Estrutura das Membranas Biológicas

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Estrutura das Membranas Biológicas
Lembrando da aula 1, as organelas membranosas, ou seja, que surgiram através do sistema de endomembranas são: Golgi, núcleo, retículos, lisossomos. Essas organelas foram originadas através da invaginação da membrana plasmática. Já as mitocôndrias, peroxissomo e cloroplasto (célula vegetal) sua origem foi através da endossimbiose. 
Biomembranas: Funções
 (
Citoesqueleto
Estabelece, modifica e mantém a forma das células. Sendo o responsável pelos movimentos celulares e deslocamento de organelas, cromossomos, vesículas e grânulos diversos.
 Seus principais componentes são os microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários. 
) 
A membrana celular é uma barreira que separa o compartimento intracelular do compartimento extracelular. 
Funções gerais:
· Isolamento físico;
· Regulação de trocas com o meio;
· Comunicação entre célula e o meio;
· Suporte estrutural com o citoesqueleto e junções 
especializadas entre células adjacentes. 
Biomembranas: Composição química
A membrana plasmática é uma estrutura glicolipoprotéica (açúcar+lipídio+proteína). Mais de 90% das membranas possuem essa composição, porém outras membranas possuem uma composição diferente, como: bactérias, cloroplastos, mitocôndrias, etc. 
Algumas membranas se diferem pela sua estrutura e outras pela quantidade dos compostos.
 (
As lamelas dos cloroplastos, membrana interna da mitocôndria e algumas bactérias 
não possuem carboidratos na 
composição
 da membrana biológica
.
)
O modelo do mosaico fluido
Singer e Nicolson (1972) dizem:
· A membrana consiste da bicamada de fosfolipídios com uma variedade de proteínas inseridas parcial ou completamente na bicamada, carboidratos encontram-se na superfície externa. 
Por que mosaico fluido? Esses dois nomes (mosaico e fluido) tem relação direta com a função da membrana. 
· Mosaico: A membrana é formada por moléculas diferente e essa composição varia de uma célula para outra. 
 
· Fluido: Tem relação com o seu movimento e por permitir que membranas biológicas se fundam entre elas. 
O modelo contemporâneo
O modelo contemporâneo complementa o modelo do mosaico fluido. O que se sabe é que o modelo contemporâneo é muito mais complexo, pois:
· Âncoras lipídicas em algumas proteínas de membrana;
 
· Rede de proteínas citoplasmática que restringe o movimento de diversas proteínas de membrana. 
Os lipídios das membranas: Classes
As membranas possuem vários tipos de lipídios e como já falamos anteriormente, a quantidade desses lipídios vão variar de acordo ao tipo de membrana. O grupo que encontramos em maior quantidade são os fosfolipídios. 
· Fosfolipídios;
· Esfingolipídios; 
· Esteróide (colesterol) – Não é um lipídio verdadeiro. Interfere na fluidez. 
Os lipídios das membranas: Organização e estrutura
Os fosfolipídios são moléculas anfipáticas (na mesma molécula possui uma parte hidrofílica – cabeça e hidrofóbica – calda).
Os lipídios se organizam dessa forma pelo fato do meio extracelular e intracelular existir água, então a parte que tem afinidade pela água se organiza para fora e a parte que não tem afinidade para dentro. 
· Ligação simples: Membrana saturada.
· Ligação dupla: Membrana insaturada. 
As proteínas das membranas: Funções
1. Transportadoras: Transporte de substâncias, como: Íons, aminoácidos e monossacarídeos.
 
2. De ancoragem: Estrutural, matriz extracelular, citoesqueleto. 
3. Receptores: Captação de sinais químicos de moléculas específicas. 
4. Enzimas: Catalise de reações químicas. Fazem catálise, clivam, outros.
As proteínas de membranas exercem várias funções na célula, como: 
· Transporte de substâncias; 
· Atividade enzimática;
· Comunicação entre células. 
A quantidade de proteínas e os tipos encontrados na membrana estão relacionados com a atividade exercida por aquela célula. 
As proteínas das membranas: Inserção
As proteínas de membranas também são classificadas de acordo a sua inserção. Elas associam-se de diferentes maneiras com a membrana plasmática. 
 (
Os canais de íons são seletivos e podem ser específicos para um ou mais íons.
)
As proteínas de membrana podem ser:
1. Integrais: São aquelas que penetram na bicamada fosfolipídica.
 
· Denominam-se proteína transmembrana as proteínas integrais capazes de atravessar completamente a membrana. Essas podem atravessar a membrana uma ou mais vezes. 
2. Periféricas: Por sua vez, são aquelas que não penetram na membrana plasmática, sendo observada apenas uma conexão fraca com a membrana. Devido a isso, as proteínas periféricas podem ser facilmente desassociadas da membrana.
 
3. Ligada a lipídio: Estão presas no interior da membrana celular. Pode interagir com o interior e exterior da célula. 
4. Ligada a outras proteínas.
Proteínas transportadoras canal
A proteína de canal permite a passagem de determinados íons ou moléculas. Esse canal pode está aberto ou fechado, isso vai depender da proteína que estamos falando. O canal também pode ficar sempre aberto, mas só vai ocorrer a passagem de moléculas específicas. Elas não mudam sua conformação. 
Proteínas transportadoras carreadores
A bomba de sódio e potássio é uma proteína carreadora (para 2 moléculas de potássio que entra, 3 moléculas de sódio que sai). Existe uma modificação na conformação tridimensional dessa proteína para que a molécula possa ser transportada. Ela pode girar abrir e fechar, entre outras formas. Elas possuem: 
· Sítios de ligações específicos para determinados substratos;
 
· Formam canais com “duas portas”: 2 portões de barreira entre os meios intra e extracelular (lentificação do transporte);
· Não criam passagem contínua como os canais iônicos. 
Os carboidratos das membranas
Açucares associados a lipídios e proteínas de membrana:
· Glicolipídeos e Glicoproteínas = Glicocálix 
Esses carboidratos vão está ligados a um lipídio formando um glicolipídeo ou a uma proteína formando uma glicoproteína. Esses carboidratos estão sempre voltados para o lado externo da membrana. 
O conjunto de glicolipídeos e glicoproteínas das membranas leva o nome de glicocálix. O glicocálix possui várias funções, como:
· Proteção da membrana; 
 
· Filtração (compostos que passam para serem absorvidos pelas células do epitélio intestinal – caso da imagem); 
· Microambiente; 
· Atividade enzimática; 
· Atividade antigênica;
· Reconhecimento e adesão celulares (espermatozóide e óvulo). 
Propriedades da membrana
1. Assimetria:
A membrana é formada por moléculas diferente. Os tipos de lipídeos e quantidade podem variar de uma célula para outra. Da mesma forma que as proteínas também mudam. 
2. Fluidez: 
A membrana plasmática é dinâmica. Tudo que está na membrana tem dinâmica. Lipídios, as caldas, proteínas e outros se movimentam.
A membrana é um mosaico fluido dinâmico (permite fusão pela estrutura/composição ser a mesma). 
A fluidez dessa membrana pode ser aumentada fazendo com que ela tenha mais espaço ou pode diminuir a fluidez para que as moléculas tenham dificuldade para passar. 
Esses fatores que regulam a fluidez é:
A. Temperatura: 
Quanto maior a temperatura, maior a fluidez. 
B. Índice de saturação lipídica:
Quanto maior for à saturação (mais ligação simples), menor a fluidez. Os fosfolipídios vão ficar mais juntos. Se a membrana estiver cheia de ligação dupla, a fluidez vai aumentar.
C. Colesterol: 
Maior quantidade de colesterol, menor fluidez. O colesterol é uma molécula que preenche os espaços entre os fosfolipídios da membrana. O colesterol anda carregado por uma proteína podendo ser de alta ou baixa densidade (HDL ou LDL). Todas as membranas biológicas animal possuem colesterol.
D. Permeabilidade seletiva: 
Moléculas vão passar pela membrana com uma maior facilidade (moléculas solúveis em lipídeos), outras vão precisar da ajuda de uma proteína e outras não vão passar. 
A membrana seleciona moléculas que vão passar facilmente, com dificuldade (proteínas) ou não passar.