Membranas celulares: estrutura, funções e especializações

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Biologia Celular
Aula 3 - Membranas celulares: estrutura, 
funções e especializações
INTRODUÇÃO
Não temos mais dúvidas quanto ao importante papel estrutural e funcional das células no nosso organismo. Agora 
precisamos entender como é a estrutura de uma célula e de que forma isso está relacionado com o seu funcionamento e 
com a atividade de todo o organismo.
Nesta abordagem estrutural, vamos começar por um estudo detalhado das membranas celulares, passando pela sua 
composição química, pela sua organização e importância para que as células desempenhem as suas funções 
corretamente.
Veremos, por fim, que as funções da membrana e, ainda, as estruturas especiais que podemos encontrar nela estão 
intimamente relacionadas a isso.
OBJETIVOS
Analisar a composição e a estrutura das membranas celulares;
Enumerar e compreender as funções da membrana plasmática;
Identificar as especializações da membrana plasmática e as suas funções.
AS MEMBRANAS CELULARES
Nós vimos que uma das características das células eucariontes é a grande quantidade de membranas:
Todas essas membranas possuem uma estrutura muito parecida e composta, basicamente, por lipídeos e proteínas.
A partir de agora, vamos nos dedicar ao estudo da membrana plasmática, que, como foi dito, delimita a célula e separa 
o conteúdo do meio intracelular do meio extracelular. Contudo, veremos, que sua função vai muito além disso.
ESTRUTURA DA MEMBRANA PLASMÁTICA
A membrana plasmática é formada pela combinação de três tipos de biomoléculas:
Lipídeos;
Proteínas; e
Carboidratos.
Essas biomoléculas estão presentes em diferentes quantidades, em diferentes proporções.
Veremos a seguir esses detalhes.
LIPÍDEOS DA MEMBRANA PLASMÁTICA
Os lipídeos são as biomoléculas mais abundantes na membrana plasmática e um grupo deles forma a estrutura básica 
da membrana.
Esses lipídeos são os:
Glicerofosfolipídeos (fosfolipídeos) (glossário);
Esfingofosfolipídeos; e
Glicolipídeos.
Atenção!
, Todos os lipídeos encontrados na membrana plasmática possuem uma coisa em comum: são anfipáticos., , Isso quer dizer que 
eles possuem:, , 
Uma parte que é polar, e, por isso, hidrofílica (que se relaciona com a água); e
Uma parte apolar e hidrofóbica (que não se relaciona com a água).
OS FOSFOLIPÍDEOS
Tomaremos os fosfolipídeos, já estudados na aula anterior, como exemplo.
Vimos que os fosfolipídeos são formados por dois ácidos graxos ligados ao glicerol e que um radical fostato se liga, 
ainda, ao glicerol, como na imagem abaixo:
Na imagem, vemos a estrutura de um fosfolipídeo. A parte azul, chamada de cabeça, é a parte polar, formada pelo glicerol 
ligado ao fosfato. A parte amarela, denominada cauda, é a parte apolar, formada pelos dois ácidos graxos.
Observamos as três formas de organização que os fosfolipídeos podem fazer, sempre mantendo as partes polares das 
moléculas expostas (cabeças) e protegendo as partes apolares (caudas).
No caso da membrana plasmática, é exatamente isso que acontece: os fosfolipídeos se organizam formando uma dupla 
camada em que as cabeças (polares) ficam voltadas para fora e as caudas (apolares) ficam voltadas para dentro.
Veja a imagem abaixo.
No esquema, vemos as duas camadas de fosfolipídeos (parte vermelha com amarelo) formando a estrutura básica da 
membrana celular.
Atenção!
, Na membrana plasmática, existe ainda um outro lipídeo, do grupo dos lipídeos esteroides., , Nas células animais, o lipídeo 
esteroide encontrado é o colesterol. Na imagem acima, podemos observá-lo também em amarelo e entre os fosfolipídeos., , O 
colesterol também é anfipático e se dispõe na membrana da mesma forma que os fosfolipídeos. A sua presença restringe o 
movimento dos fosfolipídeos e, por isso, faz com que a membrana plasmática fique menos fluida e, portanto, mais rígida.
PROTEÍNAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA
As proteínas estão presentes na membrana em menor proporção, mas a sua quantidade pode variar entre as células.
Elas podem ser:
Proteínas integrais
São assim chamadas porque se inserem na dupla camada de fosfolipídeos, podendo 
atravessar de um lado a outro ou não. Quando elas atravessam de um lado a outro são 
chamadas de proteínas transmembrana.
Proteínas periféricas
Estão apenas aderidas à superfície externa ou interna da membrana. Nessa mesma imagem, 
que já vimos tantas vezes, podemos observá-las:
Na imagem, vemos as proteínas da membrana, desenhadas de azul. Observamos que 
algumas são integrais, atravessando de um lado a outro da membrana e outras não. Podemos 
observar também as proteínas periféricas, apenas aderidas à superfície da membrana.
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS DA MEMBRANA
Essas proteínas da membrana exercem diferentes funções:
Algumas são receptores para moléculas sinalizadoras, como hormônios e neurotransmissores;
Algumas são canais ou transportadores, que permitem a passagem de substâncias como íons e outras moléculas 
maiores;
Outras atuam como enzimas, acelerando reações químicas;
Outras, ainda, são proteínas envolvidas na adesão a outras células ou a moléculas do material que existe entre as 
células, chamado de matriz extracelular.
Na imagem abaixo, podemos observar as proteínas desempenhando estas funções:
Na imagem, observamos as proteínas da membrana atuando de diferentes formas: como transportadoras, como 
proteínas de adesão, como receptoras e como enzimas.
Na imagem, observamos os oligossacarídeos ligados às proteínas da membrana, formando glicoproteínas.
Atenção!
, Esses carboidratos variam em tipo e quantidade de acordo com:, , 
O tipo celular;
A atividade funcional da célula; e
A localização da membrana na célula.
, , O glicocálice está envolvido em mecanismos de adesão celular e também de reconhecimento e sinalização celular., , Os grupos 
sanguíneos humanos, por exemplo, são caracterizados pela combinação de carboidratos formando o glicocálice das hemácias ― as 
células sanguíneas que transportam oxigênio.
Portadores de sangue tipo A apresentam uma determinada combinação que é diferente da combinação presente nas 
hemácias de portadores de sangue tipo B, AB e O.
A imagem abaixo ilustra esse mecanismo de reconhecimento e sinalização celular.
Na imagem, observamos as hemácias dos diferentes tipos sanguíneos (A, B, AB e O) e as combinações de carboidratos 
que são encontradas nas duas membranas, que determinam o tipo sanguíneo a que pertencem.
O MODELO DO MOSAICO FLUIDO
A membrana plasmática é descrita como um mosaico fluido, devido a sua organização molecular que lembra um 
mosaico (várias moléculas diferentes encaixadas umas nas outras) e a sua fluidez, que é determinada pela constante 
movimentação das moléculas que a compõe.
Os fosfolipídeos se movimentam constantemente, o que podemos observar nessa imagem. Eles se difundem 
lateralmente (difusão lateral), giram em torno do seu próprio eixo (rotação), estão constantemente trocando a posição 
dos ácidos graxos de sua cauda (flexão) e, mais raramente, mudam de um lado para o outro da membrana (flip-flop).
Atenção!
, No entanto, vimos que a quantidade de colesterol na membrana pode limitar esses movimentos, deixando a membrana menos 
fluida e mais rígida.
A temperatura também pode interferir na fluidez da membrana, assim como o fato dos ácidos graxos que formam os 
fosfolipídeos serem saturados ou insaturados.
Nesse último caso, quando os ácidos graxos são saturados, os fosfolipídeos ficam mais encaixados uns nos outros e 
isso limita a sua movimentação, como vemos na imagem abaixo.
Na imagem, vemos uma membrana formada apenas por fosfolipídeos que têm ácidos graxos saturados e outra formada 
por uma mistura de saturados e insaturados. No primeiro caso, os fosfolipídeos ficam mais próximos e encaixados, o que 
limita a sua movimentação.
Funções da membrana plasmática
Precisamos entender que a membrana plasmática não é só algo que delimita a célula e que, com isso, separa o meio 
intracelular do extracelular. Claro, esta é uma função da membrana. Mas ela tem outras.
Controle da entrada e saída de substâncias
Amembrana plasmática controla a entrada e saída de substâncias nas células, uma vez que ela tem permeabilidade 
seletiva, ou seja, deixa passar algumas moléculas, mas, ao mesmo tempo, impede o intercâmbio indiscriminado de 
substâncias.
Na imagem abaixo, observamos a permeabilidade seletiva da membrana. Podemos ver que gases, moléculas 
hidrofóbicas e moléculas hidrofílicas pequenas conseguem atravessá-la livremente. No entanto, moléculas polares 
grandes e íons não conseguem passar através dela.
SUPORTE FÍSICO PARA ENZIMAS
Outra função da membrana plasmática é atuar como suporte físico para muitas enzimas que ficam fixadas nela.
Por exemplo, a Adenil ciclase, uma enzima importante para o mecanismo de sinalização celular, como ilustra a imagem 
abaixo.
Na imagem, vemos a enzima Adenil ciclase, que fica fixada na membrana plasmática, desempenhando seu papel no 
mecanismo de sinalização celular feito pelos hormônios esteroides.
FORMAÇÃO DE VESÍCULAS PARA TRANSPORTE
Na imagem, é ilustrada a participação da membrana na formação de vesículas, que servem para o transporte de 
substâncias e partículas, tanto dentro da célula como também no transporte de fora para dentro da célula (endocitose) e 
de dentro para fora da célula (exocitose).
SINALIZAÇÃO CELULAR
A membrana plasmática participa também dos mecanismos de interação química celular.
Essa interação ocorre por meio de receptores proteicos específicos presentes na membrana, que interagem com 
moléculas, como neurotransmissores, hormônios e fatores de crescimento.
Veja na imagem abaixo como essa interação pode acontecer.
Na imagem, verificamos como a membrana plasmática participa dos processos de sinalização celular. Muitas vezes, 
células liberam moléculas sinalizadoras, que se ligam a receptores presentes na membrana de outra célula. Outras vezes, 
as células apresentam as moléculas sinalizadoras aderidas à sua membrana e o contato com a outra célula, que possui o 
receptor, é necessário.
ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA
Além das funções que falamos anteriormente, a membrana pode desempenhar funções especiais que estão relacionadas 
com as especializações que ela pode apresentar.
Essas especializações podem estar presentes em uma das regiões da célula (glossário):
Apical;
Lateral; e
Basal.
Na imagem, vemos as três regiões que a célula apresenta.
ESPECIALIZAÇÕES DA REGIÃO APICAL
Na região apical das células, podemos encontrar especializações como as microvilosidades e estereocílios, que estão 
relacionadas com o aumento da superfície da membrana.
Outras especializações, como os flagelos e cílios, estão relacionadas com o movimento celular.
Veja:
MICROVILOSIDADES
As microvilosidades são prolongamentos do citoplasma recobertos por membrana. Elas aumentam a superfície de absorção das 
células e, por isso, são encontradas em células do intestino e tubos contorcidos proximais dos rins, que precisam absorver muitas 
substâncias.
ESTEREOCÍLIOS
Os estereocílios são semelhantes às microvilosidades, porém possuem maior comprimento e se ramificam frequentemente. Eles 
também aumentam a superfície de absorção facilitando o transporte de água e outras moléculas para dentro das células. São 
encontrados nos epidídimos e no pavilhão auditivo.
CÍLIOS
Os cílios são projeções móveis semelhantes a pelos. São finos, curtos e móveis, presentes em grande quantidade em células do 
revestimento do sistema respiratório e de tubas uterinas. Eles movimentam substâncias e partículas que estão sobre as células. 
Alguns protozoários utilizam cílios para a sua locomoção.
FLAGELOS
Os flagelos são projeções móveis longas, presentes em menor quantidade. São utilizados para movimentação das células, como em 
espermatozoides, protozoários, algas unicelulares e bactérias.
ESPECIALIZAÇÕES DA REGIÃO LATERAL
As células também podem apresentar outras especializações da membrana na superfície lateral delas.
Essas especializações estão relacionadas com:
Adesão entre as células
Adesão entre as células e a matriz extracelular
Oclusão entre as células
Comunicação entre as células
Algumas dessas especializações podem ser vistas na imagem abaixo.
A imagem mostra as especializações da região lateral das células.
Especialização 1 - Junções Oclusivas, que servem para vedar os espaços entre as células de forma 
a impedir a passagem de moléculas;
Especialização 2 - Desmossomos, que servem para unir fortemente as células umas às outras;
Especialização 3 - Junções Comunicantes, que servem para permitir a comunicação entre as 
células.
EXERCÍCIOS
1. Quanto à estrutura da membrana plasmática, é correto afirmar que:
As proteínas estão sempre inseridas na dupla camada de fosfolipídeos.
As cabeças polares dos fosfolipídeos ficam voltadas para a face interna da membrana.
As caudas apolares dos fosfolipídeos ficam voltadas para a face externa da membrana.
O colesterol está presente apenas nas células animais e interfere na sua fluidez.
Apenas o colesterol se movimenta na membrana plasmática.
Justificativa
2. A membrana plasmática desempenha várias funções, exceto:
Controlar a entrada e saída de substâncias da célula.
Participar dos mecanismos de adesão celular.
Permitir o reconhecimento e sinalização celular.
Servir de suporte físico para enzimas.
Produzir proteínas nas células.
Justificativa
3. Na superfície das células epiteliais, podemos encontrar algumas especializações da membrana, como, por exemplo, 
algumas que têm como finalidade aumentar a superfície de absorção das células, como no intestino delgado. Essa 
especialização é:
Cílios
Queratina
Microvilosidades
Flagelo
Desmossomos
Justificativa
Glossário
GLICEROFOSFOLIPÍDEOS (FOSFOLIPÍDEOS)
Os glicerofosfolipídeos são os mais comuns, encontrados na grande maioria das células. Por isso, serão os mais considerados aqui. 
Para simplificar, serão chamados apenas de fosfolipídeos.
REGIÕES DA CÉLULA
Cada região pode apresentar especializações características.