SUPERFÍCIE CELULAR

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Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
SUPERFÍCIE CELULAR
Está perdido?
As anotações que eu fiz durante a aula estão em preto.
Já as anotações feitas durante a leitura do Alberts estão em azul! Aproveite.
Referências utilizadas:
ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; et al. Biologia molecular da célula. Artmed, 2010.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
● Capacidade de permeabilidade seletiva
○ A célula tem a capacidade de selecionar algumas que permeiam a
célula.
○ O mesmo acontece na membrana interna, nas quais podem se criar
microambientes com funções específicas
● Receber informações
● Importar/exportar pequenas moléculas
○ Difusão simples
○ Difusão facilitada (a favor do gradiente)
○ Transporte ativo (contra o gradiente)
● Capacidade de movimentação e expansão
○ Flexibilidade da membrana
EXPERIMENTO DE FRYE E EDIDINE
Criou-se um heterocarionte com proteínas derivadas de células de
camundongos com proteínas de células humanas divididas em dois
hemisférios. Após um período de incubação, percebeu-se uma mistura entre
as proteínas, já não havendo dois hemisférios.
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Com isso, defende-se a TEORIA DO MOSAICO FLUIDO em que o
mosaico é formado com diferentes proteínas e lipídios
LIPÍDIOS, SUAS ESTRUTURAS E A
REGULAÇÃO DA FLUIDEZ
● GLICEROFOSFOLIPÍDIO
○ Compostos por um grupo glicerol (3C) + fosfato (polaridade negativa)
+ 2x Cadeias hidrocarbonadas 14/24 átomos de C ⇒ Ácido
fosfatídico que se liga aos radicais
○ Radicais:
■ Fosfatidiletanolamina
■ Fosfatidilserina
■ Fosfatidilcolina
■ Fosfatidilinositol (menor concentração na membrana, presente
na monocamada citosólica)
● ESFINGOMIELINA
○ No lugar do glicerol há uma esfingosina que se liga a uma
etanolamina.
○ Ponto de fusão mais elevado!
○ Balsas lipídicas/rafts lipídicos/DRMs —> locais mais densos da
membrana
● COLESTEROL
○ Anéis aromáticos rígidos + cadeia linear hidrocarbonada ⇒ Parte
apolar
○ Hidroxila (polaridade negativa) ⇒ Parte polar
○ Presente em células animais
■ Células vegetais —> fitoesteróis
● GLICOLIPÍDIOS
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○ Ao invés de ligar com um fosfato, a cadeia hidrocarbonada + glicerol
(porção hidrofóbica) se liga a glicerídeos. Possuem uma porção
polar/hidrofílica representada pela hidroxila e pelo sacarídeo.
As partes HIDROFÓBICAS podem ser saturadas ou insaturadas (que não
possuem a saturação de hidrogênio). As insaturadas, por possuirem uma dupla,
acaba “entortando” a cadeia hidrocarbonada, criando um espaçamento no mosaico e
influenciando na fluidez da membrana. A parte hidrofóbica não faz ligações com
soluções aquosas, enquanto que moléculas polares podem fazer ligações
dipolo-dipolo (como as lig de H, H-NOF)
Moléculas lipídicas com formato cônico formam micelas (a ponta do cone no
centro) enquanto que as cilíndricas (como o fosfolipídio) formam bicamadas. Um
exemplo de micela são as “gotas lipídicas/adipócitos”onde se acumula
triacilglicerídeos e ésteres de colesterol que podem servir como matéria prima para a
síntese da mp ou como fonte de alimento. Ela é circundada por uma monocamada
repleta de proteínas.(573, big alberts)
As bicamadas se fecham em estruturas esféricas, pois a sua versão
extendida é instável em meio aquoso (porção hidrofóbica exposta a água, as
cabeças hidrofílicas protegem as caudas hidrocarbonadas, proíbe-se a existência de
bordas livres). As esferas formadas pela bicamada permitem a construção de
ambientes aquosos fora e dentro do composto, ao contrário das micelas. As
mesmas forças que formam essa esfera também são responsáveis pela propriedade
de auto selamento da membrana, haja vista que uma pequena fenda nela iria expor
a parte hidrofóbica a água. (568, albertão)
MOVIMENTOS DOS FOSFOLIPÍDIOS
● Difusão lateral (com pequenos saltos)
● Flexão
● Rotação
● Flip-flop (mais raro)
○ O colesterol consegue “flipflopar” com mais frequência
○ Pode ser catalisado por uma flipase/translocadoras de fosfolipídios
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■ Essas enzimas existem para transferir os fosfolipídios da
monocamada interna para externa, haja vista que quando essa
membrana é feita, ela possui uma única camada. (570, albertão)
OBS: As composições dos diferentes tipos de fosfolipídios varia por espécie, tecido
e etc.
FLUIDEZ
Depende de aspectos como:
● Tamanho das caudas hidrocarbonadas
○ Maior a cauda, maior os números de interações de van der walls,
menor a fluidez
● Insaturações
○ A presença de uma dupla causa uma torção da cauda, gerando um
afastamento entre os fosfolipídios —> aumenta a permeabilidade e
aumenta a fluidez (maior a distância mais fraca é a força de interação)
● Colesterol
○ Altas temperaturas —> enrijece a membrana com os anéis reduzindo a
mobilidade dos primeiros CH2 das cadeias (freia o excesso de energia
cinética)
○ Baixas temperaturas —> impede a gelação/transição de fase (571,
albertão) (afasta os fosfolipídios)
● Balsas lipídicas/Rafts lipídicos/DRMs
○ Maior concentração de esfingomielinas + colesterol —> menos fluida
○ Importantes para comunicação celular
○ É uma concentração de lip e prot dinâmica e temporária ligadas por
interações proteína-proteína (572, big alberts)
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ASSIMETRIA
Existem uma assimetria entre a monocamada interna e a monocamada
externa da célula. Essa assimetria é mantida a medida que a célula cresce, então
ela não é aleatória.
● A fosfatidilserina (negativamente carregada), fosfatidilinositol e a
fosfatidiletanolamina são presentes na monocamada interna.
● A esfingomielinas, os glicolipídios e as fosfatidilcolinas estão presentes na
monocamada externa.
● O colesterol é presente em ambas as monocamadas.
OBS: Colina ta pra cima! Todo o resto das fosfatidil ta pra baixo. Na colina tem uma
esfinge e muito açúcar.
Essa assimetria é útil para a:
1. presença de uma diferença de potencial.
2. Conversão de sinais extracelulares em sinais intracelulares
a. PKC se une a face citosólica com a fosfotidilserina
b. O fosfatidilinositol (presente na monocamada interna) pode
sofrer diferentes tipos de fosforilação que recrutam proteínas
específicas do citosol para a membrana.
c. O fosfatidilinositol pode ser clivado pela fosfolipase C gerando
dois fragmentos em que um ativa a PKC e outro estimula a
liberação de íons cálcio
d. O flipflop da fosfatidilserina sinaliza que a célula está em
apoptose.
i. Primeiro se inativa o translocador deste fosfolipídio e
depois se ativa a scramblase que faz essa transferência
de maneira aleatória.
(574, albertão)
O fosfatidilinositol é
1. um substrato para a enzima fosfolipase-c-Beta iniciadas por receptores
da proteína G sendo relacionadas a proliferação celular.
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2. Pode ser fosforilado ativando a Akt, importante para inibir a apoptose
COMO SURGE ESSA ASSIMETRIA
1. Todos os fosfolipídios em eucariotos são produzidos na membrana do
retículo.
2. A scramblase mistura os fosfolipídios aleatoriamente no retículo
3. Quando chega no Golgi as flipases começam a selecionar os fosfolipídios,
organizando a assimetria via flip-flop.
a. Na região citosólica do golgi há os fosfatidilserina e fosfatidilinositol e
na não citosólica há a fosfatidilcolina, esfingomielinas e glicoproteínas.
Os fosfolipídios são formados para o folheto citosólico no retículo
endoplasmático liso que são redistribuídos pela scramblase (transferência
aleatória). Passando para o Golgi as flipases catalisam as transferências de
fosfolipídios de maneira mais específica, a fim de manter assimetria a medida que a
célula cresce.
As proteínas postas na membrana luminal no RE, persistindo como luminal no
Golgi e na vesícula de transporte e, quando há a fusão com a membrana plasmática,
essa face luminal vira a face não-citosólica (externa). As proteínas inseridas nas
faces citosólicas no RE (externo da esfera) continuam voltadas para o citosol
quando fundidas a membrana (bicamada interna). Os glicolipídiosficam na face
luminal na vesícula presente no RE (dentro da esfera) e adquirem o grupo sacarídeo
no golgi, ainda ficando dentro da esfera, passando a fazer parte da face
não-citosólica da membrana (bicamada externa).
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
Podem ser:
● Transportadoras/canais
● Âncoras
● Receptores
● Enzimas no domínio citosólico
E também se dividem em:
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1. Proteínas periféricas —> ligações iônicas (mais fácil de extrair, solução
salina)
2. Proteínas integrais —> ligações covalentes (mais difícil de extrair,
detergentes)
Aquelas proteínas que atravessam a bicamada são chamadas de
TRANSMEMBRANA (integrais) onde a sua porção hidrofóbica se volta para a
bicamada e a porção hidrofílica está no centro do poro e voltado para o exterior e o
interior. Elas podem ser que podem ser:
1. Alfa-hélice
a. Unipasso (1)
b. Multipasso (2)
2. Beta pregueada —> que fora os beta barril (3)
Também existem proteínas ancoradas por uma alfa-hélice anfifílica a uma
única camada (4). Outras integrais estão ligadas a bicamada por uma única ligação
covalente (cadeia de ácidos graxos ou um grupo prenila) (5). Existem outras
proteínas ancoradas pela glicofosfatidilinositol (GPI) (6). Já para as
periféricas/associadas a membrana são ligadas por ligações não-covalentes (7,8)
AMINOÁCIDOS
Existem 4 tipos de aminoácidos: ácidos (-mente carregatos), básicos
(+mente carregados), polares e apolares. Os ácidos, básicos (que possuem carga)
e polares (que possuem um dipolo) normalmente procuram ambientes aquosos.
Quando uma proteína tem majoritariamente aminoácidos apolares, essa
proteína ficará no interior hidrofóbico da bicamada e conseguirá passar por difusão
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simples. As carregadas e as polarizadas precisam passar por proteínas
transportadoras transmembrana em alfa hélice ou beta pregueada por serem
hidrofílicas e não conseguirem passar por difusão simples pela bicamada.
TRANSMEMBRANAS
As ALFA-HÉLICES podem ser:
Unipasso —> possui um pico de hidropatia que localiza um segmento de
uma alfa-hélice. Ou seja, possui uma única alfa-hélice.
Multipasso —> possui vários picos de hidropatia, sinalizando várias alfas
hélices. É a mais comum nos canais de transporte.
As BETA PREGUEADAS juntas formam o BETA BARRIL que podem servir
para o transporte ou como receptores de enzimas. Elas não são percebidas por
gráficos de hidropatia. (581, big alberts)
Essas transmembranas transportadoras torna a difusão de substâncias
polares/carregadas mais rápida! Se a água, por exemplo, passasse pela bicamada
em difusão simples ela demoraria muito, mas passaria.
Um poro aquoso possui em seu externo aminoácidos apolares e no centro
aminoácidos polares/carregados (ácidos ou básicos).
AS ETAPAS DA FORMAÇÃO DE PROTEÍNAS TRANSMEMBRANAS
MULTIPASSOS:
1. A recém sintetizada passa lateralmente para o interior hidrofóbico da
bicamada, se espalhando pela bicamada
2. A segunda etapa é a junção das transmembranas, enovelando-as
As BETA PREGUEADAS juntas formam um sistema de BETA BARRIL.
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LIMITAÇÃO DOS MOVIMENTOS DAS PROTEÍNAS DE
MEMBRANA
1. Em situações em que a membrana se polariza (não tem relação com
eletricidade, ela se divide em ⅔ tipos).
a. Por ex, as células epiteliais são divididas em domínios apicais,
basolaterais que possuem concentrações de proteínas diferentes.
2. Adensados de proteínas (como balsas lipídicas)
3. Proteínas periféricas da membrana limitando o movimento, prendendo-as
a. Currais das proteínas de membrana plasmática ⇒ em que proteínas
transmembrana faz contato com proteínas de ancoragem que interage
com o citoesqueleto de actina e a espectrina. A actina (um fio) reduz o
movimento das proteínas que estão presas seja por ancoras seja por
bandas. Associação de proteínas com outras proteínas periféricas de
ancoragem ligadas ao citoesqueleto.
4. Proteínas periféricas que ligam proteínas de uma célula a outra através
de uma ligação transiente.
OBS: O retinal, ao receber fótons, inicia a ressonância, sensibilizando e
modificando a conformidade proteica. Isso é útil em bactérias rodopsinas e para a
visão.
GLICOCÁLICE
São glicerídeos (glicoproteínas e glicolipídios juntos) ligadas as proteínas
voltadas para a parte externa da célula. Forma uma espécie de um muco que atrai a
água e íons (cria uma proteção química como o muco da célula parietal estomacal) e
também possui uma afinidade por lectinas
Deve-se destacar a presença de aminoácidos de cisteína que se ligam a
átomos de enxofre (em ambientes oxidantes, re) ou se ligam a hidrogênios (em
ambientes redutores, citosol).
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● Redutor —> Cisteína + hidrogênio (citosol)
● Oxidante —> Cisteína + enxofre = ligações de dissulfeto (lúmen do
retículo endoplasmático)
○ Como essas ligações são formadas no lúmen do RE elas
passam a ficar no meio externo da célula
POR QUE HÁ A FORMAÇÃO DE S-H EM AMBIENTES REDUTORES E S-S EM
AMBIENTES OXIDANTES?
A sulfidrila/tiol (SH) é formado em ambientes redutores
O glicocálice também tem uma função de reconhecimento celular. As
células leucocitárias fazem ligações temporárias com outras células reconhecendo
células endoteliais a partir do seu glicocálice. A partir das integrinas + icams os
leucócitos se movem pelo endotélios.
MEMBRANAS CELULARES DE PEIXES EM ÁGUAS GELADAS
Seriam membranas com uma alta concentração de colesterol (para evitar a
gelação), com cadeias curtas e insaturadas (para aumentar a fluidez e a
permeabilidade).
Referências
ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; et al. Biologia molecular da célula. Artmed,
2010.