Membrana Plasmática - Estrutura Geral e Transporte de Macromoléculas

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A Célula: Conceitos Gerais Sobre Componentes e Compartimentalização Funcional 
Organelas Membranosas (ou Compartimentos) + Componentes Proteicos Organizados 
(por ex., Citoesqueleto, Ribossomas, etc.) + Citossol 
Membrana Plasmática 
I. Constituição Geral 
• Lipídios de membrana  bicamada 
lipídica (folheto externo ou 
extracelular + folheto interno ou 
citossólico) 
• Proteínas de membrana; 
• Glicocálice  cadeias de 
carboidratos associadas ao folheto 
externo da membrana plasmática. 
I.1 Lipídios de Membrana 
Fosfolipídios 
Colesterol 
Glicolipídios 
A. Fosfolipídios: Estrutura Geral 
 Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Bicamada Lipídica 
Folheto externo 
(extracelular) 
Folheto interno 
(citossólico) 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Á
C
ID
O
 G
R
A
X
O
 
Principais Tipos de Fosfolipídios 
Fosfatidil-inositídeos  lipídios que ocorrem em pequenas 
quantidades na membrana plasmática, restritos ao folheto interno 
da bicamada lipídica 
Fosfatidil-inositol Participação em eventos de sinalização celular 
B. Colesterol 
Regiões da membrana plasmática ricas em esfingolipídios e 
colesterol, e contendo proteínas específicas que os 
estabilizam nessas regiões. Geralmente são áreas mais 
espessas, devido ao maior comprimento das caudas dos 
esfingolipídios. 
C. Glicolipídios 
Lipídios dotados de radicais glicídicos associados, 
restritos ao folheto externo (extracelular) das 
membranas plasmáticas de todas as células. 
Ex.: gangliosídeos e galactocerebrosídeos. 
Assimetria da bicamada lipídica  diversidade e 
especificidade dos lipídios na bicamada 
• fosfatidil-colina e esfingomielina  
predominantes no folheto externo; 
• fosfatidil-serina e fosfatidil-etanolamina 
 apenas no folheto interno; 
• colesterol  presente em ambos os folhetos. 
Aspecto Trilaminar das Membranas à Microscopia Eletrônica de Transmissão 
Devido à afinidade do tetróxido de ósmio (OsO4) pelos grupamentos polares ou 
hidrofílicos dos lipídios de membrana, membranas se apresentam ao M.E.T. como 2 faixas 
elétron-densas (externa e interna) e uma faixa elétron-lucente ao centro (caudas apolares 
ou hidrofóbicas dos lipídios). 
Principal propriedade fisiológica de uma bicamada lipídica  Fluidez 
Principais movimentos dos lipídios em uma bicamada lipídica 
Transporte Através da Bicamada 
Lipídica 
Difusão simples  passagem direta de 
pequenas moléculas através da 
bicamada lipídica; o índice de difusão 
varia enormemente, dependendo em 
parte do tamanho da molécula ou 
principalmente de sua relativa 
solubilidade em lipídios 
Quanto menor a molécula e quanto 
mais solúvel ela for em lipídios, mais 
rapidamente ela se difundirá através 
de uma bicamada lipídica. 
A bicamada lipídica é altamente 
permeável a gases e a compostos de 
natureza lipídica (por ex., hormônios 
esteroides), relativamente permeável a 
moléculas pequenas não-carregadas 
(por ex., água, ureia e glicerol), e 
altamente impermeável a grandes 
moléculas carregadas e a íons. 
I.2 Proteínas de Membrana 
Responsáveis pelas principais funções específicas das membranas e, consequentemente, 
pelas propriedades funcionais características de cada tipo de membrana plasmática. 
Classificação das proteínas de membrana quanto à sua relação com a bicamada lipídica: 
transmembranares – atravessam uma ou mais vezes a bicamada 
lipídica  
não-transmembranares – unidas a um dos folhetos da bicamada 
através de ligações com lipídios de membrana  
• Proteínas periféricas – não atravessam a bicamada lipídica, estando associadas a um 
dos dois folhetos através de ligações iônicas, tornando fácil sua extração  
• Proteínas integrais 
Mantêm ligações covalentes com lipídios de membrana que tornam difícil sua extração. 
Domínios = Regiões específicas das moléculas de 
proteínas integrais transmembranares em relação à 
bicamada lipídica 
Proteína integral 
transmembranar de passagem 
única (“single-pass”) 
Proteína integral transmembranar de 
passagem múltipla (“multi-pass”) 
Principais Classes Funcionais de Proteínas de Transporte 
• Proteínas Transportadoras 
ou Carreadores 
• Proteínas Canais 
• Proteínas Transportadoras  realizam transporte passivo (= difusão facilitada) E 
transporte ativo (primário e secundário); 
• Proteínas Canais  realizam transporte passivo (= difusão facilitada). 
Proteínas transportadoras têm um sítio em sua molécula, ao qual o(s) soluto(s) a ser(em) 
transportado(s) se liga(m), provocando uma mudança conformacional em sua molécula. 
Transporte 
Passivo 
(Difusão 
Facilitada) 
Transporte Ativo 
Movimento de um único tipo de soluto em uma direção  UNIPORTE 
Movimento de dois solutos diferentes em uma mesma direção  SIMPORTE 
Movimento de dois solutos diferentes em direções opostas  ANTIPORTE 
Transporte ativo primário  realizado por 
proteínas que utilizam a energia obtida da 
hidrólise de moléculas de ATP (trifosfato de 
adenosina)  ATPases 
Transporte ativo secundário  
transporte acoplados de solutos, no qual 
se utiliza a energia de um gradiente de 
concentração de um íon (gradiente 
eletroquímico) para o transporte de um 
outro soluto 
Ex.: Simporte de glicose e sódio por carreadores na membrana plasmática apical de 
células do revestimento do intestino delgado 
Na+-K+-ATPase 
(“bomba de sódio 
e potássio”) 
A Na+-K+-ATPase realiza o antiporte 
entre sódio e potássio, onde 3 íons 
sódio são colocados para o meio 
extracelular em razão de 2 íons 
potássio colocados para o meio 
intracelular. 
Regiões da membrana 
plasmática = Domínios da 
membrana plasmática 
(essencialmente em células 
epiteliais): 
• Domínio apical 
• Domínios laterais 
• Domínio basal 
 
Os domínios laterais e 
basal são contínuos = 
domínio basolateral 
 
 
 
O confinamento de 
proteínas carreadoras em 
diferentes domínios da 
membrana plasmática em 
células epiteliais permite 
uma transferência vetorial de 
substâncias através da célula 
(transporte transcelular). 
PROTEÍNAS CANAIS 
• Formam poros hidrofílicos através 
de bicamadas lipídicas; 
• A maioria das proteínas canais é 
representada por canais iônicos, 
com seletividade a íons e com 
tempo de abertura e fechamento 
controlados. 
Amostra biológica congelada 
Fratura da membrana 
Sombreamento com platina e 
carbono 
Criofratura (“Freeze-Fracture”) 
Método qualitativo de visualização de 
proteínas integrais transmembranares 
Face E  superfície interna do folheto externo 
(extracelular) da membrana  menor quantidade de 
“partículas em relevo” (proteínas integrais 
transmembranares) 
Face P  superfície externa do folheto interno 
(protoplasmático) da membrana  maior quantidade de 
“partículas em relevo” (proteínas integrais 
transmembranares) 
Criofratura (“Freeze-Fracture”) 
Membrana Plasmática de Duas Células Adjacentes 
Criofratura (“Freeze-
Fracture”) 
Membrana Plasmática da 
Cabeça e Região Inicial do 
Flagelo de um 
Espermatozoide 
 
Observe a face P, com 
inúmeras partículas 
visualizadas em relevo. 
I.3 GLICOCÁLICE 
• Conjunto de moléculas de carboidratos associados ao folheto externo da membrana 
plasmática. 
• Constituição: 
- cadeias de oligossacarídeos associadas a glicoproteínas da membrana plasmática; 
- cadeias de oligossacarídeos associadas a glicolipídios da membrana plasmática; 
- cadeias de polissacarídeos de proteoglicanos de membrana plasmática.Todas as células apresentam glicocálice em sua membrana plasmática, mas nem 
todas têm uma função relacionada a seu glicocálice. 
Eletromicrografia de um linfócito corado com vermelho de rutênio, de 
modo a evidenciar seu glicocálice. 
Funções Específicas do Glicocálice em Alguns Tipos Celulares 
Células epiteliais intestinais (microvilos)  
proteção contra enzimas digestivas 
Eritrócitos (hemácias)  sistema AB0 de 
grupos sanguíneos 
Leucócitos  reconhecimento inicial por 
proteínas receptoras (selectinas) no 
endotélio de vênulas para subsequentes 
eventos de diapedese 
II. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS/PARTÍCULAS MAIORES 
ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA: 
Endocitose  Internalização de uma área de membrana plasmática, de modo a 
formar uma vesícula de transporte, com conteúdo derivado do meio extracelular. 
Exocitose  Fusão de uma vesícula de transporte com a membrana plasmática, com 
consequente liberação de seu conteúdo para o meio extracelular. 
II.A Endocitose: 
Tipos de endocitose: 
• Fagocitose 
• Pinocitose 
II.A.1 Fagocitose 
• Internalização de 
partículas de grande 
tamanho (células 
degeneradas ou mortas, 
restos celulares e de 
matriz extracelular, 
microrganismos, entre 
outros); 
• Formação de grandes 
projeções largas da 
membrana plasmática 
(pseudópodos), com a 
participação dos 
filamentos de actina do 
citoesqueleto; 
• Realizada principalmente por células 
fagocitárias (ou fagócitos) profissionais 
 macrófagos e neutrófilos. 
Macrófago fagocitando duas hemácias – M.E.V. 
• A fagocitose é um mecanismo deflagrado pelo reconhecimento específico do 
material a ser internalizado por receptores da membrana plasmática; 
fagossoma 
em 
formação 
• Com a internalização do material, os 
pseudópodos se fecham e se forma um 
fagossoma (ou vacúolo fagocítico), que se 
funde a uma outra vesícula (lisossoma ou 
endossoma) para subsequente processamento 
inicial do material fagocitado. 
II.A.2 Pinocitose 
• Mecanismo de endocitose de partículas de pequenas dimensões, de caráter 
constante (= constitutivo) em todas as células 
• Tipos de pinocitose: 
- Pinocitose de fase fluida (evento constante em todas as células); 
- Endocitose mediada por receptores. 
As etapas da pinocitose são dependentes da formação de um envoltório associado à 
membrana formado pela proteína clatrina. 
Etapas da pinocitose: 
Formação de uma depressão revestida por clatrina (“coated pit”, 1 e 2)  aproximação 
das bordas da depressão revestida (3)  formação de uma vesícula revestida por 
clatrina (“coated vesicle”, 4). 
1 2 3 4 
rede de clatrina 
Moléculas de clatrina = trisquélios 
(formados por 3 cadeias pesadas e 
3 cadeias leves) 
Trisquélios isolados e sombreados com platina 
Cadeias 
pesadas 
Cadeias 
leves 
Depressões Revestidas (“Coated Pits” e Vesículas Revestidas (“Coated 
Vesicles”) por Clatrina – M. E. V. 
Endocitose Mediada por Receptores 
Ligante = qualquer 
molécula que se liga a 
um receptor 
Dinamina  proteína que se 
organiza como um anel ao 
redor do pedículo da 
vesícula revestida em 
formação e a “estrangula”, 
fazendo com que ela se 
destaque da membrana 
plasmática. 
Exemplo de Endocitose Mediada por Receptores – Endocitose de 
Lipoproteínas de Baixa Densidade (LDL – “low-density lipoproteins”) 
Partícula de LDL (eixo com 
ésteres de colesterol, capa de 
fosfolipídios e uma proteína 
organizadora das moléculas 
lipídicas) 
Defeitos nas moléculas de receptores de LDL impedem a 
adequada endocitose destas moléculas pelas células  
associação com a formação de placas de ateroma em vasos 
sanguíneos 
Nem todas as vesículas de pinocitose têm envoltório de clatrina. 
Cavéolas  vesículas de pinocitose formadas a partir de rafts lipídicos, estabilizados por 
proteínas denominadas caveolinas. 
Envolvidas em eventos de transcitose  transferência de solutos entre duas regiões da 
membrana plasmática, sem que haja consumo do soluto pela célula durante o transporte. 
Por ex., transcitose de substâncias por células endoteliais dos capilares sanguíneos. 
capilar 
cavéolas 
Endossomas 
 
Compartimentos 
membranosos distribuídos 
pelo citoplasma, dotados de 
pH ~ 6 (mantido por uma 
H+-ATPase em sua 
membrana), encarregados 
da recepção de materiais 
endocitados e da reciclagem 
de receptores envolvidos 
em endocitose. 
Os endossomas estão 
subdivididos em 
endossomas iniciais (mais 
superficialmente localizados) 
e endossomas tardios (mais 
profundamente situados). 
Participação de Endossomas na Endocitose Mediada por Receptores 
Possíveis destinos de proteínas 
receptoras transmembranares 
que foram endocitadas. 
Três vias derivadas dos 
endossomas são mostradas: 
• Receptores são devolvidos à 
mesma região da membrana 
plasmática da qual eles vieram 
(reciclagem, 1); 
• Receptores são devolvidos a 
uma diferente região da 
membrana plasmática 
(transcitose, 2); 
• Receptores que não são retidos 
em endossomas podem ser 
degradados em lisossomas 
(degradação, 3). 
II.B Exocitose 
Eliminação de 
macromoléculas para o 
meio extracelular através 
da fusão de vesículas de 
transporte com a 
membrana plasmática. 
Conteúdo de vesículas de secreção sendo 
eliminado para o meio extracelular