Aula 04 Biomembranas 2016

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BIOMEMBRANAS: 
ESTRUTURA, FISIOLOGIA E ESPECIALIZAÇÕES 
DA MEMBRANA PLASMÁTICA 
√ Toda célula utiliza uma membrana para separar e proteger seus componentes 
químicos do ambiente externo 
√ São estruturas bilaminares (fina película) constituídas por lipídios, proteínas e 
 açúcares 
Conceitos Gerais 
Conceitos Gerais ESTRUTURA GERAL DAS BIOMEMBRANAS 
√ 1972, Singer e Nicolson: Modelo do Mosaico Fluido 
Nesse modelo as proteínas estariam embebidas na bicamada lipídica e estas 
apresentavam 3 domínios distintos, 2 hidrofílicos nas faces externas da membrana e 
um hidrofóbico em seu interior. O modelo propunha também que as proteínas, dada 
a fluidez dos lipídios, estivessem em movimento constante pela bicamada (A célula, 2013) 
Película de moléculas de lipídios e proteínas unidas principalmente por 
interações não-covalentes com 6 a 10 nm de espessura 
São dinâmicas, fluidas e a maioria de suas moléculas movem-se no plano da 
membrana 
Lipídios - organizados em camada dupla contínua – bicamada lipídica (~5 nm espessura) 
Proteínas - realizam quase todas as funções da membrana 
~30% das pt codificadas pelo genoma são de membrana 
 
Conceitos Gerais ESTRUTURA GERAL DAS BIOMEMBRANAS 
Constituintes 
PROTEÍNAS RECEPTORAS 
PROTEÍNAS DE TRANSPORTE 
Flexibilidade 
da bicamada 
Limitam as organelas 
compartimentalização 
das células eucarióticas 
Barreiras seletivas 
Conceitos Gerais ESTRUTURA GERAL DAS BIOMEMBRANAS E FUNÇÕES 
Compartimentos 
intracitoplasmáticos isolados 
• Envolve a célula e organelas, definindo seus limites 
• Cria diferenças entre os compartimentos 
• Mantém as propriedades do compartimento 
• Ancora complexos enzimáticos 
• Transmite impulsos elétricos 
• Reconhece sinais externos (por receptores) e os transmite para o interior 
Membrana 
plasmática 
FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
 LIPÍDIOS 
São as moléculas mais numerosas das membranas 
Proporcionalmente às proteínas pode haver 50:1 
~109 moléculas célula animal pequena 
Principais tipos: 
 Fosfolipídios 
Esfingolipídios 
 Colesterol 
Moléculas anfipáticas 
(polar) 
(apolar) 
ÁLCOOL Álcool – colina, etanolamina, serina ou inositol 
+ Fosfato 
+ Glicerol – triálcool 
 Ácidos Graxos 
1 cauda saturada e 1 insaturada (14 a 24 C) 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
 FOSFOLIPÍDIOS: 1 cabeça polar e 2 caudas apolares 
TIPOS DE FOSFOLIPÍDIOS 
Difosfatidilglicerol (Cardiolipina) 
Álcool – etanolamina, serina, colina 
ESFINGOLIPÍDIOS: 1 cabeça polar (esfingosina + álcool aminado, H ou açúcar) e 
 2 caudas apolares (porção hidrofóbica da esfingosina + ácido graxo) 
Cabeça 
 
Cauda 
Presentes em menor quantidade 
Longas cadeia de C 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
Esfingosina 
Álcool aminado, açúcares, H 
Ácido Graxo 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
TIPOS DE 
ESFINGOLIPÍDIOS 
TIPOS DE 
ESFINGOLIPÍDIOS 
Esfingomielinas 
Contém grupo fosfato (Fosfoglicerídeo) 
- bainha de mielina das células nervosas 
 
 
Cerebrosídeos 
Não possui fosfato nem carga elétrica 
 Pode conter carboidratos – Glicolipídios 
- Camadas externas de várias biomembranas 
 
Gangliosídeos 
Cabeça polar grande com muitos carboidratos associados 
Quantidades relevantes nas células nervosas 
TIPOS DE 
ESFINGOLIPÍDIOS 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
 COLESTEROL: Esterol constituído por 1 cabeça polar (apenas 1 grupo OH)+ 
4 anéis fundidos + 1 cadeia de ácido graxo 
Ocorrência essencial em eucariotos 
Atua como molécula interposta (estrutura rígida) 
Importante na fluidez da membrana 
LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
COMPOSIÇÃO LIPÍDICA DE DIFERENTES 
MEMBRANAS CELULARES 
* 
* 
Propriedades das biomembranas atribuídas aos lipídios constituintes: 
√ Fluidez (mobilidade de moléculas) 
√ Espessura da bicamada 
√ Assimetria entre as 2 monocamadas 
√ Domínios específicos (jangadas lipídicas) 
* 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
MONOCAMADAS, MICELAS, LIPOSSOMOS, MEMBRANAS 
Por ser anfipáticos, os lipídios em contato com o meio aquoso formam estruturas 
complexas de compartimentalização de meios (interno e externo) 
Monocamadas 
Lipossomos 
MONOCAMADAS, MICELAS, LIPOSSOMOS, MEMBRANAS 
Fosfolipídios: 
“Autoselamento” 
FLUIDEZ 
Dependente da composição química e temperatura 
√ Tamanho das caudas hidrofóbicas 
√ Presença de insaturações em uma das caudas influenciam: 
- Maior fluidez das biomembranas 
- Maior mobilidade de lipídios e proteínas 
- Espessura da bicamada (mais delgada) 
- Capacidade de movimentação dos diferentes componentes na bicamada 
Estado líquido Estado gel 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
ESPESSURA DAS 
BICAMADAS 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
FLUIDEZ 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
Pequenas moléculas 
solúveis em água 
T° - Ácidos graxos com pontos de fusão específicos – transição de fases nas 
moléculas (líquido e gel) 
(↓) Ponto de Fusão 
(↑) Ponto de Fusão 
Fosfolipídios 
Colesterol/ 
Esfingolipídios 
Líquido-cristalino 
Gel 
T° , 
PF 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FLUIDEZ 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
FLUIDEZ 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
QUANTIDADE DE COLESTEROL 
√ Modula a permeabilidade e confere rigidez à membrana 
√ Permite a passagem de pequenas moléculas solúveis em água 
MOBILIDADE DE 
MOLÉCULAS 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
√ Rotação 
sob o mesmo eixo 
 
√ Translação/Difusão lateral 
na mesma monocamada 
 
√ Flip-flop 
de uma monocamada para outra (Flipases) 
ASSIMETRIA 
Fosfatidilcolina 
Esfingomielina 
Fosfatidiletanolamina 
Fosfatidilserina 
Glicolipídeos ** 
A composição lipídica das 2 monocamadas é distinta 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
* 
** 
* * * 
DOMÍNIOS ESPECÍFICOS 
Regiões da membrana ricas em esfingolipídios e colesterol (Rígidas) 
Cadeias de hidrocarbonos mais longas e retas (bicamada mais espessa) 
Local preferencial para a localização de algumas proteínas 
Função: transporte vesicular e processos de sinalização 
 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
Jangadas lipídicas (Lipid raft) 
DOMÍNIOS ESPECÍFICOS 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
Jangadas lipídicas (Lipid raft) 
Vesícula unilamelar gigante Microscopia de força atômica 
DOMÍNIOS 
ESPECÍFICOS 
PROPRIEDADES DOS LIPÍDIOS DE MEMBRANA 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
CARBOIDRATOS 
Os carboidratos presentes nas biomembranas correspondem à porção 
glicídica: 
√ Glicoproteínas 
√ Glicolipídios 
 √ Proteoglicanos 
Localização: 
Face extracelular da 
membrana plasmática e 
lúmem das organelas 
 
Carboidratos das membranas são constituídos por monômeros: 
Glicose, galactose, manose, fucose, N-acetilglicosamina e ácido 
siálico (ácido N-acetilneuramínico) 
GLICOCÁLIX (10 a 20 nm) 
 Revestimento celular 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
CARBOIDRATOS 
Proteção a membrana de danos 
Reconhecimento celular e molecular 
Comunicabilidade intercelular 
Inibição por contato 
Antígenos de histocompatibilidade 
Migração celular sobre superfícies 
 
FUNÇÕES 
Antígenos de Histocompatibilidade Especificação dos grupos 
sangüíneos do sistema ABO 
GLICOCÁLIX 
Inibição por contato 
GLICOCÁLIX 
GLICOSILAÇÃO EM CÉLULAS TUMORAIS 
Na dependência do grau de associação com a bicamada lipídica, as proteínas podem 
ser periféricas, integrais ou transmembrânicas 
Transmembranas Periféricas Ancora lipídica 
Integral 
Uni Multipasso 
PROTEÍNAS 
Ancorade GPI 
 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
PROTEÍNAS INTEGRAIS OU INTRÍNSECAS 
Domínios  Hidrofóbico e Hidrofílico 
Domínios α-hélice ou β-folha pregueadas 
-1. Unipasso: uma única região atravessa a membrana; 
-2. Multipasso: possuem mais de um domínio transmembrana; 
-3. Barril: consiste de um trímero, no qual cada monômero forma um barril ß tubular, 
o qual atravessa a bicamada 
- Ligadas por âncora de GPI ou porções proteicas hidrofóbicas 
Fortemente ligadas à porção hidrofóbica difícil extração 
Unipasso 
Multipasso Barril 
PROTEÍNAS TRANSMEMBRANAS 
Não interagem com o interior hidrofóbico das membranas 
Liga-se às biomembranas por meio de: 
Ligação eletrostática 
Pontes de Hidrogênio associadas a fosfolipídios ou pt intrínsecas 
Ligação fraca com a bicamada lipídica  Fácil extração 
PROTEÍNAS PERIFÉRICAS OU EXTRÍNSECAS 
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS 
Embora estejam em menor número nas biomembranas (50 lipídios : 1 
proteína), são os elementos que expressam as funções biológicas nas 
biomembranas 
A proporção de lipídios – proteínas varia de acordo com a 
atividade funcional da membrana: 
25% proteínas – bainha de mielina 
50% - membrana plasmática 
75% - mitocôndria e cloroplasto 
 
RECEPTORES DE MEMBRANA 
Células epiteliais 
DOMÍNIOS ESPECÍFICOS 
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 
A membrana plasmática funciona como barreira para controle do trânsito 
de moléculas para dentro e para fora da célula. 
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 
Difusão simples 
 água e pequenas moléculas apolares 
Aquaporinas (canais na membrana) 
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 
2 classes: Transportador e de Canal 
Transportador: altera sua conformação para transferir pequenas moléculas solúveis 
através da bicamada 
Canal: forma um poro hidrofílico na bicamada através do qual íons inorgânicos 
específicos difunde-se (forma aberta ou fechada) 
PROTEÍNAS DE TRANSPORTE 
Difusão simples 
Tamanho 
Solubilidade 
[ ] 
Difusão por canais 
Tamanho 
Carga elétrica 
[ ] 
 
Difusão Facilitada 
Afinidade 
[ ] 
 
Transporte Ativo 
Afinidade 
Gasto de E 
FORMAS DE TRANSPORTE 
Canais iônicos podem ter sua abertura controlada 
Atuam via transporte passivo 
Difusão de íons (Na+, K+, Ca++) 
Apresentam seletividade iônica quanto ao tipo de íon q permitem passar pela BL 
Controlado pelo potencial 
de memb Presença de molécula ligante Força mecânica aplicada ao canal 
CANAIS IÔNICOS 
CANAIS IÔNICOS CONTROLADOS POR VOLTAGEM 
2 moléculas no 
mesmo sentido 
2 moléculas em 
sentidos opostos 
Realizam transporte ativo ou passivo 
Altamente seletivos qto ao tipo de molécula a ser transportada 
Alterna entre 2 conformações – sítio de ligação no lado externo da cél. em 
uma e na outra sítio de ligação no lado citosólico 
TRANSPORTADORES 
Transporte Passivo 
Ex. Transporte de glicose pelos hepatócitos 
níveis de açúcar 
no sangue 
degradação de 
glicogênio intracelular 
Fluxo de glicose segue de acordo com a direção do gradiente 
de concentração 
TRANSPORTADORES 
Transporte Ativo 
Consumo de E 
Move solutos contra o gradiente [ ] 
Mantém a composição iônica intracelular 
Importa solutos que estão em baixa [ ] no meio externo 
 
TRANSPORTADORES 
Transporte Ativo 
Ex. Bomba Na+/K+ 
TRANSPORTADORES 
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 
A classificação das especializações leva em conta a polaridade das células epiteliais 
Especializações 
Apicais 
Especializações 
Laterais 
Especializações 
Basais 
ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA