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A superfície Celular

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A superfície Celular. 
Organização Molecular, 
Funções e diferenciações
Universidade Federal da Bahia
Profa. Msc . Emanuel le Santos
Estrutura da membrana 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
http://www.sigmaaldrich.com/life-science
Estrutura dos fosfolipídeos de 
membrana
Anfipática
Lipídeos da membrana 
plasmática
• A MP de todos os animais é 
constituída de 4 tipos de fosfolipídeos:
• Fosfatidilcolina
• Esfingomielina
• Fosfatidiletanolamina
• Fosfatidilserina
• São distribuídos assimetricamente 
entre as duas camadas da 
membrana
Glicolipídios e colesterol
Glicolipídios 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 fosfolipídios. Afeta a fluidez da membrana.
Membranas das bactérias
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 não:
Peroxissomos
Papel importante na oxidação de ácidos
graxos para obtenção de energia.
Membrana única
Mitocôndria
Organela na qual ocorre síntese de ATP.
Membrana dupla.
Proteínas de membrana
• 50% do conteúdo celular é lipídico, os
outros 50% são constituídos 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:
• periféricas
• e integrais
Proteínas de Membrana
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 periféricas são solúveis em água.
Solubilização de Proteínas Integrais
É feita com detergentes, os quais também tem natureza anfipática
Estrutura de Proteína Transmembrana 
de bactéria
Centro de reação fotossintético de bactéria
Proteínas de Junção Celular
Família Ligantes Reconhecidos Junções celulares estáveis
Selectinas Carboidratos Não
Integrinas Matriz Extracelular Adesões focais e 
Hemidesmossomos
Superfamília das Ig Integrinas não
Caderinas Interações Homofílicas Junções aderentes e 
desmossomos
Junções entre Células e Matriz 
Extracelular
integrinas
ADESÃO FOCAL HEMIDESMOSSOMO
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
Junções transientes célula-célula
Junções estáveis mediadas por caderinas
Junções aderentes ou 
junções de adesão Desmossomos
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,
Ocludinas
e 
Claudinas
Junções Tipo Fenda
(GAP Junctions)
Tipos de junções celulares
É essencial conhecer:
◦ Mecanismos pelos quais as moléculas atravessam as 
membranas 
◦ Propriedades físico-químicas:
◦ tamanho 
◦ estrutura (conformação)
◦ solubilidade em meios aquosos 
e lipídicos. 
A absorção, a biotransformação e a eliminação de fármacos 
envolvem a sua passagem através das membranas celulares.
Princípio do transporte 
transmembrânico
Tamanho molecular:
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
Óxido nitroso (Gás anestésico) 44 KDa
Etanol 46KDa
Tubocurarina (relaxante 
muscular)
700 KDa
Insulina 60KDa
Transporte passivo e ativo
Difusão Passiva
Mecanismos mais simples de 
passagem de moléculas pela 
membrana. 
Moléculas se difundem através 
dos lipídeos da membrana.
Não há envolvimento de proteínas
A favor do gradiente de 
concentração.
Processo não seletivo
Difusão facilitada
À favor do gradiente de concentração
Sem fonte externa de energia
Mediado por proteínas
Moléculas não entram em contato com 
camada hidrofóbica da membrana
Dois tipos de proteínas
• Proteínas carregadoras: açúcares, 
aminoácidos, nucleosídeos
Estrutura do transportador de glicose
Difusão facilitada
• Proteínas de canal: 
Sítio de ligação da glicose varia de acordo com a conformação da proteína
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.
Aquaporines:
São conhecidas como canais de água e tem natureza proteica. 
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. 
Canais iônicos
Acionados por gradiente iônico
Formam poros na membrana, permitindo 
passagem de moléculas pequenas, 
específicas.
Não estão abertos sempre
portões acionados por ligantes
(neurotransmissores) ou voltagem.
São os mais caracterizados.
Especialmente em nervos e músculos
Permitem passagem de Na+, K+, Ca2+ e Cl-
Canais iônicos
Na+ e K+ são os íons envolvidos
no impulso nervoso. 
Na+ é bombeado para fora da
célula e K+ para dentro.
[Na+]>fora e [K+ ]> dentro.
A membrana em repouso é 
mais permeável ao K+
(contém canais de K+)
Fluxo de K+ por estes canais
mantém potencial de repouso
da membrana 60 mV
Canal ativado por ligantes
Sinalização por 
neurotransmissores 
liberados na sinapse
Impulso nervoso sinaliza 
para fusão de vesículas 
com a MP, liberando 
neurotransmissores
Se ligam a receptores e 
abrem canais acionados 
por ligantes na MP
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
Transporte ativo
• Realizado principalmente por enzimas
transmembranares, denominadas
ATPases.
• Causa desequilíbrio nas concentrações
iônicase 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
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. 
Bomba de Sódio Potássio
A bomba de sódio Potássio (Na+-K+ ATPase) é um exemplo de transporte
ativo no qual dois íons são transportados ao mesmo tempo em direções
opostas pelo mesmo mecanismo.
Bomba de Sódio Potássio
Estrutura de um transportador 
ABC
Maior família de transportadores de 
membrana
Presentes em procariotos e eucariotos
Transporte ativo dirigido por 
gradiente iônico
Moléculas são transportadas contra gradiente de concentração usando a
energia derivada do transporte de outra molécula, a favor do gradiente.
Pinocitose e Fagocitose
Podem ocorrer para alguns medicamentos, principalmente se forem de alto
peso molecular.
◦ Fagocitose – 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).
◦ Pinocitose – Ingestão de vesículas extremamente pequenas, contendo
líquido extracelular.
pinocitose fagocitose
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.
Veículos de distribuição de 
drogas
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.
Lipossomas – Proporciona a encapsulação de substâncias ativas
hidrofílicas e lipofílicas.
Glicocalix

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