Membrana Plasmática: organização, transporte e sinalização celular.

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO 
UNIDADE ACADÊMICA DE GARANHUNS 
 
Aluna: Maria Cândida Ferreira da Silva. 
 
Resumo: Membrana Plasmática: organização, transporte e sinalização celular. 
 
 No século passado, Kolliker observou que células animais e vegetais, quando colocadas em 
soluções iônicas concentradas, permitiam a passagem de água, mas não de moléculas 
solúveis. Logo, isso sugeriu a existência de uma barreira semipermeável envolvendo as 
células. Por meio de vários experimentos com vários solventes, Overton determinou que o 
transporte através das membranas estava relacionado a solubilidade de lipídios. Em 1925, 
Gorter e Grendel observaram através de um simples experimento que lipídeos formavam uma 
camada na interface entre a água e o ar. Danielli e Davson, propuseram um modelo no qual 
unidade de membrana, no qual todas as membranas celulares apresentavam estrutura 
trilaminar com duas bandas eletro densas separadas por uma banda eletro lúcida. 
Posteriormente com a descoberta de que as proteínas participavam do transporte de moléculas 
polares através das membranas de modo a incorporar poros proteicos na bicamada lipídica. 
Em 1970 observou-se que muitas proteínas de membrana apresentavam domínios estruturas 
compostas por a-hélices hidrofóbicas. Isso levou a sugestão de que algumas proteínas de 
membrana apresentavam ser inseridas na bicamada lipídica. Em 1972, Singer e Nicolson 
propuseram o modelo do mosaico fluido. Hoje, sabemos que nem todas as proteínas se 
movem livremente pela bicamada lipídica, como sugeria o modelo original. 
Composição química 
As biomembranas são compostas basicamente por lipídeos e proteínas, sendo que alguns 
desses componentes estão covalentemente ligados a carboidratos. 
Lipídeos são substancias orgânicas insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos. Os 
mais abundantes nas membranas biológicas são os fosfolipídios. Em menor quantidade, sã os 
esfingolipídeos e o colesterol. Os fosfolipídios apresentam uma cabeça polar, ou hidrofílica, 
e duas caudas apolares, ou hidrofóbicas. Pelo fato de apresentarem regiões hidrofílicas e 
hidrofóbicas, os lipídios de membranas são moléculas anfipáticas. Os fosfolipídios em 
solução aquosa, devido ao seu caráter anfipático, têm tendência natural a formação de 
bicamadas. Os esfingolipídios são compostos por uma cabeça polar e duas caudas apolares. 
Há tres subclasses de esfingolipídios: as esfingomielinas (que contém um grupo fosfato), os 
cerebrosídeos (que não contém fosfato, nem carga elétrica, mas apresentam em sua 
constituição, uma ou mais moléculas de carboidratos) e os gangliosídeos (apresentam uma 
cabeça polar muito grande e com muitas moléculas de carboidratos em sua composição). O 
colesterol é outra molécula que ocorre nas membranas biológicas de eucariontes. Está 
intimamente relacionado à fluidez das biomembranas. 
Proteínas desempenham a maioria das funções específicas de uma biomembrana. Entre essas 
funções, pode-se citar o transporte de íons e moléculas polares, interação com hormônios, 
transdução de sinais por meio de membranas e até a estabilização estrutural. Algumas 
proteínas interagem fortemente com as porções hidrofóbicas dos lipídios de membrana, são 
conhecidas como proteínas intrínsecas e estão inseridas na bicamada lipídica e apresentam 
domínios citoplasmáticos, transmembrana e não citoplasmático. 
Carboidratos presentes nas biomembranas correspondem as porções glicídicas de suas 
glicoproteínas, proteoglicanos e glicolipídios. Esses carboidratos são encontrados 
principalmente na face não citoplasmática das membranas. Na membrana plasmática, os 
carboidratos estão voltados para lúmem. Os carboidratos são de grande importância para a 
fisiologia das miomembranas. Eles ocupam espaço relevante da superfície das membranas. A 
função mais importante dos carboidratos nas membranas é o reconhecimento molecular, o 
que permite também a comunicação intercelular. No entanto, para que os carboidratos 
possam participar do reconhecimento molecular, é necessário que existam componentes 
celulares capazes de reconhecê-los. Isso é feitopor meio de proteínas denominadas lectinas. 
Essas proteínas são capazes de reconhecer e se ligar de forma rápida, específica e reversível a 
carboidratos, não sendo nem enzimas, nem anticorpos. As lectinas estão relacionadas à 
interação de vários tipos celulares em diferentes processos fisiológicos que envolvem adesão 
célula-célula, como, por exemplo, na interação do espermatozoide com o óvulo. 
Aspectos funcionas 
Fluidez das membranas é a capacidade de movimentação dos diferentes componentes na 
bicamada lipídica. Essa movimentação é intensa. A movimentação dos lipídios pode ser 
difusão lateral, em rotação ou constituir-se em uma flexão com respeito ao seu próprio eixo. 
Pode existir também a movimentação de lipídios de uma camada da membrana para a outra. 
Esse movimento é denominado difusão transversal ou flip-flop. Embora esse tipo de 
movimentação possa ocorrer, ele é bastante raro. Entretanto, o flip-flop pode ser facilitado 
por enzimas translocadoras de fosfolipídios denominados flipases. A ação dessas enzimas é 
importante no retículo endoplasmático, onde os fosfolipídios são sintetizados e adicionados à 
membrana. Dentre os fatores que podem interferir na fluidez estão: a presença ou não de 
insaturações nas cadeias dos ácidos graxos, a temperatura ambiental, a presença de moléculas 
interpostas na bicamada lipídica, e a própria dieta alimentar. 
Existe uma certa capacidade dos seres vivos em alterar suas membranas, de modo a se 
adaptarem a variações ambientais. No entanto, essa capacidade de modular a composição das 
biomembranas é, normalmente, limitada. 
Apesar da fluidez das membranas, muitos tipos celulares são capazes de segregar 
determinados tipos de lipídios e proteínas em regiões específicas nas bicamadas. Essas 
regiões são denominadas domínios de membranas. A separação tanto de lipídios como de 
proteínas pode ser feita por meio de barreiras físicas, como alguns tipos de junções celulares 
denominadas junções de oclusão, as quais não permitem a difusão lateral dos lipídios ou 
proteínas pelo plano da membrana. A forma como a célula consegue segregar os lipídios em 
porções específicas das membranas ainda precisa ser esclarecida. 
A sinalização celular é feita por grande variedade de moléculas, que são denominadas 
genericamente como ligantes. Alguns desses ligantes são moléculas lipossolúveis e, portanto, 
atravessam as membranas e se ligam a receptores citoplasmáticos ou nucleares, como, por 
exemplo os hormônios esteroides. Outros tipos de ligantes não são capazes de atravessar 
diretamente a bicamada lipídica. Essas moléculas necessitam interagir com proteínas 
presentes nas biomembranas. Essas proteínas especializadas, que reconhecem ligantes de 
forma específica, são denominadas receptores. Uma vez que os receptores de membrana são 
proteínas intrínsecas, eles apresentam três domínios estruturais distintos: um domínio 
extracelular, capaz de reconhecer diferentes ligantes, um domínio transmembranário, 
composto por aminoácidos hidrofóbicos, e um domínio citoplasmático, que executa uma 
função sinalizadora para o interior celular, librando segundo-mensageiros. Basicamente, os 
receptores presentes na superfície celular possibilitam celular possibilitam que as células 
respondam aos estímulos externos de quatro formas básicas. 
1. O sinal é transmitido por meio de alterações na atividade funcional do domínio 
citoplasmático dos receptores, de modo a gerar reações intracelulares em cascata que 
culminam por alterar o comportamento celular. 
2. O receptor reage com o ligante de modo a iniciar um processo de internalização do 
mesmo por meio do estrangulamento da membrana formação de uma vesícula. 
3. Ao interagir com seu receptor, o ligante é transferido para o interior da célula. 
4. O receptor interage de formaestável com o ligante, o que normalmente induz 
alterações no arranjo do citoesqueleto. 
A grande variabilidade funcional desempenhada pelas diferentes membranas biológicas pelas 
diferentes membranas biológicas é reflexo da grande diferenciação estrutural e funcional de 
proteínas receptoras nelas presentes. 
Permeabilidade 
As biomembranas permitem a passagem não apenas de pequenas moléculas, mas também de 
moléculas polares. Esse transporte pelas suas membranas é feito por proteínas transportadoras 
de membrana, que atravessam a bicamada lipídica. As proteínas são capazes de exercer suas 
atividades de diferentes maneiras. Algumas delas apresentam espaços hidrofílico, criando 
canais para o deslocamento de certos íons ou moléculas. Essas estruturas são denominadas 
proteínas canais. Outros tipos proteicos presentes na membrana interagem com as moléculas 
solúveis, de modo a ocorrer alterações estruturais na proteína. Essas alterações permitem o 
deslocamento dos solutos através da biomembrana. As proteínas que funcionam assim são 
denominadas proteínas carreadoras ou permeases. O transporte mediado por proteínas nas 
membranas pode ser feito de três formas diferentes: 
Uniporte: uma única molécula é transportada unidirecionalmente através da membrana. 
Simporte: quando duas moléculas são transportadas simultaneamente em uma mesma 
direção. 
Antiporte: quando duas moléculas são transportadas, simultaneamente, em direções opostas. 
O transporte através das biomembranas ocorre por dois mecanismos básicos. Por difusão 
(transporte passivo) ou por transporte ativo. 
Difusão simples: ocorre a favor de um gradiente de concentração de soluto, até que seja 
atingido o equilíbrio entre os dois compartimentos. 
Difusão por canais proteicos: os canais proteicos constituem vias aquosas para a passagem 
de solutos. Esses canais são altamente seletivos à passagem de íons ou moléculas. 
Difusão facilitada: um grande número de componentes, como açúcares e aminoácidos, 
atravessa as biomembranas com uma taxa maior do que a esperada em relação ao seu 
tamanho, carga elétrica ou concentração. 
Transporte ativo: esse transporte é feito às custas de gasto energético. Ele é mediado por 
proteínas carreadoras. 
 O transporte através das membranas é bastante complexo. Uma mesma molécula pode ser 
carreada por diferentes maneiras para o meio intracelular.