Aula 3 Membranas Celulares

Prévia do material em texto

MEMBRANAS CELULARES
Prof. Clever Gomes Cardoso
Disciplina de Biologia Celular
Introdução
Membrana plasmática
 Determina a composição diferencial entre citosol e o meio extracelular;
 Permite a comunicação entre as células;
 Regula intercâmbio de íons e moléculas (barreira seletiva);
 Define o limite celular.
Composição da célula Composição do meio≠
Compartimentos externos e internos são delimitados por membrana plasmática
Composição molecular das 
membranas celulares
• Todas as membranas biológicas compartilham uma organização estrutural 
comum;
• Composição das membranas: 
– Lipídios
– Proteínas (relacionadas às atividades específicas de cada proteína)
– Carboidratos (glicolipídeos e glicoproteínas  glicocálice)
• Proporção variável nos diversos tipos de membranas
Lipídios (bicamada lipídica)
 Constituem cerca de 50% da massa da maioria das
membranas;
 Principais lipídios:
◦ Fosfoglicerídeos (fosfolipídios) e glicolipídeos
◦ Esfingolipídios
◦ Esteróides
 Todos são anfifílicos: extremidade polar (hidrofílica) e
extremidade apolar (hidrofóbica)
Lipídios (bicamada lipídica)
Fosfolipídeo (A) e Colesterol (B)
Unidade de membrana (m.e.)
• 1959 – Robertson – propôs o modelo “unidade de membrana” –
estrutura trilaminar
Composição molecular das 
membranas celulares
• Modelo do mosaico fluido
– 1972 - Singer & Nicolson
– lipídios – lâmina bimolecular delgada responsável 
pela fluidez
– proteínas – inseridas na camada lipídica fluida
Fosfolipídios
• 2 cadeias de ácidos graxos de comprimento variável -14 a 24 C (hidrofóbicas)
• cabeça polar (hidrofílica)
Fosfolipídios
Fosfolipídios
• Principais fosfolipídios:
Esfingolipídio
Colesterol
• Presente em membranas biológicas de eucariotos (ausente na 
maioria dos vegetais e em todos os procariotos)
• Esteróide anfipático
Estrutura 
em anel 
rígida
Cabeça polar
Cauda 
apolar
hidrofóbica
Composição molecular das 
membranas celulares
Fluidez de membrana
 Estudo de lipídios em lipossomos:
◦ Fosfolipídios raramente migram de um folheto 
para outro (flip-flop);
◦ Realizam rápida difusão lateral
◦ Giram ao redor de seu eixo
◦ Cadeias de hidrocarbono são flexíveis
Fluidez de membrana - Colesterol
• O anel esteróide interage com a porção inicial das
cadeias de ácidos graxos, imobilizando-as parcialmente;
• Aumenta o empacotamento dos lipídios na bicamada;
• Rigidez da membrana
• Resistência à deformação
• Diminui a cristialização
 Diminui a permeabilidade 
da bicamada lipídica a 
pequenas moléculas 
hidrofílicas.
Fluidez de membrana
• Depende de:
– Composição:
• Alta fluidez: ácidos graxos curtos e insaturados 
• Baixa fluidez: ácidos graxos saturados longos e colesterol
– Temperatura:
• Baixas temperaturas  estado de gel cristalino
Assimetria lipídica da membrana 
plasmática
• Assimetria lipídica
– Sinalização celular
– Distinção entre células vivas e mortas (apoptose)
Fosfatidilserina
Fosfatidilinositol
Glicolipídios
• Encontrados exclusivamente na monocamada não-
citosólica (extracelular) da membrana plasmática;
 São encontrados 
também em algumas 
membranas 
intracelulares;
 Compõem o 
glicocálice ou 
glicocálix (junto com 
as glicoproteínas)
galactocerebrosídeo GM1 gangliosídeo Ácido siálico 
(NANA – ác. N-acetil 
neuramínico)
Aumentam a assimetria entre os 
dois folhetos 
Uma célula que exponha muitos glicolipídeos na superfície ficará mais 
protegida ao ataque de ácidos ou enzimas (importante no lisossoma)
Fundamental no processo de reconhecimento entre células 
(diversidade de combinações possíveis)
Bactérias causadoras da cólera reconhece e só penetra em células que 
exponham um determinado tipo de glicolipídeo em sua superficie
Glicolipídios
Proteínas
• Desempenham a maioria das funções específicas das 
membranas;
• Quantidades e tipos altamente variáveis;
Relação entre lipídios e proteínas em algumas membranas celulares
Tecido e espécie Proteínas (%) Lipídios (%) 
Mielina do SNC humano 20 79 
Mielina periférica do bovino 23 76 
Músculo esquelético de rato 65 15 
Fígado de rato 60 40 
Eritrócito humano 60 40 
Mitocôndria de fígado de rato 70 27-29 
 
Proteínas - funções
Proteínas
• Proteínas integrais (intrínsecas): inseridas na porção hidrofóbica da
bicamada, seja por inserção de um grupo lipídico ou regiões de
polipeptídeos hidrofóbicos;
• Proteínas periféricas (extrínsecas): fazem ligações não-covalentes com
proteínas de membrana facilmente extraídas
Prot. transmembrana
Ligada ao 
fosfatidilinosito
l
Ligações não-
covalentes com 
outras prot.
Proteínas - transmembrana
As próteínas transmembrana podem ser unipasso ou multipasso
Proteínas - Periféricas
Proteínas - ancoradas
Outras proteínas prendem por ligação covalentes a um dos lipídeos de 
membrana: são as proteínas ancoradas
Proteínas
• Propriedades das proteínas de membrana:
– Não saltam entre as monocamadas (não fazem
movimento flip-flop);
– Giram sobre um eixo perpendicular ao plano da
bicamada (difusão rotacional);
– Movem-se lateralmente na membrana (difusão
lateral).
Domínios proteicos
A distribuição assimétrica de proteínas em domínios é fundamental para o 
funcionamento da célula epitelial. 
Células epiteliais 
(revestimento)
Proteína A
Proteína B
Junção 
ocludenteMembrana 
plasmática apical
Membrana 
plasmática lateral
Membrana 
plasmática basal
Lâmina basal
Algumas proteínas não se difundem livremente no plano da membrana
Domínios de proteínas
A) As proteínas podem se autoagrupar em grandes agregados;
B) e C) Podem ser presas por interações com agregados de macromoléculas fora ou 
dentro da célula;
C) Podem interagir com proteínas na superfície de outra célula (junções intercelulares) .
Glicocálice ou glicocálix
• Revestimento celular formado pelo conjunto de todas as moléculas
(glicoproteínas, glicolipídios e proteoglicana) que se projetam na
superfície externa da célula;
• Espessura variável (10-20 nm);
Proteoglicano 
transmembrana
Glicoproteína 
adsorvida
Glicoproteína 
transmembrana
Camada de 
carboidrato
Bicamada 
lipídica
CITOSOL
Glicocálice ou glicocálix
• Funções importantes:
– Interação célula-célula;
– Proteção à membrana;
– Reconhecimento celular;
Funções da membrana plasmática
• Seletividade – permeabilidade
• Reconhecimento celular – glicocálix, 
receptores
• Comunicação com células vizinhas –
especializações
Compartimentalização e funções específicas no
caso das membranas internas.
Permeabilidade de membrana
 Fundamental ao funcionamento das células vivas e
manutenção das condições fisiológicas intracelulares
adequadas;
 Determinam as substâncias que podem entrar na
célula;
 Regula a passagem de água e saída de produtos
residuais;
 Estabelece a diferença entre o meio intracelular e
extracelular.
Permeabilidade seletiva da 
membrana
A seleção das moléculas que atravessam a membrana é feita em função do 
tamanho, polaridade e carga
- Tamanho: quanto menor a molécula, mais facilmente ela atravessará a 
bicamada lipídica
- Polaridade: moléculas apolares têm mais facilidade em atravessar a 
bicamada lipídica
- Carga: moléculas dotadas de carga como os íons, apesar de pequenas, 
não atravessam a bicamada lipídica
 Moléculas que atravessam com mais facilidade são aquelas bem 
pequenas, apolares e sem carga
Permeabilidade seletiva da 
membrana
A concentração é o quarto fator que influencia a passagem de uma 
molécula através da membrana
Permeabilidade seletiva da 
membrana
Transporte através da membrana –
Transporte passivo
Transporte 
passivo
Difusãosimples: sem proteínas
Difusão facilitada: com 
proteínas
Transporte passivo – difusão simples
Moléculas pequenas, Hidrofóbicas e sem cargas podem 
entrar na célula por difusão simples 
No caso de a substância a ser transportada ser a água, 
recebe o nome de osmose
Na osmose a água se comporta como soluto
Transporte passivo – difusão simples
 OSMOSE: 
◦ Tipo especial de difusão simples
◦ Passagem de água (moléculas 
polares pequenas e não 
carregadas) pela bicamada
Transporte passivo – difusão simples
Transporte passivo – difusão simples
Osmose
Transporte passivo – difusão simples
• Difusão simples não atende todas as
necessidades das células
• Transporte de macromoléculas???
Transporte passivo – difusão facilitada
Permitem a passagem de moléculas que não são capazes de atravessar a 
bicamada lipídica
Todas as proteínas transportadoras possuem as seguintes características:
1 – São proteínas transmembrana
2 – São do tipo multipasso
3 – São específicas para um tipo de molécula (um transportador de glicose 
não transportará frutose)
Transporte passivo – difusão facilitada
Dividem-se em duas categorias conforme seu modo de atuação: 
Carreadoras e Canais
Carreadoras: ligam à 
molécula a ser 
transportada de um 
lado e liberam no outro
Transporte passivo – difusão facilitada
Proteínas Transportadoras
Proteínas tipo canal atuam como comportas: ao se abrirem, formam um poro
Como a maioria das comportas transportam íons, também são chamadas 
canais iônicos
Transporte passivo – difusão facilitada
Proteínas Transportadoras
Proteínas Transportadoras
• Aquaporinas
– Não ocorre difusão passiva;
– Proteínas transmembrana que apresentam um canal 
hidrofílico altamente específico para água;
– Presente em procariotos e eucariotos, ex. células dos 
túbulos renais e raízes de plantas.
Difusão facilitada (sem gasto 
de energia mas com a ajuda 
de um transportador (ex: 
glicose em alguns tecidos 
como o músculo)
Transporte passivo – difusão facilitada
Transporte passivo não ocorre somente no canal iônico, várias proteínas 
carreadoras também transportam seu soluto a favor de um gradiente de 
concentração e sem gasto de energia
Exemplo: transportador de glicose
Transporte passivo – difusão facilitada
Transporte através da membrana –
Transporte ativo
Características
Dá-se sempre contra um gradiente de concentração do soluto que está 
sendo transportado
Requer gasto de energia por parte da célula
Somente proteínas do tipo 
carreador realizam transporte 
ativo
Transporte ativo trás duas consequências: 
1 . equilíbrio da tonicidade do meio intracelular
Transporte através da membrana –
Transporte ativo
2. Estabelecimento de uma distribuição diferenciada de íons entre os meios intra 
e extracelular
Transporte através da membrana –
Transporte ativo
Transporte através da membrana
• Importância da bomba Na+ - K+:
– transporte de açúcar e aminoácidos para dentro da célula;
– Célula nervosa → propagação do impulso nervoso;
– Manutenção do equilíbrio osmótico.
• Bomba de Ca++
– presença de uma ATPase transportadora de Ca++ na 
membrana do retículo sarcoplasmatico
Uniporte, Simporte e Antiporte
Transporte através da membrana
• TRANSPORTE EM MASSA:
Transporte de macromoléculas ou partículas 
maiores por:
– Endocitose:
• Fagocitose
• Pinocitose
– Exocitose
TRÁFEGO DE VESÍCULAS
Referências Bibliográficas
 Cooper, G. M & Hausman, R. E – A Célula:
Uma abordagem molecular. 3ª ed, Artmed,
2007.
 Karp, G. – Biologia Celular e Molecular:
conceitos e experimentos. 3ª ed., Manole,
2005.
 Alberts, B. e cols. - Biologia Molecular da
Célula. 5ª ed,Artmed.