BIOLOGIA CELULAR

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07/06/2020 Disciplina Portal
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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 �m, que as funções da membrana e, ainda, as estruturas especiais que podemos encontrar nela estão
intimamente relacionadas a isso.
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OBJETIVOS
Analisar a composição e a estrutura das membranas celulares;
Enumerar e compreender as funções da membrana plasmática;
Identi�car as especializações da membrana plasmática e as suas funções.
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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);
Es�ngofosfolipídeos; e
Glicolipídeos.
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Atenção!
, Todos os lipídeos encontrados na membrana plasmática possuem uma coisa em comum: são an�páticos., , 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).
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No caso da membrana plasmática, é exatamente isso que acontece: os fosfolipídeos se organizam formando uma
dupla camada em que as cabeças (polares) �cam voltadas para fora e as caudas (apolares) �cam 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 an�pático 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 �que menos �uida 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:
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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.
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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
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A membrana plasmática é descrita como um mosaico �uido, devido a sua organização molecular que lembra um
mosaico (várias moléculas diferentes encaixadas umas nas outras) e a sua �uidez, 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 trocandoa posição
dos ácidos graxos de sua cauda (�exão) e, mais raramente, mudam de um lado para o outro da membrana (�ip-�op).
Atenção!
, No entanto, vimos que a quantidade de colesterol na membrana pode limitar esses movimentos, deixando a membrana menos
�uida e mais rígida.
A temperatura também pode interferir na �uidez 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 �cam 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 �cam 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
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A membrana 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 �cam �xadas 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 �ca �xada na membrana plasmática, desempenhando seu papel no
mecanismo de sinalização celular feito pelos hormônios esteroides.
FORMAÇÃO DE VESÍCULAS PARA TRANSPORTE
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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 especí�cos 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, veri�camos 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.
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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 �agelos 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 rami�cam 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 �nos, 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 �agelos 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.
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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 a�rmar que:
As proteínas estão sempre inseridas na dupla camada de fosfolipídeos.
As cabeças polares dos fosfolipídeos �cam voltadas para a face interna da membrana.
As caudas apolares dos fosfolipídeos �cam voltadas para a face externa da membrana.
O colesterol está presente apenas nas células animais e interfere na sua �uidez.
Apenas o colesterol se movimenta na membrana plasmática.
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Justi�cativa
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.
Justi�cativa
3. Na superfície das células epiteliais, podemos encontrar algumas especializações da membrana, como, por exemplo,
algumas que têm como �nalidade aumentar a superfície de absorção das células, como no intestino delgado. Essa
especialização é:
Cílios
Queratina
Microvilosidades
Flagelo
Desmossomos
Justi�cativa
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Glossário
GLICEROFOSFOLIPÍDEOS (FOSFOLIPÍDEOS)
Os glicerofosfolipídeos são os mais comuns, encontrados na grande maioria das células. Por isso, serão os mais considerados
aqui. Para simpli�car, serão chamados apenas de fosfolipídeos.
REGIÕES DA CÉLULA
Cada região pode apresentar especializações características.