MEMBRANAS BIOLÓGICAS

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EFUNÇÕES:MEMBRANAS BIOLÓGICAS
· Estrutura que divide o espaço interno em compartimentos nas células eucariontes;
· Definem o limite externo;
· Captam sinais extracelulares;
· Participam dos processos de reconhecimento e comunicação entre as células;
· Conservação da energia;
· Coordenação das reações metabólicas;
· Resistência e flexibilidade;
· Regulam o tráfego de moléculas.
CONSTITUIÇÃO: 
· Lipídeos (moléculas orgânicas anfifílicas ou hidrofóbicas);
· Esteróis (hormônios e sinalização intracelular);
· Ácidos graxos e ácidos graxos esterificados ao glicerol (monoglicerideo, diglisserideo ou triglicerídeos- estoque de energia em organismos) ou fosfolipídios (principais componentes nas membranas biológicas).
FOSFOLIPÍDIOS: 
· Derivados de ácidos graxos esterificados ao glicerol (cadeias longas/ saturadas - ligações fortes/ ou insaturadas – ligações fracas).
· Cabeça = Polar = Contato Com A Água (Hidrofílicas)
· Caudas = Apolar = Sem Contato Com A Água (Hidrofóbicas) 
PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS:
· As membranas são impermeáveis para a maioria dos solutos polares ou carregados (Moléculas polares não carregadas grande, Moléculas polares carregadas, íons);
· As membranas são permeáveis a compostos polares (Gases, moléculas polares não carregadas pequenas);
· Possuem de 5 a 8 nm de espessura quando proteínas protuberantes em ambos os lados são incluídas;
· Apresentam aparência trilaminar quando vistas em secção transversal em microscópio eletrônico
COMPOSIÇÃO: 
· Cada membrana possui diferentes quantidade de lipídeos e de proteínas, tais são diversificadas para exercerem funções diferentes;
· Proteínas e lipídios polares (compõe quase toda a massa das membranas biológicas) – as proporções são relativas, distintas e refletem na diversidade das atividades biológicas;
· Carboidratos presentes como parte de glicoproteínas e glicolipídios. 
EXEMPLO: Bainha de mielina – prevalece os lipídios (isolantes térmicos passivos).
EXEMPLO: Membrana mitocondrial interna - prevalece proteínas (atuam como enzimas catalizadoras dos processos).
BICAMADA LIPÍDICA: 
· Os fosfolipídios formam uma bicamada
· A bicamada lipídica é o elemento estrutural básico das membranas;
· Formado por esteróis (EX: colesterol);
· As Proteínas estão embebidas na bicamada lipídica (interações hidrofóbicas);
· Interações não covalentes permitem a movimentação livre pelas laterais;
· Assimetria funcional das proteínas da membrana plasmática;
· Os lipídios são distribuídos assimetricamente entre as duas lâminas da bicamada;
· A exposição de alguns fosfolipídios na superfície externa da membrana marca a destruição por morte celular programada (Apoptose).
OBS: Micro domínios de esfingolipídios-colesterol são mais espessos e mais ordenados (menos fluidos) que os domínios vizinhos (enriquecidos de proteínas de membranas).
· A ESTRUTURA E FLEXIBILIDADE DEPENDEM DOS TIPOS DE LIPÍDIOS E MUDAM COM A TEMPERATURA:
ESTADO LÍQUIDO ORDENADO:
· Menos movimentos das cadeias acilas dos ácidos graxos, porém existe movimento lateral.
• Ocorre em temperaturas fisiológicas;
• Favorecido por ácidos graxos saturados de cadeia longa e esteróis.
ESTADO LÍQUIDO DESORDENADO:
· Cadeias individuais de hidrocarboneto de ácidos graxos estão em movimento constantemente.
• Ocorre em temperaturas acima do fisiológico;
• Favorecido por ácidos graxos de cadeia curta e insaturados.
ESTADO PARACRISTALINO (GEL): 
· Bicamada semissólida, movimentação constrangida.
• Temperaturas abaixo do fisiológico;
LIPIDEOS:
· Lipídeos ligados covalentemente ancoram proteínas de membrana à bicamada lipídica.
· A ligação de um lipídio específico a uma proteína de membrana recém-sintetizada tem a função de orientar a proteína para a sua localização correta na membrana.
DISPERSÃO DE LIPÍDIOS EM ÁGUA: 
As moléculas de lipídios forçam as moléculas de água circundantes a se tornarem altamente ordenadas.
AGLOMERADOS DE MOLÉCULAS LIPÍDICAS: 
Somente as porções lipídicas das extremidades do aglomerado forçam o ordenamento das moléculas de água. Menos moléculas de água são ordenadas, e a entropia aumenta.
MICELAS: 
Todos os grupos hidrofóbicos são afastados da água: a superfície ordenada de moléculas de água é minimizada, e a entropia aumenta mais.
· LIPÍDEOS ANFIPÁTICOS SE AGREGAM FORMANDO ESTRUTURAS, PODEM FORMAR:
MICELA: (Estrutura esférica, cauda protegidas da água e cabeça externamente em contato com a água) – Uma cauda hidrofóbica/ cônicos. ácido graxos, lisofosfolipídeos e detergentes – água excluída;
BICAMADA: (As cabeças polares das moléculas das duas camadas interagem em sentidos opostos, e as caudas apolares estão todas direcionadas para dentro) – Duas caudas hidrofóbicas/ cilíndrico. (duas camadas monolipídicas formam uma lâmina bidimensional): glicerofosfolipídeos e esfingolipídios;
VESICULAS: (As cabeças polares estão no centro-internamente e nas periferias-externamente, as caudas estão em uma bicamada entre as cabeças de dentro e de fora) – Duas caudas hidrofóbicas/ cilíndrico. (dobramento espontâneo): bicamada que se dobra espontaneamente sobre si – compartimento aquoso.
MODELO DE MOSAICO FLUIDO: 
· Proteínas estão embebidas na bicamada (interações hidrofóbicas);
· Assimetria funcional das proteínas de membrana plasmática;
· Unidade lipídicas e proteicas formam um mosaico fluido que muda constantemente;
· Interações não-covalentes permitem a movimentação livre pelas laterais.
· As interações que mantem a bicamada são interações não covalentes, 
· Interações não estática, estão em constante mudança, podem se mover.
· EVIDÊNCIAS: Microscopia eletrônica; Composição química; Estudos físico de permeabilidade; Movimentação de moléculas proteicas e lipídicas individuais.
· 
DIFUSÃO NÃO CATALIZADA LATERAL: (movimento rápido – meia vida de microssegundos) 
· Moléculas lipídicas individuais podem mover-se lateralmente no plano da membrana trocando de lugar com suas moléculas lipídicas vizinhas.
DIFUSÃO NÃO CATALIZADA ATRAVES DA BICAMADA: (movimento lento – meia vida de dias) 
· Exige que a cabeça polar ou carregada deixe seu meio aquoso e mova-se para o interior hidrofóbico da bicamada.
TRANSLADO ATRAVES DA BICAMADA CATALISADA: (movimento rápido – meia vida de minutos) 
· Facilitam o movimento mais rápido e energeticamente mais favorável.
· TRÊS TIPO DE TRANSLADORES:
FLIPASE:
Move os fosfolipídios da lâmina externa para a citosólica ꜛꜜ (contra o gradiente de concentração)
FLOPASE: 
Move fosfolipídios da lâmina citosólica para a externa ꜜꜛ (contra o gradiente de concentração)
FLIP-FLOPASE: 
Move lipídeos em ambas as direções, para o equilíbrio ꜛꜜ +ꜜꜛ (a favor do gradiente de concentração)
TRÊS TIPOS DE PROTEÍNAS DE MEMBRANA DIFEREM QUANTO AS SUAS ASSOCIAÇÕES: 
PROTEINAS INTEGRAIS: 
· Penetram na bicamada lipídica;
· Domínio para os dois lados externos (aminoácidos mais polares);
· A parte que atravessa a bicamada lipídica (aminoácidos mais hidrofóbicos) são mantidas na membrana por meio de ligações hidrofóbicas;
· Proteínas transmembrana: atravessam completamente a membrana, pode passar uma vez pela membrana ou atravessá-la várias vezes.
· Firmemente associadas a membrana por interações hidrofóbicas;
· Liberadas pela ação de detergentes, solventes orgânicos ou agentes desnaturantes.
HÁ SEIS CATEGORIAS DE PROTEÍNAS NA BICAMADA:
TIPO I: única hélice transmembrana, o domínio amino terminal está fora das células na proteína tipo I;
TIPO II: única hélice transmembrana, o domínio amino terminal está dentro das células na proteína tipo II;
TIPO III: múltiplas hélices transmembranas em um único polipeptídio;
TIPO IV: domínios transmembranas de vários polipeptídios diferentes agrupam-se para formar um canal através da membrana;
TIPO V: são sustentadas na bicamada em especial por lipídeos ligadas covalentemente;
TIPO VI: possuem tanto hélices transmembranas quanto âncoras lipídicas.
PROTEINAS PERIFERICAS: 
· Não penetram na membrana plasmática, apenas conectadas a essa estrutura fracamente.
· Interações eletrostáticas e pontes de hidrogênio;
· Alterações no pH ou força iônica; 
PROTEINAS ANFITROPICAS:· Citosol ou na membrana;
· Diferentes tipos de interações químicas;
· Sua ligação depende de algum processo biológico, exemplo: fosforilação ou hidrólise enzimática.
· Toda célula viva obtém de seu ambiente materiais brutos para a biossíntese e a produção de energia, liberando para o meio produtos do seu metabolismo;
· As membranas definem o limite externo das células e regulam o trânsito molecular através deste limite.
TRANSPORTE PASSIVO
DIFUSÃO SIMPLES: Dois compartimentos aquosos desiguais possuem uma divisória permeável (membrana) e o soluto passa por difusão simples do meio menos concentrado para o mais, até atingir um equilíbrio. 
· EXEMPLO: Anestésico local, como a lidocaína, inibe a abertura dos canais de sódio, impedindo que ocorra a propagação do impulso doloroso.
DIFUSÃO FACILITADA: A favor de um gradiente de concentração, possui um transportador que diminui a barreira, e a energia de ativação para o transporte de compostos polares e íons.
EXISTE OS TRANSPORTADORES: 
· Que aceleram o movimento do soluto através da membrana pela difusão facilitada;
· Reduzem a energia de ativação para o transporte de compostos polares e íons – via hidrofílica transmembrana.
CANAIS: Possuem menor estereoespecificidade, velocidade do movimento transmembrana próximo ao da difusão simples, não são saudáveis.
CARREADORES: estereoespecificidade muito alta, velocidade menor do que a difusão simples, são saudáveis.
3 CLASSES GERAIS DE SISTEMAS DE TRANSPORTE:
· UNIPORTE: Um substrato por vez, em uma única direção 
EXEMPLO: Transporte passivo- difusão facilitada (Transporte da glicose para dentro do eritrócito pelo transportador de glicose 1)
· COTRANSPORTE: SIMPORTE: Dois substratos em uma única direção, sentido igual.
· COTRANSPORTE: ANTIPORTE: Dois substratos em sentidos opostos, direção diferente.
AGUAPORINAS: 
· São proteínas integrais de membrana 
· Provêm canais para passagem rápida de água através das membranas plasmáticas;
· A secreção de água pelas glândulas exócrinas que produzem suor, saliva e lágrimas;
· Exercem diferentes funções na produção da urina e na retenção de água no néfron.
TRANSPORTE ATIVO: 
· O movimento do soluto ocorre contra um gradiente de concentração ou eletroquímico;
· Resulta no acúmulo de soluto acima do ponto do equilíbrio;
· É endergônico e ocorre apenas acoplado (direta ou indiretamente) a um processo exergônico;
· TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO: O acúmulo de soluto é acoplado diretamente a uma reação química exergônica.
· TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO: O transporte endergônico de um soluto está acoplado a um fluxo exergônico de um soluto diferente que era originalmente bombeado pelo transporte ativo primário.
CANAIS IÔNICOS: 
Permitem o movimento rápido de íons através das membranas e são distintos de transportadores em pelos menos três aspectos: 
· A taxa de fluxo através dos canais é várias vezes maior que o transportador;
· Canais iônicos não são saturáveis;
· Eles são abertos em resposta à alguns eventos celulares:
CANAIS IÔNICOS CONTROLADOS POR LIGANTES
CANAIS IÔNICOS CONTROLADOS POR VOLTAGEM
IONÓFOROS: 
São pequenas moléculas hidrofóbicas que se dissolvem em bicamadas lipídicas e aumentam sua permeabilidade a íons específicos. 
A maioria é sintetizada por microrganismos - “armas biológicas”
Carreador de íon móvel:
EXEMPLO: Valinomicina/K+
Formador de canal:
EXEMPLO: Gramicidina/H+, Na+, K+