Bioquímica - Membranas celulares

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bioquímica 
membranas celulares 
 
As células eucarióticas, além de serem envolvidas pela 
membrana plasmática, apresentam sistemas internos 
de membranas 
Essas membranas delimitam organelas subcelulares →	
núcleo, mitocôndria, retículo endoplasmático, complexo 
de Golgi e vários tipos de vacúolos 
A membrana plasmática é o elemento mediador da 
comunicação entre a célula e o seu meio externo 
É uma barreira altamente seletiva 
Possibilita a captação de sinais extracelulares →	
reconhecimento e comunicação entre as células 
Sua flexibilidade permite mudanças na forma da célula 
A coordenação do metabolismo das células eucarióticas 
depende, em grande parte, da compartimentalização 
estabelecida pelas membranas intracelulares 
Suporte para a disposição organizada de sistemas 
enzimáticos 
 
Bicamada lipídica 
Lipídios anfipáticos, quando adicionados a um meio 
aquoso, tendem a agregar-se, organizando-se 
espontaneamente em estruturas polimoleculares 
Assim, maximizam as interações hidrofóbicas entre as 
cadeias carbônicas 
Constituem o estado de menor energia livre para esses 
lipídios em água 
Resultam da presença de duas regiões com solubilidade 
diferente na mesma molécula 
 
UMA CADEIA CARBÔNICA 
•	ácidos graxos, detergentes e sabões 
•	 forma cônica e afilada →	 constituem 
preferencialmente micelas 
•	as cadeias do hidrocarboneto dispõem-se no interior, 
separadas da água 
•	 os grupos polares posicionam-se na superfície 
externa, interagindo com o solvente 
 
FOSFOLIPÍDIOS E ESFINGOLIPÍDIOS 
•	forma cilíndrica →	presença de duas cadeias apolares 
•	agregação mais estável em uma camada dupla de 
moléculas →	bicamada lipídica →	duas monocamadas 
•	as cadeias carbônicas das monocamadas agrupam-se 
frente a frente →	 domínio hidrofóbico no meio da 
bicamada 
•	 o colesterol pode intercalar-se entre os lipídios 
anfipáticos que constituem as bicamadas lipídicas 
 
 
 
* bicamadas lipídicas tendem a converter-se em 
estruturas fechadas →	mais estáveis →	 pois não 
apresentam caudas hidrofóbicas expostas ao solvente 
* LIPOSSOMOS: vesículas esféricas sintéticas 
constituídas por uma bicamada lipídica contínua, 
delimitando uma cavidade interna preenchida por 
solvente 
* permite a livre difusão de moléculas apolares, mas é 
essencialmente impermeável a compostos iônicos ou 
polares 
* isola o conteúdo do lipossomo do líquido externo 
* lipossomos constituem uma via importante para a 
administração de medicamentos →	 o preparo de 
lipossomos específicos para o tecido-alvo pretendido 
permite evitar a atuação inespecífica de agentes 
farmacológicos, reduzindo a ocorrência de efeitos 
colaterais indesejados 
* TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO: as bicamadas 
lipídicas sofrem mudança de estado físico em uma 
temperatura característica →	alteração do grau de 
interação das cadeias de hidrocarbonetos 
↪	abaixo da temperatura →	cadeias mais ordenadas e 
com forte interação →	consistência sólida 
↪	acima da temperatura →	cadeias desordenadas e 
menos compactadas →	estado líquido 
 
Estrutura das membranas biológicas 
* nas células, a bicamada lipídica está associada a 
proteínas, que viabilizam o transporte de 
determinados solutos 
* o conteúdo de lipídios das membranas de 
mamíferos depende do estado nutricional e da 
idade do animal 
* nos seres humanos, a composição dos lipídios 
anfipáticos das membranas de muitos tecidos pode 
ser alterada pela dieta 
* glicolipídios e glicoproteínas respondem pelo teor 
de carboidratos das membranas, que é, 
geralmente, baixo 
* os lipídios presentes nas membranas biológicas são 
responsáveis por sua estrutura e fluidez 
* as proteínas são responsáveis pelas funções 
específicas associadas a cada tipo de membrana 
* nos organismos superiores, as membranas 
celulares são construídas, basicamente, com 
fosfolipídios 
* além dos fosfolipídios, o colesterol é um 
componente importante das membranas 
eucarióticas →	 nas membranas plasmáticas é o 
lipídio presente na maior concentração 
* a consistência das membranas celulares varia com 
o grau de insaturação e o comprimento das cadeias 
carbônicas dos seus lipídios estruturais e, também, 
com a temperatura 
* a temperatura corpórea dos animais endotérmicos 
é sempre maior que a temperatura de transição 
de suas membranas →	 as membranas dos 
mamíferos são líquidas a 37ºC 
* colesterol →	 induz o alinhamento e a redução da 
movimentação das cadeias carbônicas dos 
fosfolipídios 
* o resultado é o aumento da rigidez e da espessura 
da membrana →	a porção periférica se torna mais 
densa 
* a interação do colesterol com as cadeias saturadas 
é maior do que com as insaturadas 
* existem domínios na membrana plasmática 
formados pela interação entre colesterol e 
esfingomielina 
* esses domínios destacam-se por sua estrutura mais 
rígida e compacta que o restante da membrana →	
formam os rafts 
* cavéolas são um tipo de rafts 
* a função de rafts e cavéolas seria tornar mais 
eficientes os sistemas de transporte e de 
transdução de sinal das membranas biológicas 
* a estrutura líquida das membranas naturais permite 
que as moléculas de lipídios possam mover-se 
lateralmente, dentro de sua monocamada 
* as duas monocamadas são constituídas por lipídios 
diferentes →	 as membranas plasmáticas são 
assimétricas 
* a passagem de lipídios de uma monocamada para 
outra ocorre em determinadas situações e é 
catalisada por famílias de enzimas denominadas 
flipases 
 
MODELO DO MOSAICO FLUIDO 
•	a estrutura das membranas biológicas é descrita pelo 
modelo do mosaico fluido 
•	os componentes interagem por meio de ligações não 
covalentes e podem difundir-se lateralmente em um 
meio de consistência líquida 
•	 PROTEÍNAS INTEGRADAS: estão imersas na 
bicamada, associando-se fortemente às cadeias 
apolares dos lipídios 
	 ↪	 a maioria das proteínas integradas estende-se 
transversalmente na membrana 
•	PROTEÍNAS PERIFÉRICAS: associa-se à superfície da 
membrana por ligações de hidrogênio ou interações 
iônicas, estabelecidas com grupamentos polares dos 
lipídios da bicamada 
 ↪	 após a extração, as proteínas periféricas são 
solúveis em água 
 
 
 
•	a extensão da cadeia polipeptídica que fica incluída na 
bicamada ou projetada para fora está intimamente 
relacionada com a função da proteína 
•	as proteínas de membrana podem difundir-se apenas 
lateralmente, não passando de uma monocamada para 
a outra 
•	as membranas biológicas, graças à sua fluidez, podem 
fundir-se umas com as outras em processos 
importantes →	divisão celular, fusão do espermatozoide 
com o óvulo, formação de vesículas de exocitose ou 
de endocitose 
 
Funções de componentes da membrana 
plasmática 
 
FOSFOLIPÍDIOS E COLESTEROL 
•	os fosfolipídios de membrana, além de sua função 
estrutural, são precursores de moléculas reguladoras 
•	fosfatidilinositol 4,5-bifosfato, por ação da fosfolipase 
C, origina derivados que atuam como mensageiros em 
um importante sistema de transdução de sinal 
•	o colesterol é precursor de hormônios esteroides nas 
glândulas suprarrenais e gônadas, e de sais biliares no 
fígado 
•	 de 40 a 80% do colesterol total de células de 
mamíferos está contida na membrana plasmática 
•	 a síntese de hormônios esteroides inicia-se na 
membrana interna da mitocôndria, para onde deve ser 
transportado o colesterol da membrana plasmática 
 
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS 
•	os carboidratos presentes nas membranas de células 
eucarióticas ocorrem como cadeias de oligossacarídios 
ligados covalentemente a proteínas (glicoproteínas) e a 
lipídios (glicolipídios) 
•	 projetam-se para o lado externo da membrana 
plasmática ou para o interior de organela 
•	 a grande diversidade de configuração dos 
oligossacarídios justifica sua atuação como marcadores 
característicos de cada tipo de célula 
•	são os mediadores da comunicação entre as células 
•	a “idade” das proteínas plasmáticas é indicada pela 
ausência de determinados açúcares na sua porção 
carboidrato 
•	a ligação de um determinado oligossacarídio a uma 
proteína recém-sintetizadadefine o seu destino 
 
Transporte através de membranas 
TRANSPORTE DE ÍONS E MOLÉCULAS PEQUENAS 
•	as membranas biológicas são permeáveis apenas a 
moléculas solúveis em lipídios 
•	a maioria das moléculas solúveis em água não pode 
atravessar livremente as membranas por simples 
difusão 
•	apesar disso, íons e metabólitos polares estão em 
fluxo constante através das membranas celulares, 
graças a sistemas de transporte, constituídos por 
proteínas integradas 
•	CANAIS: proteínas com subunidades ou motivos em 
a-hélice ou folha b pregueada →	 formam um tubo, 
preenchido por água, possibilitando a livre passagem de 
íons ou moléculas polares 
•	 PERMEASES / TRANSLOCASES: ligam-se 
reversivelmente a um composto específico de um lado 
da membrana e transportam-no para o outro →	
obedece à cinética de Michaelis-Menten 
 ↪	 COTRANSPORTADORAS: transferência 
simultânea de outra molécula, no mesmo sentido 
(simporte) ou no sentido oposto (antiporte) 
 ↪	 UNIPORTADORAS: transportam apenas um 
composto 
 ↪	 TRANSPORTE FACILITADO / PASSIVO: 
transporte a favor de um gradiente de concentração 
 ↪	TRANSPORTE ATIVO: contra um gradiente de 
concentração →	requer fornecimento de energia 
 
TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS E 
PARTÍCULAS 
•	 esses componentes são englobados em vesículas 
delimitadas por membranas, que podem ser 
internalizadas ou exteriorizadas →	 endocitose e 
exocitose 
•	 EXOCITOSE: ocorre por fusão de vesículas 
intracelulares com a membrana plasmática 
•	 ENDOCITOSE: formam-se vesículas a partir de 
segmentos da membrana plasmática que sofrem 
invaginação, englobando parte do fluido extracelular, 
juntamente com os solutos nele presentes 
•	 ENDOCITOSE ADSORTIVA: altamente seletivo →	
requer a ligação da molécula a ser internalizada a 
receptores específicos da membrana plasmática