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Biomembranas
Profa.	Dra.	Maria	Pil
mariapil@gmail.com
Modelos	moleculares	da	
organização das	biomembranas
Além	de	fosfolipídeos,	 as	membranas	possuem	colesterol	e	
glicolipídeos,	 distribuídos	 de	maneira	di-	ferente	entre	as	
camadas	externa	e	interna.	
Tanto	as	membranas	dos	diferentes	 tipos	celulares	como	as	
diversas	mem-	branas	de	uma	mesma	célula	ou	os	diferentes	
domí-	nios	de	um	mesmo	tipo	de	membrana	celular	possuem	
composição	química	e	estrutura	molecular	diferentes.
Bicamada	– unidade	de	membrana
Todas	as	membranas	biológicas	são	formadas	por	uma	dupla	camada	de	lipídeos,	onde	diversos	tipos	de	proteínas	 integrais	
estão	incluídos.	Tanto	as	proteínas	como	os	lipídeos	podem	se	unir	a	resíduos	açúcares.
Macromoléculas que	apresentam uma região hidrofílica (solúvel emmeio aquoso)	 e	uma região hidrofóbica (insolúvel
em água)	são chamadas ANFIPÁTICAS.
• Mosaico:	a	membrana	é	formada	por	
diferentes	famílias	e	tipos	de	
moléculas
• Assimetria:	composição	de	proteínas,	
lipídios	e	carboidratos entre	as	
monocamadas	é	distinta
• Fluido:	os	componentes	da	membrana	
se	movimentam	ao	longo	de	sua	
extensão
MODELO	MOSAICO-FLUIDO
S.	J. Singer e	Garth Nicolson
LIPÍDEOS	ANFIPÁTICOS
LIPÍDEOS	ANFIPÁTICOS
o FOSFOGLICERÍDIOS	(fosfatidilcolina,	
fosfatidiletanoamina,	fosfatidilserina,	
fosfatidiltreonina)
o ESFINGOLIPÍDIOS
o COLESTEROL
o GLICOLIPÍDIOS	=	lipídios com	hidratos de	
carbonoà glicose,	manose,	fucose,	
galactose
o Glicoesfingolipídios (receptores da	
superfície celular)
R (radical) = colina,	etanolamina,	inositol	ou serina
cardiolipina	=	4	cadeias	de	ácido	graxo,
encontrado	exclusivamente	na	membrana	interna	da	mitocôndria	
Fosfolipídio - Fosfoglicerídio
Fosfolipídio - Fosfoglicerídio (Fosfaditilcolina)
cadeia insaturada
FOSFOLIPÍDEO	- ESFINGOLIPÍDIO
COLESTEROL
Estrutura	em	anel	rígida	a	qual	se	liga	a	um	único	grupo	hidroxila	polar	e	a	uma	
pequena	cadeia	de	hidrocarbono	 apolar.	
Orientam-se	na	bicamada	com	seu	grupo	hidroxila	próximo	aos	grupos	 de	
cabeças	polares	das	moléculas	de	fosfolipídeos	 adjacentes.
A	composição	lipídica	das	duas	faces	das	membranas	
biológicas	é	diferenciada.	Diz-se	então	que	as	
membranas	são	ASSIMÉTRICAS
ASSIMETRIA	DA	BIOMEMBRANA Normalmente	os	lipídios	 fosfatitilcolina	e	esfingomielina	 estão	
localizados	apenas	na	face	externa	das	membranas,	ou	face	
não	citoplasmática,	 enquanto	que	a	fosfatidilserina,	
fostatidilinositol	 e	fosfatidiletanolamina	 estão	situados	na	face	
interna	ou	face	citoplasmática.	Não	se	observam	carboidratos	
na	porção	citoplasmática	da	membrana.	
1)	Quais	são	as	funções	da	biomembrana?
2)	Qual	a	sua	constituição?
3)	O	que	são	moléculas	anfipáticas?
Estudos	realizados	com	lipossomos	mostraram	que	membranas	
exclusivamente	lipídicas	são	impermeáveis	à	maioria	das	
moléculas	polares.	Elas	bloqueiam	 também	a	passagem	de	
moléculas	apolares	grandes,	ou	seja,	com	alta	massa	molecular	
(como	açúcares,	aminoácidos	e	nucleo`deos),	 ou	moléculas	
com	cargas	elétricas	(como	 íons).	
lipossomo
PROTEÍNAS promovem o transporte de 
substâncias que não atravessam 
espontaneamente 
Alguns membros da família de proteínas integrais de membrana podem estender-se através de ambas as camadas lipídicas, 
seja atravessando-as uma única vez (A) ou várias vezes (B), ou formando uma estrutura cilíndrica (poro da membrana) com 
cavidade hidrófila (C). Outras proteínas integrais, ao contrário, não atravessam toda a bicamada e só ocupam a lâmina interna 
da bicamada lipídica (D) e existem proteínas localizadas inteiramente por fora da membrana, porém unidas fortemente 
através de conexões covalentes a um ou dois lipídeos da camada externa ou interna da membrana (E). 
Proteínas periféricas são as localizadas nas proximidades da superfície externa ou interna da membrana e unidas 
indiretamente a esta através de proteínas integrais (F). 
FUNÇÕES	DAS	PROTEÍNAS
• transporte	de	íons	e	moléculas	polares
• interação	com	hormônios	
• transdução	de	sinais	através	de	membranas	
• estabilização	estrutural	
As	proteínas	integrais	podem	se	mover	livremente	no	plano	da	membrana	até	se	distribuir	
aleatoriamente	em	toda	a	superdcie	da	célula.
Então,	se	a	membrana	é	fluida,	após	certo	tempo	todas	as	membranas	e	as	diferentes	regiões	de	uma	membrana	tornam-se	
uniformes?	 A	resposta	é	“não”	e	a	explicação	deve	levar	em	conta	as	diferentes	maneiras	que	a	célula	pode	restringir	 o	
movimento	 dos	componentes	 intrínsecos	de	suas	membranas.	
A	limitação	à	livre	difusão	das	proteínas	intrínsecas	pode	ser	produzida	 através	da	fixação	na	matriz	extracelular	(A),	na	
união	com	componentes	 do	citoesqueleto	 (B),	na	conexão	com	outras	células	(C)	ou	por	barreiras	à	difusão	 (D).
CARBOIDRATOS	(açúcar)	à GLICOCÁLICE
• Os	carboidratos	estão	voltados	para	o	meio	
extracelular	
• São	encontrados	glicose,	galactose,	manose,	
fucose,	N-acetilgalactosamina	e	ácido	N-
acejlneuramínico	(ou	ácido	siálico).
• Reconhecimento	molecular.
• Os	monossacarídeos	podem	interagir	uns	com	os	
outros	em	diversas	posições.	Dois	
monossacarídeos	podem	se	ligar	e	formar	11	
dissacarídeos	diferentes.
• Lectinas	são	capazes	de	reconhecer	e	se	ligar	de	
forma	rápida,	específica	e	reversível	a	
carboidratos,	não	sendo	nem	enzimas,	nem	
anticorpos.	
Outra	atividade	biológica	 importante	desempenhada	pelos	açúcares	
de	superdcie	celular	é	a	especificação	dos	grupos	sanguíneos	do	
SISTEMA	ABO.	Os	grupos	sanguíneos	 humanos	são	determinados	
em	parte	por	uma	sequência	de	oligossacarídeos	presentes	em	
esfingolipídios	 da	membrana	plasmática	dos	eritrócitos	
Todos	eles	apresentam	uma	sequência	básica	de	oligossacarídeos	
composta	por	glicose,	galactose,	N-acetilgalactosamina,	galactose	e	
fucose.	
o Glicolipídios=	lipídioscom	hidratos de	carbonoà glicose,	manose,	fucose,	galactose
o Glicoproteínas=	proteínas com	hidratos de	carbono
GLICOCÁLICE
Protege	a	célula	contra	danos	mecânicos	ou	
químicos	(estômago),	podem	expressar	
atividade	enzimática	superficial	(dissacarídeos	
de	intestino),	alguns	são	receptores	ou	locais	de	
reconhecimento	para	outros	ligantes	(lectinas),	
participam	na	adesão	celular	(leucócitos),	
atuam	como	determinantes	antigênicos	da	
célula	(grupos	sanguíneos,	an`genos	de	
histocompatibilidade)	e	evitam	a	precipitação	
de	sais	em	superdcies	de	alta	concentração	
iônica	(rins).
ß glicocálice nos prolongamentos das	células
intestinais.	Corte	transversal.	
Glicocálice das	células epiteliais do	intestino de	rato.	à
• Moléculas	anfipáticas	possuem	uma	região	polar	e	uma	região	apolar:	
fosfolipídios e	colesterol – Possuem	comportamento	característico	em	
meio	aquoso	=	favorecem	a	fluidez	da	membrana	plasmática
• Proteínas são	responsáveis	por	diversas	funções	da	membrana.	São	
integrais	ou	periféricas
• Carboidratos	formam	glicoproteínas e	glicolipídios:	presentes	apenas	na	
face	extracelular	da	biomembrana	(glicocálix)
Aspectos	patológicos	
üDistrofia	muscular	de	Duchenne -
patologia	associada	a	alterações	nas	
membranas.	
üEvolução	motora	da	doença	- fraqueza	
muscular	progressiva,	irreversível,	
devido	à	perda	da	musculatura	estriada	
esquelética.	
üMutação	que	ocasiona	ausência	ou	
deficiência	marcante	da	proteína	
distrofina.	
Transporte	através da	membrana
• Permeabilidade	à água:
• Solução hipotônica:	 células aumetam de	volume
• Solução hipertônica:	 células diminuem de	volume
HipotônicoHipertônico
Especializações de	membranas
Profa.	Dra.	Maria	Pil
mariapil@gmail.com
Apesar	de	morfologicamente	parecidas,	as	unidades	de	membrana	não são iguais,	nem na morfologia,	 nem nas funções.
Um	mesma	membrana,	como	a	membrana	plasmática,	pode mostrar áreas diferenciadas.	Por exemplo:
Microvilosdas	células de	epitélio do	intestino
As	células se	reconhecem.
Células hepáticas e	de	rim	cultivadas em
meio líquido formam dois aglomerados
de	células de	um	só tipo quando
agitadas – esboço de	tecido.		
Microvilosidades Especializadas	na	absorção de	substâncias diversas.
• Cada	microvilo ou	microvilosidade é uma
expansão do	citoplasma recoberta por
membranas (digitações).
• Contem numeroso feixes de	
microfilamentos de	actina responsáveis
pela	manutenção da	forma	dos	
microvilos.
• Glicocálice mais desenvolvido que	no	
resto	da	célula.
• Função de	aumentar a	área da	
membrana para	facilitar o	transporte de	
nutrientes (no	intestino).	 		
Estereocílios Aumentam a	superfície das	células.
• Expansões longas e	filiformes da	
superfície livre	de	algumas células
epiteliais.
• Não tem	estrutura,	nem capacidade de	
movimento dos	cílios verdadeiros.
• Parecidos com	microvilosidades,	 mas	se	
distinguindo por se	ramificarem e	
apresentaremmaior comprimento.
• Comuns no	epidídimo.
• Facilitam transporte de	água e	outras
moléculas por causa	da	superfície
aumentada.
Os estereocílios (cabeça de seta) das 
células epiteliais, em direção á luz do 
ducto, mantêm os espermatozóides
afastados do epitélio. 
Coloração: Hematoxilina e Eosina
(HE). Barra = 40µm.
1)	Qual	a	semelhança	entre	microvilos	e	
estereocilios?	Indique	a	localização	de	cada	um.
2)	Qual	a	principal	função	dos	cílios?	Indique	a	
localização.
Junções celulares junção	de	oclusão,	junção	aderente,	desmossomos,	hemidesmossomos
• Força do citoesqueleto e das 
adesões célula-célula que unem
citoesqueleto de células vizinhasà
tecido epitelial
• Força da matriz extracelular (rede
complexa de proteína e cadeias de 
polissacarídios secretadas) à
tecidos conectivos
Como	as	células conseguem se	combinar para	formar estruturas maçicas,	fortes	e	
ordenadas como um	cavalo ou uma árvore?
PROTEÍNAS DE ADESÃO TRANSMEMBRANA que atravessam a membrana, com uma extremidade ligada ao 
citoesqueleto no interior da célula e a outra extremidade ligando as outras estruturas fora dela.
Funções	das	ZO-1/ZO-2/ZO-3:
• recrutamento	das	moléculas	de	claudinas	e	ocludina	
na	região	da	membrana	dessa	junção	em	formação
• regulação	da	interação	entre	essas	moléculas	para	
formar	os	cordões	de	vedação
• interação	das	claudinas	e	ocludina	com	componentes	
do	citoesqueleto.	
JUNÇÃO	DE	OCLUSÃO
• Ocludinas e	Claudinas,	ZO-1,	ZO-2,	ZO-3
• Funções:
– Limita	a	difusão	de	pequenas	moléculas	e	íons
– Manutenção	da	polaridade	celular
JUNÇÕES	DE	ANCORAMENTO
CÉLULA-CÉLULA Junções aderentes
Desmossomos CÉLULA-MATRIZ
Adesão célula-matriz
Hemidesmossomos
As proteinas da superfamília das CADERINAS medeiam as ligações célula-célula, e as proteínas da superfamília das 
INTEGRINAS medeiam as ligações célula-matriz. 
• Moléculas	de	Adesão	Celular	(CAMs)	
(glicoproteínas transmembranais integrais)
• Principais	famílias:	caderinas,	imunoglobulinas,	
integrinas e	selectinas
• Função:
• Adesão	entre	células	vizinhas
• Manter	a	polaridade	celular: manutenção	da	orientação	de	
estruturas	intracelulares	especialmente	em	relação	aos	domínios	
apical	e	basolateralda	membrana	plasmática
• Reconhecimento	celular
JUNÇÃO	ADERENTE
• Desmogleína e	Desmocolina (Caderinas)
• Placa	interna:	Placoglobina e	Desmoplaquina
DESMOSSOMOS
Função:	adesão intercelular
BASE	LATERAL	– COMPLEXO	JUNCIONAL
HemidesmossomoAdesão célula-matriz
(adesão focal)
MEMBRANA	BASAL
• Integrinas:	placas	dos	hemidesmossomos	– BP230
HEMIDESMOSSOMOS
• Também	denominada	de	junção	tipo	gap,	constitui-se	por	um	agrupamento	
de	número	variável	de	canais	proteicos	hidrofílicos,	os	conexons (canal	
aquoso	contínuo	que	conecta	os	citoplasmas	das	células	em	contato)
• Conexinas:	grupo	de	várias	proteínas	semelhantes	na	sequência	de	
aminoácidos,	estrutura	conformacional e	função
• Função:	interação	entre	dois	conexons para	comunicação	elétrica	e/ou	
metabólica	entre	células	vizinhas,	com	gasto	de	energia.
JUNÇÃO	COMUNICANTE
1)	Porque	são	necessários	diferentes	tipos	de	
junções	intercelulares?
2)	Descreva	a	função	de	cada	uma.