Membrana plasmática Resumo teórico

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Membrana Plasmática 
Eduardo Gonçalves Pereira – Biomedicina UMESP 2018 
 
Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta uma membrana que isola do meio 
exterior, a membrana plasmática. Seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, 
colesterol e proteínas, por isso que se costuma dizer que as membranas plasmáticas têm 
constituição lipoprotéica. Os lipídios estabilizam a integridade física da membrana e criam uma 
barreira efetiva que impede a rápida passagem de materiais hidrofílicos, como água e íons. Além 
disso, a bicamada fosfolipídica funciona como “lago” lipídico, no qual uma variedade de 
proteínas “flutua”. Esse modelo geral é conhecido como modelo do mosaico-fluido. 
A membrana é constituída basicamente por lipídeos e possui duas regiões distintas: 
• Região hidrofílica: A região da “cabeça” que contém fosforo de um fosfolipídio e é 
eletricamente carregada e, desta forma, se associa a moléculas polares de água. 
• Região hidrofóbica: As longas “caudas” de ácidos graxos não polares de um fosfolipídio 
se associam a outros materiais não polares, mas não são solúveis em agua ou capazes 
de se associarem a substancias hidrofílicas. 
 
 
De acordo com o modelo do mosaico-fluido, as proteínas e lipídeos de uma membrana são 
independentes uns dos outros e interagem apenas de forma não covalente. As extremidades 
polares das proteínas podem interagir com as extremidades polares dos lipídios, e as regiões 
não polares de ambos os tipos de moléculas podem interagir hidrofobicamente. 
 
Existem dois tipos básicos de proteínas de membrana: 
• Proteínas integrais de membrana: Possuem domínios hidrofóbicos e penetram na 
bicamada. 
• Proteínas periféricas de membrana: Não possuem domínios hidrofóbicos e não se 
inserem na bicamada. Ao invés disso elas apresentam regiões carregadas ou polares que 
interagem com regiões semelhantes. 
Algumas proteínas denominadas transmembrana atravessam completamente a bicamada. 
Funções das proteínas nas membranas: 
• Atuam nos mecanismos de transporte, permitindo a passagem de substâncias para 
dentro e para fora da célula; 
• Encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a 
célula; 
• Favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido; 
• Servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto. 
 
Carboidratos de membrana são sítios de reconhecimento 
Carboidratos ligados a proteínas, formando glicoproteínas, que possibilitam que a célula seja 
reconhecida por outras células e proteínas. Quando é ligada a fosfolipídios, forma os 
glicolipídios, projetam-se da superfície externa da membrana plasmática e atuam como sinais 
de reconhecimento. Por exemplo, o carboidrato de alguns glicolipídios sofre alterações se a 
célula se torna cancerosa. Essas alterações podem permitir que células brancas sanguíneas 
reconheçam as células cancerosas levando à sua destruição. 
 
Diferença entre Reconhecimento celular e Adesão celular 
Reconhecimento celular: Uma célula especificamente se liga a outra de um tipo determinado. 
Adesão celular: A conexão entre duas células é forçada. 
Tais processos de reconhecimento e adesão celulares em tecido específico e em espécie 
específica são essenciais para a formação e manutenção dos tecidos e organismos pluricelulares. 
Imagine o seu próprio organismo. O que mantém as células musculares associadas aos seus 
pares e a pele sob a forma de pele? A adesão celular especifica é uma característica tão óbvia 
em um organismo complexo, que facilmente passa despercebida. 
 
Três tipos de junções celulares conectam células adjacentes 
Essas estruturas especializadas, denominadas junções celulares, são mais evidentes se 
visualizadas em micrografias eletrônicas de tecidos epiteliais, camadas de células que revestem 
as cavidades do organismo ou que cobrem as superfícies corpóreas. 
 
Junções aderentes: Formam uma superfície que lembra a costura em uma colcha de retalhos, 
impedindo o movimento de materiais solubilizados através do espaço existente entre as células 
epiteliais. 
Desmossomos: Unem firmemente células adjacentes, mas permitem que substâncias se movam 
em torno deles, no espaço intercelular. 
Junções gap: Permitem a comunicação entre células adjacente. Cada junção gap é formada por 
um canal de proteínas especializadas, denominado conexon, que atravessa as membranas 
plasmáticas e o espaço intercelular de duas células adjacentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Processos de transporte da membrana 
As membranas biológicas permitem a passagem de algumas substâncias, mas impedem o 
trânsito de outras. Essa característica das membranas é referida como permeabilidade seletiva. 
A permeabilidade seletiva permite que a membrana determine quais substâncias poderão 
penetrar ou sair de uma célula ou organela. 
 
As membranas são classificadas de acordo com a permeabilidade, em 4 tipos: 
• Permeável: permite a passagem do solvente e do soluto; 
• Impermeável: não permite a passagem do solvente nem do soluto; 
• Semipermeável: permite a passagem do solvente, mas não do soluto; 
• Seletivamente permeável: permite a passagem do solvente e de alguns tipos de soluto. 
 
 
 
Existem dois processos, fundamentalmente diferentes, através dos quais substâncias podem 
atravessar membranas biológicas: 
• Os processos de transporte passivo não necessitam de qualquer energia externa para 
ocorrer. 
• Os processos de transporte ativo necessitam de aporte de energia química a partir de 
uma fonte externa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Difusão e Osmose 
A velocidade de difusão de uma substância depende de quatro fatores: 
• O diâmetro de uma molécula ou íon: moléculas menores difundem mais rapidamente. 
• A temperatura da solução: temperaturas mais elevadas levam a uma difusão mais 
rápida, pois os íons ou moléculas terão maior energia e, portanto, se moverão mais 
rápido. 
• A carga elétrica, se existente, do material de difusão. 
• O gradiente de concentração no sistema – ou seja, a diferença na concentração de 
soluto, ao longo da distância, em uma deter- minada direção: quanto maior for o 
gradiente de concentração, mais rapidamente a substância difundirá. 
 
Difusão Simples 
Na difusão simples, pequenas moléculas passam através da bicamada fosfolipídica da 
membrana. Uma molécula hidrofóbica, e, portanto, solúvel em lipídeos, penetra facilmente na 
membrana sendo assim capaz de passar através dela. Quanto mais solúvel em lipídeos for, mais 
rapidamente ela difundirá através da bicamada da membrana. 
 
Por outro lado, moléculas polares ou carregadas eletricamente, tais como aminoácidos, 
açúcares e íons não são capazes de atravessar facilmente a membrana por dois motivos: 
• O interior da membrana é hidrofóbico, e substâncias hidrofílicas tendem a ser excluídas 
desse meio. 
• As células são compostas por agua e se encontram nela; substâncias polares formam 
muitas pontes de hidrogênio com água, e íons são envoltos por moléculas de água, o 
que evita que eles “escapem” para a membrana. 
 
Difusão Facilitada 
Substâncias polares, como aminoácidos e açúcares, e substâncias carregadas, como íons, não 
difundem facilmente através de membranas. No entanto, podem atravessar a bicamada 
fosfolipídica hidrofóbica passivamente (ou seja, sem o aporte de energia) via dois caminhos: 
• Proteínas integrais de membrana podem formar canais através dos quais essas 
substâncias passam. 
• A ligação a uma proteína de membrana denominada de proteína carreadora pode 
acelerar a difusão dessas substâncias. 
 
A passagem é facilitada pela existência de uma moléculatransportadora chamada 
permease na membrana. 
 
Ambos os processos são formas de difusão facilitada. 
Outra forma de difusão facilitada envolve não apenas a abertura de um canal, mas uma ligação 
da substância a ser transportada a proteínas da membrana. Essas denominam-se proteínas 
carreadoras e, da mesma forma que os canais proteicos, permitem difusão tanto dentro quanto 
para fora da célula. Proteínas carreadoras transportam moléculas polares, tais como açúcares e 
aminoácidos. 
 
Osmose 
A água se movimenta livremente através da membrana, sempre do local de menor concentração 
de soluto para o de maior concentração. A pressão com a qual a água é forçada a atravessar a 
membrana é conhecida por pressão osmótica. 
A osmose não é influenciada pela natureza do soluto, mas pelo número de partículas. 
A osmose pode provocar alterações de volume celular. Uma hemácia humana é isotônica em 
relação a uma solução de cloreto de sódio a 0,9% (“solução fisiológica”). Caso seja colocada em 
um meio com maior concentração, perde água e murcha. Se estiver em um meio mais diluído 
(hipotônico), absorve água por osmose e aumenta seu volume, podendo romper (hemólise). 
 
 
Três termos são usados para comparar a concentração de solutos entre duas soluções separadas 
por uma membrana: 
• Soluções isotônicas: apresentam iguais concentrações de solutos. 
• Soluções hipertônicas: possuem maior concentração de solutos do que a solução com 
a qual está ́sendo comparada. 
• Soluções hipotônicas: possuem menor concentração de solutos do que a solução com 
a qual está ́sendo comparada. 
 
Transporte Ativo 
Em diferentes situações biológicas, uma pequena molécula ou um íon deve se mover através de 
uma membrana de uma região de menor concentração para uma de maior concentração. 
Nesses casos, a substância não pode deslocar-se via difusão. O movimento de qualquer 
substância através de uma membrana biológica contra um gradiente de concentração – 
denominado transporte ativo – requer gasto de energia química. 
Três tipos de proteínas de membrana estão envolvidas no transporte ativo: 
• Uniportes: Transportam uma única substância, ou soluto, em uma direção. Por 
exemplo, uma proteína de ligação a cálcio encontrada na membrana plasmática e no 
retículo endoplasmático de diversos tipos de células, transporta ativamente o Ca2+ para 
regiões onde esse íon já se encontra em altas concentrações, ou seja, até fora da célula 
e para dentro do retículo endoplasmático. 
• Simportes: Transportam dois solutos na mesma direção. Por exemplo, a absorção de 
aminoácidos, a partir do intestino pelas células que o revestem, requer ligação 
simultânea de Na+ e de um aminoácido à mesma proteína transportadora. 
• Antiportes: transportam dois solutos em direções opostas, um para o interior e outro 
para o exterior da célula. Por exemplo, diversas células possuem uma bomba de sódio-
potássio que transporta Na+ para fora da célula 
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O transporte ativo primário e o secundário contam com fontes de energia diferentes 
Existem dois tipos básicos de transporte ativo: 
• O transporte ativo primário requer a participação direta da molécula de ATP, rica em 
energia. 
• O transporte ativo secundário não usa ATP diretamente; ao invés disso, a energia é 
fornecida por um gradiente de concentração iônico estabelecido pelo transporte ativo 
primário. 
 
Transporte ativo primário: a bomba de sódio-potássio 
A bomba de sódio e potássio é um exemplo de transporte ativo. A concentração do sódio é 
maior no meio extracelular enquanto a de potássio é maior no meio intracelular. A manutenção 
dessas concentrações é realizada pelas proteínas transportadoras descritas anteriormente que 
capturam íons sódio (Na+) no citoplasma e bombeia-os para fora da célula. No meio extracelular, 
capturam os íons potássio (K+) e os bombeiam para o meio interno. Se não houvesse um 
transporte ativo eficiente, a concentração destes íons iria se igualar. 
Desse modo, a bomba de sódio e potássio é importante uma vez que estabelece a diferença de 
carga elétrica entre os dois lados da membrana que é fundamental para as células musculares e 
nervosas e promove a facilitação da penetração de aminoácidos e açúcares. Além disso, a 
manutenção de alta concentração de potássio dentro da célula é importante para síntese de 
proteína e respiração e o bombeamento de sódio para o meio extracelular permite a 
manutenção do equilíbrio osmótico. 
 
Como moléculas grandes entram em uma célula e saem da membrana? 
Macromoléculas como proteínas, polissacarídeos e ácidos nucleicos são definitivamente muito 
grandes e carregadas (ou polares) para atravessarem as membranas biológicas. 
As células devem eventualmente captar ou secretar grandes moléculas intactas, esse processo 
pode ser realizado por meio de vesículas que formam invaginações a partir da membrana 
plasmática que penetram na célula (endocitose) ou que se fusionam à membrana plasmática e 
liberam seu conteúdo (exocitose). 
Endocitose: É um termo geral para designar um grupo de processos capazes de introduzir 
pequenas moléculas, macromoléculas, grandes partículas ou até ́mesmo pequenas células em 
uma célula eucariótica. Existem três tipos de endocitose: 
• Fagocitose (“alimentação celular”): Uma parte da membrana plasmática engloba 
partículas grandes ou mesmo células inteiras. A fagocitose é usada por protistas 
unicelulares como processo de alimentação celular e por determinadas células brancas 
sanguíneas para a defesa do organismo através de englobamento de substâncias e 
células estranhas. O vacúolo de alimento ou fagossomo formado, geralmente se 
fusionará a um lisossomo, onde seu conteúdo sofrerá digestão. 
• Pinocitose (“ingestão celular de líquidos”): Também são formadas vesículas. No 
entanto, essas vesículas são menores e o processo opera de forma a incorporar na célula 
pequenas quantidades de substâncias dissolvidas ou fluidos. Da mesma forma que a 
fagocitose, a pinocitose é relativamente inespecífica em relação ao material que se 
incorpora à célula. Por exemplo, a pinocitose ocorre constantemente no endotélio, a 
camada única de células que separa um fino capilar sanguíneo do tecido que o circunda, 
permitindo que as células rapidamente obtenham fluidos do sangue. 
• Na endocitose mediada por receptores: reações específicas na superfície celular 
acionam a incorporação de materiais específicos. Para entrar na célula deste modo é 
necessário que a membrana possua receptores específicos para a substância em 
questão. Esse processo é importante para a Medicina, pois foram introduzidos em 
medicamentos usados para destruir células tumorais fragmentos que se ligam aos 
receptores de membrana específicos das células que se pretende destruir. 
 
Exocitose: É o processo por meio do qual materiais empacotados em vesículas são secretados 
da célula, quando a membrana da vesícula se fusiona com a membrana plasmática. . A exocitose 
é também importante para a secreção de muitas substâncias diferentes, tais como enzimas 
digestivas do pâncreas, neurotransmissores a partir de neurônios e materiais para a construção 
da parede celular vegetal. 
REFERÊNCIAS: CARNEIRO, Junqueira. Biologia Celular e Molecular 9ºe