Membrana Plasmática

Prévia do material em texto

Biologia Celular e Molecular 
 
Membrana Plasmática – Parte I 
 
Introdução 
A membrana plasmática delimita a célula 
e separa o interior do exterior. 
Nos eucariotos, as membranas também 
delimitam as organelas intracelulares, 
como o núcleo, a mitocôndria e o 
lisossomo. 
Têm a mesma arquitetura básica – uma 
bicamada fosfolipídica nas quais as 
proteínas estão embebidas.; atua como 
barreira à permeabilidade, ajudando a 
manter as diferenças características 
entre o interior e o exterior da célula ou 
da organela.; as proteínas embebidas 
conferem à membrana funções 
específicas. 
Os procariotos são circundados por uma 
membrana plasmática simples. No 
entanto, essa membrana plasmática 
simples tem centenas de tipos diferentes 
de proteínas integradas ao 
funcionamento da célula., como as 
proteínas de transporte de membrana, 
que possibilitam a entrada na célula 
através da bicamada fosfolipídica, que é 
impermeável. 
Os receptores na membrana plasmática 
são proteínas que permitem à célula 
reconhecer sinais químicos presentes em 
seu ambiente, e ajustar seu metabolismo 
ou padrão de expressão genica. 
Os eucariotos também têm uma 
membrana plasmática provida de muitas 
proteínas que desempenham uma 
diversidade de funções, entre as quais a 
sinalização celular e a conexão de células 
em tecidos. 
 
 
As membranas não são estruturalmente 
rígidas, devido a abundantes interações 
não covalentes que mantem unidos os 
lipídios e as proteínas. 
Além disso, no interior do plano da 
membrana há uma considerável 
mobilidade de lipídeos e proteínas 
individuais. 
De acordo com o modelo do mosaico 
fluido de biomembranas, inicialmente 
proposto por pesquisadores na década 
de 70, a bicamada lipídica se comporta 
em alguns aspectos como fluido 
bidimensional, com moléculas 
individuais capazes de se mover uma 
Cada membrana de organela tem 
um complemento único de 
proteínas que a capacita a 
desempenhar suas funções 
celulares características, como a 
geração de ATP (mitocôndria) e a 
síntese de DNA (núcleo) 
após a outra e girar no seu loca.l. Essa 
fluidez e essa flexibilidade permitem às 
organelas não apenas assumir suas 
formas típicas, mas também capacitam a 
propriedade dinâmica de brotamento e 
fusão de membranas, como ocorre 
quando são liberados os vírus de uma 
célula infectada e quando as membranas 
celulares internas do aparelho de Golgi 
exibem brotamentos em forma de 
vesículas no citosol. 
 
 
Bicamada lipídica: composição e 
organização estrutural 
Os fosfolipídeos mais comuns nas 
membranas são os fosfoglicerídeos. 
Todos os fosfolipídeos são moléculas 
anfipáticas – e consistem em dois 
segmentos com propriedades químicas 
muito distintas: uma “cauda” hidrofóbica 
de hidrocarbonetos compostos por 
ácidos graxos, que não interage com a 
água, além de um grupo apical polar, 
fortemente hidrofílico, com tendência a 
interagir com as moléculas de água. 
Além dos fosfolipideos, as 
biomembranas contem quantidades 
menores de outros lipídeos anfipáticos, 
como glicolipídeos e colesterol, que 
contribuem para o funcionamento das 
membranas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os fosfolipídeos formam bicamadas 
espontaneamente 
 
Quando uma suspensão de fosfoflipídeos 
é dispersada mecanicamente em solução 
aquosa, os fosfolipídeos se agregam em 
uma das três formas: micelas esféricas, 
lipossomos ou bicamadas fosfolipídicas. 
O tipo de estrutura formada por 
fosfolipídeos puros ou uma mistura de 
fosfolipídeos depende de vários fatores, 
incluindo o comprimento das cadeias acil 
graxas na cauda hidrofóbica, seu grau de 
saturação e a temperatura.. 
Em todas as três estruturas, o efeito 
hidrofóbico agrega as cadeias acil graxas, 
excluindo as moléculas de água do 
centro. 
As micelas são formadas se uma das 
duas cadeias acil graxas que constituem 
a cauda de um fosfolipídeo for removida 
por hidrólise, gerando um 
lisofosfolipídeo, como ocorre sob 
tratamento com a enzima fosfolipase. 
Os fosfolipídeos dessa composição nas 
células formam espontaneamente 
bicamadas fosfolipídicas simétricas. Cada 
camada fosfolipídica dessa estrutura 
lamelar é denominada folheto. As 
cadeias acil graxas hidrofóbicas em cada 
folheto minimizam seu contato com a 
água por meio do seu denso 
alinhamento no centro da bicamada, 
formando um núcleo hidrofóbico de 
aproximadamente 3 a 4nm de 
espessura.. 
Uma bicamada fosfolipídica pode ser de 
tamanho quase ilimitado – de 
micrometros a milímetros de 
comprimento ou largura – e pode conter 
dezenas de milhões de moléculas de 
fosfolipídeos. Seu centro hidrofóbico 
impede que a maioria das substancias 
hidrossolúveis atravesse de um lado da 
membrana para outro. 
 
As bicamadas fosfolipídicas formam um 
compartimento fechado que envolve um 
espaço aquoso interno 
Elas podem ser geradas em laboratório. 
As bicamadas sintéticas possuem três 
propriedades importantes. Primeiro, são 
praticamente impermeáveis a solutos 
hidrossolúveis (hidrofílicos), que não se 
difundem facilmente através da 
membrana.; isso inclui sais, açúcares e a 
maioria de outras moléculas hidrofílicas 
pequenas – incluindo a própria água. 
Segundo, sua estabilidade, pois 
interações hidrofóbicas e de van der 
Waals entre as cadeias acil graxas 
mantem a integridade do interior da 
estrutura da bicamada.; mesmo que o 
ambiente aquoso externo possa variar 
amplamente em poder iônico e PH, a 
bicamada tem força para reter sua 
arquitetura característica. 
Terceiro, todas as bicamadas 
fosfolipídicas podem formar 
espontaneamente compartimentos 
fechados, onde o espaço aquoso no 
interior é separado daquele do exterior. 
Desse modo, em solução aquosa, 
folhetos de bicamadas fosfolipídicas 
vedam espontaneamente suas bordas, 
formando uma bicamada esférica que 
envolve um compartimento aquoso 
central. O lipossomo é uma estrutura 
desse tipo vista em secção transversal. 
Nenhuma membrana em uma célula 
pode ter “bordas” com cadeias acil 
graxas de hidrocarbonetos expostas. 
Todas as membranas formam 
compartimentos fechados, semelhantes 
aos lipossomos quanto à arquitetura 
básica. 
Geralmente, as duas superfícies de uma 
membrana celular são chamadas de face 
citosólica e face exoplasmática. 
A face exoplasmática da membrana 
plasmática está voltada para longe do 
citosol. A face citosólica volta-se para o 
citosol. Do mesmo modo, para as 
organelas e vesículas circundadas por 
uma membrana simples, a face citosólica 
está voltada para o citosol. A face 
exoplasmática é sempre direcionada 
para longe do citosol e, nesse caso, fica 
no interior da organela em contato com 
o espaço interno aquoso. (lúmen) 
 
Três organelas – núcleo, mitocôndria e 
cloroplasto – são circundadas não por 
membrana única, mas por duas 
membranas. A superfície exoplasmática 
de cada 
 
membrana está voltada para o espaço 
entre as membranas. 
 
As biomembranas contem 3 classes 
principais de lipídeos 
Uma biomembrana típica, de fato, 
contem 3 classes de lipídeos anfipáticos: 
fosfoglierídeos, esfingolipídeos e 
esteróis, que diferem quanto a 
estruturas químicas, abundancia e 
funções na membrana. 
Enquanto todos os fosfoglicerídeos são 
fosfolipídeos., apenas alguns 
esfingolipideos o são e os esteróis não o 
são. 
Os fosfoglicerídeos, classe mais 
abundante dos fosfolipídeos, são 
derivados de glicerol-3-fosfato. Uma 
molécula típica de fosfoglicerídeo 
consiste em uma cauda 
 
hidrofóbica composta por duas cadeias 
de ácidos graxos (acil) esterificadas com 
os dois grupos hidroxila no glicerol 
fosfato e em um grupo apical polar 
unido a um grupo fosfato.. 
Um fosfoglicerídeo é classificado de 
acordo com a natureza dos seus lipídeos 
apicais. Nas fosfatidilcolinas, os 
fosfolipídeos mais abundantes na 
membrana plasmática, o grupo apical 
consiste em colina,um álcool carregado 
positivamente., esterificado com o 
fosfato carregado negativamente.. 
Quando as fosfolipases agem sobre os 
fosfoglicerideos, são produzidos 
lisofosfolipideos, que carecem de uma 
das duas cadeias acil. 
 
 
 
Os plasmogênios são um grupo de 
fosfoglicerídeos que contêm uma cadeia 
acil graxa conectada ao carbono 2 do 
glicerol por meio de uma ligação éster e 
uma longa cadeia de hidrocarbonetos 
ligada ao carbono 1 do glicerol por uma 
ligação éter. São especialmente 
abundantes em tecidos do cérebro e do 
coração humano. 
 
 
Uma segunda classe de lipídeo de 
membrana é a dos esfingolipídeos. 
Todos esses compostos são derivados da 
esfingosina, um álcool amino com longa 
cadeia de hidrocarbonetos, e contêm 
uma longa cadeia acil graxa ligada por 
uma ligação amida ao grupo amino da 
esfingosina. Alguns esfingolipídeos tem 
um grupo apical polar de fosfato. Na 
esfingomielina, o esfingolipídeo mais 
abundante, a fosfocolina é ligada ao 
grupo hidroxila terminal da esfingosina.. 
As esfingomielinas são similares, quanto 
á forma, aos fosfoglicerídeos e podem 
formar bicamadas mistas com eles. 
O colesterol e seus análogos constituem 
a terceira classe importante de lipídeos 
de 
 
membrana, os esteróis. A estrutura 
básica dos esteróis é um hidrocarboneto 
isoprenoide com 4 anéis. Embora o 
colesterol tenha a composição quase 
inteiramente de hidrocarboneto, ele é 
anfipático porque seu grupo hidroxila 
pode interagir com a água. O colesterol 
não é um fosfolipídeo pois carece de um 
grupo apical de fosfato. O colesterol é 
especialmente abundante nas 
membranas plasmáticas de células de 
mamíferos, mas inexistente na maioria 
das células procarióticas e em todas as 
células vegetais. 
O colesterol e outros esteróis são 
demasiadamente hidrofóbicos para 
formar sua própria estrutura de 
bicamad.a. Em vez disso, esses esteróis 
precisam intercalar-se nas moléculas de 
fosfolipídeos para serem incorporados 
nas biomembranas.. Uma vez assim 
intercalados, os esteróis proporcionam 
suporte estrutural às membranas, 
impedindo a compactação demasiada 
das cadeias de fosfolipídeos, a fim de 
manter um grau expressivo de fluidez de 
membrana e, ao mesmo tempo, conferir 
a rigidez necessária para sustentação 
mecânica. 
 
A maioria dos lipídeos e muitas 
proteínas se deslocam lateralmente 
nas biomembranas 
No plano bidimensional de uma 
bicamada, a ação térmica permite a 
rotação livre das moléculas lipídicas ao 
redor dos seus longos eixos e a difusão 
lateral dentro de cada folheto. Como 
esses movimentos são laterais ou 
rotacionais, as cadeias acil graxas 
permanecem no interior hidrofóbico da 
bicamada.. 
Essas taxas de difusão indicam que a 
bicamada é 100 vezes mais viscosa do 
que a água – aproximadamente a 
mesma viscosidade do óleo de oliva. 
Embora os lipídeos se difundam mais 
lentamente na bicamada do que em 
solvente aquoso, um lipídeo de 
membrana pode difundir-se o 
correspondente ao comprimento de 
uma célula bacteriana típica. 
Em bicamadas de membranas puras, os 
fosfolipídeos e os esfingolipídeos 
apresentam rotação e se movem 
lateralmente, mas não migram 
espontaneamente de um folheto a 
outro. (movimento denominado flip flop 
em inglês). A barreira energética é 
demasiadamente alta 
Os movimentos laterais de proteínas e 
lipídeos específicos de membrana 
plasmática podem ser quantificados pela 
técnica denominada recuperação de 
fluorescência após fotoemissao (FRAP) 
*aquele parágrafo do livro que eu não 
entendi 
 
A composição de lipídeos influencia 
as propriedades físicas de 
membranas 
Uma célula típica contém muitos tipos 
diferentes de membranas, cada qual 
com propriedades singulares derivadas 
da sua mistura particular de lipídeos e 
proteínas. As abundancias relativas de 
fosfoglicerídeos e esfingolipídeos 
diferem entre as membranas do retículo 
endoplasmático, onde os fosfolipídeos 
são sintetizados, e as do aparelho de 
Golgi, onde os esfingolipídeos são 
sintetizados.. 
O movimento de membranas de um 
compartimento pra outro pode 
enriquecer seletivamente certas 
membranas em lipídeos como o 
colesterol. 
O grau de fluidez da bicamada depende 
da composição lipídica, da estrutura das 
caudas hidrofóbicas fosfolipídicas e da 
temperatura. 
Os fosfolipídeos com cadeias acil graxas 
curtas, que tem menor área de 
superfície e, por isso, menos interações 
de van der Waals, formam bicamadas 
mais fluidas. Da mesma maneira, as 
dobras nas cadeias insaturadas no cis 
resultam na formação de interações de 
van der Waals menos estáveis com 
outros lipídeos, e, portanto, em 
bicamadas mais fluidas, em relação às 
cadeias saturadas, que podem 
empacotar-se mais firmemente. 
O colesterol é importante na 
manutenção da fluidez apropriada de 
membranas naturais, propriedade que 
se revela essencial para o crescimento e 
a reprodução celulares normais. O 
colesterol restringe o movimento 
aleatório de grupos apicais fosfolipídicos 
junto às superfícies externas dos 
folhetos, mas seu efeito sobre o 
movimento de caudas fosfolipídicas 
longas depende da concentração. 
Nas concentrações de colesterol 
presentes na membrana plasmática, a 
interação do anel esteroide com as 
caudas hidrofóbicas longas de 
fosfolipídeos tende a imobilizar esses 
lipídeos e, assim, diminuir a fluidez da 
biomembrana. Essa propriedade é que 
ajuda a organizar a membrana 
plasmática em subdomínios discretos de 
composição única de lipídeos e 
proteínas. Em concentrações de 
colesterol mais baixas, entretanto, o anel 
esteroide separa e dispersa as caudas 
fosfolipídicas, tornando as regiões 
internas da membrana ligeiramente mais 
fluidas. 
 A composição lipídica de uma bicamada 
também influencia sua espessura, que, 
por sua vez, pode influenciar a 
distribuição de outros componentes de 
membrana – como as proteínas – em 
determinada membrana. 
Outra propriedade dependente da 
composição lipídica de uma bicamada é 
a sua curvatura, que depende dos 
tamanhos relativos dos grupos apicais 
polares e das caudas apolares dos seus 
constituintes fosfolipídicos. Lipídeos com 
caudas longas e grupos apicais grandes 
tem formas cilíndricas; aqueles com 
grupos apicais pequenos tem forma 
cônica. 
Esse efeito de composição lipídica sobre 
a curvatura a bicamada exerce um papel 
na formação de membranas altamente 
curvadas, como os sítios de brotamento 
viral e a formação de vesículas internas a 
partir da membrana plasmática. . 
 
A composição lipídica é diferente nos 
folhetos exoplasmáticos e citosólico 
Uma característica de todas as 
biomembranas é a assimetria na 
composição lipídica através da 
bicamada. Embora a maioria dos 
fosfolipídeos esteja presente em ambos 
os folhetos da membrana, alguns são 
geralmente mais abundantes em um 
outro folheto. 
Ao contrario de fosfolipídeos específicos, 
o colesterol é distribuído de forma 
relativamente uniforme em ambos os 
folhetos de membranas celulares. A 
abundancia relativa de um fosfolipídeo 
em particular nos dois folhetos de uma 
membrana plasmática pode ser 
determinada experimentalmente com 
base na suscetibilidade de fosfolipídeos 
à hidrólise por fosfolipases, enzimas que 
clivam as ligações éster pelas quais 
cadeias acil e grupos apicais são 
conectados à molécula lipídica. 
Quando adicionadas ao meio externo, as 
fosfolipases são incapazes de atravessar 
a membrana e, desse modo, elas clivam 
os grupos apicais de apenas aqueles 
lipídeos presentes na face 
exoplasmática; os fosfolipídeos no 
folheto citosólico são resistentes à 
hidrólise porque as enzimas não 
conseguem penetrar na face citosólica 
da membrana plasmática. 
Os fosfolipídeos não migram 
espontaneamente (flip flop) de um 
folheto para o outro. Em parte, a 
assimetria na distribuição de 
fosfolipídeos pode refletironde esses 
fosfolipídeos são sintetizados no retículo 
endoplasmático e no aparelho de Golgi. 
A esfingomielina é sintetizada na face 
luminal (exoplasmatica) do aparelho de 
Golgi, que se torna a face exoplasmática 
da membrana plasmática. Os 
fosfoglicerideos são sintetizados na face 
citosólica na membrana do RE, 
topologicamente equivalente à face 
citosólica da membrana plasmática. 
A localização preferencial de lipídeos em 
uma face da bicamada é necessária para 
uma diversidade de funções das 
membranas. Por exemplo, os grupos 
apicais de todas as formas fosforiladas 
de fosfatidilinositol, fontes importantes 
de segundos mensageiros, estão 
voltadas para o citosol. 
A estimulação de muitos receptores de 
superfície celular por seu ligante 
correspondente resulta na ativação da 
enzima citosólica fosfolipase C. 
 
O colesterol e os esfingolipídeos se 
associam a proteínas específicas em 
microdomínios de membrana 
Os lipídeos de membrana não são 
distribuídos aleatoriamente em cada 
folheto da bicamada.. Considerando que 
o colesterol e a esfingomielina são 
lipídeos encontrados em bicamadas mais 
ordenadas, menos fluidas, 
pesquisadores formularam a hipótese 
que eles formam microdomínios, 
denominados balsas lipídicas.; esses 
microrganismos são envolvidos por 
outros fosfolipídeos, mais fluidos. 
Essas frações de balsas contem um 
subconjunto de proteínas de membrana 
plasmática, muitas das quais estão 
implicadas na percepção de sinais 
extracelulares e na transmissão deles 
para o citosol. 
 
As células armazenam em gotículas 
lipídicas os lipídios em excesso 
Gotículas lipídicas são estruturas 
vesiculares, compostas por triglicerídeos 
e ésteres de colesterol, que se originam 
do RE e têm a função de 
armazenamento lipídico. 
Os lipídios em excesso são enviados para 
essas gotículas, facilmente visualizados 
em células vivas mediante emprego do 
corante vermelho Congo. As gotículas 
também servem como plataformas para 
armazenagem de proteínas destinadas á 
degradação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proteínas de membrana: Estrutura e 
funções básicas 
São definidas pela sua localização dentro 
da superfície da bicamada lipídica ou 
junto a ela. As proteínas associadas a 
uma membrana em particular são 
responsáveis por suas atividades 
diferenciais. 
Os tipos e as quantidades de proteínas 
associadas a biomembrana variam de 
acordo com a natureza da célula e a 
localização subcelular. 
A bicamada lipídica apresenta um 
ambiente hidrofóbico bidimensional 
característico para proteínas de 
membrana. 
Os domínios proteicos sobre a superfície 
extracelular da membrana plasmática 
geralmente se ligam a moléculas 
extracelulares, incluindo proteínas de 
sinalização externa, íons e pequenos 
metabólitos., bem como proteínas sobre 
outras células ou no ambiente externo. 
Os segmentos de proteínas no interior 
da membrana cumprem múltiplas 
funções, como a formação de canais e 
poros através dos quais íons e moléculas 
entram e saem das células. 
 
As proteínas interagem com membranas 
por meio de três maneiras diferentes 
Podem ser classificados em 3 categorias: 
integrais, ancoradas em lipídeos e 
periféricas. 
As proteínas integrais de membrana 
atravessam uma bicamada fosfolipídica 
e compreendem três segmentos.. 
Os domínios citosólicos e exoplasmático 
têm superfícies exteriores hidrofílicas 
que 
 
 
interagem com o ambiente aquoso nas 
faces citosólicas e exoplasmica da 
membrana. 
Por outro lado, segmentos que 
atravessam a membrana geralmente 
contem muitos aminoácidos 
hidrofóbicos cujas cadeias laterais 
projetam-se para fora e interagem com 
o centro de hidrocarbonetos hidrofóbico 
da bicamada lipídica. 
As proteínas de membrana ancoradas 
em lipídeos são ligadas covalentemente 
a uma ou mais moléculas lipídicas. O 
segmento hidrofóbico do lipídeo ligado é 
embebido em um folheto da membrana 
e ancora a proteína à membrana.. A 
cadeia polipeptídica não penetra na 
bicamada fosfolipídica. 
As proteínas periféricas de membrana 
não estabelecem contato direto com o 
centro hidrofóbico da bicamada lipídica. 
Em vez disso, elas são ligadas à 
membrana direta ou indiretamente 
mediante interações com proteínas 
integrais ou proteínas ancoradas em 
lipídeos ou diretamente por meio de 
interações com grupos apicais lipídicos. 
Além dessas proteínas intimamente 
associadas à bicamada, filamentos do 
citoesqueleto podem ser associados com 
menor afinidade à face citosólica, 
geralmente por meio de uma ou mais 
proteínas periféricas. Essas associações 
com o citoesqueleto proporcionam 
suporte para diferentes membranas 
celulares, auxiliando na determinação da 
forma celular e das propriedades 
mecânicas. 
 
 
A maioria das proteínas transmembrana 
tem hélices alfa que atravessam a 
membrana 
O repertório de estruturas enoveladas 
nos domínios transmembranas de 
proteínas integrais de membrana é 
muito limitado, com predomínio da 
hélice alfa hidrofóbica. 
As proteínas dotadas de hélices alfa que 
atravessam a membrana são embebidas 
nas membranas de maneira estável, 
devido a interações hidrofóbicas 
energicamente favoráveis e interações 
de van der Waals das cadeias laterais 
hidrofóbicas do domínio com lipídeos 
específicos. 
Um domínio hélice alfa é suficiente para 
incorporar à membrana uma proteína 
integral. Entretanto, muitas proteínas 
têm mais de uma hélice alfa 
transmembrana. Em geral, uma hélice 
alfa embebida na membrana é composta 
por um segmento contínuo de 20 a 25 
aminoácidos hidrofóbicos (não 
carregados) 
O comprimento previsto de uma hélice 
alfa (3,75nm) é apenas o suficiente para 
atravessar o centro de hidrocarbonetos 
de uma bicamada fosoflipídica. 
As cadeias laterais hidrofóbicas 
projetam-se para fora da hélice e 
formam interações de van der Waals 
com as cadeias acil graxas na bicamada. 
a) Glicoforina A 
A principal proteína na membrana 
plasmática das hemácias, é uma 
representativa proteína transmembrana 
de uma só passagem, que contem 
apenas uma hélice alfa que atravessa a 
membrana.. A hélice alfa de 23 resíduos 
que atravessa a membrana é composta 
por aminoácidos com cadeias laterais 
hidrofóbicas, que interagem com cadeias 
acil graxas na bicamada circundante. A 
glicoforina A forma dímeros: a hélice 
transmembrana de glicoforina A associa-
se à hélice transmembrana 
correspondente em uma segunda 
glicoforina A, formando uma estrutura 
de super-hélice. 
 
b) Família dos receptores acoplados 
à proteína G 
Um grande e importante grupo de 
proteínas integrais de membrana é 
definido pela presença de sete hélices-
alfa que atravessam a membrana. Esse 
grupo inclui a grande família dos 
receptores de superfície celular 
acoplados à proteína G. Uma dessas 
proteínas transmembrana de múltiplas 
passagens de estrutura conhecida é a 
bacteriorodopsina. 
c) Aquaporinas 
As aquaporinas constituem em uma 
grande família proteína altamente 
conservadas que transportam água, 
glicerol e outras moléculas hidrofílicas 
através de membranas. As aquaporinas 
são tetrâmeros de 4 subunidades 
idênticas. Cada uma das 4 subunidades 
tem 6 hélices alfa que atravessam a 
membrana.. O canal de glicerol Glfp tem 
uma longa hélice transmembrana com 
uma curvatura no meio e, o mais 
admirável, duas hélices que atravessam 
apenas a metade da membrana. 
Portanto, algumas hélices embebidas na 
membrana não atravessam a bicamada 
inteira.. 
A aquaporina 0 é a proteína mais 
abundante na membrana plasmática das 
células fibrosas que constituem a parte 
principal do cristalino do olho humano. 
Como outras proteínas, ela é um 
tetrâmero de subunidades idênticas. A 
superfície da proteína não é coberta por 
um conjunto de sítios de ligação 
uniformes para moléculas fosfolipídicas. 
Em vez disso, as cadeias laterais acil 
graxasse ligam com alta afinidade à 
superfície externa hidrofóbica e irregular 
das proteínas; esses lipídeos são 
conhecidos como fosfolipídeos anelares. 
d) Receptor de antígeno na célula T 
É composto por quatro dímeros 
separados, cujas interações são 
determinadas por interações carga-carga 
entre as hélices alfa na “profundidade” 
apropriada no centro de 
hidrocarbonetos da bicamada lipídica.. A 
atração eletrostática de cargas positivas 
e negativas em cada dímero auxilia os 
dímeros a se encontrarem mutualmente. 
 
Múltiplas fitas B nas porinas formam 
“barris” que atravessam a membrana 
 
 
 
 
As porinas constituem uma classe de 
proteínas transmembrana cuja estrutura 
difere radicalmente da de outras 
proteínas integrais, com base nos 
domínios transmembrana de hélices alfa. 
As sequencias de aminoácidos das 
porinas não contem os segmentos 
hidrofóbicos longos e contínuos, típicos 
de proteínas integrais com domínios de 
hélices alfa que atravessam a 
membrana. Ao contrario, é a superfície 
externa da porina completamente 
enovelada que expõe sua porção 
hidrofóbica ao centro de 
hidrocarbonetos da bicamada lipídica. 
Ao contrário de uma proteína globular 
hidrossoluvel típica, uma porina tem 
interior hidrofílico e exterior 
hidrofóbico.; Nesse sentido, é como se 
as porinas estivessem ao avesso. 
Lipídeos ligados covalentemente 
ancoram algumas proteínas à membrana 
Em células eucarióticas, lipídeos ligados 
covalentemente podem ancorar algumas 
proteínas hidrossolúveis a um ou outro 
folheto da membrana. Nessas proteínas 
ancoradas em lipídeos, as cadeias 
lipídicas de hidrocarbonetos são 
embebidas na bicamada, mas a proteína 
propriamente não penetra a bicamada. 
As âncoras lipídicas usadas para ancorar 
proteínas à face citosólica não são 
usadas para a face exoplasmática e vice 
versa. 
Algumas proteínas de superfície celular e 
proteínas especializadas, com 
polissacarídeos ligados covalentemente 
denominados proteoglicanos, são ligadas 
à face exoplasmática da membrana 
plasmática por um terceiro tipo de grupo 
âncora, o glicosilfosfatidilinositol (GPI). 
As estruturas exatas de ancoras de GPI 
variam muito em diferentes tipos 
celulares, mas sempre contêm 
fosfatidilinositol (PI), cujas duas cadeias 
acil graxas se estendem para a bicamada 
lipídica, exatamente como aquelas de 
fosfolipídeos típicos de membrana. 
As proteínas e os glicolipídeos 
transmembranas apresentam orientação 
assimétrica na bicamada 
Com relação às faces da membrana, 
cada tipo de proteína transmembrana 
tem uma orientação específica, 
conhecida como sua topologia. Seus 
segmentos citosólicos voltam-se sempre 
para o citoplasma e os segmentos 
exoplasmáiticos estão sempre voltados 
para o lado oposto da membrana. Essa 
assimetria na orientação das proteínas 
proporciona propriedades distintas às 
duas faces da membrana. As proteínas 
de membrana nunca foram observadas 
em movimento flip-flop; esse 
movimento, que requer um 
deslocamento transitório de resíduos 
hidrofílicos de aminoácidos através do 
interior hidrofóbico da membrana, seria 
energicamente desfavorável. Dessa 
maneira, a topologia assimétrica de uma 
proteína transmembrana, estabelecida 
pela sua inserção na membrana durante 
sua síntese, é mantida durante toda a 
existência da proteína. 
Muitas proteínas transmembranas 
contêm cadeias de carboidratos 
covalentemente ligadas a cadeias 
laterais de serina, treonina ou 
asparagina do polipeptídeo. Essas 
glicoproteínas transmembranas estão 
sempre orientadas de modo que todas 
as cadeias de carboidratos estejam no 
domínio exoplasmático. Da mesma 
maneira, os glicolipídeos, nos quais uma 
cadeira de carboidratos está ligada à 
cadeia principal de glicerol ou de 
esfingosina de um lipídeo de membrana, 
estão sempre localizados no folheto 
exoplasmático, com a cadeia de 
carboidratos projetando-se a partir da 
superfície de membrana. 
As glicoproteínas e os glicolipídeos são 
especialmente abundantes nas 
membranas plasmáticas de células 
eucarióticas e nas membranas dos 
compartimentos intracelulares que 
estabelecem rotas secretoras e 
endocíticas; eles inexistem na 
membrana mitocondrial interna, nas 
lamelas dos cloroplastos e em diversas 
outras membranas intracelulares. 
Os motivos de ligação a lipídeos ajudam 
a direcionar proteínas periféricas à 
membrana 
Muitas enzimas hidrossolúveis utilizam 
fosfolipídeos como seus substratos, e, 
portanto, devem ligar-se às superfícies 
de membranas. As fosfolipases, por 
exemplo, hidrolisam ligações variadas 
nos grupos apicais de fosfolipídeos e, 
desse modo, desempenham uma 
diversidade de papéis nas células – 
ajudando a degradar membranas 
celulares danificadas ou envelhecidas, 
gerando precursores para moléculas 
sinalizadores e servindo até como 
componentes ativos em muitos venenos 
de serpentes. 
As proteínas podem ser removidas da 
membrana por detergentes ou soluções 
altamente salinas 
Os detergentes são moléculas 
anfipáticas que rompem as membranas 
mediante intercalação nas bicamadas 
fosfolipídicas e, desse modo, podem ser 
usados para solubilizar lipídeos e muitas 
proteínas de membrana. A parte 
hidrofóbica de uma molécula de 
detergente é atraída pelos 
hidrocarbonetos fosfolipídicos e 
rapidamente 
se mistura a eles; a parte hidrofílica é 
fortemente atraída pela água. 
Em concentrações muito baixas, os 
detergentes se dissolvem em água pura 
como moléculas isoladas. À medida que 
a concentração aumenta, as moléculas 
começam a formar micelas – pequenos 
agregados esféricos em que as partes 
hidrofílicas da molécula voltam-se para 
fora e as partes hidrofóbicas agrupam-se 
no centro. 
Os detergentes iônicos e não iônicos 
interagem diferentemente com 
proteínas e tem funções distintas no 
laboratório. 
Os detergentes iônicos ligam-se às 
regiões hidrofóbicas expostas de 
proteínas de membrana, bem como aos 
centros hidrofóbicos de proteínas 
hidrossolúveis. Devido à sua carga, esses 
detergentes também podem romper 
ligações iônicas e ligações de hidrogênio. 
Em concentrações altas, por exemplo, o 
dodecilssulfato de sódio desnatura 
completamente proteínas mediante 
ligação a cada cadeia lateral. 
Os detergentes não iônicos geralmente 
não desnaturam proteínas e, assim, são 
uteis na extração de proteínas – nas suas 
formas enoveladas e ativa – da 
membrana, antes que elas sejam 
purificadas. 
Em concentrações altas, os detergentes 
não iônicos solubilizam membranas 
biológicas por meio da formação de 
micelas mistas de detergente, 
fosfolipídeo e proteínas integrais de 
membrana; essas micelas são estruturas 
volumosas hidrofóbicas que não se 
dissolvem em solução aquosa. 
 
 
 
Fosfolipídeos, esfingolipídeos e 
colesterol: síntese e movimento 
intracelular 
O movimento de lipídeos, especialmente 
os componentes de membrana entre 
diferentes organelas é fundamental para 
a manutenção da composição e das 
propriedades das membranas e da 
estrutura celular global. 
Um princípio fundamental da biossíntese 
de membranas é que as células 
sintetizam novas membranas somente 
pela expansão de membranas existentes. 
Embora algumas etapas iniciais da 
síntese de lipídeos de membrana 
ocorram no citoplasma, as etapas finais 
são catalisadas por enzimas ligadas a 
membranas celulares preexistentes, e os 
produtos são incorporados à membrana 
à medida que elas são geradas. 
Os ácidos graxos são formados a partir 
de unidades básicas de 2 carbonos, por 
diversas enzimas importantes 
Os ácidos graxos desempenham muitos 
papeis importantes nas células. Além de 
serem fonte de combustível celular, os 
áciso graxos são componentes básicos 
de fosfolipídeos na constituição de 
membranas celulares e também 
ancoram algumas proteínas às 
membranas celulares. Portanto, a 
regulação da síntese de ácidosgraxos 
exerce um papel essencial na regulação 
da síntese de membranas como um 
todo. 
Os principais ácidos graxos nos 
fosfolipídeos contem 14,16, 18 ou 20 
átomos de carbono e incluem tanto 
cadeias insaturadas como saturadas. 
Os ácidos graxos são sintetizados a partir 
do acetato, CH3COO-, bloco construtor 
de 2 carbonos. Nas células, tanto o 
acetato quanto os intermediários na 
biossíntese de ácidos graxos são 
esterificados à grande molécula 
hidrossolúvel da coenzima A (coA) 
A acetil COA é um intermediário muito 
importante no metabolismo da glicose, 
ácidos graxos e muitos aminoácidos. 
Os ácidos graxos saturados contendo 14 
ou 16 átomos de carbono são formados 
a partir da acetil CoA por duas enzimas: 
acetil-CoA carboxilase e acido graxo 
sintetase. Em células animais, essas 
proteínas são encontradas no citosol; em 
plantas, são encontradas nos 
cloroplastos. 
Pequenas proteínas citosólicas facilitam 
o movimento de ácidos graxos 
Para serem transportados livres ou não 
esterificados por meio do citoplasma 
celular, os ácidos graxos geralmente são 
ligados por proteínas de ligação de 
ácidos graxos (FABPs), que facilitam o 
movimento intracelular de muitos 
lipídeos. Essas proteínas contem uma 
porção hidrofóbica revestida por folhas 
B. 
A expressão das FABPs celulares é 
regulada coordenadamente com as 
exigências celulares para a captação e a 
liberação de ácidos graxos. Assim, os 
níveis de FABP são elevados em 
músculos ativos usando ácidos graxos 
para a geração de ATP e em adipócitos, 
quando estão captando ácidos graxos 
para armazenagem como triglicerídeos 
ou liberando-os para a utilização por 
outras células.. 
A importância das FABPs no 
metabolismo dos ácidos graxos é 
realçada pelas constatações que podem 
representar cerca de 5% de todas as 
proteínas citosólicas no fígado; além 
disso, a inativação genética da FABP do 
músculo cardíaco converte o coração de 
um músculo que queima principalmente 
ácidos graxos como fonte de energia em 
um que queima principalmente glicose. 
Os ácidos graxos são incorporados aos 
fosfolipídeos principalmente na 
membrana do RE 
Os ácidos graxos não são incorporados 
diretamente aos fosfolipídeos; em vez 
disso, nas células eucarióticas, eles são 
primeiramente convertidos em ésteres 
de CoA. Em células animais, a síntese 
subsequente de fosfolipídeos é realizada 
por enzimas associadas à face citosólica 
da membrana do RE (geralmente o RE 
liso); por meio de uma série de etapas, 
CoAs acil graxas, glicerol-3-fosfato e 
precursores dos grupos apicais polares 
são ligados e, após, inseridos na 
membrana do RE. 
O fato de essas enzimas serem 
localizadas no lado citosólico da 
membrana significa que existe uma 
assimetria inerente na biogênese da 
membrana: novas membranas são 
sintetizadas inicialmente apenas em um 
folheto – fato com consequências 
importantes para a distribuição 
assimétrica de lipídeos nos folhetos da 
membrana.. Uma vez sintetizados no RE, 
os fosfolipídeos são transportados para 
outras organelas e para a membrana 
plasmática. 
Os esfingolipídeos são também 
sintetizados indiretamente a partir de 
percursores múltiplos. Alguma síntese de 
esfingolipídeos também pode ocorrer 
nas mitocôndrias. Após a conclusão da 
sua síntese no aparelho de golgi, os 
esfingolipídeos são transferidos para 
outros compartimentos celulares por 
mecanismos mediados por vesículas 
As filipases movem fosfolipídeos de um 
folheto da membrana ao folheto oposto 
Diversos fosfolipídeos são 
assimetricamente distribuídos nos dois 
folhetos da membrana do RE e de outras 
membranas celulares. 
Os fosfolipídeos não se deslocam 
facilmente de um folheto para outro (flip 
flop). Para que a membrana do RE se 
expanda mediante o crescimento de 
ambos os folhetos e tenham 
fosfolipídeos distribuídos 
assimetricamente, seus componentes 
fosfolipídicos devem ser capazes de 
mover-se de um folheto da membrana 
para outro. 
Embora os mecanismos empregados 
para gerar e manter a assimetria dos 
lipídeos de membrana ainda não sejam 
bem compreendidos, fica evidente que 
as filipases desempenham papel 
preponderante; essas proteínas integrais 
de membrana utilizam a energia da 
hidrólise do ATP para facilitar o 
movimento das moléculas de 
fosfolipídeos de um folheto ao outro. 
O colesterol é sintetizado por enzimas 
no citosol e na membrana do RE 
O colesterol é o principal esterol em 
células animais e é sintetizado no fígado. 
*resumo manuscrito 
Colesterol e fosfolipídeos são 
transportados entre organelas por meio 
de vários mecanismos 
As etapas finais da síntese de colesterol 
e fosfolipídeos ocorrem principalmente 
no RE. Desse modo, a membrana 
plasmática e as membranas que 
delimitam outras organelas devem obter 
esses lipídeos de um ou mais processos 
intracelulares de transporte. 
No entanto, várias linhas de evidencia 
sugerem que, por meio de outros 
mecanismos, existe entre organelas um 
substancial movimento de colesterol e 
fosfolipídeos.