns exemplos de proteínas integrais que funcionam nas interações Célula-célula.
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GLICOPROTEÍNAS
Glicoproteínas são proteínas que tem um ou mais açúcares ligados covalentemente a estrutura peptídica da mesma, sem repetição de unidades em série, sendo os açúcares grupos prostéticos dessa.
Alguns exemplos de glicoproteínas são: imunoglobulina, hormônio folículo-estimulante, hormônio luteinizante, gonodotrofina coriônica e protombina, além de diversas glicoproteínas presentes nas secreções mucosas.
Os carboidratos, que são exclusivamente encontrados na monocamada externa de membranas plasmáticas, interagem: 
 ora com proteínas (glicoproteínas), 
 ora com lípides (glicolípides), formando uma estrutura denominada glicocálice. 
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CARBOIDRATOS
Finalizando a composição da membrana, o último principal componente da membrana são os carboidratos. 
 Estes estão presentes apenas na superfície externa das membranas plasmáticas de mamíferos. 
 As membranas de células eucarióticas contêm geralmente de 2 a 10% de carboidratos na forma de glicolipídeos e glicoproteínas. 
 Há fortes evidências que estes açúcares atuam como sítios de ligação de diferentes moléculas na superfície externa da membrana.
O glicocálice desempenha inúmeras funções e elas refletem, na verdade, funções desempenhadas por seus componentes. Ex.
 A inibição do crescimento celular por contato depende de glicoproteínas do glicocálix. Se tais proteínas forem perdidas ou modificadas, como acontece em alguns tumores malignos, mesmo o glicocálix ainda existindo, esta função será comprometida.
 O glicocálix é importante na adesão  e reconhecimento celular.
 Na determinação de grupos sanguíneos, entre outras funções. 
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Esquema: ULTRA ESTRUTURA DA MEMBRANA PLASMÁTICA
GLICOPROTEÍNAS
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 MODELO DO MOSAICO FLUIDO
 Devemos ressaltar que como as forças moleculares entre as moléculas de lipídios são fracas a membrana celular não é uma estrutura rígida, mas sim maleável ou fluída.
 Os lipídios podem se mover tanto no sentido vertical como no horizontal, sendo que o grau de fluidez depende da composição lipídica. Quanto maior a quantidade de ácido graxos saturados (sem dupla ligação) menor a fluidez.
A quantidade de esteróis (ex. colesterol) também afeta a fluidez, sendo que: 
1. Na estrutura rígida aumenta a fluidez
2. Acima do ponto de transição (podemos relacionar com o de fusão para moléculas orgânicas) diminui a fluidez.
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A união destas diferentes moléculas através de interações fracas de tal modo que os grupos polares fiquem, e os apolares fujam do contato com a água, forma o modelo mais aceito hoje em dia para a membrana plasmática que é o modelo do mosaico fluido. Neste modelo as proteínas periféricas e os carboidratos posicionam-se em contato com o meio aquoso externo 
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Proteína de Canal
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Concluindo:
A natureza dinâmica e complexa
da membrana plasmática lhe possibilita exercer diferentes funções vitais, tais como:
a) receber e transmitir sinais químicos b) transportar moléculas pequenas ou íons c) englobar partículas por fagocitose ou pinocitose d) estabelecer o limite físico celular e) resguardar o conteúdo celular
Ressaltamos que pelo modelo mais aceito (mosaico fluido), a camada externa da membrana celular constitui de uma superfície polar, onde as interações com o meio externo acontecem. 
A presença de canais iônicos e transportadores (ambos proteínas) na superfície da membrana faz surgir um diferença de potencial elétrico em sua superfície, ficando a superfície externa positiva em relação a interna.
Referências
http://www.geocities.com/Athens/Academy/2966/disciplinas/biofisica/membrana.htm 
http://www.iq.unesp.br/flotacao/MODULO3/aula1/aula1.htm
http://www.caradebiologia.com.br/ensinomedio/aulas/aulas.asp?id=5
http://pt.wikipedia.org/wiki/Glicoprote%C3%ADna
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TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS ATRAVÉS DA MEMBRANA Como a célula delimita o meio intra e extracelular, é necessário que formas de transporte e de comunicação sejam constantemente estabelecidas com o meio. Os transportes podem ser classificados como:
Passivo -não envolvem o gasto de energia. Ex. Osmose, Difusões simples e facilitada. 
 Ativo- envolvem gasto de energia. Ex.: As bombas de íons.
O contratransporte é um mecanismo de transporte ativo através do qual uma substância é transportada contra um gradiente eletroquímico, aproveitando a "carona energética" de uma outra substância que é transportada a favor de seu gradiente eletroquímico, sendo as duas substâncias transportadas em sentidos opostos.
O transporte do íon hidrogênio ocorre contra o seu gradiente eletroquímico, graças ao transporte simultâneo do íon sódio a favor do seu gradiente eletroquímico. Por sua vez, o gradiente eletroquímico do sódio é mantido pela Na, K-ATPase (a qual realiza transporte ativo primário), logo, o transporte de hidrogênio é ativo secundário.
 
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OSMOSE
É a passagem da água através da M.P. 
 A água movimenta-se sempre de um meio hipotônico ( menos concentrado em soluto) para um meio hipertônico (mais concentrado em soluto) para atingir a mesma concentração em ambos os meios (isotônicos). 
 Este tipo de transporte não apresenta gastos de energia por parte da célula, por isso é chamado de transporte passivo e não mediado, pois não intervém as proteínas transportadoras (permeases). 
 Quando uma célula é colocada num meio hipertônico, esta perde volume através de osmose (estado de plasmólise ).
 Quando é colocada em meio hipotônico, a célula aumenta o volume (estado de turgescência) . 
 Nas células animais, por vezes, a entrada de água supera a elasticidade da membrana e a célula rebenta ( lise celular ). 
 Esta situação não se dá em células vegetais devido a existência de parede celular.
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Processo de Osmose através de uma membrana semipermeável
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DIFUSÃO SIMPLES - o movimento cinético molecular das moléculas, ou dos íons, ocorre através de aberturas da membrana, ou através de espaços intermoleculares, sem a necessidade da ligação com proteína transportadora da membrana. 
A velocidades da difusão é determinada pela quantidade de substância disponível;
 pela velocidade do movimento cinético;
 e pelo número e tamanho das aberturas na membrana celular, através das quais as moléculas ou íons conseguem movimentar-se.
DIFUSÃO FACILITADA - necessita da interação com uma proteína transportadora das moléculas ou íons. 
 A proteína transportadora facilita a passagem das moléculas, ou dos íons, através da membrana por unir-se com eles quimicamente e lançá-los, assim, através da membrana.
 A difusão facilitada é também denominada difusão mediada por carreador (transportador), pois a substância assim transportada se difunde através da membrana graças à ajuda proporcionada por proteína carreadora específica. Isto é, o carreador facilita a difusão da substância para o outro lado. 
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As moléculas tendem a se movimentarem a favor do gradiente de concentração por meio da DIFUSÃO SIMPLES que é um processo físico que não acarreta em custo energético para a célula. 
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Essa fig. mostra uma proteína carreadora com um canal suficientemente grande para transportar a molécula específica através de parte da M.P. Mostra também um “receptor” fincado no interior da proteína carreadora. A molécula a ser transportada penetra no canal e acaba sendo fixada. A seguir, em frações de segundos, ocorre alteração conformacional da proteína carreadora - o canal se abre no lado oposto da membrana. Como a força fixadora do receptor é fraca, o movimento térmico da molécula fixada faz com que ela seja solta e liberada no lado oposto. 
Difusão Facilitada. No caso da glicose, a insulina aumenta a velocidade da difusão facilitada por até 10 a 20 vezes.
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TRANSPORTE ATIVO 
 Há gasto de energia (na forma de ATP) e ocorre contra um gradiente de concentração, isto é, as substâncias serão deslocadas de onde estão pouco concentradas para onde sua concentração já é alta. 
 BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO.
 Os íons de Na+ e K+ são importantes para o funcionamento celular e ocorrem em concentrações específicas dentro e fora das células. 
 O íon Na+ se apresenta em maior concentração no meio extracelular, enquanto o íon K+ se encontra mais concentrado no meio intracelular. Logo o movimento natural desses íons é : o íon Na+ entra na célula por difusão facilitada e o K+ sai da célula pelo mesmo processo. Com isso a tendência é haver um equilíbrio entre as concentrações interna e externa desses dois íons (o que não seria bom para o metabolismo celular), logo a célula gasta energia, na forma de ATP, para fazer o transporte oposto desses íons: 
 Colocar o Na+ para fora e colocar o K+ para dentro. 
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A célula gasta energia, na forma de ATP, para fazer o transporte oposto desses íons: colocar o Na+ (vermelho) para fora e colocar o K+ (azul) para dentro. 
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A proteína transportadora apresenta um sítio receptor para a fixação do íon sódio, voltado para o lado externo da membrana celular, e um sítio receptor para a fixação do íon hidrogênio, voltado para o lado interno da membrana. Enquanto o sódio é transportado para dentro da célula, o hidrogênio é transportado para fora da célula, ou seja, os dois íons são transportados em sentidos opostos. 
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Na animação acima podemos notar que a proteína transportadora apresenta um sítio receptor para a fixação do íon sódio, voltado para o lado externo da membrana celular, e um sítio receptor para a fixação da glicose, também voltado para o lado externo da membrana. Tanto o sódio quanto a glicose são transportados para dentro da célula, ou seja, ambos são transportados no mesmo sentido. 
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ENDOCITOSE
 É o processo pelo qual as células vivas ativamente absorvem material (moléculas, pedaços de detritos ou outras células) através da membrana celular. 
As Principais formas de endocitose são a fagocitose e a pinocitose.
 FAGOCITOSE
 Consiste na absorção de grandes moléculas ou células através da formação dum vacúolo; 
 As células que fazem fagocitose possuem certos tipos de proteínas receptoras na superfície da membrana celular, que selecionam o que interessa à célula captar. Quando um partícula é reconhecida ela se liga aos receptores. Imediatamente a membrana encobre a partícula, como uma onda, fechando-a. A partícula fica encerrada em uma bolsa que se desprende e começa a vagar pelo citoplasma. Essa bolsa é chamada de Fagossomo. 
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A fagocitose é um processo de alimentação de muitos protozoários unicelulares, que consiste no englobamento de partículas sólidas pela célula, através da membrana celular
 A partícula é envolvida num vacúolo digestivo, a partir do qual a matéria digerida passa depois para o citoplasma.
 A ingestão das partículas de alimento pode ser realizada por pseudópodes, como nos organismos
amebóides, ou a própria célula pode ter um citóstoma (o mesmo que “boca celular”), como os ciliados, por onde entram as partículas de alimento.
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PINOCITOSE
A pinocitose é um processo de endocitose em que a célula engloba uma substância em estado líquido, sem ser por difusão, mas por transporte ativo através da membrana celular.
 É um sistema de alimentação celular complementar à fagocitose.
 É uma das formas como as células recebem grandes proteínas, inclusive hormônios, e como os pequenos vasos sanguíneos obtêm sua nutrição.
 Neste processo a membrana celular invagina, desenvolvendo um pequeno saco para englobar as substâncias que deseja absorver. O “saco” então fecha e separa-se da membrana celular, transformando-se numa vacúolo que, dentro do citoplasma se junta a um lisossoma, que hidroliza as proteínas e fosfolípidos da membrana para libertar as substâncias que tem no interior. 
 É um processo que requer energia, na forma de ATP.
A vesícula formada pelo vacúolo de pinocitose se chama Pinossomo.
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A pinocitose pode ser muito útil no transporte de macropartículas (muito pequenas, porem não o suficiente para passar pela membrana celular), por isso, é usada na parede de capilares, como mostra a figura acima. 
PINOCITOSE Na pinocitose não ocorre a emissão de pseudópodes (extensões da membrana celular), mas sim a formação de uma cavidade (reentrância) na membrana. A pinocitose é usada mais para o transporte de líquidos (como gotículas de gordura) que não podem passar pela membrana.
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A difusão facilitada, bem como o transporte ativo, lembram uma reação enzima-substrato, exceto por não ocorrer interação covalente. 
As principais diferenças são as seguintes:
 1.      A difusão facilitada pode ser bidirecional, enquanto o transporte ativo é usualmente unidirecional.
2.      O transporte ativo sempre ocorre contra um gradiente elétrico ou químico, necessitando, portanto, de energia.
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EXOCITOSE
Exocitose é o processo pelo qual uma célula eucariótica viva liberta substâncias para o fluido extracelular. 
 As substâncias a serem libertadas pela célula podem ser produtos de excreção, secreções, tais como toxinas ou hormônios ou neurotransmissores (nas sinapses dos nervos).
Neste processo, uma vesícula com as substâncias a serem libertadas funde-se com a membrana celular e, a seguir, realizam-se três ações:
 A superfície total da membrana celular aumenta, uma vez que agrega a si a membrana da vesícula. Esta é uma das formas de crescimento das células; 
 As substâncias que se encontravam dentro da vesícula são libertadas para o exterior; e 
 As proteínas da membrana vesicular encontram-se agora do lado de fora da membrana celular, proporcionando um mecanismo de regulação dos receptores e transportadores transmembrana. 
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 Digestão Heterofágica -é a digestão de partículas englobadas pelas células por pinocitose ou por fagocitose. O alimento englobado permanece em uma vesícula, (fagossomo ou pinossomo). Os lisossomos se fundem nos vacúolos digestivos, onde os alimentos sofrem a ação das enzimas digestivas e são digeridos, resultando em moléculas pequenas que passam através da membrana do vacúolo digestivo e chegam ao citoplasma.
Ao término da digestão, restam no vacúolo digestivo apenas essas moléculas não-assimiladas, e essa vesícula passa a ser chamada de corpo residual. Quando o corpo residual se funde com a membrana plasmática, elimina o seu conteúdo para o meio extracelular em um processo conhecido por clasmocitose ou defecação celular.
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   RELAÇÃO ENTRE OS PROCESSOS DE ENDOCITOSE e EXOCITOSE
 Digestão Celular
 As bolsas que foram formadas na fagocitose ou na pinocitose juntam-se aos lisossomos, gerando assim bolsas maiores (conhecidos como vacúolos digestivos) onde ocorrerá a digestão.
 No interior das bolas estas substâncias serão digeridas pelas enzimas do lisossomo. 
    À medida que a digestão vai ocorrendo, as partículas vão sendo quebradas em partículas menores que partem do vacúolo com destino ao hialoplasma, para serem usadas na fabricação de novas substâncias e no fornecimento de energia à célula.
 O resto do material que não foi digerido, permanece dento do vacúolo que deixa de ser um vacúolo alimentar, passa a ser um vacúolo residual e,
Através da clasmocitose ele é eliminado. 
 
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Célula Animal
Célula Vegetal
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As células vegetais possuem grande parte das características observadas nas células animais, mas se diferenciam por possuírem uma forma mais definida geometricamente e algumas outras particularidades. 
As células vegetais são revestidas pela mesma membrana plasmática encontrada nas células animais. Externamente a ela, porém, encontra-se outra membrana, mais espessa e rígida, chamada parede celular, membrana celulósica ou ainda, parede esquelética. 
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A parede celular possui pequenas descontinuidades que colocam uma célula em contato com as que a cercam. São verdadeiros túneis que atravessam a parede celular e recebem o nome de PLASMODESMOS.
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No citoplasma chama atenção a presença de regiões limitadas por membranas denominadas vacúolos. Em geral, as células vegetais adultas possuem um único e grande vacúolo, que ocupa cerca de 95% da área celular. Sua função é armazenar água e outras substâncias. 
Estruturas típicas das células vegetais são também os plastos. Trata-se de orgânulos que podem armazenar substâncias ou conter pigmentos. dentre eles, destacam-se os cloroplastos, que possuem pigmento verde (clorofila) e são responsáveis pela fotossíntese. 
        O núcleo das células vegetais geralmente encontra-se deslocado para a periferia celular. Sua estrutura é idêntica ao núcleo das células animais.
 
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