Estudo dirigido 2 - Biologia Celular

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ESTUDO DIRIGIDO 2 – Biologia Celular
Perguntas:
1- Defina: caráter hidrofóbico, hidrofílico e anfipático. Baseado nas características de hidrofobicidade dos principais constituintes da membrana plasmática, explique como a formação de uma membrana biológica.
R: Moléculas que apresentam caráter hidrofóbico são aquelas que não são capazes de se solubilizar em solução aquosa por possuírem caráter apolar, como os lipídeos, e as que apresentam caráter hidrofílico são aquelas que possuem afinidade com a água, ou seja, podem ser solubilizados por ela, por possuírem caráter polar. Já as moléculas anfipáticas são aquelas que apresentam ambas as características em sua estrutura, isto é, apresentam uma parte polar, hidrofílica, e outra parte apolar, hidrofóbica. Os fosfolipídios que constituem a membrana plasmática das células possuem essa característica, visto que são constituídos por uma “cabeça” hidrofílica devido à presença do íon fosfato (PO4+3) e uma cauda hidrofóbica devido à sua natureza lipídica. Esses fosfolipídios ficam dispostos nas membranas biológicas como uma bicamada com a cauda hidrofóbica voltada para o interior da bicapa e a cabeça hidrofílica voltada para a sua extremidade. Além deles também estão intercaladas proteínas de membrana, que desempenham diversos papéis, principalmente de transporte de substância, também contando com a presença de alguns carboidratos e colesterol nas membranas animais.
2- Descreva o papel estrutural e funcional das proteínas de membrana e de que maneira essas proteínas podem interagir com as membranas biológicas. 
R: As proteínas de membrana são moléculas que se intercalam na bicamada fosfolipídica podendo se apresentar com uma única alfa-hélice ou múltiplas. Outras se associam apenas por um grupo ou mais de lipídeos ligados covalentemente, estando totalmente fora da bicapa. Há também aquelas que se ligam indiretamente à membrana apenas por interações com outras proteínas. Em relação à funcionalidade dessas proteínas, elas desempenham papéis como transporte de nutrientes, ións e metabólitos para o interior ou o exterior da célula, detecção dos sinais químicos do meio extracelular e sua transmissão para o interior da célula, ancoragem da membrana à macromoléculas e, ainda, catalização de reações químicas, atuando como enzimas. 
3- De que modo a assimetria molecular das proteínas e lipídios de membrana interfere nas funções das membranas biológicas? Como a assimetria é gerada?
R: A assimetria da membrana interfere nas funções biológicas ao apresentar diferentes moléculas em faces que correspondem às suas funções, por exemplo, os carboidratos que constituem o glicocálix ficam na face exterior das células por apresentarem função ligada ao reconhecimento celular. Essa assimetria é gerada no interior da célula, visto que a síntese de componentes da membrana é realizada no meio intracelular e sua exportação para a membrana ocorre por um ciclo de vesículas de transporte. Como a orientação da bicapa em relação ao citosol é preservada nesse processo, é gerada essa diferença entre as faces. Outro motivo para essa característica da membrana é que os lipídios são transferidos para a camada oposta com o auxílio de enzimas denominadas flipases, num movimento conhecido com flip-flop. Além disso, a alta mobilidade dos lipídios permite que eles realizem movimentos, como rotação em torno do próprio eixo e difusão lateral.
4- Como o detergente é capaz de solubilizar proteínas de membrana e qual modificação é necessária para que uma molécula de lipídeo se torne um detergente? 
R: O detergente é uma molécula que também apresenta caráter anfipático. Quando uma quantidade grande de detergente é adicionada à uma amostra, a sua região hidrofóbica reage com a parte hidrofóbica das proteínas de membrana e com as caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios. Dessa forma, ele é capaz de romper a bicapa da membrana e separar as proteínas dos fosfolipídios. As moléculas de detergente se assemelham muito com as de lipídios por serem pequenas e anfipáticas, no entanto, elas diferem entre si pelo fato de que os detergentes possuem apenas uma cauda hidrofóbica, o que faz com que, em água, esse líquido se agrupe em micelas, enquanto os lipídeos possuem duas caudas hidrofóbicas e se agrupam formando lipossomos. 
5- Descreva o experimento de fusão de células e sua importância para se chegar ao paradigma (modelo) que explica a membrana biológica. Como a restrição de mobilidade lateral de proteínas de membrana desafia o paradigma do “mosaico fluido”? 
R: O experimento de fusão de células foi realizado com célula de um ser humano e uma de um camundongo, visando a formação de uma célula híbrida. Quando essa célula híbrida é formada, inicialmente, as proteínas provenientes das células de cada espécie permanecem em uma das metades da célula recém formada até que se misturam e se distribuem por toda a célula uniformemente. Essas proteínas podem ser ligadas a estruturas fixas no meio extracelular ou a estruturas relativamente imóveis no interior. As células podem criar barreiras que restringem a movimentação lateral das proteínas, por meio de uma barreira formada ao longo da linha onde a célula é selada a outra adjacente pela junção compacta e as proteínas formam um cinturão contínuo. Dessa forma, elas não podem difundir-se para além dessa junção, o que desafia o paradigma do “mosaico fluido”.