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MEMBRANA PLASMÁTICA E TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA Glenda Dias Santos 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - UFOP DEPARTAMENTO: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS – DECBI CBI 199 Funções da membrana plasmática Composição das membranas Proteínas de membrana Princípios do transporte de membrana Proteínas transportadoras e o transporte ativo de membrana Canais iônicos TÓPICOS DA AULA FUNÇÕES DAS MEMBRANAS Permeabilidade seletiva Interação celular Compartimentalização Transporte Transdução de sinal Transdução de energia BARREIRAS SELETIVAS Separa a célula do ambiente externo Permite que a composição molecular da célula seja distinta da composição do ambiente em que a célula se encontra. PAPEIS DA MEMBRANA PLASMÁTICA COMPARTIMENTOS DELIMITADOS POR MEMBRANA MET MO MEMBRANA PLASMÁTICA MEMBRANA PLASMÁTICA 5 nm Limites de resolução: Olho = 0,2 mm MO = 0,2 µm ME = 0,2 nm Lipídeos Carboidratos Proteínas CONSTITUIÇÃO MEMBRANAS CELULARES *A proporção é variável entre organelas e entre tipos celulares LIPÍDEOS Bicamada Impede movimentos aleatórios de substâncias hidrossolúveis São todos anfipáticos Tipos: fosfolipídeos, esfingolipídeos e colesterol LIPÍDEOS FOSFOLIPÍDEOS Fosfatidilcolina FOSFOLIPÍDEOS Principais fosfolpídeos das membranas plasmáticas - Grupo hidrofílico + fosfato + glicerol+2 ácidos graxos • É a menor das moléculas de lipídeos e a menos anfipática • Possuem pequenos grupos hidroxila hidrofílicos e anéis hidrofóbicos planos e rígidos COLESTEROL COLESTEROL Estrutura COLESTEROL ARRANJO DE MOLÉCULAS DE LIPÍDEOS FECHAMENTO ESPONTÂNEO LIPOSSOMOS Lipossomos são vesículas constituídas de uma ou mais bicamadas fosfolipídicas orientadas concentricamente em torno de um compartimento aquoso e servem como carreadores de fármacos, biomoléculas ou agentes de diagnóstico. MOBILIDADE DAS MOLÉCULAS DE FOSFOLIPÍDEO EM UMA BICAMADA LIPÍDICA ARTIFICIAL Várias técnicas tem sido usadas para medir o movimento das moléculas lipídicas f FLUIDEZ DA BICAMADA LIPÍDICA COMO MODULAR A FLUIDEZ DA MEMBRANA? LEVEDURAS BACTERIAS AJUSTE NO COMPRIMENTO E INSATURAÇÃO DAS CAUDAS HIDROCARBONADAS TEMPERATURAS AS CÉLULAS PRODUZEM LIPÍDEOS COM AS CAUDAS MAIS LONGAS E REDUZEM LIGAÇÕES DUPLAS COMO LEVEDURAS E BACTÉRIAS SE ADAPTAM A DIFERENTES TEMPERATURAS? COMO MODULAR A FLUIDEZ DA MEMBRANA EM CÉLULAS ANIMAIS? A fluidez da membrana é modulada pela inclusão de moléculas de colesterol Representa aprox. 20 % dos lipídeos Pequenas e rígidas Preenchem espaços vazios entre moléculas vizinhas de fosfolipídios produzidos pelas caudas insaturadas. Difícil imaginar como as células conseguiriam viver crescer e se reproduzir sem a fluidez da membrana f FLUIDEZ DA BICAMADA LIPÍDICA Colesterol EVIDÊNCIA DE FLUIDEZ DE MEMBRANA BALSAS LIPÍDICAS *ESFINGOMIELINA E COLESTEROL RAFTS ou balsas lipídicas: moléculas lipídicas da membrana plasmática das células animais podem se reunir de forma transiente em domínios especializados (ex. caveola – envolvida na endocitose); AS MEMBRANDAS TAMBÉM SÃO COMPOSTAS DE CARBOIDRATOS • Ligados covalentemente aos lipídeos e às proteínas • Todos os carboidratos estão voltados para o meio extracelular • Atuam na mediação de interações da célula com seu meio • Determinação do tipo sangüíneo CARBOIDRATOS Núcleo Membrana plasmática Citoplasma Glicocálice Linfócito corado com vermelho de rutênio Tem como função proteger a célula contra danos químicos ou mecânicos e manter outras células à distância; GLICOCÁLICE OU GLICOCALIX Cadeias laterais ricas em oligossacarídeos dos glicolipídeos e das glicoproteínas integrais e por cadeias de polissacarídeos dos proteoglicanos GLICOCÁLICE OU GLICOCALIX DISTRIBUIÇÃO ASSIMÉTRICA DE FOSFOLIPÍDEOS E GLICOLIPÍDEOS FOSFATIDILETANOLAMINA ESFINGOMIELINA FOSFATIDILCOLINA FOSFATIDILSERINA Bainha de mielina que envolve os axônios • As composições de lipídeos das duas monocamadas da bicamada lipídica de muitas membranas são distintas; • A assimetria lipídica é importante para os processos de conversão de sinais extracelulares em sinais intracelulares; IMPORTÂNCIA DA ASSIMÉTRICA DA BICAMDA LIPÍDICA FOSFATIDILETANOLAMINA ESFINGOMIELINA FOSFATIDILCOLINA FOSFATIDILSERINA Bainha de mielina que envolve os axônios A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante quando uma célula animal sofre APOPTOSE. A FOSFATIDILSERINA é rapidamente translocada para a monocamada extracelular. E AS PROTEÍNAS? Classes distintas, dependendo da sua relação com a membrana: INTEGRAIS E PERIFÉRICAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA Maneiras pelas quais as proteínas de membrana se associam a bicamada lipídica São classificadas de acordo com a dificuldade com que são extraídas: 1. PROTEÍNAS INTEGRAIS OU INTRÍNSECAS (difusão rotacional e difusão lateral); 2. PROTEÍNAS PERIFÉRICAS OU EXTRÍNSECAS; (Ligação covalente ao PI por meio de um oligossacarídeo – ancoramento GPI) BARRIS β FORMADOS POR DIFERENTES NÚMEROS DE FITAS β Transporta íons de ferro Receptor para um vírus bacteriano Poro MODELO MOSAICO FLUIDO DOMÍNIO DE MEMBRANA Como as moléculas de membrana podem estar restritas a um detrminado domínio de membrana. CITOESQUELETO CONFERINDO A FORMA DA CÉLULA E ORGANELAS ERITRÓCITO HUMANO Complexos juncionais A forma bicôncova dos eritrócitos é resultado de interações entre proteínas da membrana plasmática e o citoesqueleto adjacente (principal componente é a ESPECTRINA); TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PRINCÍPIOS DO TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA • O interior hidrofóbico da bicamada lipídica serve como barreira à maioria das moléculas polares; • Proteínas de transporte: 15 – 30% das proteínas de membranas em todas as células; • O transporte através das membranas cria grandes diferenças na composição do citosol em relação ao fluido extracelular. O2 Pequenas moléculas hidrofóbicas e apolares podem atravessar a bicamada por simples difusão Fora da célula Mais concentrado Difusão simples ou passiva Dentro da célula Menos concentrado O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 Transporte através da membrana Difusão passiva O soluto penetra na célula a favor de um gradiente de concentração (etanol, anestésicos, gases). Via bicamada lipídica Difusão passiva TRANSPORTE DE MEMBRANA A bicamada lipídica das membranas serve como uma barreira à passagem da maioria das moléculas polares. Difusão simples (ou difusão passiva) -Transporte passivo ( ou difusão facilitada) • Transporte ativo primário • Transporte ativo secundário PROTEÍNAS DE TRANSPORTE Moléculas que não passam pela bicamada de lipídios são transportadas por duas classes de proteínas PROTEÍNAS DE TRANSPORTE TIPOS DE TRANSPORTE Ou Difusão Facilitada TRANSPORTE ATIVO É FEITO SOMENTE POR PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS E CONTRA UM GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO PROTEÍNAS DE TRANSPORTE Proteínas transportadoras ou carreadoras Possuem regiões móveis, ligam-se ao soluto e sofrem mudanças conformacionais para transferi-loatravés da membrana; PROTEÍNAS DE TRANSPORTE Formam poros aquosos nas membranas e interagem fracamente com o soluto a ser transportado. Ex.: Aquaporinas: Realizam transporte mais rápido do que as proteínas de transporte; !! � � O soluto penetra na célula a favor de um gradiente de concentração (alguns aminoácidos, algumas vitaminas). A substância se combina com uma molécula transportadora. Proteína Carreadora Proteína Canal !! � � TRANSPORTE PASSIVO PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS E TRANSPORTE ATIVO • O transporte ativo é mediado por proteínas transportadoras acopladas a uma fonte de energia; 3 maneiras principais: 1. Transportadores acoplados: carreadores dirigidos por íons; 2. Bombas acionadas por ATP ou ATPases : carreadores dirigidos por ATP; 3. Bombas acionadas por luz; O soluto é transportado contra um gradiente de concentração (químico e/ou elétrico), ocorre por proteínas carreadoras (ATPásicas: gasto de ATP) TRANSPORTE ATIVO Simporte Antiporte É um mecanismo de transporte ativo onde a célula pode utilizar a energia potencial de gradientes de íons para transportar moléculas e íons através da membrana (TRANSPORTE ACOPLADO – co-transporte) TRANSPORTE ATIVO IMPULSIONADO POR GRADIENTES IÔNICOS Na+ (●) e H+ (●) Antiporte: o sódio entra, auxiliando o íon H+ a sair pela mesma proteína. Simporte: o sódio entra na célula, auxiliando a glicose a entrar contra seu gradiente. Na+ (●) e glicose (●) TRANSPORTE ATIVO IMPULSIONADO POR GRADIENTES IÔNICOS O Na+ fora da célula funciona como a água represada num reservatório
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