Membrana Plasmática, especialização e transporte

Prévia do material em texto

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB/VC 
Disciplina de Biologia Geral 
Profa. Regineide Xavier 
 
ESTUDO DIRIGIDO 
 
 
Membrana plasmática, Especializações e transporte de membrana 
 
1. Quais as funções da membrana plasmática? 
A membrana plasmática envolve a célula que define sua extensão, delimitando o 
conteúdo intracelular e extracelular, ou seja, separa o conteúdo citoplasmático do meio 
em que ele encontra-se. Logo, no meio intracelular ocorre a manutenção de sua estrutura, 
além de complexas reações bioquímicas e isso só acontece uma vez que ela controla o 
que entra e sai da célula, através das suas propriedades de permeabilidade seletiva, que 
depende, em grande parte, dos componentes específicos existentes na membrana. 
Além disso, a membrana plasmática é capaz de identificar os mais variados estímulos do 
meio extracelular, capazes de provocar diversas respostas fisiológicas no meio 
intracelular. Essa sua capacidade, além de permitir que a célula responda adequadamente 
os fatores físicos ou químicos externos, permite também a existência de uma complexa 
comunicação intercelular, essencial para a existência de organismos multicelulares. A 
membrana ainda apoia, uma série de proteínas, que além de receber e transportar sinais 
celulares, atuam como elementos estruturais e muitas outras atividades funcionais da 
célula. 
 
2. Caracterize os tipos de transporte através da membrana. 
Características dos diferentes tipos de transportes através da membrana: 
Transporte passivo: através da membrana plasmática, as substâncias se deslocam da região de 
maior concentração em direção àquelas de menor concentração, sem gasto de energia (ATP). Em 
função desse tipo de transporte há uma tendência entre os dois meios se entrarem em isotonia, ou 
seja, de suas concentrações se igualarem. Existem três tipos de transporte passivo: 
 Difusão simples: deslocamento direto e natural de solutos em direção as regiões 
de baixa concentração, ou seja, se deslocam do meio hipertônico (maior 
concentração) para o meio hipotônico (menor concentração), através da bicamada 
de fosfolipídios. É por esse mecanismo que ocorre o deslocamento de gás 
oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2). 
 Difusão facilitada: o deslocamento de soluto se dá obedecendo o gradiente de 
concentração (do meio de maior concentração para o de menor). No entanto, 
participam desse mecanismo, proteínas transportadoras que aceleram o 
deslocamento das partículas. É assim que boa parte dos açucares entram nas 
células, como a glicose (C6H12O6). 
 Osmose: os solventes, em particular a água, deslocam-se do meio menos 
concentrado em soluto (hipotônico), através de uma membrana semipermeável, 
em direção ao meio de maior concentração de soluto (hipertônico). A pressão 
com a qual a água é forçada a atravessar a membrana é conhecida por “pressão 
osmótica”. 
Transporte ativo: consumo de energia (ATP) os íons se deslocam contrariando o gradiente de 
concentração (do meio de menor concentração para o de maior). Dentre as substâncias que 
podem ser transportadas estão: íons sódio, potássio, ferro, cálcio, ferro e alguns tipos de açucares 
e aminoácidos. Semelhante a difusão facilitada, nesse tipo de transporte ocorre a participação de 
proteínas transportadoras, denominadas ATPASES ou PERMEASES. 
 Transporte ativo primário: a energia é derivada da quebra do ATP. Um exemplo que 
ocorre em todas as células do corpo é a bomba de sódio e potássio. Onde, as proteínas 
transportadoras presentes na membrana plasmática atuam como “bombas” de íons, as 
quais capturam os íons de sódio do meio intracelular e os transportam para o meio 
extracelular. Enquanto isso, os íons de potássio também são capturados do meio 
extracelular e transportados para o meio intracelular. Para cada três íons de sódio 
bombeados para o meio extracelular, apenas dois íons de potássio são bombeados para o 
meio intracelular. A bomba de sódio e potássio ocorre de forma contínua e é fundamental 
para a respiração celular, síntese de proteínas, impulso nervoso e contração muscular. 
 
 Transporte ativo secundário ou acoplado: depende das proteínas transportadoras 
encontradas na membrana plasmática e não utiliza diretamente a energia do ATP. A 
energia para realização desse tipo de transporte depende da energia gasta pela a bomba de 
sódio e potássio. Diferentes concentrações de íons de sódio e potássio entres os dois lados 
da membrana são geradas pela a bomba de sódio e potássio. Ao transportar o sódio para o 
meio extracelular durante o transporte primário, há uma concentração nessa região. Esse 
gradiente de concentração representa o armazenamento de energia. Assim, o sódio 
sempre se deslocará para o meio intracelular, pois seguirá a favor do gradiente de 
concentração. Outras substâncias podem se aproveitar desse gradiente e serem 
transportadas juntas com o sódio, um exemplo é a glicose. Denomina-se contransporte 
ou antiporte quando forem transportadas em direção oposta. Já quando forem na mesma 
direção, denomina-se como simporte. 
 
Transporte por vesículas: para a formação de vesículas há gasto de energia, com isso a 
membrana plasmática sofre uma deformação para que partículas grandes entrem na célula. Existe 
dois tipos de transporte mediado por vesículas, são eles: 
 Endocitose: entrada de partículas grandes para dentro da célula. Esse processo tem por 
função garantir a nutrição, defesa e a manutenção das atividades celulares. A fagocitose e 
a pinocitose são tipos de endocitose. 
 Exocitose: ocorre a eliminação de substâncias de dentro da célula, que podem ser 
substâncias produzidas pela a própria célula ou substâncias provenientes do processo de 
digestão intracelular. A secreção e a excreção/clasmocitose são os dois tipos de 
exocitose. 
 
3. Qual a composição química básica da membrana plasmática? 
A composição da membrana plasmática é lipoprotéica, ou seja, é composta de proteínas 
intercaladas em uma dupla camada de fosfolipídios, arranjo esse denominado de mosaico fluido. 
 
4. Comente as propriedades da membrana plasmática e quais substâncias podem ou não 
atravessá-la diretamente. 
A membrana apresenta as seguintes propriedades: 
Assimetria: as faces da membrana (externa e interna), não possuem a mesma composição 
lipídica, glicídica e proteica, tornando-as diferentes. 
Fluidez: os componentes da membrana não são estáticos, estão sujeitos a deslocações 
bidimensionais de rotação ou de translação. Além disso, os fosfolipídeos podem trocar de 
camada (flip – flop). 
Continuidade: os espaços demarcados pela membrana são sempre fechados, nunca apresenta 
bordas livres ou descontínuas. 
Elasticidade e resistência a tração: devido ao grande número de ligações não-covalentes, a 
membrana apresenta uma grande capacidade de distender-se e retrair-se, além de certificar uma 
determinada resistência a tração, responsável pela a manutenção da individualidade da célula. 
Permeabilidade seletiva: permeável apenas para algumas substâncias, ou seja, seleciona a 
entrada e/ou a saída de certas substâncias. 
 
Geralmente, as substâncias que atravessam diretamente a membrana, são as moléculas 
hidrofóbicas pequenas (lipossolúveis) e as pequenas moléculas polares não carregadas 
(hidrossolúveis). Já os íons, os aminoácidos, os nucleotídeos e a glicose não atravessam 
diretamente a membrana, precisando da ajuda das proteínas. 
 
5. Caracterize fagocitose, pinocitose, exocitose, clasmocitose e explique como ocorre 
esses processos. 
Fagocitose: processo realizado por células que são capazes de se movimentar, como os 
neutrófilos, amebas e macrófagos. Além disso, esse processo consiste na formação de 
pseudópodes que englobam a partícula a ser ingerida para dentro da célula. Logo após a 
capturação, forma-se uma vesícula citoplasmática com a partícula livre no seu interior, 
denominada de fagossomo. Posteriormente, o fagossomo funde-secom o lisossomo, e enzimas 
digestivas são lançadas no seu interior. Forma-se então, um vacúolo digestório para a digestão da 
partícula e o que não foi digerido recebe o nome de corpos residuais que em seguida são 
excretados pela a célula. 
 
Pinocitose: processo de endocitose, no qual está relacionado com o englobamento de fluídos. 
Para que ocorra a pinocitose, a membrana plasmática sofre invaginações localizadas que 
envolvem o fluído a ser ingerido. Quando a membrana se fecha em si, forma-se uma vesícula 
citoplasmática denominada de pinossomos, em seu interior encontra-se a substância a ser 
digerida. Posteriormente, o pinossomo funde-se com o lisossomo dentro da célula, realizando a 
digestão intracelular. 
Exocitose: garante a saída de algumas substâncias do interior da célula, que podem ser 
substâncias resultantes do processo de digestão intracelular ou substâncias produzidas por ela 
produzida. Nesse processo, a vesícula funde-se com a membrana plasmática, eliminando a 
substância que estava em seu interior. 
Clasmocitose: processo de eliminação de resíduos provenientes da digestão intracelular, no qual 
forma-se um vacúolo digestivo através da fusão entre o lisossomo e as vesículas citoplasmáticas 
formadas na fagocitose ou pinocitose. Nesse vacúolo, parte das substâncias são digeridas e 
transformadas em moléculas menores que atravessam a membrana e se espalham no citosol. A 
outra parte não digerida permanece no vacúolo, que agora passa a ser vacúolo residual. A 
clasmocitose acontece quando o vacúolo residual se funde à membrana plasmática da célula e 
elimina o seu conteúdo para o meio externo. 
 
6. Cite quais são as especializações da membrana plasmática, comentando a estrutura e 
função de cada especialização. 
Glicocálise: camada de carboidratos associada as proteínas e/ou lipídios do meio extracelular, 
formando glicoproteínas ou lipoproteínas. Ajuda proteger a superfície celular contra lesões 
mecânicas e químicas, impedindo as células sanguíneas de grudarem umas nas outras ou às 
paredes dos vasos sanguíneos. Além disso, outra função importante é o reconhecimento e a 
adesão celular. Células com um mesmo tipo de tecido se reconhecem, através de um glicocálix 
semelhante e se aderem umas nas outras. Enquanto, as células de tipo de tecidos diferentes se 
repelem por possuírem glicocálises diferentes. 
 
Zônulas de oclusão: caracterizadas pela justaposição das membranas celulares de células 
vizinhas, formando uma barreira que impede a passagem de microrganismos (vírus e bactérias) 
entre as células para que não haja a contaminação celular. 
 
Zônulas de adesão: circunda toda a volta da célula e contribui para a aderência as células 
vizinhas. 
 
Desmossomos: estruturas complexas em forma de disco, situados na superfície das células, 
sobrepostas por uma estrutura idêntica situada na superfície da célula adjacente. Há uma placa 
circular denominada placa de ancoragem no lado citoplasmático da membrana de cada uma das 
células, na qual se inserem filamentos intermediários de proteínas que atravessam a membrana e 
ocupam o espaço intercelular, resultando em uma forte adesão entre as células. Além disso, as 
membranas celulares se afastam deixando um espaço de 30 nm ou mais entre elas. 
Hemidesmossomos: estas estruturas têm o aspecto de meio desmossomos, auxiliando na fixação 
da célula epitelial à membrana basal e são mais comuns onde o epitélio está sujeito a fortes 
atritos. 
Interdigitações: são entrelaces das membranas na região lateral das células vizinhas que têm 
como objetivo, atuar na coesão e ampliar a superfície de contato entre as células que as realizam. 
Podendo ser descritas como evaginações e invaginações complementares para o interior do corpo 
de uma e outra célula pareada. 
Junções comunicantes: caracterizadas pela a justaposição das membranas celulares de células 
vizinhas, formadas por hexâmeros proteicos, cada um com um poro hidrofílico central 
(conexon). Estes canais permitem a passagem de moléculas e pode propagar informações entre 
as células vizinhas. 
Sinapse: estruturalmente composta por membrana da célula pré-sináptica, fenda sináptica e 
membrana pós-sináptica, fica situada entre neurônios permitindo a comunicação entre eles. 
Sendo que a maioria das sinapses são químicas, ou seja, a comunicação entre os neurônios é feita 
através de mensageiros químicos, onde um impulso nervoso (potencial de ação) faz com que o 
neurônio pré-sináptico libere neurotransmissores. Estas moléculas se juntam aos receptores na 
célula pós-sináptica e a torna mais ou menos sujeita a desencadear um impulso nervoso. Além 
dessas, existem também as sinapses elétricas onde ocorre um fluxo direto de íons entre as 
células. 
 
 
 
 
Microvilosidades: projeções cilíndricas do citoplasma, envolvidas por membrana plasmática 
que se projetam da superfície apical da célula, mas podem, eventualmente, ocorrer nas regiões 
laterais das células polarizadas. Essas projeções são sustentadas por filamentos de actina e têm a 
função de ampliar a superfície de contato entre a célula e o meio, contribuindo com processos de 
absorção mais eficientes. São encontradas no revestimento do tubo digestório, nas tubas uterinas 
e nos túbulos renais. 
 
Estereocílios: são projeções citoplasmáticas da superfície celular parecidas com as das 
microvilosidades, sendo que ambas são imóveis. No entanto, as projeções dos estereocílios são 
maiores e ramificadas, o que a difere das microvilosidades. Além disso, sua estrutura interna é 
constituída de filamentos de actina fixados nos filamentos de miosina na parte basal. Estão 
presentes nas células do epidídimo para aumentar a superfície de absorção. Contudo, ao invés de 
absorver nutrientes, eles absorvem os restos citoplasmáticos dos espermatozoides do processo de 
morfodiferenciação das espermatizes em espermatozoides. Tais estruturas também são 
encontradas nas células sensoriais (pilosas) do ouvido interno. 
 
 
Cílios: são estruturas curtas e finas, semelhante aos pelos. Estão presentes na maioria dos 
epitélios ciliados e sua aderência a esse tipo de tecido se dá pelos Corpúsculos Basais. A 
formação dessa estrutura organiza-se obedecendo a um padrão de nove pares de microtúbulos ao 
redor de dois microtúbulos centrais, essa constituição pode ser observada em corte longitudinal 
em microscopia eletrônica. Quando observada em corte transversal, percebe-se um arranjo 
importante, onde cada par de microtúbulos contêm um par de braços que possui dineina ciliar 
vinculada aos microtúbulo central, conferindo movimento aos cílios. Estas estruturas possuem 
um movimento sincronizado e podem ser relacionados à locomoção e remoção de impurezas. 
Estão presentes nas tubas uterinas, auxiliando no transporte do ovócito II; no trato respiratório, 
os batimentos ciliares empurram impurezas provenientes do ar inspirado com a ajuda das células 
que secretam muco; em alguns protozoários são utilizados para a locomoção, como o paramécio. 
 
 
Flagelos: são estruturalmente parecidos com os cílios, no entanto são longos e únicos. Formados 
por dineina e nove pares de microtúbulos que ficam ao redor de dois microtúbulos centrais. Seus 
movimentos são produzidos por um arqueamento central chamado de Anoxema e proteínas que 
são constituídas de Tubalinas. Sendo assim, a função primordial dos flagelos é garantir a 
movimentação das células. Nos seres humanos, encontram-se essas estruturas nos 
espermatozoides. Encontram-se também em células reprodutivas das plantas, as quais são 
chamadas de anterozoides. Em alguns organismos pluricelulares os flagelos desempenham outra 
função, nas esponjas, por exemplo, o batimento flagelar cria correntes de água que percorrem 
canais e cavidades internas, trazendo, por exemplo, partículas dealimento. 
 
 
Mitocôndrias e cloroplastos 
 
7. Cite as semelhanças e diferenças de cloroplastos e mitocôndrias. 
As duas organelas são responsáveis pela transmissão de energia para as células, realizando 
também a respiração celular. Elas contêm DNA próprio, podendo se reproduzir por fissão 
binária. Enquanto as mitocôndrias estão presentes no citoplasma de células eucarióticas e 
próximas de locais com maior consumo de energia, os cloroplastos estão presentes em células de 
algas e plantas em locais de maior iluminação. Dessa forma, uma célula que possui apenas 
mitocôndrias são células eucariontes heterotróficas, já as células que contêm mitocôndrias e 
cloroplastos são células eucariontes fotossintetizantes. 
 
8. Explique a forma de reprodução das mitocôndrias 
A reprodução das mitocôndrias acontece por fissão binária, ou seja, ocorre um aumento de 
tamanho da organela pré-existente e consequentemente ela se separa, formando duas organelas. 
Lembrando que, nem todas as mitocôndrias sofrem fissão e para equilibrar isso, algumas se 
dividem várias vezes. 
 
9. Explique resumidamente o processo de respiração celular. 
A respiração celular é um processo aeróbico, ou seja, utiliza o oxigênio como agente oxidante 
para a obtenção de energia. Assim, as células eucariontes retiram a energia que está nas ligações 
covalentes de compostos orgânicos, ricos em energia, armazenando-a entre o fosfato do ATP. A 
energia dos nutrientes pode ser retirada através da Glicólise anaeróbica, do Ciclo do ácido cítrico 
e da Fosforilação oxidativa. 
 
10. Faça um desenho de uma mitocôndria e identifique suas estruturas descrevendo suas 
características 
 
 
↪ Membrana externa: 
-Lisa e rica em colesterol; 
-50% de lipídios e 50% de proteínas; 
- Rica em proteínas que formam canais (porinas). 
 
↪ Membrana interna: 
- Forma as cristas mitocondriais 
- 20% de lipídios e 80% de proteínas; 
- Rica em cardiolipina: lipídio que ajuda a dificultar a passagem de íons através da MMI; 
- Apresenta invaginações e uma maior seletividade; 
- Corpúsculos elementares – atividade ATP (sintetase); 
- Contém proteínas e enzimas que compõem a cadeia transportadora de elétrons; 
 
 ↪ Matriz: 
- Ciclo do ácido cítrico; 
- Oxidação de ácidos graxos; 
- Replicação, tradução e transcrição do DNA mitocondrial; 
 
↪ DNA mitocondrial 
- Possui o próprio genoma (incompleto); 
- 16.569 Nucleotídeos e 37 genes (2 RNAr, 22 RNAt e 13 RNAm). 
 
↪ Espaço intermembranoso 
- Semelhante ao citoplasma. 
 
11. Quais são os componentes protéicos da cadeia transportadora de elétrons mitocondrial 
e quais são suas funções? 
Desidrogenase NADH: bomba eletrogênica de prótons, que expulsa H+ da mitocôndria e 
transfere os elétrons para a Ubiquinona; 
Ubiquinona: molécula transferidora móvel, pois move os dois elétrons da desidrogenase para o 
citocromo b-c1; 
Citocromo b-c1: recebe os elétrons da Ubiquinona, transferindo para o Citocromo c; 
Citocromo c: carregadora móvel que transfere um elétron por vez para a Oxidase; 
Citocromo oxidase: requer quatro elétrons para que eles interajam com o oxigênio molecular e 
com os íons de hidrogênio. Entram oito íons de hidrogênio, sendo que quatro deles vão interagir 
com o oxigênio molecular e com os quatros elétrons, formando moléculas de água. Enquanto os 
outros quatros íons de hidrogênio são bombeados através da membrana, esse bombeamento de 
hidrogênio cria um gradiente; 
ATP sintase: a energia potencial do gradiente é usada pela ATP sintase para formar ADP e 
fosfato inorgânico. 
 
Citoesqueleto 
 
12. Caracterize através de uma tabela: função, localização e estrutura dos microtúbulos, 
filamentos de actina, filamentos de miosina e filamentos intermediários. 
 
 
TIPO FUNÇÃO LOCALIZAÇÃO ESTRUTURA 
 
 
 
 Microtúbulos 
- Determinar a forma 
das células; 
- Formação de cílios e 
flagelos; 
- Movimento de 
organelas celulares; 
- Atua no transporte 
intracelular. 
- Centrossoma, local 
do citoplasma que 
contém um par de 
centríolos, o qual é 
formado por 9 triplas 
de microtúbulos. 
Ficando próximo do 
núcleo celular. 
- A união de 
proteínas, chamadas 
tubulinas, em um 
arranjo helicoidal, 
formam uma estrutura 
tubular. Cada par de 
proteínas em corte 
transversal, é formado 
por uma tubulina beta 
e por uma alfa, 
chamadas de 
heterodímeros. 
 
 
 
 
 
 
Filamentos de 
Actina 
- Ajudam no 
transporte celular; 
- Conferem a forma 
celular; 
- Ajudam no 
posicionamento das 
macromoléculas; 
- Contração muscular; 
- Formam o anel 
contrátil na telófase; 
- Promovem 
interações com 
receptores da 
membrana 
- Ficam dispostos no 
córtex celular, ou 
seja, na borda interna 
da membrana 
plasmática. 
- A união de proteínas 
de actinas forma uma 
estrutura com dois 
protofilamentos 
entrelaçados com um 
diâmetro de 5 a 9 nm. 
Sendo oraganizados 
na forma de feixes 
lineares. 
 
 
 
Filamentos de 
Miosina 
- Contração muscular. - Dispostas na 
periferia da célula. 
- filamentos grossos, 
onde suas “cabeças” 
têm atividade 
atpásica. Sua 
disposição ao longo 
da fibra, produz 
faixas claras e escuras 
alternadas. 
 
 
Filamentos 
intermediários 
- Confere resistência 
mecânica as células; 
- Reforçam a 
membrana em zonas 
juncionais. 
- Presente no 
citoplasma e no 
envoltório do núcleo 
celular. 
- De acordo com a 
proteína, as quais 
estão associados, 
podem se dispor em 
forma de feixes ou 
redes. 
 
13. É correto afirmar que o citoesqueleto é essencial para a divisão celular? Justifique sua 
resposta. 
Sim, pois são os microtúbulos que contribuem para a organização do fuso mitótico. Eles atuam 
na migração dos cromossomos para os polos das células no processo de divisão celular, 
contribuindo então para a formação dos centríolos. 
 
14. Escreva sobre as proteínas motoras (tipo, qual sentido de seu deslocamento, estrutura) 
As proteínas motoras se dividem em três grupos: 
Cinesinas – pequenas máquinas motorizadas que transportam partículas ou vesículas de um lado 
a outro da célula, no sentido da extremidade negativa para a extremidade positiva, isto é, do 
centro celular para a periferia da célula. Sendo estruturada por componentes adaptadores, os 
quais se prendem às partículas a serem transportadas e por componentes motores, os quais 
conectam uma extremidade aos componentes adaptadores e a outra aos microtúbulos. Nos 
componentes motores existe dois locais especiais, compostos por duas cinesinas, chamados de 
locais de ligação, onde ocorre a interação com outras moléculas. Quando uma cinesina toca o 
microtúbulo a outra se liga ao ATP, gerando energia para sua movimentação. 
 
Dineínas – responsável pelo deslocamento de partículas e vesículas citoplasmática, no sentido da 
extremidade positiva para extremidade negativa, ou seja, da periferia da célula para o centro 
celular. Sua estrutura consiste em componentes adaptadores e componentes motores, seguindo a 
mesma lógica das cinesinas. 
 
Miosinas – os movimentos são produzidos em associação com os filamentos de actina. A sua 
direção e velocidade do transporte irá depender da diversidade de proteínas motoras que existem 
nos vários tipos de células. Sua estrutura molelular assemelha-se ao um taco de golfe 
entrelaçado.