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Unidade 4: Membranas Celulares
Disciplina: Biologia Celular e MolecularCentro de Ciências da SaúdeProfa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
[email protected]ó Reitoria de Pesquisa e de Pós Graduação – Bloco L
Unidade 4 – Membranas Celulares
• 4.1 Definição• 4.2 Funções• 4.3 Estrutura• 4.4 Propriedades
• 4.5 Comparações entre as células animais e vegetais
• 4.6 Transportes através da membrana
Membrana Plasmática
http://www.ehu.es/biomoleculas/lipidos/lipid34.htm
Entrada
Saída
Meio Extracelular
Meio Intracelular
Membrana Plasmática
http://www.ehu.es/biomoleculas/lipidos/lipid34.htm
•Definição:É o envoltório que toda célula possui (define seu
limites, e mantém as diferenças essenciais entre os meios interno e externo).
São estrutura altamente diferenciada, destinada a uma compartimentalizaçãoúnica, na natureza.
Capaz de selecionar, por mecanismos de transporte ativo e passivo, os ingredientes que devem passar, tanto para dentro como para fora das células.
Funções: Membrana Plasmática
• Isolamento Físico• mantém o conteúdo interno ou citoplasmático
separado, porém não isolado do meio externo;
Funções: Membrana Plasmática
• Controla a entrada de íons e nutrientes, a eliminação de excretas, e a liberação de produtos de secreção (permeabilidade seletiva);
• Homeostase intracelular:
Funiconamento Adequado
Seleção de Substâncias
http://paginas.ucpel.tche.br/~mflessa/bi6.html
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Funções: Membrana Plasmática
• Funções:
• Delimitação de Organelas
• Compartimentalização Intracelular
• Funções Especilizadas
• Separadamente• > Eficiência
, http://biorganela.blogspot.com/2010/11/mitocondria.html
Funções: Membrana Plasmática
• Funções:
• Sistemas Enzimáticos Membranares
• Ordenação Sequencial Enzimática
• Controle do Metabolismo
http://docentes.esalq.usp.br/luagallo/metcarboidratos.html
Funções: Membrana Plasmática
• Camadas que delimitam compartimentos;• Trocas Iônicas entre grupos de células;• Fixação e Migração Celular;
• Especializações:• Comunicação entre a célula e seu ambiente: ela contém
receptores que permitem reconhecer as moléculas ou as mudanças no ambiente externo;
• Suporte estrutural: as proteínas � formato celular � junções especializadas que estabiliza a estrutura.
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio7.php
Funções: Membrana Plasmática• Funções:
1. Transporte de substâncias necessárias ao crescimento e a renovação das estruturas celulares.
2. Transferência de informações (hormônios → modificação da atividade celular)
3. Transferência de estímulos físico-químicos (excitabilidade)
• Papel da membrana na análise de informações:
a) Mecanismo de reconhecimento celular
b) Inibição por contato
c) Suporte de atividades enzimáticas diversas
d) Fixação de substâncias medicamentosas
e) Fixação de vírus, toxinas ou células
f) Transferência de informações extracelulares
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/celulas-tronco/celulas-celulas-tronco.php
Estrutura da Membrana Plasmática
• Espessura: 6 a 9 nm• Identificável apenas em Microscópio Eletrônico
Estrutura da Membrana Plasmática
• Estrutura:M.E.
Acúmulo de informações indiretas sobrea membrana.
Experimentos fisiológicos.
M.L.
Não é capaz de revelar, diretamente, apresença da membrana.
Espessura abaixo do poder de resolução.
Silistino-Souza, 2009
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Estrutura da Membrana Plasmática
Junqueira; Carneiro, 2012
Estrutura da Membrana Plasmática
• Histórico:• Princípio → estrutura celular da membrana plasmática
• Evidências indiretas:
1. Overton (1902) → membrana plasmática era composta deuma delgada camada de lipídeos (baseado no fato de queas substâncias solúveis em solventes para lipídiospenetram na membrana plasmática).
2. Gorter e Gendell (1926) → eritrócitos hemolisados(camada dupla de moléculas lipídicas).
3. Danielli e Davson (1935) → bicamada lipídica no interior +proteínas aderidas a ambas as superfícies.
4. Roberton (1959) → modelo da Unidade de Membrana.
Estrutura da Membrana Plasmática
• Modelo Molecular da Membrana Celular:• A membrana plasmática é visualizada, após a
fixação por métodos convencionais em ME:• 2 camadas osmiófilas � afinidade pelo tetróxido de
ósmio• 1 camada osmiófoba• Estrutura com 3 camadas: • densa – clara – densa
• Estrutura trilaminar � UNIDADE DE MEMBRANA
Estrutura da Membrana Plasmática
• Modelo Molecular da Membrana Celular:• Zona clara � cadeias de hidrocarbonetos dos lipídios (cadeias
hidrofóbicas)• Camadas densas � proteínas de ambos os lados
• Primeiras observações ao ME:• estrutura formada por 3 camadas
• duas camadas densas externas de 2nm cada uma
• uma intermediária de aproximadamente 3,5nm.
Junqueira; Carneiro, 2012
Estrutura da Membrana Plasmática
• Lipídios de Membrana:• Moléculas Longas• Extremidade hidrofílica• Cauda hidrofóbica
Anfipáticos
http://dc207.4shared.com/doc/-jCNm6VD/preview.html
Componentes Químicos das Células
• Solubilidade:
• anfifílicas ou anfipáticas: a substância apresenta
parte da molécula hidrofóbica e parte hidrofílica.
• Exemplo: fosfolipídeos, detergentes, ácidos
graxos.
Cabeça Hidrofílica
Cauda Hidrofóbica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81gua_digital1654564.jpg/,
Aula
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Estrutura da Membrana Plasmática
• Lipídios de Membrana:• Fosfolipídios: Radical Fosfato
• Fosfoglicerídeos: (fosfatidilcolina, fosfatidiltreoninafosfatidiletanolamina);
• Esfingolipídios;
• Colesterol (apenas na célula animal);• Glicolipídios;
• Glicoesfingolipídios (receptores de superfície).
Estrutura da Membrana Plasmática
• Proteínas:• Integrais ou Intrínsecas e Periféricas ou Extrínsecas
Junqueira; Carneiro, 2012
Estrutura da Membrana Plasmática
• Proteínas:• Integrais ou Intrínsecas
• 70% das Proteínas de Membrana;• Firmemente associadas aos lipídios;
• Enzimas, glicoproteínas, proteínas trasnportadoras, receptores
• Transmembrana: atravessam a membrana uma vez ou são de passagem múltipla.
• Periféricas ou Extrínsecas• Livre de lipídios;
Estrutura da Membrana Plasmática
• Bicamada Lipídica;• Proteínas;
• Mosaico Fluído
Junqueira; Carneiro, 2012
Estrutura da Membrana Plasmática
• Lipídios
Junqueira; Carneiro, 2012
Cadeias Hidrofóbicas (interior)
Cabeças Hidrofílicas (intracelular)
Cabeças Hidrofílicas (extracelular)
Interação Hidrofóbica entre as cadeias
Estrutura da Membrana Plasmática
• Proteínas:
Junqueira; Carneiro, 2012
Resíduos Hidrofóbicos(interior)
Resíduos Hidrofílicos (intracelular)
Mergulhadas na bicamada lipídica.
Resíduos Hidrofílicos (extracelular)
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Estrutura da Membrana Plasmática
• Associação Proteínas entre Lipídios
Única α-hélice
Múltiplas α-hélice
Único lipídio ligado covalentemente a uma proteína
Interações
não covalentes
Com outras proteínas
Fosfolipídio de <concentração (fosfatidilinositol)
Estrutura da Membrana Plasmática
• Proteínas:
Junqueira; Carneiro, 2012
Camada Hidrofóbica(média)
Camada Hidrofílica (intracelular)
3 camadas
Camada Hidrofílica (externa)
Estrutura da Membrana Plasmática
• Carboidratos:Camada de hidratos de carbono (polissacarídeos) + proteínas
• Em todas as células:
• a) Glicolipídios → lipídios + carboidratos
• b) Glicoproteínas → proteínas + carboidratos
• Ex: fibronectina (↑ P.M.)
• Algumas células especiais:
• c) Glicosaminoglicanas
• Ex: Lâminas basais dos epitélios
• parede celular das células vegetais
• proteoglicanas (associadas com proteínas) células cartilaginosas e ósseas
• camada gelatinosa dos ossos de peixes e anfíbios
Junqueira; Carneiro, 2012
Modelo de Mosaico Fluido
• Concorda com todos os dados experimentais conhecidos;
• Aplicado a todas as membranas celulares (Mitocôndrias, Cloroplastos, Retículo Endoplasmático, Aparelho de Golgi, Envoltório Nuclear);
• Modelo: bicamada lipídica formando um fluído viscoso onde se inserem as proteínas (extrínsecas e intrínsecas).
Modelo do Mosaico Fluido
• Modelo Atual – Singer & Nicholson (1972):• Um duplo folheto de lipídios, cujos grupos hidrofílicos
ocupam a face externa e a face interna da membrana, e as cadeias de carbono dirigem-se perpendicularmente para a superfície dos 2 folhetos, no espaço que separa os grupos hidrofílicos.
• Proteínas intrínsecas (70%) � fortemente ligadas à membrana. São anfipáticas: pólo hidrofílico (fase aquosa extracelular) e parte interna hidrofóbica (mergulhada na camada lipídica);
• Proteínas extrínsecas ou periféricas (30%) →fracamente ligadas à superfície (forças eletrostáticas ou ligações hidrófobas).
Modelo do Mosaico Fluido
• S.J. Singer & G. Nicholson, 1972
http://probiokelinton.wordpress.com/2010/02/21/os-envoltorios-celulares/
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Proteínas e Lipídios de Membrana x Tipo Sanguíneo
• Grupo MN:• Parte Proteica e Glicídica da Glicoforina
(Glicoproteina da membrana dos eritrócitos)
• Grupo ABO:• Pequenas alterações nas estruturas dos
hidratos de carbono presente glicoproteina.• A: N-acetilgalactosamina;• B: galactose;• AB: N-acetilgalactosamina e/ou galactose;• O: posição livre.
Propriedades da Membrana
• Assimétrica:• Composição de lipídios e proteínas é ≠ nas
duas faces.
Junqueira; Carneiro, 2012
Propriedades da Membrana
• Assimétrica:• A membrana tem duas faces:
• Externa: em contato com outra célula – face E.• Face E tem carboidratos, ausentes na face P.
• Interna ou protoplasmática: em contato com o citoplasma: face P.
• Face P é negativa em relação à face E.
• As duas faces são diferentes química e eletricamente, por isto a membrana é assimétrica.
Propriedades da Membrana
• Compartimentalização de meios (interno e externo)• Lipídios Anfipáticos
Junqueira; Carneiro, 2012
Monocamada
Lipossomos Bicamada
Propriedades da Membrana
• Fluidez:• Componentes não ocupam posições definidas e são
susceptíveis de deslocações bidimensionais, de rotação ou de translação.
• Não se estabelecerem ligações fortes (covalentes) entre as diversas moléculas,
• Fosfolípidos podem trocar decamada (flip-flop).
Propriedades da Membrana
• Fluidez:• Flip-Flop:
• Mudança de camada:• Raro• Envolve a passagem da cabeça hidrofílica dentro
da camada hidrofóbica
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Propriedades da Membrana
• Permeabilidade diferenciada ou semi-permeável• Camada Hidrofóbica e Hidrofílica
• Transportes através de membrana
Propriedades da Membrana
• Continuidade:• Nunca apresentam bordas livres ou
descontinuidades;• Os espaços por ela delimitados, são sempre
fechados.• Poros nucleares:
• O núcleo não ser delimitado por uma só membrana, mas por um invólucro duplo, constituído por duas membranas paralelas.
• Estas estão aliás em perfeita continuidade com as membranas do retículo endoplasmático.
Propriedades da Membrana
• Resistência à tração:
Os fosfolípidos
ligações fracas
a integração dessas forças, em número extremamente elevado
resistência à tração
Manutenção da individualidade da célula
http://iecdpgolhosdafe.webnode.com.br/forum/
Bibliografia Sugerida
• JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000. – Capítulo 5
• ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. Porto Alegre: Artmed, 2004. – Capítulo 10
• CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A célula 2001. São Paulo: Manole, 2001.
• De ROBERTIS, E. M. F.; HIB, J. Bases da biologia celular e molecular. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001.