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MEMBRANAS CELULARES ● camada delgada de 6 a 10 nm de espessura; ● No microscópio eletrônico, a membrana plasmática e as demais membranas celulares aparecem como duas camadas escuras, separadas por uma camada clara central (estrutura trilaminar-unidade de membrana); ● composta por macromoléculas, porém varia a proporção; ● Sua estrutura básica é semelhante à das outras membranas das organelas da célula que envolvem as organelas do sistema de endomembranas - inclusive o envoltório nuclear - as mitocôndrias e os peroxissomas. ● separa o meio intracelular do extracelular; ● não é visível no microscópio óptico (microscópio de luz), só podendo ser vista no microscópio eletrônico funções : 1) Constituem verdadeiras barreiras permeáveis seletivas que controlam a passagem de íons e de moléculas pequenas, ou seja, de solutos. Assim, a permeabilidade seletiva das membranas impede o intercâmbio indiscriminado dos componentes das organelas entre si e dos componentes extracelulares com os da célula., ou seja, controlam o que entra e o que sai da célula; 2) Fornecem o suporte físico para a atividade ordenada das enzimas que nelas se encontram. 3) Mediante a formação de pequenas vesículas transportadoras tornam possível o deslocamento de substâncias pelo citoplasma. 4) A membrana plasmática participa dos processos de endocitose e de exocitose. Primeiramente, a célula incorpora substâncias do exterior, em seguida, ela as segrega. 5) Na membrana plasmática existem moléculas mediante as quais as células se reconhecem e se aderem entre si e com componentes da matriz extracelular. 6) A membrana plasmática possui receptores que interagem especificamente com moléculas provenientes do exterior, como hormônios, neurotransmissores, fatores de crescimento e outros indutores químicos. A partir destes receptores são desencadeados sinais transmitidos pelo interior da célula; seus primeiros elos se situam próximo do receptor, em geral na própria membrana plasmática. Com isso ela pode reconhecer outras células e diversos tipos de moléculas, como, por exemplo, hormônios. Este reconhecimento, pela ligação de uma molécula específica (sinal químico ou ligante) com o receptor da membrana, desencadeia uma resposta que varia conforme a célula e o estímulo recebido. A resposta pode ser contração ou movimento celular, inibição ou estimulação da secreção, síntese de anticorpos, proliferação mitótica etc. 7) responsável pela manutenção da constância do meio intracelular, ● Por meio de suas membranas, determinadas células se prendem firmemente umas às outras, formando muitas vezes camadas que delimitam compartimentos diferentes; ● Em diversos tecidos, as membranas de células contíguas podem estabelecer canais de comunicação entre si, por onde têm lugar trocas de moléculas e íons que participam da coordenação das atividades desses agrupamentos celulares; ● Em muitos tecidos, as membranas celulares apresentam moléculas que se ligam a componentes da matriz extracelular, participando assim tanto da fixação da célula em determinados locais (ligações estáveis), como servindo de apoio para a migração celular (ligações instáveis) no interior do tecido; ● muitos sistemas ( cadeias ) enzimáticos encontram-se presos às membranas, o que possibilita uma ordenação sequencial da atividade de cada enzima, aumentando a eficiência do sistema; o produto de uma enzima é processado pela enzima ao lado, e assim sucessivamente, até a obtenção do produto final da cadeia enzimática; ex. a cadeia transportadora de elétrons, cujos componentes (enzimas e transportadores) estão localizados na membrana interna das mitocôndrias e na face interna da membrana celular das bactérias. 8) Possibilita maior eficiência de sistemas enzimáticos; ★ Estrutura constituídas por duas camadas lipídicas fluidas e contínuas, onde estão inseridas moléculas protéicas, constituindo um mosaico fluido, por essas moléculas conseguirem flutuar na bicamada; Os lipídios fundamentais das membranas biológicas são fosfolipídios de glicolipídios e tipos distintos e colesterol; duas camadas lipídicas, estão associadas em razão da interação hidrofóbica de suas cadeias apolares. pelo lipídio ser anfipático tem grande importância na estruturação das membranas; comportamento dos fosfolipídios; Estas duplas camadas lipídicas artificiais são construídas para estudar a permeabilidade e as propriedades físico-químicas das membranas biológicas, já que exibem estrutura básica e comportamento semelhantes; ● Como os lipossomos podem se fundir com as membranas plasmáticas, eles são utilizados como veículos para incorporar diversos compostos às células; para tanto, são construídos em meio aquoso ao qual lhes são agregados um ou mais compostos (medicamentos, cosméticos), o que assegura sua incorporação ao interior das vesículas. ● As membranas celulares são formadas por duplas camadas lipídicas; são mostradas quatro duplas camadas lipídicas ● Estas duplas camadas contém fosfolipídios e colesterol, mas os primeiros podem ser as moléculas lipídicas mais abundantes. ● Nos lipídios, Devemos lembrar que as cadeias hidrocarbonadas dos ácidos graxos podem estar saturadas ou não; ● Nas cadeias saturadas, as ligações simples entre os carbonos conferem aos ácidos graxos uma configuração estendida, o que faz com que estes se posicionem perpendicularmente em relação ao plano da dupla camada (bicamada) lipídica e que, em cada monocamada, os fosfolipídios fiquem agrupados em conjuntos bastante compactos ( diminui a fluidez, fica mais rígida ); ● Ao contrário, as ligações duplas das cadeias não saturadas produzem angulosidades nos ácidos graxos, o que separa os fosfolipídios e confere à dupla camada uma configuração menos compacta ( aumenta a fluidez ); ● fosfolipídio predominante é a fosfatidilcolina; ● Os glicolipídios mais abundantes nas células dos animais são os glicoesfingolipídios, que são componentes de muitos receptores da superfície celular. ● Em seguida, nesta ordem, estão a fosfatidiletanolamina, a fosfatidilserina, a esfingomielina e o fosfatidilinositol; ● derivado deste último, o fosfatidilinositol 4,5-difosfato ou PIP2 , quando é hidrolisado produz diacilglicerol (DAG) e inositol 1,4,5-trifosfato (IP3), duas pequenas moléculas implicadas na transmissão de sinais intracelulares. Ao contrário, quando se adiciona ao PIP2 um fosfato, este se converte em fosfatidilinositol 3,4,5-trifosfato ou PIP; ● A membrana interna da mitocôndria contém um fosfolipídio duplo chamado difosfatidilglicerol ou cardiolipina; ● O colesterol é um componente quantitativamente importante das membranas celulares, especialmente na membrana plasmática; -quanto mais colesterol mais rígida a membrana fica e o inverso, fica mais fluída; - Em virtude de ser anfipático, em cada monocamada se dispõe entre os fosfolipídios, com o grupo OH do C3' de seu núcleo cíclico orientado para a solução aquosa; presente na célula animal; na célula vegetal é substituído por outro composto; As membranas das células procariontes não contêm esteróis ( ex. colesterol ), salvo raras exceções; ● Na membrana do retículo endoplasmático existe um lipídio especial chamado dolicol; - necessário para a incorporação dos oligossacarídeos às moléculas protéicas durante a, formação de algumas glicoproteínas ; ● Os diferentes componentes lipídicos são mantidos na dupla camada graças às suas interações com o meio aquoso e com os ácidos graxos dos fosfolipídios vizinhos, sem que sejam produzidas ligações covalentes entre eles; ● as bicamadas lipídicas são assimétricas, pois tem diferentes composições; ● A fosfatidiletanolamina, a fosfatidilserina e o fosfatidilinositol predominam na camada que está em contato com o citosol; ● a fosfatidilcolina ea esfingomielina predominam na camada não citosólica (na membrana plasmática, voltada para o exterior; em uma organela, voltada para sua cavidade). ● composição das membranas celulares apresenta diferenças quantitativas e qualitativas segundo a análise da membrana plasmática ou da membrana de alguma organela em particular. ex. membrana mitocondrial interna possui difosfatidilglicerol e a do retículo endoplasmático contém dolicol, lipídios que não existem em outras membranas. Ao contrário, o colesterol é abundante na membrana plasmática e muito escasso na membrana interna da mitocôndria. distribuição das moléculas de glicolipídios e glicoproteínas que se orientam com as extremidades contendo açúcares, provocando saliência na superfície da célula, e nunca na face citoplasmática da membrana. proteínas periféricas estão concentradas na face citoplasmática da membrana, onde algumas podem ligar-se a filamentos do citoesqueleto. ● Também existem diferenças entre as membranas quando são analisados os diferentes tipos celulares. ● Às temperaturas fisiológicas, a dupla camada lipídica comporta-se como uma estrutura fluida. ● A fluidez aumenta quando a proporção de ácidos graxos curtos e não saturados nos fosfolipídios se eleva; ● O colesterol produz conseqüências similares às que os ácidos graxos saturados causam; rigidez; ● se comporta como uma estrutura líquida, pois seus componentes giram em torno de seus eixos e se deslocam livremente pela superfície membranosa . ● chamados : translocação, laterais, flexão, difusão e rotação; ● outro movimento é o ¨ flip flop ¨ ( translocação ) , pois os lipídios podem passar de uma camada à outra; ● mosaico fluido isso acima. movimento rotação, flip flop ( translocação ) e lateral ● As moléculas da camada dupla de lipídios estão organizadas com suas cadeias apolares (hidrofóbicas) voltadas para interior da membrana, enquanto as cabeças polares (hidrofílicas) ficam voltadas para o meio extracelular ou para citoplasma, que são meios aquosos. ● carboidratos associam-se a proteínas da membrana, para formar glicoproteínas, e a lipídios, formando glicolipídios que, na membrana plasmática, aparecem na face externa da membrana como componentes do glicocálice; ● glicolipídios e glicoproteínas são encontrados somente na face externa da membrana ; ❖ Proteínas - da membrana apresenta: resíduos hidrofílicos e hidrofóbicos, e ficam mergulhadas na camada lipídica, de modo que: • os resíduos hidrofóbicos das proteínas estão no mesmo nível das cadeias hidrofóbicas dos lipídios • Os resíduos hidrofílicos das proteínas ficam na altura das cabeças polares dos lipídios, em contato com o meio extracelular ou com o citoplasma. - Portanto, a membrana é constituída por uma camada hidrofóbica média e duas camadas hidrofílicas, uma interna (lado citoplasmático) e outra externa; - proteínas, exceto quando fixadas pelo citoesqueleto, se deslocam com facilidade no plano da membrana; - Cada tipo de membrana tem suas proteínas características, principais responsáveis pelas funções da membrana; - tem variedades nas membranas; - 2 grupos: Integrais ou Intrínsecas e Periféricas ou Extrínsecas , dependendo da facilidade de extraí-las da bicamada lipídica. ● Integrais : - firmemente associadas aos lipídios; e só podem ser separadas da fração lipídica por meio de técnicas drásticas, como o emprego de detergentes. -70% das ptns da m.p. ; - se incluem a maioria das enzimas da membrana, as glicoproteínas responsáveis pelos grupos sanguíneos M-N, proteínas transportadoras, receptores para hormônios, fármacos e lectinas1; - graças às regiões hidrofóbicas situadas na sua superfície, prendem-se aos lipídios da membrana por interação hidrofóbica, deixando expostas ao meio aquoso apenas suas partes hidrofílica; - Algumas dessas moléculas proteicas atravessam inteiramente a bicamada lipídica, provocando saliência em ambas as superfícies da membrana, sendo denominadas proteínas transmembrana; -podem atravessar a membrana uma única vez, ou então apresentar a molécula muito longa e dobrada, atravessando a 1 são moléculas com ao menos dois sítios ativos que se ligam a hidratos de carbono específicos, podendo causar aglutinação de células. membrana várias vezes, recebendo então o nome de proteínas transmembrana de passagem múltipla; - Comumente, a zona intramembranosa exibe uma estrutura secundária em hélice a, com sua superfície exterior hidrófoba em contato com os ácidos graxos, também hidrófobos; - algumas proteínas transmembrana se associam a outras para formar estruturas cilíndricas ocas; seus aminoácidos se distribuem de tal maneira que a parede exterior do cilindro oco - em contato com os ácidos graxos - resulta apolar, enquanto a superfície interna se acha coberta por grupos polares, os quais delimitam um túnel cujas bocas se abrem em ambos os lados da dupla camada ( importante para o transporte de solutos através da m.p ); - existem proteínas que se comportam como integrais - pois exigem métodos drásticos para serem removidas - porém que têm posições periféricas. Sua estabilidade na membrana decorre do fato de se encontrarem unidas por ligações covalentes a um ácido graxo ou a um fosfatidilinositol, quer estejam no lado citosólico ou no lado não-citosólico, respectivamente; ● Extrínsecas: isoladas facilmente, livres de lipídios, pelo emprego de soluções salinas; -se prendem às superfícies interna e externa da membrana celular por meio de vários mecanismos; -estão em maior concentração na face citoplasmática da membrana; -encontram-se sobre as faces da membrana, ligadas às cabeças dos fosfolipídios ou a proteínas integrais por ligações não-covalentes; - Da superfície das proteínas surgem os resíduos dos aminoácidos polares, que interagem com grupos químicos da própria membrana e dos meios que a banham; ex. Frequentemente, elas se fixam a moléculas glicosiladas de fosfatidil-inositol. - As inter-relações químicas entre proteínas e lipídios são efêmeras, no entanto, maioria dos casos possuem estabilidade; - Assim, os lipídios que rodeiam uma determinada proteína se mantêm associados a ela, o que parece ser importante para assegurar a configuração da proteína; ❖ Glicídios - contêm entre 2 e 10% de carboidratos. - se encontram ligados covalentemente a lipídios ( glicolipídios ) e a proteínas da membrana ( glicoproteínas ); - Uma proteína pode conter uma ou várias cadeias oligossacarídicas; -polissacarídeos ligados às proteínas são glicosaminoglicanas (uma ou várias por proteínas), proteoglicanas; São moléculas recuperadas pelas células, pois muitas proteoglicanas são transferidas para o meio extracelular, onde são abundantes. No entanto, algumas regressam à célula e se instalam na membrana plasmática como glicoproteínas periféricas; - cumprem funções relevantes nas membranas celulares; ex. os da membrana dos lisossomos, a protegem das enzimas hidrolíticas presentes no interior da organela; - carboidratos dos glicolipídios e das glicoproteínas que se localizam na face externa da membrana plasmática formam o glicocálice. varia de um tipo celular para outro, na mesma célula, varia com a região da membrana e conforme a atividade funcional da célula em determinado momento. funções: 1) Protegem a superfície da célula de agressões mecânicas e químicas. ex. das células situadas na superfície da mucosa intestinal as protege do contato com os alimentos e dos efeitos destrutivosdas enzimas digestivas; 2) a presença dos ácidos siálicos2 nos oligossacarídeos dos glicocálices deixa a carga elétrica em sua superfície negativa >>>> atrai carga positiva (cátions) 2 D-glicose, de D-galactose, de N-acetil-D-galactosamina e de ácido N-acetil-neuramínico (ácido siálico). do meio extracelular >>> ficam retidos na face externa da célula; ex. importante particularmente nas células nervosas e nas musculares, já que necessitam incorporar grande quantidade de Na+ de fácil disponibilidade durante a despolarização de suas membranas; 3) Alguns oligossacarídeos dele são necessários para os processos de reconhecimento e de adesão celular; 4) glicolipídios que contribuem para o isolamento elétrico do axônio. ex. A membrana plasmática que circunda várias vezes o axônio de alguns neurônios para formar a bainha de mielina tem glicolipídios; 5 ) Especificidade do sistema ABO de grupos sanguíneos >>> determinada por certos oligossacarídeos muito curtos e parecidos entre si, presentes na membrana plasmática das hemácias; diferem por seus monômeros terminais e são ligados a uma proteína transmembrana ou a uma ceramida; ex. hemácias pertencentes ao grupo A, o monossacarídeo terminal da cadeia oligossacarídica é a N-acetilgalactosamina e nas do grupo B é a galactose; quando estes monossacarídeos terminais estão ausentes, as hemácias pertencem ao grupo sangüíneo O; 6) Nas células tumorais malignas foram observadas alterações em alguns oligossacarídeos da membrana, que levou a crer que isto influi na conduta anômala que elas assumem. Acredita-se que alterem a recepção dos sinais que controlam as divisões celulares; 7) Algumas toxinas, bactérias e vírus se unem a oligossacarídeos específicos presentes na membrana plasmática das células que atacam; ex. algumas bactérias unem se às manoses de oligossacarídeos da membrana plasmática das células que infectam, como uma etapa prévia de sua invasão. Por outro lado, para iniciar suas ações patogênicas, algumas toxinas - como as que são elaboradas pelas bactérias do cólera, do tétano, do botulismo e da difteria - unem-se seletivamente a oligossacarídeos de gangliosídeos presentes na superfície celular; 8) Em algumas células, determinadas proteínas do glicocálice têm propriedades enzimáticas; ex. diversas glicoproteínas pertencentes ao glicocálice das células que revestem o intestino são peptidases e glicosidases que têm por função completar a degradação das proteínas e dos carboidratos ingeridos, iniciada por outras enzimas digestivas; 9) Dentre as glicoproteínas secretadas e que passam a fazer parte do glicocálice, uma das mais abundantes é a fibronectina3, esta apresenta regiões que se combinam com moléculas do meio extracelular e da superfície de outras células, com função de unir as células umas às outras e à matriz extracelular , estabelecendo uma continuidade entre o citoesqueleto e as macromoléculas da matriz extracelular dos tecidos; Os microfilamentos de actina do citoesqueleto ligam-se a moléculas da proteína vinculina, que por sua vez, prendem-se à uma ptn intrínseca da membrana e essa proteína se liga à fibronectina do glicocálice. Por outras regiões de sua molécula, a fibronectina liga-se a proteínas da matriz extracelular, dentre as quais se destaca o colágeno. O conjunto de macromoléculas proteicas constituído pela actina, vinculina, proteína intrínseca de 140 kDa e fibronectina, denominado fibronexus, é um elo de união funcional, dinâmico, entre o citoesqueleto de uma célula e a superfície de outras células ou a matriz extracelular dos tecidos. fibronectina não é a única proteína que estabelece conexão entre as células e a matriz extracelular. As células dos tecidos epiteliais de revestimento, por exemplo, ligam-se ao colágeno por meio da glicoproteína laminina, que é secretada pelas células epiteliais e passa a fazer parte do seu glicocálice; 3 molécula em forma da letra V; ★ Células se reconhecem -Como acontece com as macromoléculas em geral, as proteínas da membrana são imunogênicas, isto é, promovem uma resposta imunitária quando penetram num organismo estranho; -Numerosas evidências demonstram que a superfície celular é dotada de especificidade que permite às células se reconhecerem mutuamente e estabelecerem certos tipos de relacionamento ex. inibição por contato : Cada grupo de células cresce separadamente na lamínula, mas, quando as células de um grupo se encontram com as células de outro grupo, as mitoses cessam; com células cancerosas, estas perdem a propriedade de inibição por contato. Depois de se encontrarem, as células cancerosas continuam se dividindo e amontoam-se desordenadamente umas sobre as outras. ★ Transporte através das membranas - Existe um fluxo contínuo de substâncias que entram e saem da célula e circulam por seu interior, para tanto, os solutos (os íons e as moléculas pequenas) devem passar através das membranas celulares. tal fenômeno é denominado permeabilidade; - as macromoléculas, para atravessar as membranas, algumas utilizam translócons ( canais protéicos especiais ), outras passam por poros de composição sofisticada e outras se valem de vesículas pequenas; -existe uma relação direta entre sua solubilidade nos lipídios e sua capacidade de penetração nas células; -os compostos hidrofóbicos, solúveis nos lipídios, como os ácidos graxos, hormônios esteroides e anestésicos, atravessam facilmente a membrana; -Já as substâncias hidrofílicas, insolúveis nos lipídios, penetram nas células com mais dificuldade, dependendo do tamanho da molécula e, também, de suas características químicas. -A configuração molecular poderá permitir que a substância seja transportada por transporte ativo e a difusão facilitada; - o transporte de solutos entre o meio que rodeia a célula e o citosol e entre este e o interior das organelas é realizado através da membrana plasmática e das membranas dessas organelas, respectivamente; -esse transporte pode ser com gasto de energia ou sem gasto de energia; ❖ Transporte Passivo - chamado assim porque é um processo espontâneo, sem gasto de energia; - ocorre por meio dos componentes da bicamada lipídica ou pelas estruturas especiais, formada por proteínas transmembranas organizadas para a passagem dos solutos; - estruturas são de 2 tipos: canais iônicos e as permeases ( transportadores) - transporte passivo através da bicamada l. >> DIFUSÃO SIMPLES; -transporte passivo através dos canais iônicos e permeases >>>DIFUSÃO FACILITADA; - transporte passivo de solutos ocorre por difusão4; - O movimento do soluto - chamado difusão ; - realizado de um meio hiperconcentrado5 para um meio hipoconcentrado6 para o soluto se difundir; -com uma velocidade proporcional à diferença entre as concentrações 4 difundir: espalhar-se; 5 mais concentrado; 6 menos concentrado; ( gradiente de concentração ); - se o soluto tem carga elétrica, se move pelo gradiente de voltagem ou potencial elétrico (se estabelece entre os diferentes pontos da solução); soma do gradiente de concentração e de voltagem >> gradiente eletroquímico ; ex. o soluto penetra na célulaquando sua concentração é menor no interior celular do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário; - a favor de um gradiente; -A força que impulsiona o soluto para dentro ou para fora da célula é a agitação térmica das moléculas do soluto; ➔ Difusão Simples -transporte ocorre por meio de membranas semipermeáveis, ex. membrana plasmática; - substâncias apolares passam pela bicamada lipídica com facilidade; -existe uma relação direta entre sua solubilidade nos lipídios e sua capacidade ( velocidade ) de penetração nas células; - moléculas apolares pequenas difundem-se livremente, através das duplas camadas lipídicas; ex. 0 2, C02 e N2; - moléculas apolares maiores também difundem-se; ex. os ácidos graxos e os esteróides; - o glicerol e a uréia apesar de serem polares, atravessam facilmente as membranas celulares porque são pequenas e não possuem carga elétrica; - difusão das moléculas polares através da dupla camada lipídica é tanto menor quanto maior for o seu tamanho; ex. hexoses, os aminoácidos ·e os nucleotídeos; - íons, dada a sua carga elétrica, unem-se a várias moléculas de água, o que os impede de atravessar a dupla camada lipídica por menor que sejam; ➔ Transporte da água ( OSMOSE ) - ocorre também por >>> DIFUSÃO SIMPLES; -sentido do movimento das moléculas aquosas depende do gradiente osmótico entre ambos os lados da membrana ( isso porque constitui o solvente no qual estão dissolvidos os solutos e dispersas as macromoléculas ); -membrana celular é muito permeável à água; - transporte é possibilitado por estruturas, Aquaporinas; - constituídas de 4 proteínas de kDA iguais entre si ; ( exceto a glicosilada) ( denominadas CHIP ( canal formando ptn integral) ) cada uma é composta de seis hélices a -transmembrana; - a passagem de água através das aquaporinas é realizada sem a companhia de íons nem de outro tipo de solutos; - água vai de um meio menos concentrado para um mais concentrado; - pode alterar a forma da célula; - em c. vegetal as consequências são diferentes por conta da parede celular, e ela não se rompe; - a parede limita o aumento de volume da célula e o mantém dentro de uma faixa que não excede a resistência da membrana plasmática; ex. célula animal : célula em um meio ( solução ) hipotônica >>> vai entrar água por osmose >> aumenta de volume >> se for intenso >> membrana se rompe e o conteúdo da célula extravasa >>>>> FENÔMENO LISE CELULAR; célula em um meio ( solução ) hipertônica >>> perde água por osmose >>> diminui o volume >>> murcha; em soluções isotônicas >>> célula normal >>> entrada e saída do solvente; ex. célula vegetal : célula em um meio ( solução ) hipotônica >>> vai entrar água por osmose >> aumenta de volume >> não se rompe ( parede de celulose ) >>> TÚRGIDA; célula em um meio ( solução ) hipertônica >>> perde água por osmose >>> diminui o volume >>>> separando-se o citoplasma da parede celular, que é rígida >>> FENÔMENO PLASMÓLISE; aumento de volume sofrido por uma célula vegetal, ao passar de uma solução hipertônica para uma solução hipotônica >>> DESPLASMÓLISE; em solução isotônica >>> normal >>> FLÁCIDA; ➔ Difusão facilitada -ocorre através dos canais iônicos e permeases, por isso tem velocidade mais rápida do que a passiva; -Numerosas substâncias, como a glicose e alguns aminoácidos, penetram nas células por difusão facilitada, sem gasto de energia; - tmb a favor de um gradiente de concentração e voltagem; ex. eritrócitos existe difusão facilitada de D-glicose e D-galactose, mas o mesmo não ocorre em relação às formas L desses dois açúcares. - velocidade não é proporcional à concentração do soluto, exceto em concentrações muito baixas; - Elevando-se gradativamente a concentração da molécula penetrante, chega-se a um ponto de saturação, além do qual a velocidade de penetração não aumenta mais, pois as enzimas ( permeases e canais iônicos ) estão ocupadas; -Como ocorre com as enzimas, existem substâncias que possuem estruturas moleculares semelhantes às dos solutos e que podem se unir aos canais iônicos e às permeases e produzir inibições competitivas. Também ocorrem inibições do tipo não competitivo; ➔ Canais iônicos -poros ou túneis hidrófilos que atravessam membranas, formados por proteínas integrais transmembrana geralmente do tipo passagem múltipla; -existem em todas as células, tanto nas membranas e nas membranas das organelas; -seletivos; - existem canais específicos para cada tipo de íon (Na +, K +, Ca2 +, Cl- ,etc.); -mais abundantes nas membranas plasmáticas são os canais para K+; -O fluxo de um íon é impulsionado pelo gradiente eletroquímico, resultante do somatório dos gradientes de concentração e de voltagem entre ambos os lados da membrana. - Normalmente, o lado citosólico da membrana plasmática é eletronegativo com relação ao lado exterior, o que favorece a entrada- ou dificulta o escape- dos íons com carga positiva; -. Com os íons negativos, se dá a situação inversa; ex. o gradiente de voltagem se opõe à saída de K+ da célula, enquanto o gradiente de concentração a favorece. Quando estas forças opostas se equilibram, o gradiente eletroquímico é igual a zero e o fluxo do íon é interrompido. -A maioria dos canais iônicos não está aberta de forma permanente, pois conta com um dispositivo de abertura e fechamento semelhante ao de uma "comporta", acionado por dois tipos de fatores: em resposta a uma mudança no potencial elétrico da membrana ( canais dependentes de voltagem ) e outros quando lhes chega uma substância indutora (ligante) pelo lado citosólico ou pelo lado não-citosólico ( canais dependentes de ligantes ); -para que seja produzida a passagem de soluto através de um canal iônico não somente é necessária a existência de um gradiente eletroquímico, mas também um estímulo ( fatores ); - assemelha-se a um cilindro oco; - Seu ducto central estreita-se e dilata-se de forma semelhante a uma ampulheta, de modo que possui : bocas amplas de acesso e de saída; - Em um ponto, o ducto alcança um diâmetro muito pequeno; (esta zona dá especificidade ao canal, uma vez que é nela que se produz o reconhecimento do íon segundo seu tamanho e sua carga ); -parede formada por várias proteínas, 4 nos canais de depend. de voltagem e 5 nos canais dep. de ligante; ➔ Ionóforos -têm a propriedade de se incorporar às membranas biológicas e aumentar sua permeabilidade a diversos íons; -pequenas; -tem uma superfície hidrófoba que a permite se inserir na membrana p; -2 tipos : os transportadores móveis e os formadores de canais; - fluxos de íons baseados em gradientes eletroquímicos; -transportadores móveis: aprisionam o íon em um lado da membrana, englobam-no no interior de suas moléculas, giram 180º na dupla camada lipídica e o liberam do outro lado da membrana; ex. A este grupo pertence o antibiótico valinomicina, um peptídeo cíclico que transfere K+. Outro ionóforo desta classe é o chamado A 23187, que transfere Ca2+ e Mg2+; é utilizado em experiências nas quais se deseja aumentar rapidamente a concentração intracelular de Ca2+ .-formadores de canais: são ductos hidrófobos que permitem a passagem de cátions monovalentes (H+, Na+, K+); ex. A este grupo pertence a gramicidina A, um antibiótico oligopeptídico composto por 15 aminoácidos; tem uma configuração helicoidal e o ducto que se encontra no interior da hélice constitui o poro; ➔ Tipos de permease no transporte passivo -Formada por várias proteínas transmembranas de passagem múltipla; -cada uma, possui locais de ligação específicos para um ou dois tipos de solutos, acessíveis de uma ou de ambas as faces da dupla camada; -3 tipos: Monotransporte ( Transporta um tipo de soluto ) Cotransporte ( Transporte 2 tipos de soluto simultaneamente , ambos no mesmo sentido ) contratransporte ( Transporta 2 tipos de soluto em sentidos contrarios ) -no cotransporte e contratransporte as moléculas estão acopladas ( uma não pode ser realizada sem a outra ); Exemplo: monotransporte de glicose e cotransporte de Na+ e glicose na membrana plasmática das células da mucosa intestinal; o contratransporte de Na+ e H + através da membrana plasmática de quase todos os tipos de células; contratransporte de cl- e HC03- por uma permease da membrana plasmática das hemácias, chamada banda 3; o contratransporte de ADP e ATP pela membrana interna da mitocôndria; ❖ Transporte Ativo - gasta energia; - ocorre contra o gradiente de concentração ou de voltagem; -solutos vão de um meio menos concentrado para um mais concentrado; -ocorre por meio de permeases chamadas bombas; - existem monotransporte, cotransporte e contratransportes; -apresenta as mesmas características de especificidade e saturabilidade assinaladas para a difusão facilitada; -energia vem da quebra do atp ( hidrólise ); -bombas que geram potenciais elétricos de membrana ( eletrogênicas ); ex. bomba de sódio e potássio ( contratransporte ) : responsável pela manutenção do potencial elétrico da membrana plasmática; -função expulsar Na+ para o espaço extracelular e introduzir K+ no citosol; -constituído por quatro subunidades que são proteínas integrais da membrana plasmática; -Os lipídios da dupla camada vizinhos das quatro cadeias polipeptídicas influenciariam no funcionamento da bomba, já que esta é inativada quando, após isolada, são extraídos os lipídios que a acompanham. -Cada ATP que é hidrolisado possibilita o transporte de três Na+ para o espaço extracelular e de dois K+ para o citosol. -O sentido do fluxo pode ser revertido se as concentrações de Na+ e de K+i aumentam acima de certos limites e ADP e P se agregam; -cria a diferença de voltagem ou potencial elétrico que existe entre ambos os lados da m.p, onde o lado citosólico é normalmente eletronegativo com relação ao lado extracelular que é eletropositivo; -A Na+K+ -ATPase(bomba) é inibida por fármacos do tipo da ouabaína e da digitoxina ( usados como cardiotônicos ); ➔ Transporte acoplado -muitas moléculas pegam ‘carona’ com outras substâncias ou íons, para entrar ou sair das células, utilizando o mesmo veículo de transporte; ex. moléculas de açúcar; ➔ Dependência de transportadores passivos por bomba de Na+ e K+ ex. A dependência do contratransportador de Na+ e de Ca2+ da atividade da bomba de Na+K, uma ampla variedade de transportadores é impulsionada pelo gradiente de Na+ gerado por esta bomba, o qual "arrasta" os demais. Consequentemente, se a bomba de Na+K+ for interrompida, os transportadores passivos que dependem dela deixam de funcionar; ex. O transportador de glicose e o co-transportador de Na+ e glicose, responsáveis pelo transporte transcelular do monossacarídeo através do epitélio da mucosa intestinal; ex. contratransporte de Na+ e H- : . O Na+ ingressa no citosol a favor de seu gradiente e se intercambia por H-, que é expulso da célula. (importante na regulação do pH intracelular e se acha presente em quase todos os tipos celulares); ➔ Exemplos especiais de bombas Na membrana plasmática das células parietais da mucosa gástrica existe uma bomba de K+H+; Dá lugar ao contratransporte de K+ e H+ com gasto de energia. Faz com que sejam aumentados os níveis de K+ no citosol e permite que sejam alcançadas elevadas concentrações de H- na secreção gástrica; Secundariamente, o gradiente eletroquímico do K- determina sua saída passiva da célula para a cavidade estomacal. Ela é acompanhada pela saída de Cl- , que na luz do estômago une-se ao H+ e forma HCL; a formação de HCl no suco gástrico depende da atividade da bomba de K+H+; O K- e o cl- saem da célula por outras permeases monotransportadoras; Cl- provém do sangue e ingressa na célula pelo lado oposto do epitélio gástrico por meio de um co-transportador passivo de cl- e HC03 - similar ao das hemácias ; bombas de Ca2+ mantêm a concentração de Ca2 + no citosol em níveis baixos; tanto na membrana plasmática quanto na membrana do retículo endoplasmático (ou do retículo sarcoplasmático, na célula muscular) existem bombas de Ca+ que transferem o cátion do citosol para o espaço extracelular e para o interior desse retículo, respectivamente; ela dispõe de locais específicos de alta afinidade para o Ca2+ na face citosólica de ambas as membranas; Do mesmo modo que a bomba de Na+, a bomba de Ca2+ necessita de Mgz+ e energia que retira do ATP; bomba de H +, ativação das enzimas hidrolíticas dos lisossomos é feita com ph 5 e quem leva hidrogênio do citosol pra elas são as bombas de H+ >>> diminui pH; ➔ Proteínas MDR ( resistentes à multidrogas ) -pertencem a uma família de transportadores ativos que são identificados (ABC) >>> possui um par de domínios ou "cassetes" com atividade de ATPase7. -transportadores encontrados normalmente nas membranas de muitos tipos celulares. -ex. na membrana plasmática, na membrana do retículo endoplasmático, na do peroxissoma e na membrana mitocondrial interna. -alguns eliminam substâncias tóxicas derivadas do metabolismo celular normal; -permitem a passagem de moléculas de tamanho maior que o esperado; -alguns aparecem em grande número na membrana plasmática de vários tipos de células cancerosas, o que lhes confere uma resistência indesejada contra alguns medicamentos citotóxicos. Isto resulta de que as MDR bombeiam esses medicamentos para fora das células cancerosas, o que faz com que estas se tomem resistentes à quimioterapia; ex do mesmo: proteínas MDR na membrana plasmática dos linfócitos infectados pelo vírus tipo 1 da imunodeficiência 7 quebra atp e usa essa energia; adquirida (HIV-1 ), o que contribuiria para sua resistência a medicamentos antivirais como o AZT. na membrana plasmática das células de alguns parasitas que, por este motivo, se tornam resistentes aos medicamentos antiparasitários. Leishmania (agente da leishmaniose) pode desenvolver resistência ao antimônio e a outros compostos; Plasmodium falciparum (agente da malária) pode fazer o mesmo com a cloroquina, a halofantrina, a primaquina e a mefloquina; ❖ Transporte em quantidades ou Endocitose ( p/ dentro ), exocitose ( p/ fora ) -Transportam grupo de macromoléculas ouaté partículas visíveis ao microscópio ( bactérias e outros microorganismos ); -depende de alterações morfológicas da superfície celular, onde se formam dobras que englobam o material a ser introduzido na célula; -exocitose: permite a excreção e secreção de substâncias; três fases: migração da vesícula, fusão à membrana e lançamento; ➔ Fagocitose -processo no qual a célula, com a formação de pseudópodes, engloba no seu citoplasma partículas sólidas; -tem lugar quando a partícula se fixa a receptores específicos da m. celular, capazes de desencadear uma resposta da qual participa o citoesqueleto; animais >>> mecanismo de defesa; protozoários >>> mecanismo de alimentação; mamíferos >>> feita principalmente por células especializadas na defesa do organismo, como os neutrófilos e macrófagos; ➔ Pinocitose -termo inicialmente para designar o englobamento de gotículas de líquido; -captação ativa de macromoléculas em solução ; -células emitem finas expansões do citoplasma que englobam gotículas do meio de cultivo em vesículas; -dois tipos: seletiva e não seletiva; -seletiva: ocorre a invaginação de uma área localizada da membrana plasmática, formando-se pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma; Essas vesículas carregam líquido e são de tamanho uniforme e as vezes servem como transportadoras ( ex. células endoteliais dos capilares sanguíneos ); mais comum; ocorre em duas etapas --- Na primeira, a substância a ser incorporada adere a receptores da superfície celular; na segunda, a membrana se afunda e o material a ela aderido passa para uma vesícula. ex. nas células precursoras das hemácias que incorporam transferrina, uma proteína plasmática transportadora do ferro que é utilizado para a síntese de hemoglobina. Contudo, só existe pinocitose em locais específicos de membrana, onde há receptores para as moléculas de transferrina; -não-seletiva: vesículas englobam todos os solutos que estiverem presentes no fluido extracelular; ❖ Reciclagem da Membrana Grande quantidade de membrana plasmática é introduzida no citosol, sem que se note encolhimento da membrana, sem diminuição do tamanho da célula e sem a síntese de novas moléculas para reconstituir a membrana removida. isso porque,a enorme quantidade de membrana retirada da superfície celular pelos processos de fagocitose e pinocitose é compensada pela devolução de membrana pelas vesículas de secreção, e também pelo retorno da membrana das vesículas de pinocitose depois que elas liberam suas cargas nos endossomos; ❖ Microvilos -nos animais pluricelulares ( metazoários ) têm células especializadas na absorção de diversas substâncias. -mamíferos : células mais bem estudadas são as do intestino delgado e do rim; -Cada microvilo (microvilosidade) é uma expansão ( expansões digitiformes ) do citoplasma recoberta por membrana e contendo numerosos feixes de microfilamentos de actina responsáveis pela manutenção da forma dos microvilos; -seu glicocálice é mais desenvolvido do que no resto da célula; -maioria das células tem em quantidades variáveis; -são pequenos, de forma irregular, contém menor número de filamentos e se distribuem irregularmente por toda a superfície celular; -aumentam a superfície celular; -alguns têm membranas com moléculas especiais; ❖ Estereocílios -são expansões longas e filiformes8 da superfície livre de determinadas células epiteliais ; -São flexuosos -não têm a estrutura nem a capacidade de movimento dos cílios verdadeiros; -diferem dos microvilos por se ramificarem frequentemente e apresentarem maior comprimento; - encontrados apenas em determinadas células epiteliais, - aumentam muito a superfície das células, facilitando o transporte de água e outras moléculas; 8 delgado; ❖ Aderência entre as células por meio das CAM (glicoproteínas transmembrana ) -as células se reconhecem e podem ligar-se umas às outras. -propriedade importante nos mecanismos de desenvolvimento embrionário e no estabelecimento e na manutenção da estrutura dos tecidos, desde os animais mais primitivos até a espécie humana; -As células também aderem à matriz extracelular; -glicoproteínas responsáveis pela aderência são as CAM ( células de aderência molecular ); -CAM: são receptores da superfície especializados em reconhecer outras células e a elas aderir, para constituir os tecidos e órgãos; -as células respondem à união das CAM com pequenas modificações de comportamento, muitas vezes ocorrendo redução na frequência de mitoses, inibição por contato em meio de cultura,..; -toda cam é glicoproteína integral transmembrana; -IgCAM: grupo importante; moléculas lembram anticorpos ou imunoglobulinas (Ig); C-CAM (células do fígado) Ng-CAM (neurônios e células da glia ou neuroglia) N-CAM ( participa da adesão dos neurônios) I-CAM (leucócitos/ participa da aderência temporária dos leucócitos c/ as células endoteliais dos vasos sanguíneos, como parte do process. inflamatório) -Também nos processos de cicatrização das feridas e na regeneração de tecidos, as CAM formam aderências transitórias, que se desmancham e refazem em um processo dinâmico relacionado com os deslocamentos celulares; -acontece durante o desenvolvimento embrionário, para possibilitar os movimentos celulares necessários à formação da estrutura definitiva dos diversos tecidos e órgãos. -Caderinas: grupo importante ; dependentes dos íons Ca2+; mantêm a adesão entre as células nas concentrações normais de Ca2+ no meio extracelular, mas perdem a adesividade quando a concentração desse íon é muito baixa; *** Quando as células normais se transformam em células malignas, perdem a adesividade, separando-se umas das outras. As células malignas soltas são levadas pelo sangue ou pela linfa, produzindo tumores à distância (metástases); *** Mesmo as CAM de células normais podem participar de processos patológicos; ex. vírus da poliomielite se ligam a CAM de neurônios e, assim, penetram nessas células. ❖ Estruturas especializadas asseguram a junção celular, a vedação do espaço intercelular e a comunicação entre células -as células acham-se unidas umas às outras e à matriz extracelular graças a estruturas juncionais; -divididas em 3: 1) estruturas cuja função principal é unir fortemente as células umas às outras ou à matriz extracelular : desmossomos e junções aderentes; 2) estrutura que promove a vedação9 entre as células: zônula oclusiva; 3)estrutura que estabelece comunicação entre uma célula e outra: nexos, junção comunicante ou gap junction ➔ Desmossomos - tem a forma de uma placa arredondada ; - constituído pelas membranas de duas células adjacentes; -o espaço de 15 a 20 nm existente entre as membranas permanece inalterado, mas aí surge um material filamentoso ou granular mais denso aos elétrons; -Nos desmossomos, nota-se uma camada amorfa, elétron-densa, na face citoplasmática de cada membrana, chamada placa do desmossomo; -Nessa placa se inserem filamentos intermediários( variável à cada tipo celular ),que se aprofundam no interior da célula; ex. Nas células epiteliais são constituídos de queratina, mas, nas células musculares do coração, são constituídos de vimentina.-os desmossomos são locais onde o citoesqueleto se prende à membrana celular, e, como as células aderem umas às outras, forma-se um elo de ligação do citoesqueleto de células adjacentes; -a aderência de células por ele, depende da presença de caderinas; por isso, desmossomo só tem poder de fixar as células quando a concentração de Ca2+ no espaço extracelular é normal: Baixas concentrações desse íon causam a separação das célula; 9 obstrução de espaço; - frequentes nas células submetidas a trações,10 como as da epiderme, do revestimento da língua e esôfago, e as células do músculo cardíaco; -formam-se c/ facilidade em células em cultura; -desaparecem em células cancerosas, tanto in vitro como nas culturas; -composição complexa: participação de diversas proteínas, como as desmoplaquinas I e II, glicoproteínas encontradas nas placas. Os filamentos intermediários ligam-se às desmoplaquinas por meio de outras proteínas como a desmocalmina e a queratocalmina; as glicoproteínas desmogleína e desmocolinas são caderinas que prendem as membranas celulares na altura do desmossomo e também contribuem para a estrutura da placa; 10 Ação ou efeito de tracionar, de puxar; ** células dos epitélios apoiam-se em uma membrana não celular, chamada lâmina basal, que separa o epitélio do tecido conjuntivo. A face das células epiteliais em contato com a lâmina basal apresenta estruturas parecidas com os desmossomos, porém denominadas hemidesmossomos por não terem a metade correspondente à outra célula epitelial; Os hemidesmossomos contêm desmoplaquinas, mas não contêm desmogleína, aderindo às lâminas basais por meio de moléculas protéicas da classe das integrinas (diferença dos desmossomos); *** Existe um grupo de doenças da pele humana, onde aparecem bolhas, denominadas genericamente de pênfigo. Em determinados tipos de pênfigo, detectou-se no sangue dos pacientes anticorpos contra as caderinas dos desmossomos. Nesses casos, a desorganização dos desmossomos, pela alteração de suas proteínas, causa o afastamento das células da epiderme e a penetração de líquido vindo do tecido conjuntivo subjacente. Os desmossomos de outros tecidos que não a epiderme não mostram alterações nestes doentes, sugerindo que existem diferenças nas proteínas que constituem os desmossomos de células diferentes; ➔ Junções Aderentes -encontrada em diversos tecidos; -Em determinados epitélios de revestimento, circunda a parte apical das células, como um cinto contínuo ( zônula aderente ), sendo particularmente desenvolvida no epitélio colunar simples com borda estriada da mucosa do intestino; -Além da forma de cinto, a junção aderente ocorre também com a forma circular ou oval, como os desmossomos; -tem um material granular no espaço intercelular; -Na altura da junção aderente existe deposição de material amorfo (menos compacto que os do desmossomo) na face citoplasmática de cada membrana celular, formando placas, onde se inserem filamentos de actina que fazem parte do citoesqueleto e são contráteis; - também são sensíveis aos níveis de íons Ca2+, sendo desorganizadas quando a concentração desses íons é muito baixa, o que acarreta a separação das células; ***células colunares do epitélio intestinal, a junção aderente promove a adesão entre as células e oferece um local de apoio para os filamentos que penetram nos microvilos das células epiteliais com borda estriada; ➔ Junção/Zônula Oclusiva - uma faixa contínua em torno da porção apical de determinadas células epiteliais que proíbe, total ou parcialmente, o trânsito de íons e moléculas por entre as células; - por isso as substâncias que passam por esse tecido, passam por dentro das células, sendo submetidas ao controle celular; - permite a existência de potenciais elétricos diferentes ( por c/ diferença de concentração iônica entre as 2 faces da camada epitelial ); - responsável pela formação de compartimentos funcionalmente separados, muitas vezes constituídos por camadas epiteliais com junções oclusivas bem desenvolvidas; - Em corte, ela aparece como uma região onde os folhetos externos das membranas plasmáticas das duas células adjacentes se fundem; ➔ Complexo juncional - presente em vários epitélios próximo à extremidade celular livre -constituído dos seguintes elementos: zônula oclusiva, junção ( ou zônula) aderente e uma fileira de desmossomos; - é uma estrutura de adesão e vedação; -na altura do complexo juncional, uma condensação de filamentos contendo actina, miosina e outras proteínas, que recebe o nome de trama terminal ( presente entre as células epiteliais do intestino delgado); -filamentos da trama terminal se inserem na zônula de adesão e se continuam com os filamentos que penetram nos microvilos da borda estriada. Os filamentos da trama terminal são contínuos também com os filamentos do resto do citoplasma, participando assim do citoesqueleto. ➔ Junção comunicante -também chamado nexo11 ou hiato12; -muito frequente; -entre as células epiteliais de revestimento, epiteliais glandulares, musculares lisas, musculares cardíacas e nervosas; -estabelece comunicação entre as células, permitindo que grupos celulares funcionem de modo coordenado e harmônico, formando um conjunto funcional; -podem coordenar e ampliar a resposta de grupos celulares a estímulos fisiológicos; - podem passar de um estado de pouca permeabilidade a um estado de grande permeabilidade e, desse modo, abrem ou fecham a comunicação entre as células; - membranas das células estão separadas por 2 nm aqui; - forma circular; constituída por um conjunto de tubos protéicos paralelos que atravessam as membranas das duas células. cada tubo é formado por 2 conexons13 ( tubos menores ) , pertencentes a cada uma das células adjacentes; -por meio delas, podem passar de célula para célula, substâncias naturais diversas como nucleotídeos, aminoácidos e íons; -não permitem passagem de macromoléculas ( ex. Ptns, DNA ); 11 ligação entre duas ou mais coisas; 12 junção em fenda; 13 constituído por 6 unidades proteicas; diâmetro do tubo é de 7 nm e seu poro ou canal, hidrofílico, é da ordem de 1,0 a 1,4 nm, o que permite a passagem de moléculas de até 1.200 dáltons; complexo juncional
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