Aula Membranas Celulares

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Prof. Hermann A. Rodrigues. 
Estrutura da Membrana 
Bicamada Lipídica 
Lipídios  50 % da maioria das membranas. 
 
Todas as moléculas lipídicas das membranas celulares são anfipáticas. 
 
Lipídeos mais abundantes  fosfolipídeos. 
As diferenças no 
comprimento e na 
saturação da cauda 
 
 
Habilidade dos 
fosfolípides de 
empacotarem-se 
 
 
Fluidez da 
membrana. 
Bicamada Lipídica 
A fluidez de uma bicamada lipídica depende de sua composição. 
Cadeias de hidrocarboneto mais curtas = caudas não interagem entre si; 
 
Ligações duplas produzem flexões nas cadeias = dificuldade em 
agrupá-las 
Maior fluidez 
Bicamada Lipídica 
A fluidez de uma bicamada lipídica depende de sua composição. 
 
As membranas também contém colesterol e glicolipídeos. 
 
O colesterol aumenta as propriedades de barreira de permeabilidade. 
Bicamada Lipídica 
A membrana plasmática contém microdomínios lipídicos que são ricos 
em esfingolipídeos, em colesterol e em proteínas de membrana. 
Bicamada Lipídica 
Devido a sua forma e natureza anfipática as moléculas de lipídeos 
espontaneamente se agregam em ambiente aquoso. 
Bicamada Lipídica 
“Auto-selamento” 
 
Bordas livres = contato com a água. 
 
 
A única forma de uma bicamada evitar a 
existência de bordas livres é pelo 
fechamento sobre si, formando um 
compartimento fechado. 
 
 
 
Conseqüência da forma e natureza 
anfipática dos fosfolípides. 
Bicamada Lipídica 
Movimentos dos lipídeos. 
O confinamento de 
fosfolipídeos em monocamadas 
 
 
Problema para síntese 
 
 
Porque normalmente as 
moléculas são sintetizadas 
apenas na monocamada 
citosólica da membrana do 
retículo 
 
 
A migração para a monocamada 
não-citosólica cria bicamadas 
 
 
Translocadores de fosfolípides 
 
 
Rápido flip-flop. 
Bicamada Lipídica 
Fosfolipídeos mais abundantes na membrana plasmática de células de 
mamíferos. 
Bicamada Lipídica 
A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante. 
hemácias 
fosfatidilcolina e 
esfingomielina 
monocamada interna 
monocamada externa 
fosfatidiletanolamina e 
fosfatidilserina 
Bicamada Lipídica 
A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante. 
Fosfatidilserina apoptose 
Bicamada Lipídica 
A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante. 
Recrutamento de proteínas 
intracelulares para sinalização 
Inositol-fosfolipídeos 
(monocamada citosólica) 
Bicamada Lipídica 
A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante. 
Moléculas sinalizadoras 
Inositol-fosfolipídeos 
(monocamada citosólica) 
Bicamada Lipídica 
Glicolipídeos 
Funções: 
 
Auxiliam na proteção da membrana  ex.: células epiteliais; 
 
Alteram o campo elétrico através da membrana  ex.: neurônios; 
 
Participam dos processos de reconhecimento celular  ex.: leucócitos. 
Bicamada Lipídica 
Glicolipídeos 
Glicolipídeos mais complexos  gangliosídeos 
Gangliosídeo GM1 
 
 
Receptor celular para a toxina colérica 
 
 
Células epiteliais intestinais 
 
 
Aumento de AMPc 
 
 
Influxo de Na+ e água para o intestino 
 
 
Diarréia 
Proteínas de Membrana 
As proteínas de membrana associam-se à bicamada lipídica de várias 
maneiras. 
Proteínas de Membrana 
Movimentos das proteínas 
Ausência de flip-flop 
 
Presença de difusão 
rotacional lateral 
Proteínas de Membrana 
As células podem confinar proteínas e lipídeos em domínios específicos 
de uma membrana. 
Proteínas de Membrana 
Glicoproteínas 
Proteínas de Membrana 
Glicocálice 
Glicolipídeos; 
 
Glicoproteínas; 
 
Proteoglicanas. 
Ligados à moléculas intrínsecas da 
membrana; 
 
Secretados para o espaço extracelular 
e adsorvidos na superfície da célula. 
Funções 
Proteger contra danos mecânicos e químicos; 
 
Manter objetos estranhos e outras células indesejáveis 
à distância; 
 
Possibilitar interações celulares desejáveis. 
Proteínas de Membrana 
Glicocálice 
Transporte de Membrana 
Concentração iônica 
intra e extracelular 
Transporte de Membrana 
As bicamadas lipídicas livres de proteínas são impermeáveis a íons 
A difusão através da membrana 
dependerá de: 
 
- tempo; 
 
- tamanho da molécula; 
 
- lipossolubilidade. 
Transporte de Membrana 
Duas principais classes de proteínas de transporte de membrana 
Todas as proteínas de transporte de membrana são proteínas de 
múltipla passagem. 
• carreadores/ permeases/ transportadores 
 
• lento 
• veloz 
Transporte de Membrana 
Transporte passivo x transporte ativo 
Transporte de moléculas sem carga  gradiente de concentração. 
 
 
Transporte de moléculas com carga  gradiente de concentração 
gradiente elétrico 
gradiente eletroquímico 
Transporte de Membrana 
Transporte passivo x transporte ativo 
Proteínas carreadoras e transporte passivo 
Bloqueio na ligação do soluto: 
 
Inibidores competitivos  competem pelo mesmo sítio de ligação e 
podem ou não ser transportados; 
 
Inibidores não-competitivos  ligam-se em qualquer outra parte e 
alteram a estrutura do carreador. 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Três maneiras de dirigir o transporte ativo 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
O transporte ativo pode ser dirigido por gradiente iônico 
Na membrana plasmática das 
células animais o Na+ é o íon 
habitualmente co-
transportado. 
 
 
Células epiteliais intestinais e 
renais 
 
 
Sistemas simportes dirigido 
pelo gradiente de Na+ 
gerando importação de 
açúcares ou aminoácidos. 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Uma distribuição assimétrica de proteínas carreadoras nas células 
epiteliais garante o transporte transcelular de solutos 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Bomba Na+-K+ ATPase 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Modelo do ciclo de bombeamento da bomba Na+-K+ ATPase 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Bombas de Ca2+ e H+ também são ATPases 
Células 
musculares 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Bombas de Ca2+ e H+ também são ATPases 
Células epiteliais 
do estômago 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
A bomba Na+-K+ ATPase mantém o equilíbrio osmótico e estabiliza o 
volume celular 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
ATPases 
ATPase tipo-F  síntese de ATP (ATP sintase); 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
ATPases 
ATPase tipo-V captam prótons H+. 
?Cl- 
ADP+Pi 
2H+ 
ATP 
Acetilcolina 
2H+ 
Acetilcolina 
∆pH 
∆Ψ 
2H+ 
+ + 
+ + 
- 
- - 
- 
7.4 6.8 
∆μH+ = ∆pH + ∆Ψ 
 
2H+ 
VAChT 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Os transportadores ABC são a maior família de proteínas de transporte 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Os transportadores ABC são a maior família de proteínas de transporte 
Substratos transportados: aminoácidos, açúcares, íons inorgânicos, 
polissacarídeos, peptídeos e até proteínas. 
 
Transportadores bacterianos  importação e exportação. 
 
Transportadores eucariotos  principalmente exportação. 
 
Catalisam a movimentação de lipídeos na bicamada. 
Papel importante na biogênese e na 
manutenção de membranas. 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Os transportadores ABC são a maior família de proteínas de transporte 
O primeiro transportador ABC eucarioto foi descoberto devido sua 
habilidade em bombear drogas hidrofóbicas para fora do citosol. 
O transportador bombeia a droga para o exterior da célula. 
Proteína Multidroga Resistente (PMR) 
Superexpressãoem células cancerosas  células resistentes à drogas 
citotóxicas; 
Estudos indicam que mais de 40% dos cânceres 
humanos desenvolvem resistência. 
Proteínas carreadoras e transporte ativo 
Os transportadores ABC são a maior família de proteínas de transporte 
Transportador ABC na membrana do retículo endoplasmático (RE) 
Peptídeos, produzidos por degradação protéica, do citosol para o RE 
Do RE os fragmentos são expostos na superfície da célula 
Linfócitos T citotóxicos 
Lisam a célula 
No sistema imunológico... 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
Duas propriedades importantes distinguem canais iônicos de simples 
poros aquosos: 
 
1) Os canais mostram seletividade a íons: 
 
 - depende do tamanho e carga do íon. 
 
 
Os canais iônicos são íon-seletivos e variam entre os estados aberto e 
fechado 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
Duas propriedades importantes distinguem canais iônicos de simples 
poros aquosos: 
 
2) Os canais têm abertura controlada: 
Os canais iônicos são íon-seletivos e variam entre os estados aberto e 
fechado 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
O potencial de membrana depende principalmente dos canais de 
vazamento de K+ e do gradiente de K+ através da membrana 
Potencial de membrana  diferença na carga elétrica nos dois lados de 
uma membrana. 
 
 
A condição de equilíbrio, na qual não existe fluxo de íons através da 
membrana  potencial de repouso de membrana. 
hiperpolarizado 
despolarizado 
polarizado O potencial de membrana pode variar entre: 
Canais iônicos e 
propriedades elétricas 
das membranas 
As células que mais utilizam 
os canais iônicos são os 
neurônios 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
Apesar dos diferentes significados dos sinais transmitidos pelos 
diferentes neurônios, a forma do sinal é sempre a mesma. 
 
 
Mudanças no potencial elétrico através da membrana. 
 
 
A comunicação ocorre porque um distúrbio elétrico produzido 
em uma parte da célula se propaga para outras partes. 
 
 
Este estímulo elétrico tem que exceder certa força limiar para 
desencadear a excitação elétrica. 
 
 
Potencial de ação ou impulso nervoso. 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
Membrana de todas as células eletricamente excitáveis. 
Canais de cátions controlados por voltagem 
Potencial ação 
Despolarização da membrana plasmática, ou seja, 
uma alteração no potencial de membrana para um 
valor menos negativo. 
Canais para Na+ 
Canais para K+ 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
Potencial de ação 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
Propagação do potencial de ação ao longo de um axônio 
Canais iônicos e propriedades elétricas das membranas 
 Neurotransmissão