A SUPERFICIE CELULAR

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A superfície Celular. Organização Molecular, Funções e diferenciações
Universidade Federal da Bahia (UFBA)
Instituto de Biologia (IBIO)
Prof. Suzana T. Cunha Lima
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Estrutura da membrana plasmática
Assim como todas as membranas, a plasmática consiste de lipídeos e proteínas.
A estrutura fundamental é a bicamada lipídica.
As proteínas inseridas na bicamada lipídica exercem funções específicas:
Transporte celular
Reconhecimento entre células
Sinalização
A membrana de hemáceas tem sido bom modelo de estudo (ausência de núcleo).
http://www.sigmaaldrich.com/life-science
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Estrutura dos fosfolipídeos de membrana
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Lipídeos da membrana plasmática
A MP de todos os animais é constituida de 4 tipos de fosfolipídeos:
Fosfatidilcolina
Fosfatidiletanolamina
Fosfatidilserina
Esfingomielina
São distribuidos assimetricamente entre as duas camadas da membrana
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Glicolipídeos e colesterol
Glicolipídeos são encontrados na membrana mais externa, com sua fração carboidrato exposta. 2% do conteúdo celular.
Colesterol: constituinte mais importante da membrana, presente na mesma proporção que os fosfolipídeos.
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Membranas das bactérias
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Membranas duplas e simples
As células possuem membrana plasmática fosfolipídica formada por bicamada
Possuem membranas internas, que formam compartimentos isolados: organelas
Algumas organelas possuem membrana dupla outras m. simples.
Os peroxissomos, p.e. tem papel importante na oxidação de ácidos graxos para obtenção de energia e possuem membrana única.
A mitocôndria, organela na qual ocorre síntese de ATP,
	 possui membrana dupla. 
Semelhante às bactérias, a membrana externa é permeável a maioria das moléculas pequenas, enquanto q a interna não é. 
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Proteínas de membrana
50% do conteúdo celular é lipídico, os outros 50% são contituidos de proteínas.
Lipídeos tem função principalmente estrutural.
Proteínas tem função de carregadoras.
Modelo do mosaico fluido: as membranas são fluidos bidirecionais.
Proteínas estão inseridas na bicamada lipídica e podem se movimentar livremente. 2 tipos: periféricas e integrais
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Proteínas Periféricas
São definidas como proteínas que se dissociam da membrana após tratamento com reagentes polares como soluções de pH extremo ou de alta concentração salina.
Uma vez removidas da membrana as proteínas perféricas são solúveis em água.
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Solubilização de Proteínas Integrais
É feita com detergentes, os quais tb tem natureza anfipática
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Estrutura de Proteína Transmembrana de bactéria.
Centro de reação fotossintético de bactéria
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PROTEÍNAS DE JUNÇÃO CELULAR
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JUNÇÕES ENTRE CÉLULAS E MATRIZ EXTRACELULAR
integrinas
ADESÃO FOCAL
HEMIDESMOSSOMO
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JUNÇÕES TRANSIENTES
CÉLULA-CÉLULA
Selectinas: adesão inicial entre leucócitos e cels. endoteliais. Segue adesão mais estável entre integrinas, na superfície dos leucócitos e moléculas de adesão intracelular (ICAMs). 
membros da família das Ig, expressas na superfície das células endoteliais
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JUNÇÕES ESTÁVEIS MEDIADAS POR CADERINAS
Junções aderentes ou junções de adesão
Desmossomos
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Além das junções de adesão e desmossomos encontradas entre células, 
2 outras junções são encontradas em células animais: 
JUNÇÃO COMPACTA e JUNÇÃO TIPO FENDA (GAP)
Importante papel nas células endoteliais, separando parte basal e apical, com funções diferentes
As junções tipo fenda são formadas por proteínas transmembrana (pelo menos 13 diferentes). Seis conexinas se arranjam para formar para formar cilindro com uma abertuta de poro aquático,
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Junções Tipo Fenda
 (GAP Junctions)
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Junções Celulares em Células Vegetais
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A absorção, a biotransformação e a eliminação de fármacos envolvem a sua passagem através das membranas celulares.
É essencial conhecer:
mecanismos pelos quais as moléculas atravessam as membranas 
propriedades físico-químicas:
tamanho 
estrutura (conformação)
solubilidade em meios aquosos e lipídicos. 
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Tamanho molecular:
O gás anestésico óxido nitroso e o etanol estão entre os mais leves, com PM de 44 e 46KDa, respectivamente.
Relaxante muscular tubocurarina (curare): 700KDa. 
A insulina, proteína pequena, tem um PM de 60KDa. 
A maioria das drogas, com exclusão dos peptídeos, tem peso molecular da ordem de 300KDa.
 Solubilidade da drogas:
A solubilidade nos lipídios e na água (polaridade) = Solubilidade relativa
Determina se é mais propensa a ficar na fase aquosa ou a difundir-se na fase gordurosa da membrana celular 
insulina
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Transporte passivo e ativo
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Transporte Passivo:
Ocorre sem gasto de energia e a favor do gradiente eletroquímico
vai do maior gradiente eletroquímico para o menor gradiente eletroquímico, no caso de um soluto carregado 
ou a favor do gradiente de concentração, do mais concentrado para o menos concentrado, no caso de um soluto não carregado. 
Moléculas hidrofóbicas, alguns gases como o oxigênio e o nitrogênio, por exemplo, conseguem passar facilmente pela membrana. 
Pequenas moléculas polares não carregadas, como água, glicerol, conseguem entrar na célula mas tem maior dificuldade 
Grandes moléculas polares não carregadas, glicose, sacarose, precisam de proteínas específicas para passar.
Íons, como Na+, K+, não conseguem entrar na célula pela membrana. 
Os canais iônicos são proteínas transmembranas dispostas de maneira a formar um canal, que permitem a entrada dos íons na célula através da membrana. 
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DIFUSÃO PASSIVA
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DIFUSÃO FACILITADA
Estrutura do transportador de glicose
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DIFUSÃO FACILITADA
 Proteínas de canal: 
Sítio de ligação da glicose varia de acordo com a conformação da proteína
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Aquaporine: canal de água na célula
 
Foi pela descoberta das aquaporines, os canais moleculares que regulam o transporte de água através das membranas, que Dr. Agre ganhou o prêmio Nobel de Química em 2003. 
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Aquaporines:
São conhecidas como canais de água e tem natureza protéica. 
Seletivamente conduzem moléculas de água para dentro e fora da célula 
Previnem a entrada de íons e outros solutos.
Existem alguns exemplos de doenças causadas por mutações no gene da aquaporine: 
Mutação no gene aquaporine 2 causam a doença hereditária diabetes insipidus em humanos
Em camundongo o gene aquaporine-0 inativado causa catarata. 
Mutações no gene aquaporine_1: pessoas apresentam deficiência em armazenar água qd deprivados de seu consumo. 
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CANAIS IÔNICOS
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CANAIS IÔNICOS
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CANAL ATIVADO POR LIGANTES
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Difusão passiva de moléculas endógenas e fármacos 
Substâncias hidrossolúveis:
Depende do PM da substância.
Canais aquosos da membrana celular restringem moléculas maiores que 150KDa
Consistem em vias através das proteínas. 
Não é o principal mecanismo de transporte de drogas. 
 Substâncias lipossolúveis
Principal mecanismo de transporte dos fármacos. 
 A velocidade de difusão depende dos seguintes fatores: Concentração da droga Coeficiente de partição óleo/água Concentração de prótons (pH) Área para difusão da droga Outros mecanismos
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Realizado principalmente por enzimas transmembranares, denominadas ATPases.
Causa desequilíbrio nas concentrações iônicas e moleculares extra e intracelular, contra a tendência normal. 
Ocorre entre membranas neuronais, células tubulares renais e hepatócitos. 
	 Características:
 Seletividade 
 Inibição competitiva 
 Demanda de energia 
 Movimento contra um gradiente eletroquímico 
	
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Transporte Ativo:
o bombeamento de potássio (K+) para dentro e sódio (Na+) para fora da célula estabelece uma concentração contrária ao fluxo normal. Sendo esse mecanismo de fundamental importância para o metabolismo da célula. 
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Bomba de Sódio Potássio
A bomba de sódio Potássio (Na+-K+ ATPase) é um exemplo de transposrte ativo no qual dois íons são transportados ao mesmo tempoem direções opostas pelo mesmo mecanismo.
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Estrutura de um transportador ABC
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TRANSPORTE ATIVO DIRIGIDO POR GRADIENTE IÔNICO
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Pinocitose e Fagocitose: Podem ocorrer para alguns medicamentos, principalmente se forem de alto peso molecular. 
A fagocitose é a ingestão de grandes partículas (parasitas, bactérias, células prejudiciais, danificadas ou mortas, restos celulares). Dependendo do tipo celular é uma forma de alimentação (nos protozoários) ou uma forma de limpeza e proteção (nos macrófagos, neutrófilos e células dendríticas). 
A pinocitose significa ingestão de vesículas extremamente pequenas, contendo líquido extracelular. 
pinocitose
fagocitose
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	Endocitose Mediada por Receptor. Ilustrado para o complexo carregador de colesterol, a lipo-proteína de baixa densidade (LDL): (1) LDL se liga a um receptor específico, o receptor de LDL; (2) este complexo forma invaginações para formar uma vesícula; (3) após a separação de seu receptor, a vesícula contendo LDL se funde à um lisossomo, levando à degradação do LDL e liberação do colesterol. 
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Passagem através de lacunas intercelulares: Nos capilares o fluxo através dos poros intercelulares é o principal mecanismo de passagem de fármacos, com exceção do Sistema Nervoso Central. 
Lacunas grandes e a difusão é limitada pelo fluxo sangüíneo (não pela lipossolubilidade ou pH)
Não precisa ocorrer passagem pelas membranas.
Fator importante na filtração pelos glomérulos nos rins
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Veículos de distribuição de drogas
Lipossomas: proporciona a encapsulação de substâncias ativas hidrofílicas e lipofílicas. 
Nanocápsulas: Constituídas de diferentes tipos de polímeros, capazes de direcionar este veículo para um local mais específico do corpo. Mais econômico, usa doses menores dos princípios ativos.
As cápsulas permitem a liberação controlada dos fármacos. 
Doses nunca têm picos e é possível administrar doses terapêuticas por um período longo. O número de doses usadas e os efeitos colaterais serão menores.
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Glicocalix
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Referências
A célula. Uma abordagem molecular. Cooper, G.M. E Hausman, R.E. 3ª Edição. Editora Artmed. 2007. 716p. 
Biologia Celular e Molecular. De Robertis (Jr.) Editora Guanabara Koogan. 2003. 413p. 
Molecular Biology of the Cell (on line), Alberts, B.; Lewis, J.; Raff, M.; Walter,P. e Roberts, K. Ed. Taylor & Francis Group, 200. www.garlandscience.com
Biologia celular e Molecular. Junqueira L.C.U.; Carneiro, J.; Guadalupe, C; Andrade, T. J.; Jordão, B.Q.(2000). Ed. Glossário: p. 316-25. 
Sociedade Brasileira de Bioquímica e Biologia Molecular (SBBQ): http://www.sbbq.org.br/v2/
Revista Brasileira para o Ensino de Bioquímica e Biologia Molecular. k-20/08 - amino acid molecular units: building primary and secondary protein structures. Especial 8. Silva, A.R.e Beltramini, L.M. (2008). http://www.bdc.ib.unicamp.br
http://images.google.com
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