Aula_Membrana_Plasmática_Em_ Detalhe

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Estrutura	
  de	
  membranas	
  
Um dos conceitos mais importantes da Biologia Celular: 
•  Todos os seres vivos 
são formados por 
células; 
•  Todas as células são 
limitadas por uma 
membrana; 
•  Então, vamos 
começar pela 
MEMBRANA. 
A membrana plasmática 
O que sabemos sobre ela? 
•  A membrana plasmática é formada por uma 
bicamada de lipídeos e proteínas nela inseridos; 
•  A membrana plasmática é fluida; 
•  A membrana plasmática possui permeabilidade 
seletiva; 
•  A membrana plasmática define e separa o meio 
intra e extracelular; 
•  A membrana é um mosaico fluido. 
O Modelo do Mosaico Fluido 
Como se chegou até ele? 
Evolução do modelo de membrana: 
•  No início era a química; 
•  Observações sobre o corpo em contato com a 
água (Plínio, o Velho); 
•  A água sobre o óleo – Benjamin Franklin (sec. 
XVIII), Lord Raleigh e Agnes Pockels (sec. XIX); 
•  Charles Overton – permeabilidade seletiva; 
•  Irving Langmuir (1917); 
•  Gorter e Grendel (1925). 
A bandeja de Langmuir 
e seus experimentos 
foram cruciais 
Os lipídeos formam monocamadas quando em contato com a água e o óleo. 
Proposta inicial de Langmuir (1917) 
Água 
Óleo 
Proposta de Gorter e Grendel (1925) 
“As hemácias são cobertas 
por uma camada espessa 
de substâncias gordurosas” 
O Modelo de Danielli e Davson (1935) 
MODELO DO SANDUICHE 
Neste modelo, a membrana é formada por uma 
bicamada de fosfolipídeos e as proteínas estão 
inseridas nesta bicamada, podendo atravessá-
la totalmente (proteínas integrais), levando a 
abertura de verdadeiros poros que permitem a 
passagem de moléculas ou ligadas a esta 
bicamada através de outras proteínas 
(proteínas periféricas). 
Mas como se chegou a este modelo? 
Edidin. Nat Rev Mol Cell Biol v.4, 2003. 
A evolução do modelo do mosaico fluido 
Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Singer & Nicolson, 1972 
Os lipídeos não são todos iguais 
Colesterol	
   Glicolipídeos	
  
Mas	
  nem	
  todos	
  os	
  fosfolipídeos	
  são	
  iguais…	
  
Fosfolipídeos	
  
Os fosfolipídeos 
Figure 10-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Existem diferentes tipos de fosfolipídeos 
Figure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Alguns fatos importantes: 
•  O fosfatidilinositol é o fosfolipídeos minoritário, mas 
tem função importante; 
•  A fosfatidilserina é carregada negativamente e em 
situações normais está voltada para o meio 
citoplasmático; 
•  Os fosfolipídeos não se distribuem igualmente pelos 
dois folhetos da membrana plasmática; 
•  Em eritrócitos, por exemplo, PC e esfingomielina se 
distribuem apenas no folheto externo, enquanto PS e PE 
apenas no folheto interneto; 
•  Os glicolipídeos estão sempre voltados para o meio 
extracelular. Por que será? 
Esteróis de membrana: o colesterol 
Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
O colesterol se intercala entre os fosfolipídeos 
Região 
mais 
fluida 
Anéis 
esteróides 
rígidos 
Cabeça polar 
(hidrofílica) 
Figure 10-5 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Não se esqueça: 
•  O colesterol diminui a fluidez da membrana, no 
entanto ele protege a membrana da cristalização 
em baixas temperaturas atuando como um 
“anticongelante”; 
•  Para haver a formação de um cristal é preciso que 
os fosfolipídeos se aproximem muito, o que é 
dificultado pela presença do colesterol; 
•  Alguns microorganismos variam a composição de 
lipídeos de suas membranas de acordo com a 
temperatura do ambiente. 
E os glicolipídeos: 
Figure 10-18 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
 Lipídeos e proteínas contendo cadeias polissacarídicas 
ligadas a sua estrutura estão sempre voltados para fora 
da célula formando o glicocálix e atuando no 
reconhecimento entre células. 
Figure 10-28b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Formam o glicocálix: 
Figure 10-28a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
As membranas são assimétricas: 
Figure 10-16 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
O que isso quer nos dizer??? 
Tudo isso influencia a 
FLUIDEZ da bicamada 
difusão lateral 
flexão rotação 
Figure 10-11 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Ácidos graxos 
Figure 10-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Não se esqueça: 
•  A fluidez está relacionada diretamente com a 
movimentação dos fosfolipídeos; 
•  Cada fosfolipídeo passa do estado líquido (fluido) para o 
cristalizado (gel) a uma determinada temperatura, 
chamada fase de transição; 
•  As membranas não se cristalisam em temperaturas 
próximas as da fase de transição, porque são formadas 
por uma mistura de fosfolipídeos; 
•  A mistura de fosfolipídeos é essencial, principalmente em 
ambientes de temperatura muito variável; 
•  Quanto mais longas as cadeias de ácidos graxos, menos 
fluida é a membrana; 
•  Quanto mais saturados forem os ácidos graxos, menos 
fluida será a membrana. 
Lipídeos diferentes se agregam 
formando domínios lipídicos 
Figure 10-13 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Plataformas (rafts) em uma membrana artificial 
Figure 10-14a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Fosfatidilcolina, esfingomielina e colesterol 
Espessuras diferentes da bicamada 
acomodam proteínas diferentes 
Figure 10-14b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Simons & Gerl. Nat. Rev. Mol. Cell Biol,, 11, 688, 2010. 
Mais dois exemplos de “lipid rafts” 
Resumidamente: 
•  Lipídeos com ácidos graxos de comprimento 
semelhante tendem a se agrupar formando 
“ilhas” chamadas de balsas lipídicas ou lipid 
rafts (jangada). Nestas regiões a espessura 
da membrana também é diferenciada. 
Proteínas de membrana 
Figure 10-19 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
- Transmembrana; 
-  Periféricas; 
-  α-hélice; 
-  β-barril; 
-  Ancorada. 
As proteínas 7 e 8 são 
periféricas e não se associam 
covalentemente à maembrana 
Proteínas ancoradas 
São proteínas estruturais? Sim 
Estes tipos de âncora só são encontrados no 
folheto voltado para o citossol 
E também voltado para o meio extracelular 
Proteína α-hélice 
Como uma proteína 
atravessa a bicamada 
lipídeica na sua 
porção hidrofóbica? 
Os aminoácidos 
hidrofóbicos ficam 
voltados para fora da 
hélice, fazendo o 
contato com as 
cadeias hidrofóbicas 
da bicamada (ácidos 
graxos). 
Proteína β-barril 
Existem principalmente em microrganismos, mitocôndrias e cloroplastos; 
Formam canais hidrofílicos ou receptores 
Proteínas unipasso 
Atravessam a 
bicamada lipídica 
apenas uma vez na 
sua conformação de 
α-hélice; 
Presença de pontes 
dissulfeto entre 
aminoácidos 
sulfatadas e 
interações com 
resíduos de açúcares 
Proteínas multipasso 
atravessam a bicamada lipídica mais de uma vez 
Figure 10-25 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
As proteínas podem ser solubilizadas e purificadas 
usando detergentes 
•  Detergentes são moléculas anfifílicas (ou anfipáticas); 
•  São muito mais solúveis em água do que em lipídeos; 
•  Detergentes iônicos (SDS – sodium dodecyl sulfate) e 
não-iônicos (Triton X-100 e NP-40); 
•  Formam micelas. 
As proteínas transmembranas só podem ser 
solubilizadas por moléculas capazes de quebrar as 
associações hidrofóbicas 
Figure 10-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Fluidez das proteínasde membrana 
Figure 10-1c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
O trabalho original de 
Frye & Edidin em 1970 
Fluorescence Recovery After Fhotobleaching 
Figure 10-36a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Essa fluidez é irrestrita? 
Barreiras e domínios 
Não, não é irrestrito. 
Existem barreiras formadas por junções que criam 
verdadeiros domínios. 
Figure 10-37 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Figure 10-38 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Nos espermatozóides, 
diferentes proteínas 
são exclusivas de 
determinadas regiões 
do corpo celular. 
Mas nem todas as células são polarizadas 
As hemácias não possuem domínios e apresentam uma 
distribuição homogênea das proteínas pela sua superfície