1- Membranas Celulares

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MEMBRANAS CELULARES:
Estrutura, composição e permeabilidade
Profª. Drª. Alba Regina de Abreu Lima-Catelani
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Membrana plasmática: limite celular
Sistema de endomembranas: divide a célula em compartimentos (envoltório nuclear, retículo endoplasmático, mitocôndrias, complexo de Golgi...)
Todas as membranas celulares apresentam a mesma constituição básica
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Principais Modelos apresentados para as Membranas Biológicas
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CRIOFRATURA
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FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
A. Manutenção da Constância do Meio Intracelular
B. Barreira Seletiva
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FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
C. Respostas as mudanças no meio ambiente (possui 			sensores protêicos)
D. Aumento de tamanho ou mudança da forma
E. Reconhecimento de tipos celulares e diversos tipos 	de moléculas
F. Prender uma célula a outra
G. Estabelecer comunicação entre células contíguas
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
Lipídeos
Proteínas
Carboidratos (Hidratos de carbono)
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Duas vistas de uma membrana celular
A- Eletromicrografia B e C – Desenhos esquemáticos 					 (bi e tridimensional) 
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A. LIPÍDEOS DA MEMBRANA
1. Fosfolipídeos 
2. Colesterol
3. Glicolípideos
 Fosfoglicerídeos (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina)
 Esfingolipídeos
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Três tipos de moléculas lipídicas anfipáticas da membrana
Região hidrofílica em azul e verde
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FOSFOLIPÍDEOS
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Molécula de fosfatidilcolina.
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Fosfolipídeos anfipáticos formam bicamada em água
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Moléculas lipídicas são hidrofóbicas enquanto fosfolipídeos são anfipáticos
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Bicamada fosfolipídica espontaneamente fecham-se sobre si mesmas de modo a formarem compartimentos selados 
propriedade auto selante
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Propriedades da Bicamada Lipídica
Fluidez da Membrana
	Os Lipídeos se movem e trocam de lugar uns com os outros dentro do plano da bicamada
Diferente de FLEXIBILIDADE – capacidade de se distender (limite de 25nm em vesículas)
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Bicamadas Lipídicas Sintéticas
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Movimentos das moléculas lipídicas
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Fatores que interferem no grau de Fluidez da Membrana
Temperatura 
( - diminui a fluidez)
2. Composição dos fosfolipídeos
3. Natureza das caudas de hidrocarbonetos - comprimento e insaturações
 + curta -  fluidez
 + duplas ligações -  fluidez
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4. Empacotamento da Bicamada 
Quanto mais próxima e regular  mais viscosa 			 menos Fluida
5. Presença do Colesterol nas células animais 
  fluidez,  permeável,  enrijecida
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Localização do colesterol nas membranas celulares.
A. Estrutura do Colesterol
B. Encaixe dentro das lacunas entre os fosfolipídeos
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Importância da Fluidez da MP
Capacita as proteínas da membrana a difundirem-se rapidamente no plano da bicamada e a interagirem umas com as outras (importante na sinalização celular)
2. Meio simples de distribuição de lipídeos e proteínas da MP por difusão, do local onde eles foram inseridos, após sua síntese, na bicamada até outros regiões
3. Permite às membranas fundirem-se umas com as outras e misturar suas moléculas.
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2. Permeabilidade da Membrana
A membrana Plasmática age como uma barreira que controla a passagem de moléculas através de si mesma.
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A permeabilidade relativa de uma bicamada lipídica 
a diferentes classes de moléculas
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ASSIMETRIA DA BICAMADA LIPÍDICA
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A assimetria dos lipídeos é gerada no interior da célula
O papel das flipases na síntese da bicamada lipídica
As vesículas são formadas por protusão e fusão
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Unidades de Membrana
M. E. - Observa-se a MP como uma estrutura trilaminar -
 unidade de membrana ou membrana unitária

Diferentes na morfologia e nas funções
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B. PROTEÍNAS DA MEMBRANA
Algumas Funções:
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Localização das Proteínas na dupla camada lipídica
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Proteínas Integrais 
Um segmento de α-hélice
Poro hidrofílico formado por múltiplas α-hélices
Proteínas Porinas formam canais de água na membrana de mitocôndria e bactérias
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Experimento demonstrando a mistura de proteínas da membrana plasmática em células híbridas camundongo-humano
Restrição ao Movimento das Proteínas
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Quatro modos de restringir a mobilidade lateral de proteínas da membrana plasmática - originando regiões funcionalmente especializadas 
 DOMÍNIOS DE MEMBRANA
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Na célula epitelial do intestino uma proteína de membrana é limitada a um domínio específico pela Junção de Oclusão
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C. CARBOIDRATOS DA MEMBRANA
1. Ligados a Proteínas 
 cadeias curta - Glicoproteína
 uma ou + cadeias longas - Proteoglicanas
2. Ligadas aos Lipídeos - Glicolipídeos
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Glicocálix (glicocálice)
Localização na membrana - TODAS do lado externo 					(não citosólico)
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Funções do GLICOCÁLIX
1. Proteção da membrana contra lesões mecânicas e 			químicas 
2. Reconhecimento Celular 
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3. Adesão Celular
4. Inibição por Contato
5. Formam o Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) - Responsável pela resposta Imunitária
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Membrana plasmática é reforçada pelo CÓRTEX CELULAR 
Arcabouço protêico (principal espectrina)
ligados a MP por meio das proteínas transmembranas
Determina a forma e propriedades mecânicas da célula
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Origem das moléculas da Membrana plasmática
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
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Compostos Hidrofóbicos - ácidos graxos, hormônios 			 esteróides e anestésicos
 
Atravessam facilmente a Membrana.
Compostos Hidrofílicos - 
				
Atravessam com maior dificuldade - dependendo do tamanho e da química da molécula
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Permeabilidade da Membrana
A MP é muito permeável à água 
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
OSMOSE
Movimento da água de uma região de baixa concentração de solutos (alta concentração de água) para uma região de alta concentração de solutos (baixa concentração de água)
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Transferência de Solutos
		
Depende de Proteínas Transportadoras
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Alguns exemplos de substâncias transportadas através de membranas celulares por proteínas carreadoras.
Proteína carreadora
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Três tipos de transporte por proteínas carreadoras.
Uniporte, simporte e antiporte - usados no transporte passivo e Ativo
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Comparação entre transporte ativo e passivo.
Movimento dos Solutos
Passivo - difusão passiva ou simples 
	 difusão facilitada - uso de proteínas carreadoras
Ativo - por meio de proteínas carreadoras
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Transporte Passivo - pode ser impulsionado por forças elétricas e por gradientes de concentração
A. Difusão Passiva 
Ocorre sem gasto energético
Processo físico a favor de um gradiente
A força que impulsiona o soluto para dentro ou para fora é a agitação térmica da moléculas
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B. Difusão facilitada - Ex. glicose e aa
Ocorre sem gasto energético
Processo físico a favor de um gradiente. 
Velocidade maior que na simples
Necessita molécula transportadora ou permease
A força que impulsiona o soluto para dentro ou para fora é uma composição de duas forças
a. o gradiente de Concentração
b. gradiente eletroquímico
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Modelo esquemático mostrando como uma mudança conformacional em uma proteína carreadora poderia mediar o transporte passivo de um soluto.
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Esquema de permease da glicose.
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O gradiente eletroquímico da Membrana

Determina a direção do transporte passivo pela membrana 
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Estrutura de um canal iônico da MP de células musculares - abre-se quando um neurotransmissor (acetilcolina, liberada por um nervo), liga-se ao canal.Canais iônicos
Formados por proteínas canais transmembrana - permitem o movimento passivo de pequenas moléculas para fora ou para dentro da célula ou organela.
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Canais iônicos com portões
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Canais iônicos ativados por estiramento capacitam-nos para ouvir
A Órgão de Corti, se estende ao longo da cóclea do ouvido médio - células ciliadas com estereocílios.
B. Vibrações Sonoras fazem os estereocílios se inclinarem. A inclinação estira os filamentos, o que abre canais iônicos
C. O influxo de íons ativa as células ciliadas as quais estimula células nervosas adjacentes que transmitem o sinal auditivo para o cérebro
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Três modos de impulsionar o transporte ativo.
Transporte Ativo
Amarelo - proteína transportada
Vermelho - fonte de energia
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Bomba impulsionada por ATP - 
EX: A bomba de Na+- K+ - mantém a concentração de Na+ no citosol cerca de 10-30 vezes menor do que no meio extracelular e a concentração de K+ cerca de 10-30 vezes maior.
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Modelo de esquemático do ciclo de bombeamento da bomba de Na+- K+
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Transporte em Quantidade
Endocitose
 Fagocitose 
 Pinocitose
Exocitose
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Fagocitose 
processo pelo qual a célula engloba (através de pseudópodos) partículas sólidas, visíveis ao M.de luz
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Etapas da fagocitose de uma bactéria já atacada por imunoglobulinas, por um macrófago (possui receptores de imunoglobulinas na sua membrana).
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Fagocitose de uma bactéria
por uma célula sangüínea
branca.
A fagocitose de uma célula
sangüínea vermelha por
um macrófago.
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Pinocitose
Inicialmente: Englobamento de gotículas liquídas, 		 observadas em células cultivadas
Pinocitose Comum: ocorre invaginação de uma área localizada da MP, formando-se pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma.
Vesículas - carregam liquído - tamanho uniforme (200nm)
Pinocitose Não-seletiva
		 Seletiva
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O transporte seletivo mediado pelas vesículas revestidas de clatrina.
Pinocitose Seletiva
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A endocitose de LDL mediada por receptores
Pinocitose Seletiva
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Exocitose