Estudo dirigido - Biologia celular

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ESTUDO DIRIGIDO – BIOLOGIA CELULAR
-As membranas celulares permitem que as células crie barreiras que confinam moléculas específicas em compartimentos determinados. A bicamada lipídica é uma barreira de permeabilidade da maior parte das moléculas solúveis em água. Combinam a cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica (moléculas anfipáticas)
-A bicamada lipídica proporciona a estrutura básica e a função de barreira ara todas as membranas celulares Possuem canais altamente seletivos e ptns transportadoras que permite a importação e exportação de pequenas moléculas e íons específicos, outras proteínas da membrana atuam como sensores ou receptores que permite receber informações.
-As moléculas lipídicas das membranas são anfipáticas, possuindo regiões hidrofílicas e hidrofóbica. Tais propriedades promovem a sua organização espontânea em bicamadas quando expostas a água, formando compartimentos fechados que selam-se espontaneamente se rompidos. As propriedades mecânicas da membrana cresce/muda de formas, ela aumenta sua área sem que ocorra perda de sua extremidade
Para que não se rompa, quando ela se rompe, ela sela no local de perfuração. Elas têm também a função de barreira que delimita a célula.
-Há 3 classes principais de moléculas de lipídeos da membrana: Fosfolipídios, esteróis e glicolipídios. Os fosfolipídios fazem a constituição delimitando os espaços da célula, os esteróis são colesteróis que controlam o processo de fluidez, preenchendo os espaços vizinhos de fosfolipídios, organizando a fluidez, deixando-a mais ou menos fluida, os glicolipídios funcionam como estrutura contra danos mecânicos, além de conferir à célula superfície lubrificada que auxilia as células móveis como os leucócitos a se deslocarem em espaços pequenos e evita a adesão das células sanguíneas entre si ou na parede dos vasos sanguíneos, além de participarem do reconhecimento de um sítio de ligação específico, como exemplo a lectina, ptn especializada na ligação a cadeia lateral específica de oligossacarídeos.
-A bicamada lipídica é fluida, e as moléculas lipídicas podem difundir-se individualmente na sua monocamada. A membrana é assimétrica porque quando há síntese no complexo de golgi onde contém também a família de enzimas que modificam a localização dos fosfolipídios (as flipases) removem fosfolipídios específicos da metade da bicamada voltada para o espaço externo e os introduzem na monocamada voltada para o citosol. Novas fosfolipídios são sintetizados por enzimas ligadas à superfície citosolítica do retículo endoplasmático, utilizando AC graxos livres como substratos, as enzimas inserem os fosfolipídios recém sintetizados exclusivamente na metade citosolítica da bicamada e as scramblases que fazem a manutenção dos fosfolipídios na membrana, o que não é usado, fica retido no retículo endoplasmático e outras partes são usadas para suprir novos segmentos da membrana, redistribuindo os fosfolipídios que não estão simétricos na membrana.
-As duas monocamadas lipídicas de uma membrana celular apresentam composição distinta, refletindo as diferentes funções das duas faces da membrana . Formam organelas -> RE, Aparelho de golgi e as mitocôndrias. É uma barreira de permeabilidade da maior parte das moléculas solúveis em H2O.
-Uma célula exposta a diferentes temperaturas mantém a fluidez da sua membrana pela modificação da composição lipídica das suas membranas dependem da composição fosfolipídica e a natureza das caudas hidrocarbonadas, quanto mais unidas as camadas fosfolipídicas, mais compacta é menos fluida, é rígida, dificultando a passagem (difusão) de substâncias ( proteínas ), se ela não fosse fluida, seria mais difícil viver, crescer e se reproduzir, fator crucial para sinalização celular e distribuição homogênea entre as células filhas.
-As proteínas transmembranas se estendem pela bicamada lipídica geralmente como uma ou mais alfa-hélices, mas em alguns casos com uma folha-beta enrolada na forma de um barril. Todas as proteínas da membrana possuem uma única orientação na bicamada lipídica que é essencial para sua função, exemplo de proteínas receptoras transmembranas -> Parte receptora fica voltada para a parte externa da célula, e a parte sinalizadora para a parte interna.
-Outras proteínas de membrana não atravessam a bicamada lipídica, mas estão ligadas a uma das faces da membrana, seja por associação não covalente com outras proteínas da membrana pela ligação covalente da lipídeos, ou pela associação de uma alfa-hélice anfipática exposta com uma única camada lipídica essas proteínas atuam como canais, formando poros aquosos transversais à bicamada, que permite a passagem de pequenas moléculas solúveis em água. A parte voltada para o interior delimita a entrada de água, parte hidrofílica da molécula. A cadeia lateral voltada para o exterior do barril que fazem contato com a bicamada lipídica é hidrofóbica, permite a passagem de nutrientes, metabólitos e íons inorgânicos através da membrana externa, evitando a passagem de moléculas maiores.
-Apesar de muitas proteínas de membrana poderem se difundir rapidamente no plano da membrana, as células possuem meios de confinar proteínas em domínios de membrana específicos, As células podem também imobilizar proteínas de membrana específicas pela ligação a macromoléculas intracelular ou extracelular, o mecanismo de confinamento de proteínas específicas em áreas localizadas da membrana em bicamada, criando regiões de função especializada o domínios de membrana, as proteínas da membrana plasmática podem se prender a estruturas extracelulares ou ao córtex celular (camada situada logo abaixo da membrana plasmática e é formada por filamentos de actina e uma variedade de proteínas que se ligam a actina) A exemplo das células epiteliais que revestem o intestino, é importante que as proteínas de transporte envolvidas na absorção de nutrientes do intestino estejam confinadas na região apical das células, e as transporte na superfície basal (do fundo) e lateral.
-Diversas proteínas e alguns lipídeos expostos na superfície celular estão ligados a cadeia de açúcar, formando uma camada de carboidratos que ajudam a proteger e lubrificar a superfície celular, estando ainda mais envolvidas no reconhecimento celular específico. A camada de carboidratos na superfície das células de organismos multicelulares atua como um tipo de revestimento de diferenciação. Essa camada característica e cada tipo celular é reconhecida por outros tipos celulares que interagem no reconhecimento do ovócito pelo espermatozoide. Nas etapas iniciais das infecções bacterianas, a camada de carboidratos das superfície dos leucócitos chamada neutrófilos é reconhecida pelas células que revestem os vasos sanguíneos no local da infecção, tal reconhecimento induz a aderência dos neutrófilos à parede dos vasos sanguíneos e a sua migração da corrente sanguínea para o tecido infectado, onde elas ajudam a destruir as bactérias invasoras.
PROTEÍNAS DA MEMBRANA: A maior parte das funções da membrana são desenvolvidas por Ptns da membrana:
CLASSE FUNCIONAL: EXEMPLO: 
Transportadoras: BOMBA DE Na+ -> joga o Na+ para fora da célula
Canais iônicos: Canal de vazamento de K+-> Excitação celular
Âncoras: Integrinas-> Liga filamentos intracelulares de actina 
 Proteínas extracelulares
Receptoras: Receptoras de fatores de crescimento->Se liga a 
 Sinais extracelulares , transmembranas p/ 
 Intracelular que induz o cresc. e divisão celular
Enzimas: Adenilato-ciclase-> Catalisa produção intracelular
 De AMPc
*Essas proteínas podem ser transmembranas °associadas a monocamada, °ligadas a lipídeos, °ligadas a proteínas
	 
PEQUENA TANGENTE: °A bacteriorrodopsina é uma ptn bomba que, na presençade luz solar, milhares de moléculas de bacteriorrodopsinas bombeiam H+ para fora da célula ativamente.
° O revestimento dos eritrócitos é feito por uma proteína chamada Espectrina, longa, fina e flexível, ela quem dá suporte à membrana plasmática e mantém o formato bicôncavo da célula.
QUESTÃO 11-7 Descreva os diferentes métodos que as células utilizam para restringir as proteínas a regiões específicas da membrana plasmática. Uma membrana com diversas proteínas com movimento restrito ainda é fluida?
R: As proteínas podem ser presas ao córtex celular(camada situada logo abaixo da membrana plasmática) dentro da célula (A), a moléculas da matriz extracelular (B), ou a proteínas da superfície de outra célula (C). Barreiras de podem restringi-las a um domínio de membrana específico (D). A fluidez da bicamada lipídica não é afetada
QUESTÃO 11-8 Quais das seguintes sentenças estão corretas? Justifique sua resposta.
 A. Os lipídeos da bicamada lipídica giram rapidamente em torno de seu eixo longo. 
B. Os lipídeos da bicamada lipídica trocam de posição rapidamente uns com os outros na mesma monocamada.
 C. Os lipídeos da bicamada lipídica não fazem movimentos de flip-flop de uma monocamada para a outra
. D. As ligações de hidrogênio que se formam entre grupos cabeça dos lipídeos e moléculas de água são continuamente quebradas e novamente formadas.
R: (A, B, C, D. A bicamada lipídica é fluida porque as moléculas lipídicas podem realizar todos esses movimentos.)
 E. Os glicolipídios se deslocam entre diferentes compartimentos delimitados por membranas durante sua síntese, mas permanecem restritos a uma das faces da bicamada lipídica.
R: Função de reconhecimento extra celular
 F. A margarina contém mais lipídeos saturados do que os óleos vegetais dos quais é feita. 
R: Óleos são mais fluidos, logo possuem mais insaturações que margarinas
G. Algumas proteínas de membrana são enzimas.
R: Exemplos incluem as diversas enzimas de membrana envolvidas na sinalização celula
 H. A camada de açúcar que recobre as células as torna células mais viscosas.
R: glicocálice, que é feito de polissacarídeos e oligossacarídeos, é um importante lubrificante, por exemplo, para células que delimitam vasos sanguíneos ou que circulam na corrente sanguínea.
QUESTÃO 11-9 O que significa o termo “líquido bidimensional”?
R: Em um líquido bidimensional, as moléculas são livres para se mover apenas em um plano
QUESTÃO 11-10 A estrutura da bicamada lipídica é determinada pelas propriedades particulares das suas moléculas lipídicas. O que aconteceria se:
A. Os fosfolipídios tivessem apenas uma cauda hidrocarbonada, e não duas?
R: as moléculas se agregariam formando micelas, e não bicamadas.
B. As caudas hidrocarbonadas fossem mais curtas do que o normal, digamos com o comprimento de 10 átomos de carbono? 
R: As bicamadas lipídicas formadas seriam muito mais fluidas, pois as caudas teriam uma tendência menor de interagirem umas com as outras e menos hidrofóbicas, e as forças que induzem a formação da bicamada estariam reduzidas
C. Todas as caudas hidrocarbonadas fossem saturadas? 
R: As bicamadas lipídicas formadas seriam muito menos fluidas. Consistentes.
D. Todas as caudas hidrocarbonadas fossem insaturadas? 
R: As bicamadas lipídicas formadas seriam muito mais fluidas. Como o arranjo dos lipídeos seria menos compacto mais permeável a pequenas moléculas solúveis em água. 	
E. A bicamada contivesse uma mistura de dois tipos de moléculas fosfolipídicas, um tipo com as duas caudas hidrocarbonadas saturadas e o outro com as duas caudas hidrocarbonadas insaturadas?
R: Se assumirmos que as moléculas lipídicas estão misturadas, a fluidez da membrana não será modificada. Nessas bicamadas, entretanto, as moléculas lipídicas saturadas tendem a se agregar, pois podem empacotar-se de maneira muito mais eficaz umas com as outras, formando assim bolsões de fluidez reduzida. A bicamada não teria então propriedades uniformes na sua superfície.
F. Cada molécula de fosfolipídeo fosse ligada de modo covalente pelo átomo de carbono terminal de uma das suas caudas hidrocarbonadas à cauda de um fosfolipídeo da monocamada oposta?
R: As bicamadas lipídicas formadas não teriam suas propriedades modificadas.
QUESTÃO 11-11 Quais são as diferenças entre as moléculas fosfolipídicas e as moléculas de detergente? Qual modificação precisaria ser feita em uma molécula fosfolipídica para que se torne um detergente?
R: As moléculas fosfolipídicas têm formato ligeiramente cilíndrico. As moléculas de detergente têm formato cônico. Uma molécula de fosfolipídeo com apenas uma cauda hidrocarbonada, por exemplo, seria um detergente. Para transformar em detergente seria necessário aumentar sua cabeça hidrofílica e remover uma de suas caudas de modo que possa formar micelas, além de diminuir ligeiramente a cauda hidrofóbica de tamanho para que se solubilize em água.
QUESTÃO 11-13 Por que a membrana plasmática dos eritrócitos precisa de proteínas transmembranas?
R: Proteínas transmembranas transportam nutrientes e íons através da membrana plasmática. Proteínas transmembranas também ancoram a membrana plasmática ao córtex celular subjacente, reforçando a membrana para que ela resista às forças a que é submetida quando os eritrócitos são bombeados pelos pequenos vasos sanguíneos.
QUESTÃO 11-14 Considere uma proteína transmembrana que forme um poro hidrofílico na membrana plasmática de uma célula eucariótica permitindo a entrada de Na+ na célula, quando ativado por um ligante específico, na face extracelular. O poro é composto por cinco subunidades transmembranas similares, cada uma contendo uma α-hélice que atravessa a membrana, com suas cadeias laterais de aminoácidos hidrofóbicos voltados todos para um mesmo lado da hélice e suas cadeias laterais de aminoácidos hidrofílicos para o lado oposto. Considerando a função da proteína, de canal iônico que permite a entrada na célula de íons Na+, proponha um arranjo possível para as cinco α-hélices na membrana.
R: As faces hidrofílicas das cinco α-hélices estarão agregadas formando um poro que atravessa a bicamada lipídica e é delimitado pelas cadeias laterais dos aminoácidos hidrofílicos. As cadeias laterais hidrofóbicas na face oposta das α-hélices interagem com as caudas hidrofóbicas dos lipídeos.
QUESTÃO 11-17 Compare as forças hidrofóbicas que mantêm uma proteína de membrana na bicamada lipídica com as forças que ajudam no enovelamento das proteínas em uma estrutura tridimensional única.
R: A exposição de cadeias laterais de aminoácidos hidrofóbicos à água é energeticamente desfavorável. Primeiro, esses aminoácidos podem formar segmentos proteicos transmembrânicos na bicamada lipídica. Isso requer cerca de 20 aminoácidos sequenciais na cadeia polipeptídica. A outra forma é manter esses aminoácidos no interior da cadeia polipeptídica enovelada.
QUESTÃO 11-18 Qual dos seguintes organismos apresentará a maior porcentagem de fosfolipídeos insaturados nas suas membranas? Justifique a sua resposta.
 A. Peixe antártico
 B. Cobra do deserto
 C. Ser humano
 D. Urso polar
 E. Bactéria termofílica que habita fontes termais a 100°C
R: (A) Os peixes antárticos vivem em temperaturas abaixo de zero e são animais de sangue frio. Para manter a fluidez das membranas, nessas temperaturas, eles possuem uma alta porcentagem incomum de fosfolipídeos insaturados