Membrana Plasmática

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Biologia Celular 
 
 Membrana Plasmática 
Introdução: 
A membrana plasmática pode ser definida como um envoltório fino, poroso e microscópico que reveste as células dos seres vivos. Nos procariotos existe apenas a membrana plasmática que separa os ambientes interno (meio intracelular) e externo (meio extracelular), mantendo diferenças essenciais entre estes dois meios. Já nos eucariotos, além da membrana plasmática, existe um sistema de endomembranas revestindo as chamadas organelas membranosas. Este sistema divide as células em compartimentos com funções específicas, como o núcleo, retículo endoplasmático, mitocôndrias, cloroplastos, aparelho de Golgi, entre outros.
Funções,composição e Propriedades:
· Apresentam três funções básicas: 
⇨Definir os limites das células ou organelas, separando os meios intra e extracelular; 
⇨ Detectar sinais do ambiente, permitindo à célula reagir corretamente aos diferentes estímulos;
⇨A permeabilidade seletiva, que permite à célula controlar a entrada e a saída de substâncias.
Além destas, outras funções das membranas são: compartimentalização nas células eucariotas, recepção de sinais extracelulares, transporte de substâncias, catálise enzimática, adesão e reconhecimento celular.
Todas as membranas possuem uma estrutura geral comum: são formadas por lipídeos e proteínas.
· Composição Química da membrana:
Os principais componentes químicos das membranas celulares são lipídeos e proteínas, que estão organizados em duas camadas (bicamada) contínuas de lipídeos com proteínas imersas ou associadas, parecendo um mosaico. Por este motivo, costumamos dizer que a composição da membrana plasmática é lipoproteica.
Apresenta o modelo mosaico fluído pois sua estrutura é dinâmica.Os lipídeos constituem aproximadamente 50% da massa das membranas das células animais, e são responsáveis pela alta permeabilidade das membranas a substâncias lipossolúveis (como ácidos graxos e hormônios esteroides) e pela baixa permeabilidade à água e substâncias hidrossolúveis (como íons e glicose). Os fosfolipídeos são o tipo de lipídeo mais abundante nas membranas plasmáticas, sendo, portanto, o principal formador da bicamada lipídica. Os fosfolipídeos são moléculas classificadas como anfipáticas ou anfifílicas, ou seja, possuem uma extremidade hidrofílica ou polar (que gosta da água) e uma extremidade hidrofóbica ou apolar (que detesta água). 
Os fosfolipídeos possuem uma cabeça polar e duas caudas apolares. Desta forma, quando observamos a estrutura da bicamada lipídica, verificamos que as cabeças dos fosfolipídeos encontram-se voltadas para fora da bicamada ficando em contato direto com os meios intra e extracelulares, enquanto que as caudas dos fosfolipídeos estão voltadas para dentro da bicamada.
A parte polar (cabeça) dos fosfolipídeos fica voltada para os meios aquosos (intra e extracelulares). Por serem moléculas anfipáticas, os fosfolipídeos tendem a formar bicamadas espontaneamente quando em ambientes aquosos.
O tipo de fosfolipídeo mais comum nas membranas biológicas são os fosfoglicerídeos, que possuem uma estrutura central de glicerol, duas cadeias de ácidos graxos e um grupo fosfato, o qual por sua vez está ligado a um álcool denominado grupo de cabeça (colina, inositol, serina, etanolamina, glicerol) que determina o nome do fosfoglicerídeo. Por exemplo, um fosfoglicerídeo que tem como grupo de cabeça colina é chamado de fosfatidilcolina. Caso no lugar da colina exista uma molécula de serina, se chamará fosfatidilserina,e assim por diante. 
Além dos fosfolipídeos, outro lipídeo importante que compõe as membranas plasmáticas é o colesterol. Ele é um esterol encontrado nas membranas celulares de todos os tecidos do corpo humano. Além disso, o colesterol é transportado no plasma sanguíneo de todos os animais e é importantíssimo para a biossíntese de vários hormônios, incluindo os sexuais.
O colesterol, assim como os demais lipídeos de membrana, é uma molécula anfipática que se intercala entre os fosfolipídeos de membrana. Este lipídeo está diretamente relacionado a manutenção da fluidez e da estabilidade das membranas celulares.
Também encontramos moléculas de proteína.As proteínas de membrana são bastante diversificadas em termos de estrutura, posição na membrana e função. São as proteínas que desempenham a maioria das funções da membrana celular. 
Encontramos dois tipos principais de proteínas na membrana plasmática: 
⇨As proteínas integrais ou intrínsecas
⇨ As proteínas periféricas ou extrínsecas. 
As classificadas como integrais são aquelas que se encontram permanentemente ligadas à membrana pois atravessam toda a bicamada lipídica, enquanto que as periféricas, como o nome já diz, interagem de forma não-covalente, com componentes da membrana, mas não a atravessam.
As proteínas são formadas por aminoácidos. Sendo assim, os aminoácidos das proteínas de membrana se localizam de acordo com sua polaridade, ou seja, aminoácidos apolares (hidrofóbicos) encontram-se associados à bicamada lipídica, enquanto que aminoácidos com características polares se encontram ligados à face interna ou externa da membrana.
Proteínas integrais de membrana são ricas em aminoácidos com características apolares, enquanto que proteínas periféricas não.
As proteínas de membrana podem assumir diferentes tipos de estrutura e esta está diretamente relacionada com suas funções. Por exemplo, proteínas integrais de membrana podem se apresentar como α-hélice, em um feixe de hélices ou como folha β-pregueada. Já as proteínas periféricas de membrana apresentam, geralmente, estrutura de hélice simples.
Com relação as funções, as proteínas de membrana apresentam as mais diversas funções nas células. Entre elas podemos destacar:
· Junções – podem atuar conectando/unindo células
· Enzimas – podem atuar catalisando reações químicas dentro e/ou fora das células
· Transportadores – podem facilitar o transporte de moléculas para dentro e para fora das células
· Reconhecimento – podem funcionar como marcadores para identificação celular
· Ancoramento – podem atuar como pontos de ligação de componentes do citoesqueleto e da matriz extracelular
· Transdução – podem funcionar como receptores de sinais extracelulares
Funções das proteínas de membrana.
Por fim, encontramos glicídeos (carboidratos) associados à membrana plasmática. Estes carboidratos são encontrados na face externa das membranas, sempre associados a lipídeos, sendo denominados glicolipídeos, ou a proteínas (glicoproteínas). Os carboidratos de membrana formam uma espécie de revestimento chamada de glicocálix que tem, entre outras, ação no reconhecimento celular.
Propriedades da membrana plasmática:
Como a membrana plasmática é formada por uma bicamada lipídica, a composição de cada monocamada pode variar em uma mesma membrana. Sendo assim, quando analisamos a composição de cada monocamada percebemos que a monocamada voltada para o meio intracelular (citoplasmática) tem composição diferente da monocamada voltada para o meio extracelular (luminal). Esta propriedade é conhecida como assimetria e pode variar dependendo do estado fisiológico e do tipo celular. A monocamada citoplasmática é formada, predominantemente, por fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina e fosfatidilinositol. Já na monocamada luminal encontramos em maior quantidade fosfatidilcolina e esfingomielina. Além disso, os glicolipídeos são encontrados exclusivamente na monocamada luminal.
Assimetria da membrana plasmática.
A última e mais importante propriedade da membrana plasmática é a permeabilidade seletiva. Esta propriedade é definida como o transporte seletivo de moléculas através da membrana plasmática, ou seja, a membrana é capaz de controlar as substâncias que entram e que saem da célula.
Um tipo de molécula muito importante para a manutenção da homeostasia dos meios intracelular e extracelular são os íons, como sódio e potássio. A bicamada lipídica não permite que moléculas carregadas a atravessem, ou seja, o transportede íons não ocorre diretamente através da bicamada lipídica. Entretanto, como acabamos de falar, os íons são extremamente importantes para as células e, portanto, são transportados através da membrana plasmática.
Permeabilidade seletiva da membrana.
ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA: Microvilosidades, junções, desmossomos, hemidesmossos e interdigitação.
· Microvilosidades:
 Nada mais é do que expansões da área apical da membrana celular. Sua função é promover um aumento na absorção dos nutrientes, provenientes da alimentação, para as células.
Essa especialização está presente nas células que revestem o intestino, principalmente o intestino delgado, e nos rins. 
· JUNÇÕES: 
É por meio de diversas junções que as células de revestimento do nosso corpo se mantêm unidas uma as outras. Essas junções são também especializações da membrana plasmática, só que elas ficam na região lateral e basal.
 
As células nos tecidos estão aderidas/coladas/unidas umas às outras, na região lateral, por meio de proteínas integradas à membrana, denominadas como moléculas de adesão celular (CAMs). Mas as células também se aderem, na região basal, à matriz extracelular. São essas adesões que permitem que as células se agreguem em diferentes tecidos no nosso corpo. Sem essas adesões não teríamos tecidos, nem órgãos, e nem os diversos sistemas que formam o corpo humano. Problemas nessas adesões podem alterar a organização das células em tecidos desenvolvendo algumas patologias que veremos adiante.
As adesões entre as células adjacentes/vizinhas podem ser firmes e permanentes ou fracas e transitórias, dependendo da função que elas exercem. Exemplificando, podemos citar que as adesões entre as células nervosas na medula espinhal são firmes e permanentes, mas entre as células do sistema imune do sangue são fracas e transitórias. Estas são assim porque elas precisam se deslocar para combater as infecções que estamos sujeitos.
· Junção oclusiva:
As junções oclusivas se localizam na parte mais apical da superfície lateral da célula. Ela é formada pelas proteínas transmembranas claudinas e ocludinas (claudere e occludere são provenientes do latim e significam “fechar”) e, no lado citoplasmático, pelas proteínas ZO-1, ZO-2 e ZO-3, entre outras.
As duas proteínas ocludinas e claudinas ficam dispostas em três ou mais fileiras paralelas, sendo que em cada fileira elas se unem como as contas de um colar de pérolas, e aderem as proteínas similares da outra membrana da célula adjacente. Isso provoca um bloqueio do espaço intercelular impedindo assim a passagem de substâncias por meio do epitélio.
As junções oclusivas além de unir as células e impedir a passagem de substâncias pelo epitélio, formam barreiras para impedir a difusão lateral das proteínas e lipídeos da membrana.
· Junção aderente:
Sua localização é abaixo da junção oclusiva. Ela é formada por proteínas da família das caderinas que se conectam aos filamentos de actina por meio de proteínas ligadoras (exemplo: placoglobinas, catenina, alfa-actina e vinculina). Essa junção conecta a membrana lateral das células epiteliais adjacentes/vizinhas fazendo com que elas se mantenham aderidas /coladas/ligadas entre si.
· Desmossomos :
Logo abaixo das junções aderentes estão localizados os desmossomos. Do grego “desmos” que significa ligação, e “somatos”, corpo. Os desmossomos têm a forma de placa arredondada, e são formados entre as células adjacentes, de onde surgem as substâncias “colantes”, que são as proteínas da família das caderinas (desmogleína e desmocolina) que atravessam a membrana plasmática e aderem/agarram/grudam as células vizinhas.
Os desmossosmos conferem resistência mecânica aos tecidos, e por isso estão presentes, entre outras, na epiderme, no revestimento da língua e do esôfago, e nas células musculares.
Pesquisa realizada por Adamsn et al. (1998) mostrando a ação da caderina E na mediação de conexões adesivas em células epiteliais MDCK em cultura nos tempos de zero, dois, quatro, seis e oito.
· Hemidesmossomos:
Os hemidesmossomos, como o nome sugere, são metade de um desmossomos são encontrados normalmente na superfície basal das células epiteliais. Eles vão ligar o epitélio aos componentes da matriz extracelular, e são constituídos pelas proteínas transmembranas integrinas, que ligam a proteína laminina ao colágeno da lâmina basal.
Hemidesmossomo na superfície basal e o destaque da proteína integrina e laminina.
A integridade e manutenção do epitélio da pele tem uma grande relação com desmossomos e hemidesmossomos. Imagine que ocorra um problema na célula (mutação) que vai interferir na formação dos hemidesmossomos. 
· Junções Comunicantes
As junções comunicantes também são chamadas de junções em fendas ou junções “gap”. Elas são canais hidrofílicos, formados pelas proteínas transmembranas conexinas, que promovem a comunicação entre o citoplasma de uma célula diretamente para o citoplasma da célula vizinha, sem passar pelo meio extracelular. Os canais são estruturas cilíndricas ocas, com aproximadamente 1,5 nm de diâmetro, formados por seis proteínas transmembrana chamadas de conexinas. Por esses canais passam substâncias pequenas, tais como os íons, monossacarídeos, aminoácidos, nucleotídeos, vitaminas, alguns hormônios, dejetos metabólicos do citoplasma de uma célula para o citoplasma da célula vizinha.
Junções comunicantes (junções em fendas ou junções “gap”) e detalhe dos canais formados pelas conexinas.
Os canais podem estar abertos ou fechados dependendo das alterações ambientais do citoplasma tais como o teor de cálcio (Ca++). Normalmente eles estão abertos para promover a comunicação entre as células.
As junções comunicantes participam dos processos de peristaltismo intestinal, da contração cardíaca, da embriogênese, e da inibição de proliferação celular.
As células vegetais também apresentam comunicação entre o citoplasma das células vizinhas. Essa junção de célula-célula é chamada de plasmodesmatas. Esta se estende por meio da parede celular como se fosse uma ponte, permitindo assim a circulação de líquidos e solutos entre as células e mantendo a tonicidade. O diâmetro dos canais é de aproximadamente 30 a 60 nm com um comprimento em torno de 1µm. As moléculas pequenas tais como compostos metabólicos, íons, açúcares e aminoácidos se difundem por meio dos plasmodesmatas. A abertura e o fechamento desses canais também dependem da concentração de cálcio (Ca++) presentes no citoplasma.
· Interdigitação
 As interdigitações também são um tipo de especialização da membrana plasmática que auxiliam na aderência das células adjacentes. Elas são invaginações e evaginações complementares das membranas plasmáticas localizadas nas superfícies laterais das células vizinhas. Elas permitem que ocorra um maior contato entre as membranas, logo maior contato entre as proteínas transportadoras o que contribui para o transporte de líquido e íons. O imbricamento da membrana também aumenta a adesão entre as células adjacentes.
 
Lição 02
Membrana celular: Estrutura, composição, funções e especializações
Biologia Celular