MEMBRANAS BIOLÓGICAS

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MEMBRANA PLASMÁTICA: COMPOSIÇÃO QUÍMICA E FUNÇÃO 
A membrana plasmática delimita a célula.
O formato da célula é resultado da organização do citoesqueleto.
Composta por lipídeos – fosfolipídeos, colesterol e glicolipídeos. 
Proteínas – integrais e periféricas. 
Açúcares associados a proteínas e lipídeos.
Matriz extracelular/membrana/citoplasma - interligados.
As membranas celulares são cruciais na manutenção da vida na célula. A membrana plasmática encerra a célula, funcionando como uma barreira (fronteira), mantendo as diferenças essenciais entre o citoplasma e o meio extracelular. Dentro das células, membranas que revestem organelas como retículo, complexo de Golgi, mitocôndria e outras são responsáveis pela compartimentalização bioquímica característica de cada ambiente.
As membranas biológicas têm fluidez, ou seja, todas as estruturas que a compõem se movimentam.
(Endocitose mediada por receptor - proteínas migram na membrana e se acumulam- imagem - ilustra a movimentação)
A membrana plasmática é semi-permeável, ou seja, controla as moléculas que serão internalizadas: 
 a) Diretamente através da bicamada lipídica no caso de moléculas pequenas, hidrofóbicas, e sem carga.
b) Através de proteínas de poros/canais no caso de íons. 
c) Através de proteínas carreadoras (sofrem mudança conformacional ao promover transporte de solutos): 
 ØTransporte passivo – proteínas carreadoras que promovem difusão facilitada de íons e pequenos solutos a favor do gradiente de concentração e sem gasto de energia; 
 ØTransporte ativo – bombas que promovem transporte de íons contra gradiente de concentração e com gasto de energia. 
A célula se liga a moléculas extracelulares através de receptores de membrana. Esta interação receptor/ligante dispara sinais intracelulares.
- Bicamada Lipídica 
• Base universal para a estrutura das membranas celulares 
•Em condições artificiais, fosfolipídeos em solução aquosa espontaneamente se dispõem em micelas (formadas por lipídeos com uma única cadeia de ácido graxo) ou em bicamada (formada por lipídeos com 2 cadeias de ácido graxo, cuja extremidade da bicamada tende a se selar - lipossomo) 
- Os lipídios de membrana 
•constituem cerca de 50% da massa total das membranas de células da maioria dos animais.
 •em 1microm2 de área de camada lipídica existem aproximadamente 5x10^6 moléculas lipídicas.
•Todas as moléculas lipídicas componentes das membranas são anfipáticas, ou seja, apresentam uma região hidrofílica ("afinidade por água" ou polar) e outra hidrofóbica ("sem afinidade por água" ou apolar). 
•Os lipídeos mais abundantes das membranas são os fosfolipídeos.
•apresentam uma parte polar ou hidrofílica (cabeça ou cabeça polar);e duas partes apolares ou hidrofóbicas (caudas); 
•as caudas em sua maioria são compostas por ácidos graxos, que diferem em tamanho nos diferentes tipos de fosfolipídeos (hidrocarbonetos que contêm normalmente entre 14 e 24 átomos de carbono); 
•uma ou ambas as caudas podem apresentar uma ou mais ligações duplas entre os átomos de carbono (ligações "cis ", insaturadas); 
•diferenças entre o comprimento e saturação das caudas (ácidos graxos) são importantes por influenciar na fluidez da membrana;
Os quatro maiores grupos de fosfolipídeos presentes em células de mamíferos são: 
ØFosfatidilcolina ØEsfingomielina ØFosfatidilserina ØFosfatidiletanolamina
Juntos, esses 4 fosfolipídeos constituem mais da metade da massa na maioria das membranas. Outros fosfolipídeos, como o inositol, estão presentes em pequenas quantidades, mas apresentam importante qualidade funcional.
A fluidez da bicamada lipídica depende diretamente de sua composição . 
•Processos de transporte e atividades enzimáticas podem cessar com o aumento de viscosidade.
•Quanto menor o comprimento de suas caudas de ácidos graxos menor é a interação entre os fosfolipídeos presentes em cada uma das monocamadas da membrana.
•Duplas ligações permitem uma maior mobilidade e rotação da molécula, impedindo deste modo o "empacotamento" dos lipídeos, especialmente em baixas temperaturas (favoráveis à fase de transição da membrana – mudança crítica de estado fluido para estado cristalino/gel).
•A bicamada lipídica não é exclusivamente composta por fosfolipídeos; possui também colesterol e glicolipídeos. •Membranas plasmáticas de células eucariontes em geral apresentam grande quantidade de colesterol, numa relação aproximada de uma molécula de colesterol para uma molécula de fosfolipídeo. 
- Coleterol
•aumenta as propriedades de hidrofobicidade e de impermeabilidade da barreira na bicamada; 
 •apresenta uma pequena cabeça polar (grupamento hidroxila), uma região rígida (anéis de esteróis) e uma cauda apolar; 
•grupamento hidroxila (polar) interage com a cabeça polar dos fosfolipídeos; 
 • a região rígida interage com a parte dos hidrocarbonetos próxima à cabeça polar dos fosfolipídeos; 
•o colesterol tende a deixar a membrana menos fluida e, em grandes concentrações, previne a cristalização de cadeias de hidrocarbonetos, deste modo inibindo a fase de transição. 
- Glicolipídios 
•são moléculas lipídicas ligadas a grupamentos de açúcar; 
•exclusivamente encontrados na porção não citoplasmática de membranas celulares; 
•adição dos grupamentos de açúcar nas moléculas lipídicas é realizada no lúmen do Golgi, que, topologicamente, equivale ao exterior da célula; 
 •constituem cerca de 5% dos lipídeos da camada externa da membrana; 
•podem ser encontrados em algumas membranas intracelulares (na monocamada luminal ou não citosólica); 
 •o glicolipídeo mais complexo é o gangliosídeo, com um ou mais resíduos de ácido siálico.
- A bicamada lipídica é assimétrica
A composição lipídica difere entre as metades da bicamada. Esta diferença apresenta importante papeis funcionais: 
•construção de um ambiente favorável para ativação de enzimas, entre elas as proteínas quinases; 
•contribuição para potencial de membrana 
•regulação da fluidez 
A assimetria de membrana tem origem no retículo endoplasmático, onde a membrana é sintetizada. 
- Proteínas de membrana 
Enquanto a bicamada lipídica determina a estrutura básica de membranas biológicas, as proteínas funcionam como receptores específicos, transportadores, enzimas entre outros . 
Várias proteínas de membrana estendem-se através da bicamada. Nestas proteínas transmembranares, a cadeia polipeptídica atravessa a membrana como uma simples alfa-hélice (proteína single-pass), ou atravessa a membrana múltiplas vezes (proteínas multipass). Podem também se apresentar como folhas beta na forma de um barril. 
Outro tipo de associação com a membrana é realizada por proteínas que não transpassam a bicamada, e sim acoplam-se a uma ou a outra face. Interagem por ligações covalentes com grupos lipídicos e por ligações não covalentes com proteínas transmembranares.
Açúcares presentes em glicoproteínas, gicolipídeos ou proteoglicanas e associados à face extracelular da membrana plasmática (glicocálice ou coat celular) protegem a superfície da célula de danos mecânicos e químicos, e, ainda, são importantes para mediar fenômenos transientes de reconhecimento celular tais como adesão célula-célula.
Proteínas, assim como lipídeos, também podem se difundir no plano da membrana, porém existem mecanismos para imobilizar proteínas específicas "confinando" domínios específicos de proteínas e lipídeos na membrana.
- Transporte através da membrana
O transporte de componentes atravésda membrana é realizado por proteínas (proteínas transportadoras). As duas maiores classes de proteínas transportadoras são: 
1) Transportadores ou carreadores 
2) Canais (proteínas de canal)
Os carreadores ligam-se às substâncias (solutos) de forma específica e, através de mudanças conformacionais, transferem o soluto passando pelo cerne da bicamada. Os canais não necessariamente ligam-se ao soluto, eles formam um poro hidrofílico que se estende através da mem brana (bicamada); quando esses poros são abertos o soluto específico (íons com tamanho e cargas específicas) é carreado para o interior da célula. O transporte através do canal é mais rápido do que pelos carreadores. A grande maioria dos canais iônicos e de muitos transportadores levam solutos pela membrana somente passivamente (transporte passivo ou difusão facilitada). 
O transporte de moléculas pela diferença de concentração entre os lados da membrana denomina-se gradiente de concentração; este fenômeno é capaz de direcionar o transporte passivo. Se o soluto apresentar carga, ambos (gradiente e potencial elétrico) através da membrana podem influenciar o transporte (potencial de membrana). Os gradientes de concentração e elétrico podem ser combinados para o cálculo do "gradiente eletroquímico" da carga de cada soluto. A célula também requer proteínas transportadoras que sejam como bombas. Bombeiam certos solutos contra o gradiente de concentração e gradiente eletroquímico ("uphill"). Este processo é conhecido como transporte ativo, utilizando uma fonte energética, em sua maioria o ATP (hidrólise do ATP).
O transporte via carreadores pode ser ativo ou passivo. Enquanto realizado por canais é sempre passivo (pode até ser mediado, mas sem gasto de energia). 
Alguns carreadores podem transportar somente um elemento em uma direção, outros são mais complexos (transportadores acoplados) e transferem simultaneamente ou seqüencialmente dois solutos. O transporte pode se dar na mesma direção ou em direções opostas.
1) Transporte de um soluto em uma direção – Ex.: transporte da glicose (passivo) -> SIMPORTE 
 2) Transporte de dois solutos em direções opostas - Ex.: Na+K+-ATPase e a super família de transportadores ABC e de MDR (multidrugs resistence protein) . -> ANTIPORTE 
Os canais iônicos são seletivos e específicos. Não estão continuamente abertos, apresentam "gates“ (portas, entradas) que se abrem brevemente e tornam-se a fechar. Na maioria dos casos, são abertos em resposta a estímulos, que podem ser mecânicos, químicos (ligantes) ou elétricos. 
•Os ligantes podem ser mediadores extracelulares (especialmente neurotransmissores), mediadores intracelulares (canais iônicos). 
•Os canais dependentes de estímulo elétrico abrem e fecham pela mudança de voltagem através da membrana (canais ativados por voltagem). 
 •O estímulo mecânico é mediado pelo estresse direto. 
- Membranas especializadas excitáveis. 
O transporte de ions por canais pode alterar o gradiente eletroquímico da membrana. 
Canais voltagem-dependentes (catiônicos) são responsáveis pela geração da amplificação do potencial de ação em células excitáveis como neurônios e células musculares esqueléticas ; 
Canais associados a transmissores convertem sinais químicos em sinais elétricos (sinapses químicas); Neurotransmissores excitáveis como a acetilcolina e o glutamato abrem os canais despolarizando a membrana; Canais iônicos trabalham juntos, de maneira complexa, controlando o ambiente de células excitáveis. Um neurônio típico, por exemplo, recebe milhares de impulsos excitatórios e inibitórios, os quais combinados resultam no potencial do corpo celular.