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Biologia Celular e Molecular BIO 158 Medicina Veterinária Prof. Emilio Lanna ESTRUTURA DAS MEMBRANAS AULA 03 Programa da aula: 1) Bicamada lipídica 2) Proteínas de membrana 3) Carboidratos associados às membranas celulares MEMBRANA PLASMÁTICA? Envolve e delimita a célula, criando compartimentos. Filme fluido e fino. Composto por lipídios e proteínas. Alberts et al. 2011 Funções: Alberts et al. 2011 Compartimentalização Recepção de sinais do ambiente e comunicação entre células ①. Permeabilidade seletiva ② Transdução de energia ③. Funções: Alberts et al. 2011 Transporte de solutos Permeabilidade seletiva Ambiente homeostático Suporte para atividades bioquímicas A bicamada lipídica Característica de todas as membranas. Responsáveis pelas propriedades gerais. Alberts et al. 2011 A bicamada lipídica Formada por lipídeos anfipáticos. Os mais comuns são os fosfolipídios. Alberts et al. 2011 A bicamada lipídica Fosfatidilcolina: Mais comum dentre os fosfolipídios. Alberts et al. 2011 A bicamada lipídica Fosfolipídios de membrana são anfipáticos, enquanto outros lipídeos são hidrofóbicos. Alberts et al. 2011 Lipídio hidrofóbico Hidrofílico x Hidrofóbico < gasto de energia; depende da polaridade das moléculas. Alberts et al. 2011 Menos estáveis; Maior gasto energético; Cria “fases” facilmente. Hidrofílicas Hidrofóbicas Longa cadeia de C → apolar! Cauda hidrofóbica. Alberts et al. 2011 Hidrofílico x Hidrofóbico A bicamada lipídica Lipídios simples (uma cadeia) formam micelas, enquanto fosfolipídios formam bicamadas. Alberts et al. A bicamada lipídica As bicamadas são formadas com água em ambos os lados da membrana. Água não atravessa a bicamada lipídica. Alberts et al. 2011 A bicamada lipídica Bicamadas de fosfolipídios tendem a fechar expontaneamente. Alberts et al. 2011 A bicamada lipídica A membrana plasmática age como um líquido bidimensional. Lipídios trocam de lugar uns com os outros. Essencial para exercer as suas funções. http://www.youtube.com/watch?v=0ekfkxwl5bQ&list=PLAC919FD76880441F&inde x=46&feature=plpp_video A bicamada lipídica As bicamadas são assimétricas: A bicamada lipídica A fluidez da bicamada pode ser estudada com bicamadas lipídicas sintéticas. Alberts et al. 2011 lipossomos Lipossomos Constituídos por fosfolipídios. Podem formar multicamadas. Utilizado como transportador de drogas e para estudar a atividade de proteínas e das membranas lipídicas. https://www.youtube.com/watch?v=04SP8Tw3htE A bicamada lipídica Alberts et al. 2011 Flipases Fluidez das bicamadas depende da movimentação dos lipídios. Deslocamento é muito rápido. + fácil ca. 30 mil rpm Não ocorre espontaneamente A bicamada lipídica A fluidez da bicamada depende da sua composição. Cadeias de hidrocarbono insaturadas Cadeias de hidrocarbono saturadas A bicamada lipídica Saturação das caudas dos lipídios A bicamada lipídica A fluidez da bicamada depende da sua composição. Colesterol diminui a fluidez em células animais. Alberts et al. 2011 A bicamada lipídica A fluidez da bicamada depende da sua composição. A bicamada lipídica A fluidez da bicamada depende da temperatura. Consistência de gel Consistência de fluido A bicamada lipídica Balsas lipídicas - rafts Regiões especializadas ricas em esfingolípideos (ácidos graxos longos e saturados) e colesterol. É mais espessa e acomoda melhor proteínas, que se acumulam. Função: concentração de proteínas para transporte, recepção de sinais. A bicamada lipídica Como as bicamadas crescem e permanecem assimétricas? Alberts et al. 2011 Proteínas de membrana Além dos lipídios, diversas proteínas são encontradas na membrana plasmática. Proteínas de membrana Proteínas de membrana desempenham diversas funções. Alberts et al. 2011 Bomba de Na+ Integrinas Receptor de fatores de crescimento Adenilato- ciclase Ex: Proteínas de membrana Podem ser integrais ou periféricas. Alberts et al. 2011 Proteínas de membrana PTNs integrais atravessam a bicamada como a-hélice. Alberts et al. 2011 Ligações peptídicas são polares (hidrofílicas). Permite que os resíduos de amino ácidos formem pontes de hidrogênio enovelando o peptídeo em a-hélice. A organização em a-hélice permite que somente os amino ácidos hidrofóbicos fiquem expostos à região hidrofóbica da bicamada. Proteínas de membrana PTNs integrais atravessam a bicamada como a-hélice. Alberts et al. 2011 Essa organização permite a criação de poros hidrofílicos através da bicamada. Transporte de pequenas moléculas solúveis em água. Proteínas de membrana PTNs integrais atravessam a bicamada como a-hélice. A passagem através da bicamada pode ser uni- ou multipassos. Alberts et al. 2011 Proteínas de membrana PTNs integrais também podem ser barris-b Proteínas dobradas em folhas b. Alberts et al. 2011 WikiCommons Proteínas dobradas em folhas b são caracterizadas por terem domínios que se ligam entre si por pontes de hidrogênio. Diferem das a-hélices por não se enovelar. Proteínas de membrana PTNs integrais também podem ser barris-b Proteínas dobradas em folhas b. Os resíduos voltados para o interior são hidrofílicos. Porina – canais de água na membrana de bactérias. Alberts et al. 2011 http://www.youtube.com/watch? v=AHT37pvcjc0&list=PLAC919FD7 6880441F&index=32&feature=pl pp_video Proteínas de membrana Estudo da estrutura e função das proteínas é dificultado pela sua natureza anfipática. Podem ser estudadas utilizando detergentes. Proteínas de membrana Detergentes possuem apenas uma cadeia hidrocarbonada. Proteínas de membrana Poucas proteínas de membrana têm estrutura completa conhecida Bacteriorrodopsina adquire energia a partir de fótons e bombeia prótons para o citosol. Alberts et al. 2011 Proteínas de membrana O movimento das ptns é restrito na membrana Experimento de Frye & Edidin (1970) Visão simplista – proteínas em um mar de lipídios. Alberts et al. 2011 Proteínas de membrana Estudando a movimentação das proteínas Método de fotoclareamento Quanto mais rápida a recuperação, mais móvel é a proteína. Link: bit.ly/Qy4hST A lb er ts e t al . 2 0 1 1 Proteínas de membrana Alberts et al. 2011 Estudando a movimentação das proteínas Rastreamento de uma única proteína. Para estudar o comportamento de proteínas isoladas, utiliza-se detergentes e lipossomos. Proteínas de membrana Facilmente encontrada em epitélios. O movimento das ptns pode ser limitado por diferentes maneiras Ligadas ao córtex celular Matriz extra- celular PTNs de outras células Barreiras de difusão. Alberts et al. 2011 Proteínas de membrana A membrana é reforçada internamente O formato típico das hemácias é dado pela associação da membrana com o córtex celular. Alberts et al. 2011 Proteínas de membrana A membrana é reforçada internamente Carboidratos revestem as membranas Glicocálix Superfície não-citosólica Composição: açúcares ligados a proteínas ou lipídeos A lb erts et al. 2 0 1 1 GLICOLIPÍDIOS: carboidratos + lipídios. GLICOPROTEÍNAS: carboidratos + PTN. Carboidratos revestem as membranasGlicocálix Superfície não-citosólica Composição: açúcares ligados a proteínas ou lipídeos Funções: proteção, movimento, adesão e reconhecimento celular Carboidratos revestem as membranas Glicocálix Superfície não-citosólica Composição: açúcares ligados a proteínas ou lipídeos Funções: proteção, movimento, adesão e reconhecimento celular O reconhecimento de carboidratos da superfície celular é o primeiro passo da sua migração do sangue para o local de infecção. Carboidratos revestem as membranas Glicocálix Superfície não-citosólica Composição: açúcares ligados a proteínas ou lipídeos Funções: proteção, movimento, adesão e reconhecimento celular http://www.youtube.com/watch?v=WEGGMaRX8f0&list=PLAC9 19FD76880441F&index=12&feature=plpp_video Modelo do Mosaico Fluido – Singer & Nicolson, 1972 Composição: lipídeos, proteínas e carboidratos Próxima aula...
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