Membranas biológicas

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Faculdade Assis Gurgacz
Dr. Rafael Rauber
rauber_rafa@yahoo.com.br
• Modelo mosaico fluido - Singer e Nicolson
• Membrana plasmática
• Envolve a célula
• Define limites
• Mantém as ≠ entre citosol e o meio extracelular
• Endomembranas
• Mantém as ≠ características entre os conteúdos de
cada organela e o citosol
Introdução
Membranas Biológicas
Membranas Biológicas
• Filme fino de proteínas embebidas em lipídios –interações não-covalentes
• Dinâmicas
• Fluidas
• Movimentação
• Bicamada lipídica
• Barreira semipermeável
Membranas Biológicas
• Propriedades dos lipídios anfifílicos
• Quando adicionada água
• 50% da massa da membrana
• Fosfolipídios
Bicamada Lipídica
• Capacidade de difundir-se livremente
• Movimentação
• Confinamento:
• problema de síntese
• (monocamada citosólica)
• translocadoresde fosfolipídeos
Bicamada Lipídica: fluidez
• Composição e temperatura
Bicamada Lipídica: fluidez
• Composição e temperatura
Bicamada Lipídica: fluidez
• Composição e temperatura
Bicamada Lipídica: fluidez
• Composição e temperatura
Bicamada Lipídica: fluidez
• Bactérias: tipo único de fosfolipídio sem colesterol > parede
celular > estabilidade mecânica
• Eucariotos vegetais: tipos diferentes de fosfolipídios sem
colesterol
• Eucariotos animais: tipos diferentes de fosfolipídios com 
colesterol
Bicamada Lipídica: composição
Bicamada Lipídica: composição
Bicamada Lipídica: composição
Bicamada Lipídica: composição
Bicamada Lipídica: composição
• Cientistas de Georgetown – mudanças observadas
no sangue – biomarcadores – 90% de precisão
• 525 pessoas saudáveis – 70 anos
• Identificação de 10 fosfolipídios – prever se os pacientes 
desenvolverão deficiências cognitivas leves ou doença de 
Alzheimer
• Níveis mais baixos desses dez fosfolipídios
• Permitir o desenvolvimento de tratamentos na
fase inicial da doença
Aplicação médica
• Composições nas monocamadas diferem
• Fosfatilcolina e esfingomielina – extracelular
• Fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina – citosólica
• Funcionalmente importante – sinalização
• Proteina-cinase C (PKC) – fosfatidilserina
• Fosfolipase C – cliva fosfolipídio inositol 
• PKC
• Células animais: distinção entre células vivas e mortas
• Apoptose: fosfatidilserina – monocamada citosólica >
extracelular > sinalização > macrófagos > digestão
Bicamada Lipídica: assimetria
Bicamada Lipídica: assimetria
Bicamada Lipídica: assimetria
• Glicolípideos:
• Fosfolipídios + açúcar > lúmen do CG
• Monocamada extracelular – maior assimetria - 5%
• Membranas intracelulares
• Glangliosídeos – mais complexo – oligossacarídeo com
resíduos de ácido siálico > carga líquida (-) >
reconhecimento entre as células
Bicamada Lipídica: assimetria
Bicamada Lipídica: assimetria
Bicamada Lipídica: assimetria
• Bicamada lipídica: estrutura básica
• Proteínas de membrana: funções específicas >
características e propriedades funcionais
• Membrana mielina: 25% da massa
• Membrana das mitocôndrias e cloroplastos: 75% massa
Proteínas de membrana
• Transmembrana ou integrais:
• Atravessam a bicamada lipídica – anfifílicas
• Interação e ligação covalente (monocamada citosólica)
• Receptores de superfície celular ou como transportadoras
• Periféricas
• Ligações covalentes entre as proteínas e os fosfolipídios ou ainda 
ao açúcar do glicolipídios
• Interagem com proteínas integrais
• Envolvidas na conversão de sinais extra em intracelulares
Proteínas de membrana: tipos
Proteínas de membrana: tipos
• Dobramento de uma proteína transmembrana de
múltiplas passagens – alfa hélice
Proteínas de membrana: tipos
• Barris β:
• Mais rígidas
• Formadora de poros – porinas (canais cheios de água) > moléculas 
polares pequenas
• Mais comuns: bactérias, cloroplastos e mitocôndrias
• Cadeias hidrofílicas e hidrofóbicas
Proteínas de membrana: tipos
• Devido às proteínas:
• Elasticidade
• Resistência mecânica
• Baixa tensão superficial
• Devido aos lipídios:
• Alta resistência elétrica
• Alta permeabilidade às substâncias lipossolúveis
Propriedades das membranas
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• Oligossacarídeos + proteínas > glicoproteínas
• Oligossacarídeos + lipídios > glicolipídios
• Proteoglicanos
• Proteção contra danos químicos e mecânicos
• Manutenção de distância intercelular
• Reconhecimento celular: diversidade dos oligossacarídeos
• Malha de retenção de nutrientes e enzimas
• Especificidade do sistema ABO
• Células tumorais: modificações – influi na conduta
Glicocálice
• Camada de 
carboidrato 
da superfície 
celular. 
Micrografia 
eletrônica da 
superfície de 
um linfócito.
Glicocálice
Glicocálice
Glicocálice: sistema ABO
• Presença de glicoproteínas na superfície das
hemácias > funcionam como antígenos
• O locus ABO esta localizado no braço longo do
cromossomo 9
Glicocálice: sistema ABO
• Diferença estrutural do gene das 
glicosiltransferase:
• α1→3-N-acetil-galactosamina
transferase > antígeno A
• α1→ 3-N-galactosil transferase
H > antígeno B
• AB: atividade das duas transferases
• O: não possui as transferases, mas o 
antígeno H
Glicocálice: sistema ABO
Composição
Especializações da membrana
• Cílios e flagelos
• 9+2 pares de microtúbulos –
Axonema
• Na base: corpo basal > media o 
transporte
• Corpo basal: 9 trincas de 
microtúbulos
• Movimento: ATP
• Cinesina e dineína – ligam-se aos 
microtúbulos > deslizamento
• Flagelo bacteriano: estrutura 
diferente, utilizando flagelina
Cílios e flagelos
Cílios e flagelos
Cílios e flagelos
Cílios e flagelos
Cílios e flagelos
• Microscopia 
eletrônica de 
varredura da 
superfície da mucosa 
respiratória do rato. 
A maior parte da 
superfície é coberta 
por cílios. C: célula 
caliciforme.
Cílios e flagelos
Aplicação médica
• Síndrome de Kartagener:
• Sinusite, bronquiectasia e
situs inversus totalis
• Deficiência na síntese da
proteína dineína
• Esterilidade no homem
(espermatozóides)
• Infecção crônica das vias
respiratórias (ambos os sexos)
Especializações da membrana
• Microvilosidades
• Feixes de microfilamentos de actina
dispostos paralelamente, 
interligados pela vilina
• Superfície apical das células do 
epitélio do ID 
• Aumenta a superfície de absorção
Microvilosidades
Microvilosidades
Microvilosidades
Microvilosidades
Transporte através de membrana
• Gradiente
Transporte através de membrana
• Gradiente
Transporte passivo
Proteínas de canal
• Específicas
• Gradiente de [ ]
• Gradiente elétrico
• Gradiente eletroquímico
• Força propulsora
Proteínas de canal
Voltagem dependente químico dependente mecano dependente
Proteínas
• Mudança de conformação
• Grandiente eletroquímico
• Vmax
• Competidores
Proteínas: mudança conformacional
Cinética
• Difusão simples
• Velocidade é dependente 
de concentração
• Difusão facilitada
• Velocidade é dependente 
da saturação do 
transportador
Transporte ativo
• Mudança conformacional
• Transporte contra o gradiente
Transporte ativo: primário
• Hidrólise de ATP
• Fosforilação: Mudança conformacional > Mudança de afinidade
Transporte ativo: primário
• Bomba sódio-
potássio ATPase
Transporte ativo: secundário
• Grande gradiente de concentração > depósito de energia > acarreta em 
arraste de outras substâncias
Transporte ativo: secundário
Transporte ativo: secundário• Transporte de Glicose para o meio intra-celular mediado pelo íon Na+
• Muito Na+ no espaço extracelular
Principais solutos 
Osmose 
• Difusão resultante da
água
• Canais > aquaporinas
• Do meio mais [ ] para o menos [ ]
• A adição de soluto a água reduz a [ ] de
água quando comparada a água pura
Osmose 
• Membrana permeável a
ambos
• Equilíbrio > [ ] de soluto e água 
idênticas
• Não há alteração no volume dos 
compartimento
Osmose 
• Membrana semipermeável: permeável 
apenas a água
• A água se difundirá de um 
compartimento ao outro, mas não 
haverá difusão de soluto
• Alteração nos volumes
Osmolaridade extracelular 
• Membrana celular é semipermeável
• A osmolaridade do LIC é 300 mOsm >equilíbrio 
• LEC é 300 mOsm
• Solução isotônica: mesma [ ] de solutos nãopenetrantes (SNP) que o 
LEC > não há alteração
• Solução hipotônica: [ ] menor que 300 mOsm de SNP > células 
edemanciam
• Solução hipertônica: [ ] maior que 300 mOsm de SNP > células 
murcham
Osmolaridade extracelular 
Osmolaridade extracelular 
• Os termos isosmótico, hiperosmótico e hipoosmótico denotam a 
osmolaridade de uma solução em relação ao normal do LEC, não 
importando se o soluto é penetrante ou não-penetrante
• Ex.: 1 L de solução contendo 300 mOsm de NaCl não-penetrante e 
100 mOsm de uréia (rapidamente penetrável) totalizam 400 mOsm de 
osmolaridade (hiperosmótica), mas também isotônica
Osmolaridade extracelular 
• A tonicidade das soluções injetadas no corpo é de grande importância 
na medicina
• Geralmente essas soluções consistem em um solução isotônica de 
NaCl ou solução isotônica de glicose
• Água pura produziria edema, talvez ao ponto de romper as 
membranas plasmáticas, destruindo as células