Membrana Plasmática

Prévia do material em texto

Membrana Plasmática
Daniel Ardisson-Araújo
Sumário (capítulos 10 e 11)
1. Bicamada lipídica
2. Proteínas de membrana
3. Transporte de pequenas moléculas através de membranas:
• Transporte de membrana
• Proteína carreadora e transporte ativo
• Canais iônicos
1. Bicamada lipídica
• Membrana plasmática circunda a célula (limita do ambiente)
• Dentro da célula, as membranas limitam organelas.
• Característica comum: fina película dinâmica de moléculas de 
lipídeos (gorduras) e proteínas unidas por interação não-covalente 
com fluidez que se organizam numa BICAMADA LIPÍDICA.
• Moléculas de lipídeo formam uma bicamada impermeável a maioria 
das moléculas hidrofílicas.
• Funções da MP é mediada por proteínas que atravessam a bicamada 
lipídica (30 % das proteínas codificadas por uma célula são 
transmembrana).
Três visões de uma membrana plasmática:
Componentes:
• 50 % da MP é lipídeo (em bicamada) e quase todo o restante 
proteína.
• Todas as moléculas lipídicas da MP são anfifílicas – os mais 
abundantes são os fosfolipídeos.
• Combinação entre diferentes ácidos graxos e grupos de cabeças 
formam diferentes fosfolipídeos. Os principais:
• Fosfatidiletanolamina
• Fosfatidilserina
• Fosfatidilcolina
• Esfingomielina
Partes das moléculas de fosfolipídeos:
Principais fosfolipídeos de membrana:
Além dos fosfolipídeos...
• Presença de colesterol e glicolipídeos.
• Colesterol presente em células eucarióticas animais em grande 
quantidade (algumas células - 1:1 de fosfolipídeo e colesterol).
Funções:
• Modula a bicamada lipídica.
• Os anéis interagem com a cauda hidrofóbica e imobilizam as caudas, 
diminuindo a fluidez da membrana.
Grupo hidroxila interage 
com o grupo cabeça dos 
fosfolipídeos
Composição de membranas:
Bicamadas se formam espontaneamente:
• A natureza dos fosfolipídeos induzem a formação espontânea de bicamadas.
• Dependendo solvente as moléculas expõem ou escodem as regiões que a tornam 
anfipáticas:
• Como moléculas hidrofílicas e hidrofóbicas interagem com a água?
• Formação eletrostática favorável? Polar x Apolar
Forçada uma 
organização da 
água na forma 
semelhante ao 
gelo.
E os fosfolipídeos?
• Formam duas estruturas em solução aquosa: bicamadas ou micelas.
• São cilíndricos ou cônicos?
Fluidez da bicamada lipídica:
• A fluidez deve ser regulada e depende de sua 
composição e temperatura.
• Mobilidade de fosfolipídeos pela membrana.
• Apesar de fluida, a membrana pode apresentar 
domínios formando bolsas lipídicas. Vários vírus 
se apropriam dessas regiões para iniciarem a 
infecção celular ou para brotar da célula
• Caveolas – regiões com enriquecimento 
esfingolipídeos e colesterol relacionados a 
endocitose
Assimetria da bicamada lipídica:
• A composição das monocamadas podem 
variar entre si:
• Fosfatidilcolina e esfigomileina (grupo colina) –
EXTERNA
• Fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina (grupo 
amino) – INTERNA
• Importante para o desenvolvimento de 
funções específicas e sinalizações celulares 
(diferença de cargas). Flipase são proteínas que 
aceleram a ocorrência de flip-flop
2. Proteínas de membrana
• Bicamada lipídica fornece a estrutura básica das membranas biológicas 
(pouco variável em composição), porém as funções são quase que 
exclusivamente desempenhadas por proteínas de membrana.
• 50 moléculas de lipídeo para cada proteína (termos de tamanho) para 
membranas com teor protéico de 50%.
• Proteínas de membrana apresentam vários tipos e estão em quantidades
diferentes dependendo do tipo celular:
• Bainha de mielina – isolante elétrico do axônio – apenas 25% é proteína.
• Membrana da mitocôndria – produção de ATP – 75% é proteína.
Associação de proteínas de membrana a 
bicamada lipídica:
Características das proteínas de membrana:
• Proteínas de membrana podem estar associadas a apenas um lado da 
bicamada lipídica ou atravessara membrana – proteína 
transmembrana.
• Proteínas transmembrana são anfifílicas (região que interage com 
cauda hidrofógica dos fosfolipídeos e região que interage com o meio 
aquoso intra ou extra-membranoso).
• Podem estar ligadas a fosfolipídeos – âncora de fosfatidilinositol (GPI)
• Proteínas periféricas de membranas
• Proteínas integrais de membrana – estão inseridas na membrana.
Proteína transmembrana:
• Cadeia polipeptídica atravessa a bicamada e é inserida durante a sua 
síntese no RE – domínio transmembrana.
• Podem ser:
• Proteína transmembrana de passagem única
• Proteína transmembrana de múltiplas passagens
• Pelo teor de aminoácidos é possível prever?
Domínio transmembrana:
Proteína de múltiplas passagens:
• Um proteína transmembrana de múltiplas passagens pode ser 
convertida em dois polipeptídeos:
Canais transmembrana:
• Barris beta formam grandes canais transmembrana
Bacteriorrodopsina:
• Bombeamento ativado pela luz.
Características de proteínas transmembranas:
• Muitas são glicosiladas.
• Resíduos de açúcares são adicionados a 
cadeia polipeptídica no RE e no aparelho de 
Golgi.
• Estão presentes na porção não-citosólica da 
proteína.
• Porção citosólica é um ambiente redutor, 
logo não existe formação de pontes 
dissulfeto.
• Face não citosólica – formação de pontes 
dissulfeto.
Proteínas se movem:
• Como proteínas podem ficar 
retidas a um único domínio ou 
região da célula?
Maneiras de restringir proteínas:
• (A) agrupar em agregados
• (B) ancoramento extracelular
• (C) ancoramento intracelular
• (D) interagir com proteínas de 
outra célula.
Citoesqueleto ancora proteínas transmembranas:
O glicocálice:
• Carboidratos revestem a superfície de 
toda célula eucariótica
• Proteínas transmembranas glicosidalas
(glicoproteínas).
• Carboidratos podem estar ligados a 
lipídeos (glicolipídeos).
• Proteoglicanas – longas cadeias de 
polissacarídeos ligados a proteínas 
(transmembrana ou ligadas a GPI) que 
compõem a matriz extracelular.
3. Transporte através de membranas
• Teor hidrofóbico da bicamada lipídica –
diferença na concentração de soluto do 
meio intracelular e do meio extracelular.
• Utilização de proteínas transmembranas
como transportadoras de moléculas 
hidrofílicas.
• Permeabilidade de membrana:
• Moléculas hidrofóbicas
• Moléculas polares não-carregadas
• Íons
Proteínas de transporte de membrana:
• Responsáveis pelo transporte de soluto através da membrana.
• Cada proteína transporta uma classe de moléculas.
• Tipos:
• Proteína transportadora: se ligam ao soluto de um lado, sofrem mudança 
conformacional e o liberam no outro.
• Proteína de canal: formação de poros aquosos que permitem a passagem do 
soluto
Tipos de transportes:
• Simples ou uniporte.
• Acoplado do tipo:
• Simporte
• Antiporte
Tipos de transporte:
• Difusão simples (passagem livre pela membrana)
• Transporte passivo ou difusão facilitada (a favor do gradiente de 
concentração).
• Transporte ativo (contra o gradiente de concentração).
Transporte passivo:
Transporte ativo:
• Transporte ativo primário (gasto de ATP) – bombas
• Transporte ativo secundário (acoplado a gradiente químico)
Transporte de glicose associado a gradiente 
eletroquímico de Na+:
Transporte transcelular:
Bombas acionadas por ATP:
• Bombas do tipo P - se auto-fosforilam quebrando ATP e transportam 
íons (Na+, K+, H+, Ca2+) – ATPase.
• Bombas do tipo F – usam gradientes eletroquímicos de íons para 
formar ATP – ATP sintase.
• Transportadores ABC – usam ATP para o transporte de pequenas 
moléculas (diferente de P e F que transportam apenas íons) – ATPase.
Bomba de Ca2+:
• Cálcio interage na cavidade;• Muda conformação e expõe o 
cálcio para a face intracelular;
• Fosforilação da proteina;
• Perde afinidade com cálcio e 
desliga;
• Muda a conformação e volta para 
o estado inicial, aumentando a 
afinidade do domínio de ligação a 
nucleotídeo a ATP.
Bomba de sódio e potássio:
Coloca sódio para fora e potássio para dentro:
1. Liga 3 Na+ intracelular e fosforila a face 
citoplasmática da bomba que leva a mudança 
conformacional.
2. Transporta os 3 Na+ através da membrana e o 
libera na face extracelular.
3. 2 K+ se ligam, induzem a defosforilação e faz com 
que a proteína retorne a seu estado nativo de 
afinidade com Na+.
Transportador ABC
• ATP binding cassete (ABC) 
Canais iônicos:
• Canais – poros hidrofílicos através das membranas.
• Difusão rápida de íons inorgânicos específicos a favor de gradientes 
eletroquímicos.
• Os canais flutuam entre dois estados, aberto e fechado.
• A abertura e o fechamento são controlados por condições específicas.
Tipos de estímulos:
• Canais controlados por voltagem
• Canais controlados por ligantes (vídeo)
• Mediador extracelular (neurotransmissor).
• Canal controlado por transmissor
• Mediador intracelular (íons e nucleotídeos).
• Canal controlado por íons
• Canal controlado por nucleotídeos
• Canais controlados mecanicamente