MEMBRANAS PLASMÁTICAS

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1 MEMBRANAS PLASMÁTICAS Essenciais para a vida da célula Funções: Forma da célula. Intercâmbio célula-meio. Delimita conteúdo celular. Reconhecimento celular. Recepção e transmissão de informações. 1

2 Um filme muito fino de moléculas de lipídeos e de proteínas São estruturas dinâmicas, fluidas, e a maior parte de suas moléculas é capaz de mover-se no plano da membrana MODELO ATUAL: MOSAICO-FLUIDO (NICHOLSON-SINGER) 2

3 Barreira relativamente impermeável à passagem da maioria das moléculas hidrossolúveis LIPÍDEOS Todas as moléculas de lipídeos nas membranas são ANFIPÁTICAS Uma típica molécula lipídica de membrana possui uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica. 3

4 - Os lipídeos mais abundantes nas membranas celulares são os fosfolipídeos. O fosfolipídeo mais comum na maioria das membranas é a fosfatidilcolina. Outros lipídeos incluem os esteróis (colesterol) e os glicolipídeos. - a molécula de fosfolipídeo consiste de uma porção polar (fosfato contendo uma cabeça que mistura-se com a água-hidrofílica) e uma não polar (cauda de ácido graxo, que não se mistura com a água-hidrofóbico) Colesterol Cabeça polar da molécula de colesterol Cabeça polar da molécula de fosfolipídeo Cauda apolar da molécula de fosfolipídeo Cauda apolar da molécula de colesterol 4

5 Moléculas de glicolipídeos. 5

6 CARACTERÍSTICAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA A bicamada lipídica é assimétrica Reflete as diferentes funções realizadas nas duas superfícies da membrana Fosfatidilcolina esfingomielina Glicolipídeos Meio Extracelular Fosfatidilserina Fosfatidiletanolamina Citoplasma 6

7 Proteínas da membrana principais responsáveis pelas funções específicas da membrana as quantidades e os tipos de proteínas são muito variáveis de um tipo de membrana para outro CLASSE FUNCIONAL EXEMPLO FUNÇÃO ESPECÍFICA Transportadoras bomba de Na+ bombeia de forma ativa Na+ para fora de célula e K+ para dentro Âncora integrina liga filamentos intracelulares de actina a proteínas extracel da matriz Receptoras PDGF liga PDGF extracelular e gera sinais intracelulares que acarretam crescimento e divisão cel Enzimas adenilato ciclase catalisa a produção intracelular de camp em resposta a sinais extracel Proteínas da membrana proteínas transmembrana estendem-se através da bicamada lipídica com parte de suas massas em ambos os lados são anfipáticas proteínas localizadas inteiramente no citosol associam-se com a metade interna da bicamada lipídica através de uma hélice anfipática exposta na superfície da proteína proteínas localizadas inteiramente externas à bicamada conectam-se à membrana por um ou mais grupos lipídicos covalentemente ligados proteínas ligadas indiretamente a uma das faces da membrana nenhuma de suas partes penetra no interior hidrofóbico da bicamada lipídica ligam-se a uma ou a outra face da membrana por interações não covalentes com outras proteínas 7

8 Proteínas transmembrana desempenham funções em ambos os lados da bicamada transportam moléculas através delas atuam como receptores Proteínas não-transmembrana exercem funções em apenas um dos lados da bicamada lipídica diversas proteínas envolvidas na sinalização intracelular são ligadas à metade citosólica da membrana plasmática por grupos lipídicos ligados covalentemente à proteína As proteínas da membrana podem ser associadas com a bicamada lipídica de vários modos 8

9 A superfície celular é recoberta com resíduos de açúcares PRINCÍPIOS DE TRANSPORTE TRANSMEMBRANA 9

10 A permeabilidade relativa de uma bicamada lipídica depende: 1 tamanho da molécula 2 solubilidade relativa em óleo Quanto menor for a molécula e quanto mais solúvel ela for em óleo rápida Para a maioria das substâncias existe uma relação direta entre sua solubilidade nos lipídios e sua capacidade de penetração nas células 10

11 Transporte através das proteínas de membrana - as proteínas de membrana podem fornecer um meio de transporte através da membrana através da formação de um canal através do lipídeo (canais protéicos) - Os canais permitem que solutos pequenos cruzem a membrana por difusão simples a favor de um gradiente eletroquímico -alguns canais estão abertos o tempo todo, enquanto outros possuem um tipo de portão Eles podem ser abertos: 1) em resposta a ligação de certas substâncias a um receptor da proteína, 2) Quando a concentração de um íon em particular se altera, 3) Quando o potencial elétrico da célula muda. PROTEÍNAS CARREADORAS E PROTEÍNAS-CANAL -canal: discriminam os solutos com base no tamanho e carga elétrica -carreadoras: permitem a passagem apenas a moléculas soluto que se encaixem no sítio de ligação da proteína 11

12 Os solutos atravessam a membrana por transporte passivo ou ativo Transporte diferença de concentração = Gradiente de Concentração. moléculas com carga elétrica = Gradiente Elétrico. Gradiente de Concentração + Gradiente Elétrico = Gradiente Eletroquímico. Difusão -A difusão simples é um dos processos físico-químicos mais importantes em fisiologia -difusão de moléculas de soluto de uma área de maior concentração para outra de mais baixa concentração - Durante o equilíbrio existe uma concentração uniforme de soluto em todos os lugares e o fluxo é o mesmo em todas as direções 12

13 -A difusão pode ocorrer através da membrana celular -pequenas moléculas sem carga entram pela bi-camada lipídica da membrana e facilmente se difundem a favor de um gradiente de concentração. - O quanto essa substância pode se difundir (taxa de difusão) depende: da sua solubilidade em lipídeo e seu tamanho molecular-pequenas moléculas de O 2 cruzam a membrana rapidamente. Transporte passivo e difusão facilitada todas as proteínas-canal e muitas proteínas carreadoras permitem aos solutos cruzar a membrana passivamente -molécula transportada sem carga é o gradiente de concentração que impulsiona o transporte passivo e determina sua direção -molécula transportada com carga tanto o gradiente de concentração quanto a diferença de potencial elétrico através da membrana (potencial de membrana) influenciarão o seu transporte 13

14 Transporte Passivo Difusão Simples Transporte Passivo Difusão Facilitada Proteína canal: Não necessita ligar o soluto Formam poros hidrofílicos que permitem a passagem de solutos específicos. Proteína carreadora: Ligam um soluto específico; Sofrem modificações conformacionais; Transfere o soluto através da membrana. 14

15 Osmose -o movimento de partículas de solutos para dentro e fora da célula é vital para a função normal da célula, mas é também vital para a célula que o solvente (água) possa mover-se para dentro e para fora. -osmose é um processo pelo qual a água move-se através de membranas com permeabilidade seletiva. É um caso especial de difusão: (difusão de solvente) -em uma célula viva a água move-se através da membrana a partir de de uma solução mais diluída para outra mais concentrada. 15

16 Resposta de um eritrócito humano a mudanças na osmolaridade Transporte ativo possibilita o transporte de solutos através da membrana contra seus gradientes eletroquímicos. É sempre mediado por proteínas carreadoras 16

17 Comparação entre o transporte passivo ao longo de um gradiente eletroquímico e o transporte ativo contra um gradiente eletroquímico Tipos de proteínas carreadoras envolvidas no transporte passivo ou ativo através da membrana uniportadoras transportam um único soluto de um lado a outro da membrana transportadores acoplados o transporte de um soluto depende da transferência simultânea ou sequencial de um segundo soluto, na mesma direção (SIMPORTE) ou na direção oposta (ANTIPORTE) 17

18 Três tipos de transporte mediado por carreador A Na+ -K+ ATPase Essa proteína carreadora bombeia ativamente Na+ para fora e K+ para dentro da célula contra seus gradientes eletroquímicos 18

19 Dois tipos de carreadores de glicose permitem às células do epitélio intestinal transferir glicose através do revestimento intestinal. Canais Iônicos e Propriedades Elétricas das Membranas Poros hidrofílicos através da membrana. Duas propriedades importantes distinguem os canais iônicos de simples poros aquosos: 1 seletividade iônica = apenas íons de tamanho e carga apropriados. 2 não são continuamente abertos ( portões ) = abrem em resposta a um estímulo específico: - voltagem; tensão mecânica; ligante - neurotransmissor; íon, nucleotídeo. 19

20 Canais iônicos respondem a diferentes tipos de estímulos. Corpo celular núcleo e maioria das organelas citoplasmáticas Dendritos ramificações do corpo celular. Função: captar estímulos Nódulo de Ranvier regiões do axônio não recobertas por bainha Bainha de Mielina células de Schwann que se enrolam no axônio. Isolante elétrico Axônio maior prolongamento. Presença de vesículas com neurotransmissores na porção terminal 20

21 As concentrações de íons dentro de uma célula são muito diferentes daqueles fora da célula CONCENTRAÇÃO CONCENTRAÇÃO COMPONENTE INTRACELULAR (Mm) EXTRACELULAR (mm) Cátions Na+ K+ Mg2+ Ca2+ H+ Ânions Cl , x x Condução do impulso nervoso Sentido: dendrito corpo celular axônio Estado de repouso: neurônio polarizado Na+ K+ Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio 21

22 Condução do impulso nervoso Na presença de estímulo despolarização da membrana, aumento de permeabilidade da membrana pelo Na+ e entrada deste no axônio Na+ K Condução do impulso nervoso Re-polarização da membrana: aumento de permeabilidade da membrana pelo K+ e saída deste no axônio Na+ K

23 Condução do impulso nervoso Bomba de Na+ e K+: restabelece as concentrações de Na+ e K+ dentro e fora do axônio após a passagem do impulso transporte ativo Na+ K+ Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio 23

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