membrana celular - estrutura

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Membrana plasmática: estrutura 
e transportes 
 
1. Identifique funções da membrana plasmática 
É a parte mais externa do citoplasma, que separa a célula do meio extracelular, e contribui 
para manter o meio intracelular, que é diferente do extracelular, constante. É um 
envoltório celular que delimita toda a célula, sendo um envoltório presente em todos os 
tipos celulares. É um envoltório celular que individualiza a célula, confere proteção e 
permite a troca de substâncias e gases, como o oxigênio. A membrana plasmática é 
composta basicamente por proteínas, lipídios e glicídios. O tipo da proteína está 
intimamente relacionado à função desempenhada. A membrana plasmática está envolvida 
na comunicação celular, na importação e exportação de moléculas, no crescimento celular 
e na sua mobilidade. 
Permeabilidade seletiva: A membrana plasmática é considerada semipermeável e, 
portanto, é capaz de selecionar quais os fluidos que entram ou saem do interior das 
células. Essa é considerada sua característica mais importante. 
Proteção e delimitação: A membrana plasmática, presente ao redor das células, é capaz 
de proteger as estruturas celulares e delimitar quais são intracelulares ou extracelulares. 
Transporte de substâncias: É também papel da membrana plasmática auxiliar no 
transporte de diferentes substâncias essenciais ao metabolismo celular. 
Reconhecimento de substâncias: Essa estrutura celular é capaz de reconhecer e sinalizar 
as diferentes substâncias presentes no organismo. Tal percepção é possível devido à 
presença de receptores específicos em sua composição. 
 
2. Descreva a organização básica da membrana plasmática (modelo do 
mosaico-fluido), considerando sua composição 
O modelo do mosaico fluido possui essa denominação porque a membrana plasmática 
assemelha-se a um mosaico formado por proteínas inseridas em um fluido de lipídios. No 
modelo do mosaico fluido, a membrana plasmática é basicamente constituída por uma 
bicamada lipídica na qual estão inseridas as proteínas. 
 
De acordo com o modelo de mosaico fluido, a membrana plasmática é um mosaico de 
componentes — principalmente de fosfolipídios, colesterol e proteínas — que se movem 
livremente e com fluidez no plano da membrana. Ou seja, um diagrama da membrana 
(como o do abaixo) é apenas um instantâneo de um processo dinâmico em que os 
fosfolipídios e as proteínas estão continuamente deslizando uns entre os outros. 
Curiosamente, esta fluidez significa que se você inserir uma agulha muito fina em uma 
célula, a membrana irá simplesmente fluir ao redor da agulha; e, uma vez que a agulha é 
removida, a membrana irá se reconstituir sem qualquer problema. 
Graças a essa constante movimentação das proteínas e fosfolipídios, diferentes mosaicos 
surgem, por isso o modelo recebeu o nome de mosaico fluído.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Relacione propriedades dos lipídeos com sua participação na estrutura das 
membranas celulares 
A membrana plasmática é quimicamente constituída por lipídios (glicolipídios, colesterol 
e os fosfolipídios) e proteínas. Por isso, é reconhecida por sua composição lipoproteica. 
Os componentes lipídicos estão arranjados em duas lâminas justapostas, formando a 
bicamada lipídica. Essa bicamada lipídica é uma barreira para a permeabilidade da maior 
parte das moléculas solúveis em água. As proteínas realizam as demais funções da 
membrana e conferem características específicas a diferentes membranas. 
Os fosfolipídios que formam a membrana apresentam duas regiões distintas: uma cabeça 
polar (hidrofílica) e uma cauda apolar (hidrofóbica). Eles organizam-se de modo que sua 
cabeça fique voltada para a superfície aquosa e as caudas para o interior da dupla camada. 
Os fosfolipídios mantêm-se em constante movimento, mas nunca perdem o contato uns 
com os outros. As proteínas também se movem, conferindo um grande dinamismo a essa 
membrana. 
Os principais componentes da membrana plasmática são os lipídios (fosfolipídios e 
colesterol), as proteínas e os grupos de carboidratos que estão anexados a alguns lipídios 
e proteínas. Um fosfolipídio é um lipídio composto por glicerol, duas caudas de ácido 
graxo e uma cabeça com um grupo de cadeias de fosfato. Membranas biológicas 
normalmente envolvem duas camadas de fosfolipídios com suas caudas apontando para 
dentro, uma estrutura chamada de camada dupla de fosfolipídio. 
Grupos de carboidrato estão presentes apenas na superfície externa da membrana 
plasmática e estão anexados a proteínas, formando glicoproteínas, ou lipídios, formando 
glicolipídios. As proporções de proteínas, lipídios e carboidratos na membrana plasmática 
variam entre tipos de células diferentes. Contudo, para uma célula humana normal, as 
proteínas são responsáveis por cerca de 50% da composição da massa, os lipídios (de 
todos os tipos) são responsáveis por 40%, e os 10% restantes vêm dos carboidratos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Analise como a composição lipídica e a 
presença do colesterol interferem na regulação da fluidez da membrana 
plasmática 
 
O quão fluida uma bicamada lipídica é em uma dada temperatura depende da sua 
composição de fosfolipídeos e, em particular, da natureza das caudas hidrocarbonadas: 
quanto mais próximas e mais regular for o empacotamento das caudas, mais viscosa e 
menos fluida será a bicamada. Duas propriedades principais das caudas hidrocarbonadas 
afetam o grau de empacotamento da bicamada: o seu comprimento e o número de ligações 
duplas que apresentam. Cadeias mais curtas reduzem a tendência de formação de 
interações entre as caudas hidrocarbonadas, aumentando, assim, a fluidez da bicamada. 
O colesterol, outro lipídio composto por quatro anéis de carbono interligados, é 
encontrado ao lado dos fosfolipídios no núcleo da membrana. É um outro tipo de lipídio 
que está incorporado entre os fosfolipídios da membrana, e ajuda a minimizar os efeitos 
da temperatura na fluidez. Em temperaturas baixas, o colesterol aumenta sua fluidez 
evitando que os fosfolipídios fiquem firmemente juntos, enquanto em altas temperaturas, 
ele reduz a fluidez. Desta forma, o colesterol aumenta a amplitude da temperatura em que 
uma membrana mantém uma fluidez funcional e saudável. Como as moléculas de 
colesterol são pequenas e rígidas, elas preenchem os espaços vazios entre as moléculas 
vizinhas de fosfolipídeos, originados pelas dobras das suas caudas hidrocarbonadas 
insaturadas. Portanto, o colesterol tende a tornar a bicamada mais rígida, menos flexível 
e menos permeável. 
Para todas as células, a fluidez da membrana é importante por muitas razões. Ela permite 
a rápida difusão de muitas proteínas de membrana no plano da bicamada e a sua interação 
com outras proteínas, fator crucial, por exemplo, na sinalização celular. Também permite 
a difusão de lipídeos e proteínas dos locais da membrana nos quais são inseridos logo 
após sua síntese para outras regiões da célula. Além disso, garante que todas as moléculas 
da membrana sejam distribuídas de modo homogêneo entre as células-filhas quando a 
célula se divide. E, em condições apropriadas, permite que as membranas se fusionem 
com outras membranas e que suas moléculas se misturem. 
OBS.: o colesterol também tem função de regulação. Reduz o empacotamento dos 
lipídeos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Analise a funcionalidade das balsas lipídicas 
Microdomínios de membrana, também conhecidos como balsas lipídicas, são regiões 
especializadas em que as moléculas lipídicas da membrana plasmática das células 
animais se reúnem de forma transiente. Esses domínios são ricos em 
esfingolipídios e colesterol, e, portanto, mais rígidos que o resto da membrana. 
Colesterol e esfingolipídios espontaneamente formam microdomínios na membrana 
plasmática, denominadas balsas lipídica ou lipid rafts. Funcionalmente, eles atuam como 
plataformas para várias classes de proteínas de membrana e estãoenvolvidos no 
transporte de proteínas em vias endocíticas. 
As interações fracas proteína-proteína, proteínalipídeo e lipídeo-lipídeo se 
reforçam mutuamente distribuindo os componentes em domínios de balsas. O 
colesterol, esfingolipídeos, glicolipídeos, proteínas ancoradas ao 
glicosilfosfatidilinositol (GPI) e algumas proteínas transmembrana estão 
concentradas nesses domínios. Devido a sua composição, os domínios de balsas 
apresentam um espessamento da membrana (mais resistente aos detergentes). 
Domínios especializados, denominadas balsas lipídicas. Formação provisória de 
regiões especializadas da membrana. Importante para o processo de transporte, 
sinalização celular, etc. 
 
6. Analise o caráter assimétrico da bicamada lipídica 
A bicamada lipídica é dita assimétrica devido aos diferentes tipos de lipídios 
encontrados no folheto externo (fosfatitilcolina e esfingomielina) e folheto 
citoplasmático (fosfatidilserina, fostatidilinositol e fosfatidiletanolamina). Além 
disso, as proteínas extrínsecas ou periféricas são encontradas normalmente em 
maior frequência no folheto citoplasmático, o que acaba contribuindo pra 
assimetria. Outro fator que contribui diretamente para a assimetria é a presença 
de carboidratos apenas no folheto externo. Tudo isso acaba tornando o folheto 
externo diferente do folheto inteiro, o que caracteriza a assimetria entre tais 
camadas. A maior parte das membranas celulares é assimétrica: as duas metades 
da bicamada com frequência apresentam conjuntos distintos de fosfolipídeos. 
A assimetria lipídica é funcionalmente importante, em especial na conversão 
de sinais extracelulares em sinais intracelulares. Muitas proteínas citosólicas se 
ligam a grupamentos de cabeças lipídicas específicos encontrados na 
monocamada do citosol da bicamada lipídica. A enzima proteína-cinase C (PKC), 
por exemplo, que é ativada em resposta a vários sinais extracelulares, liga-se à 
porção citoplasmática da membrana plasmática onde a fosfatidilserina está 
concentrada e requer esses fosfolipídeos negativamente carregados para sua 
atividade. Em outros casos, grupamentos de cabeças lipídicas específicos 
primeiramente devem ser modificados para criar sítios de ligação de proteínas 
em regiões e em momentos determinados. Um exemplo é o fosfatidilinositol (PI), 
um dos fosfolipídeos secundários que estão concentrados na monocamada 
citosólica da membrana celular. 
 
7. Identifique classes de proteínas considerando sua forma de 
associação à bicamada lipídica. 
As proteínas de membrana desempenham diversas funções. Algumas 
transportam nutrientes, metabólitos e íons através da membrana. Outras 
ancoram a membrana a macromoléculas presentes em ambas as faces. E outras 
proteínas ainda atuam como receptores que detectam sinais químicos no 
ambiente celular e os transmitem ao interior da célula, ou atuam como enzimas 
que catalisam reações específicas na membrana. Cada tipo de membrana celular 
contém um conjunto diferente de proteínas, refletindo as funções especializadas 
de cada tipo de membrana em particular. 
Podemos classificar as proteínas presentes na membrana em dois grupos 
principais: 
Proteínas integrais: As proteínas integrais são aquelas que penetram 
na bicamada lipídica. Algumas atravessam completamente a membrana, as 
chamadas proteínas transmembrana. A proteína transmembrana pode passar 
uma vez pela membrana ou, então, atravessá-la várias vezes. As proteínas que 
estão diretamente ligadas à bicamada lipídica – sejam elas transmembrânicas, 
associadas à monocamada lipídica, ou ligadas a um lipídeo – podem ser 
removidas apenas pela ruptura da bicamada com detergentes. 
Proteínas periféricas: As proteínas periféricas são aquelas que não 
penetram na membrana plasmática, estando apenas conectadas a essa estrutura 
fracamente. Ligadas indiretamente a bicamada, ligação fraca; elas podem ser 
liberadas da membrana por procedimentos de extração mais amenos, que afetam 
interações proteína-proteína, mas mantêm a bicamada lipídica intacta. 
 
8. Analise o experimento de fusão celular (Frye e Edidin, 1970) sobre 
difusão de proteínas de membrana, como subsídio para o modelo 
do mosaico fluido. 
 
Frye e Edidin utilizam anticorpos fluorescentes para mostrar que as 
moléculas da membrana plasmática podem difundir-se no plano da membrana, 
indicando que as membranas celulares são fluidas. 
Como a membrana é um líquido bidimensional, muitas das suas proteínas, 
assim como os lipídeos, podem se mover livremente no plano da bicamada 
lipídica. Essa difusão lateral foi inicialmente demonstrada pela fusão 
experimental de uma célula de camundongo com uma célula humana, formando 
uma célula híbrida com o dobro do tamanho, e com o monitoramento da 
distribuição de proteínas específicas da membrana plasmática de camundongos 
e humanos. A formação de células híbridas de humanos e camundongos mostra 
que algumas proteínas de membrana podem se deslocar lateralmente na 
bicamada lipídica. Quando uma célula de camundongo e uma célula humana são 
inicialmente fusionadas, as suas proteínas permanecem confinadas nas suas 
metades originais na membrana plasmática da célula híbrida recém-formada. 
Após um curto intervalo de tempo, as proteínas começam a se misturar. Para 
monitorar o movimento de um grupo específico de proteínas, as células foram 
marcadas com anticorpos que se ligam às proteínas de camundongo ou humanas; 
os anticorpos estão associados a dois marcadores fluorescentes distintos – 
rodamina (vermelho) e fluoresceína (verde) – e podem ser diferenciados por 
microscopia de fluorescência. 
9. Analise diferentes estratégias celulares para gerar domínios de 
membrana. 
A maioria das células confinam as proteínas de membrana em regiões 
específicas na bicamada lipídica contínua. Acredita-se que a regulação das 
interações proteína-proteína na membrana cria domínios de balsas em 
nanoescala que atuam na sinalização e tráfego de membrana. Domínios são 
mecanismos para o confinamento de proteínas específicas em áreas localizadas 
da membrana em bicamada, criando regiões de funções especializadas, ou 
domínios de membrana, na superfície da célula ou de organelas. As proteínas da 
membrana plasmática podem se prender a estruturas extracelulares – por 
exemplo, a moléculas da matriz extracelular (B), ou a células adjacentes, 
proteínas de superfície de outra célula (C) – ou ainda a estruturas relativamente 
imóveis no interior das células, em especial ao córtex celular (A). Além disso, as 
células podem criar barreiras que restrinjam componentes da membrana a um 
domínio específico. 
 Um exemplo extremo é observado no espermatozoide de mamíferos, uma 
célula única formada por várias partes distintas estrutural e funcionalmente, 
coberta por uma membrana plasmática contínua. Quando um espermatozoide é 
examinado por meio de microscopia de fluorescência com vários anticorpos, cada 
um reagindo com uma determinada molécula da superfície, observa-se que a 
membrana consiste em pelo menos três domínios distintos (Figura 10-35). 
Algumas das moléculas da membrana são capazes de se difundir livremente 
dentro dos limites do seu próprio domínio. A natureza molecular da “barreira” 
que impede que as moléculas deixem seus domínios não é conhecida. 
 
10. Caracterize a camada de carboidratos (glicocálice) estrutural e 
funcionalmente. 
 A maior parte dessas proteínas tem pequenas cadeias de açúcares, 
chamados de oligossacarídeos, ligadas a elas, e essas proteínas são então 
denominadas glicoproteínas. Outras proteínas de membrana, os proteoglicanos, 
contêm uma ou mais cadeias polissacarídicas longas. Todo o carboidrato nas 
glicoproteínas, nos proteoglicanos e nos glicolipídeos está localizado na face 
externa da membrana plasmática, onde forma o revestimento de açúcar chamado 
de camada de carboidratos ou glicocálice. 
Essa camada de carboidratos ajuda na proteção da superfície celular 
contra danos mecânicos. À medida que os oligossacarídeos e polissacarídeos 
adsorvem água,eles conferem à célula uma superfície lubrificada, que auxilia as 
células móveis, como os leucócitos, a se deslocarem em espaços pequenos e evita 
a adesão das células sanguíneas entre si ou à parede dos vasos sanguíneos. Os 
carboidratos da superfície celular fazem mais do que apenas proteger e lubrificar 
a célula. Eles possuem importante papel no reconhecimento e na adesão celular. 
Assim como diversas proteínas reconhecem um sítio de ligação específico em 
outra proteína, proteínas chamadas de lectinas são especializadas na ligação a 
cadeias laterais específicas de oligossacarídeos. A camada de carboidratos na 
superfície das células de organismos multicelulares atua como um tipo de 
revestimento de diferenciação. 
Essa camada é característica de cada tipo celular e é reconhecida por 
outros tipos celulares que interagem com a célula. Nas etapas iniciais de infecções 
bacterianas, a camada de carboidratos da superfície dos leucócitos chamados 
neutrófilos é reconhecida pela lectina das células que revestem os vasos 
sanguíneos no local da infecção; tal reconhecimento induz a aderência dos 
neutrófilos à parede do vaso sanguíneo e a sua migração da corrente sanguínea 
para o tecido infectado, onde eles ajudam a destruir a bactéria invasora.