3. Estrutura da Membrana

Prévia do material em texto

Estruturas da Membrana
	A Membrana
As membranas biológicas apresentam estrutura geral comum: película de moléculas de lipídeos e proteínas unidas principalmente por interações não-covalentes.
A bicamada lipídica proporciona a estrutura fluida da membrana e atua como barreira semi impermeável.
As moléculas lipídicas são anfifílicas.
Os mais abundantes são os fosfolipídeos (fosfoglicerídeos), os quais possuem cabeça hidrofílica e duas caudas hidrofóbicas (uma cauda saturada e a outra insaturada).
A membrana plasmática também contém colesterol:
 
Na água, as moléculas de lipídeos podem formar estruturas (micelas ou bicamada) devido ao seu caráter anfifílico.
 
Moléculas lipídicas individuais difundem-se entre as bicamadas.
Moléculas fosfolipídicas nas bicamadas sintéticas raramente migram de um lado para outro na monocamada (flip-flop), com a exceção do colesterol. Porém, trocam de lugar rapidamente dentro de uma mesma monocamada. (Rápida difusão lateral)
Translocadoras de fosfolipídeos catalisam rápido flip-flop
A fluidez da bicamada depende de sua composição e temperatura.
Transição de fase: fosfolipídeo muda do estado líquido para o rígido. Quanto menor a cadeia de hidrocarboneto ou mais pontes duplas, mais difícil a mudança (menor a temperatura).
O colesterol aumenta a propriedade de barreira permeável da bicamada.
Balsas lipídicas: domínios especializados de moléculas lipídicas de forma transiente. Os domínios das balsas são mais espessos do que outras partes das bicamadas e acomodam mais adequadamente certas proteínas de membrana. Contém principalmente esfingomielina e colesterol.
O excesso de lipídeos é armazenado como gotas lipídicas, as quais agem como fonte de alimento ou de matéria-prima para síntese de membranas. São circundadas por uma camada de fosfolipídeos, contendo proteínas.
Cinases lipídicas auxiliam no recrutamento de proteínas.
A fosfoinositídio 3-cinase (PI 3-cinase) é ativida em resposta a sinais extra-celulares e auxilia no recrutamento de proteínas sinalizadores intracelulares para a porção citosólica da MP.
Fosfolipídeos são usados para converter sinais extra em intracelulares.
A fosfatidilserina atua na apoptose, sinalizando para que a célula morta seja fagocitada e digerida.
Esse processo ocorre da seguinte forma:
Glicolipídeos são encontrados na superfície de todas as MP
Os mais complexos são os gangliosídeos
A função dos glicolipídeos está relacionada com sua localização.
Em MP de células epiteliais, na superfície apical exposta, protegem a membrana.
Atuam no reconhecimento celular, com lecitinas se ligando a grupos de açúcar.
Proteínas
As proteínas transmembranas também são anfifílicas. A região hidrofóbica passa pela membrana e interage com as caudas das moléculas lipídicas, também hidrofóbicas. A região hidrofílica está exposta à água nos dois lados da membrana.
Existem, ainda, proteínas periféricas à membrana.
As proteínas podem estar ancoradas à membrana de diferentes maneiras:
O modo de ancoramente influencia a função da proteína. As transmembranas, por exemplo, podem atuar nos dois lado e transportar moléculas pela bicamada.
Nas proteínas transmembrana de passagem única, as cadeias polipeptídicas cruzam apenas uma vez, enquanto nas proteínas transmembrana de múltiplas passagens ela cruza a membrana várias vezes.
As hélices alfa transmembrana de PTdMP ocupam posições específicas na estrutura dobrada da proteína que são determinadas pelas interações entre as hélices vizinhas. 
As PTdMP que possuem seus segmentos arranjados como barris beta são rígidas e tendem a cristalizar facilmente.
Os barris beta formam estruturas por diferentes números de fitas betas.
Essas proteínas podem atuar no transporte, como receptor ou enzima. Porém, as proteínas de barris B estão restritas às membranas externas bacterianas, mitocondriais e de cloroplastos. 
A maioria das PTdMP são formadas por hélices alfa transmembrana.
As hélices podem deslizar, realizando mudanças na proteína que abrem e fecham os canais iônicos, transportar solutos ou transduzir sinais extra em intracelulares.
A maioria das proteínas transmembrana são glicolisadas, com os açúcares presentes na porção não-citosólica da membrana.
Ligações dissulfeto não se formam entre cisteínas da porção citosólica da membrana, mas o fazem na não-citosólica (estabilizam a estrutura dobrada da cadeia polipeptídica ou sua associação com outras cadeias)
A superfície celular é revestida por carboidratos, em estrutura denominada glicocálice.
Essa camada protege a célula contra danos químicos ou mecânicos e mantém outras células à distância. Atua, ainda, no reconhecimento celular.
Proteínas de membrana podem ser solubilizadas e purificadas em detergentes.
Em baixas concentrações, detergentes são monoméricos em solução. Acima da concentração micelar crítica (CMC) eles se agregam formando micelas.
Misturados às membranas, a extremidade hidrofóbica se liga às regiões hidrofóbicas das proteínas das membranas, deslocando moléculas lipídicas. Devido a outra extremidade, hidrofílica, essa ligação cria complexos proteína-detergente na solução.
Detergentes fortes desnaturam proteínas, ligando aos centros hidrofóbicos internos. Em alguns casos a retirada do detergente a desnatura.
Bacteriorrodopsina: bomba de próton da MP ativada pela luz solar
A cristalografia de elétrons forneceu a primeira estrutura de muitas proteínas de membrana difíceis de cristalizar em solução de detergentes.
Interações com lipídeos específicos auxiliam a estabilizar proteínas da membrana.
 
As proteínas da membrana frequentemente são organizadas em grandes complexos, não somente para captar formas de energia, mas para a transdução de sinais extracelular em sinais intra.
Assim como os lipídeos, as proteínas não realizam flip-flop, mas fazem difusão rotacional (giram sobre um eixo perpendicular ao plano da bicamada) e difusão lateral (se movem lateralmente dentro da membrana).
As taxas de difusão lateral podem ser medidas usando a técnica de recuperação da fluorescência após clareamento (FRAP), com a marcação da proteína de membrana com grupamento florescente específico, e a perda da fluorescência na fotodegração (FLIP). A partir de FRAP E FLIP, calcula-se o coeficiente de difusão da proteína de superfície celular marcada.
Essas técnicas, porém, podem falhar caso a molécula possuir movimento restrito a uma pequena área. Isso é resolvido pela técnica de localização de uma única partícula.
Muitas células confinam as proteínas da membrana em regiões específicas.
Em células epiteliais determinadas enzimas e proteínas de transporte estão confinadas na superfície apical, e outras na lateral e basal.
Barreiras formadas por junção ocludente mantêm a separação das moléculas de proteína e de lipídeos.