07 aula - membrana celular
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Membrana Celular:Estrutura e transporte
Membrana Plasmática• Membrana que envolve todas as células vivas
▫ define os limites e os compartimentos celulares e mantém as diferenças essenciais entre os meios intra e extracelular
Membrana Plasmática
• Estrutura fina, flexível e elástica de 7,5 a 10 nm de espessura;
• Composição aproximada:▫ proteínas – 55%▫ fosfolipídios – 25%▫ colesterol – 13%▫ outros lipídios – 4%▫ carboidratos – 3%
Estrutura• Modelo do Mosaico fluido Singer e Nicolson, 1972
(Science, 175(4023): 720-731).
Propriedades da membrana• Assimetria as duas faces da membrana não
possuem a mesma composição lipídica, glicídica e proteica ▫ carboidratos encontram-se em geral na face externa▫ cargas elétricas se distribuem diferentemente
face citoplasmática em geral com maior carga negativa
Meio extracelular
citoplasma
filamentosprotéicos
PROTEÍNA DE RECONHECIMENTO
RECEPTOR PROTÉICO
PROTEÍNATRANSPORTADOR
ASítio ligante
BICAMADALIPÍDICA
FOSFOLIPÍDIO COLESTEROL
CARBOIDRATO
Propriedades da membrana• Fluidez componentes da
membrana não ocupam posições definidas▫ são susceptíveis a deslocações
bidimensionais de rotação ou de translação
▫ fosfolipídios podem trocar de camada (flip-flop)
http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/biomembrane1/structure.html
Propriedades da membrana
• Continuidade nunca apresenta bordas livres ou descontínuas e os espaços por ela delimitados são sempre fechados
Propriedades da membrana• Elasticidade e Resistência à tração
devido ao número elevado de 2 tipos principais de ligações não-covalentes:
▫ interações hidrofóbicas entre as cadeias de ácidos graxos dos fosfolipídios
• regiões hidrofóbicas (apolares) tendem a se associar no interior da bicamada lipídica para manter distância do contato com a água
▫ interações hidrofílicas entre• grupos iônicos de proteínas• grupos polares de fosfolipídios
• em contato direto com a fase aquosa das superfícies
▫ outras interações• pontes de hidrogênio• interações eletrostáticas
Propriedades da membrana• Permeabilidade seletiva permeável apenas a
algumas substâncias
http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/biomembrane1/permeability.html
Por que é importante conhecer a constituição química da membrana plasmática?
Bicamada Lipídica
Fosfolipídios afinidade diferencial com a água
1. Cabeça hidrofílica: voltada para o meio extracelular e para o citoplasma
2. Cauda hidrofóbica: voltada para a parte interna da membrana
Proteínas da Membrana• Dois tipos de proteínas
▫ Integrais ou transmembranas se estendem por toda a membrana
▫ Periféricas estão ancoradas a uma das superfícies da membrana e não a atravessam
Proteína integralProteína periférica
Proteínas Integrais
• Várias funções
Proteínas Integrais – Transporte • Canais (poros)
▫ permitem a passagem de moléculas de água e substâncias hidrossolúveis, principalmente íons, entre os fluidos extra e intracelular
▫ têm propriedades seletivas e permitem a passagem de substâncias específicas.
Canais de vazamento
• Formam verdadeiros poros na membrana e estão sempre abertos
Proteínas Integrais – Canais
Canais regulados por comportas
▫ Possuem comportas que se abrem e se fecham de forma regulada por:
Variações de voltagem canais regulados por voltagem;
Controle químico (por ligantes) canais regulados por ligantes -dependem da ligação de substâncias químicas (ligantes) com a proteína
Proteínas Integrais – Transporte • Proteínas carreadoras (carregadoras)
▫ transportam substâncias de um lado para outro da membrana;
▫ são seletivas e carregam somente substâncias específicas possuem um sítio de ligação, ou seja, um local específico para que a
substância a ser transportada se ligue.
Proteínas Integrais – Enzimas
• Uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente ou em conjunto com uma enzima associada a membrana, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
Proteínas Integrais - Comunicação
• Junções Gap ou Comunicantes proteínas especiais denominadas conexons - comunicam os citoplasmas de duas células adjacentes ▫ permitem a transferência direta da corrente iônica de
uma célula para outra.
Proteínas Periféricas• Frequentemente ligadas às proteínas integrais
• Funcionam quase sempre como:
▫ enzimas
▫ controladores do transporte de substâncias através dos canais da membrana celular
Quais são as funções da membrana plasmática?
Funções da membrana
1. Individualização da célula
2. Transportes moleculares e iônicos
3. Recepção de informação
4. Transmissão de informação
5. Reconhecimento celular
6. Orientação de reações químicas em cadeia:
enzimas localizadas na superfície da membrana
Reconhecimento e proteção
• Glicocálice
Envoltório externo à membrana plasmática.
• Composição química: moléculas de açúcar associadas aos fosfolipídios e às proteínas da membrana.
Glicocálix
Funções:Funções:
•reconhecimento célula-a-célula;
•adesão celular;
•atua na ingestão de moléculas;
•receptores de membrana;
•retém nutrientes e enzimas;
•proteção contra lesões mecânicas,
físicas e químicas.
Transporte através da membrana
Transportes através da membrana
• Não mediados por proteínas
▫ Difusão simples (transporte de soluto)▫ Osmose (transporte de água)
• Mediados por proteínas
▫ Difusão facilitada (por canais ou carreadores)▫ Transporte ativo (bombas)
ENERGIA
Transportes passivos
Transportes através da membrana
• Mediados por vesículas
▫ Endocitose
pinocitose fagocitose mediada por receptores de membrana
▫ Exocitose
ENERGIA
OsmoseDifusão simplesDifusão Facilitada
Não ocorre gasto energético...
Osmose• É a difusão de um fluido através de uma
membrana com permeabilidade seletiva • Pode ser entendida como difusão do solvente
Transporte de água
Meio Hipotônico → Meio hipertônico(menor concentração de soluto) (maior concentração de soluto)
ocorre sempre
Osmose – Efeitos nas células
Difusão• Processo espontâneo• Princípio físico
Moléculas de solvente e soluto em constante movimento (energia cinética)
Começam a se chocar
Espalhamento
Difusão
• É o movimento de um soluto através de uma
membrana com permeabilidade seletiva;
Transporte de soluto
Meio Hipertônico → Meio Hipotônico(maior concentração de soluto) (menor concentração de soluto)
ocorre sempre
Difusão simples• As moléculas se movem do meio mais concentrado
para o meio menos concentrado porque existe uma diferença de concentração gradiente▫ Soluto atravessa livremente pela membrana, não necessita de
canais.
Difusão simples
Membrana semi-permeável
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Não necessita de canais...
Assim...
• É sempre a favor do gradiente químico não necessita de energia celular▫ a energia que direciona o
movimento é a energia cinética das moléculas
• Aumenta em proporção direta com a temperatura ▫ quanto maior for a
temperatura, maior o movimento térmico das moléculas e dos íons em solução
• Depende da capacidade das moléculas se dissolverem na bicamada lipídica
http://eighth.grade.science.tripod.com/life_science/life_science.html
Difusão simples
Continuando...
• É diretamente proporcional à área de superfície da membrana
• É inversamente proporcional a ▫ espessura da membrana
quanto maior espessura, mais lenta será a difusão▫ tamanho e forma da partícula
quanto maiores a massa e o raio da partícula, menor será a velocidade média da partícula e mais lenta será a difusão
▫ viscosidade do meio maior viscosidade do meio difusão mais lenta
Difusão simples
Difusão facilitada• Segue as regras da difusão sempre é a favor do
gradiente eletroquímico▫ não precisa de energia celular
• Precisa ser mediada por canais ou proteínas carreadoras
Assim, a difusão facilitada também depende de...
• Número de canais proteicos pelos quais a substância pode passar ▫ a velocidade da difusão é diretamente proporcional
ao número de canais por unidades de área
• Diâmetro da molécula▫ à medida que o diâmetro molecular se aproxima do
diâmetro do canal, a resistência aumenta de forma muito acentuada uma membrana pode ser centenas a milhões de vezes mais
permeável às pequenas moléculas que às grandes moléculas.
Difusão facilitada
• Transporte de várias moléculas importantes para as células
▫ glicose
▫ íons
▫ diversos hormônios
Difusão facilitada da glicoseInsulina Glicose
Primário
Secundário
Ocorre gasto energético...
• TiposTipos▫ Primário (UNIPORTE)
Bomba de sódio e potássio Transporte ativo de íons.
▫ Secundário co-transporte (SIMPORTE) Contratransportes (ANTIPORTE)
• Ocorre contra o gradiente de concentração ▫ do meio hipotônico para o meio hipertônico
• Sempre realizado por proteínas transportadoras presentes na membrana plasmática (bombas)
• Envolve gasto de energia celular ▫ utiliza a energia da hidrólise do ATP
Transporte ativo
Resumindo...
EndocitoseExocitose
Transportes mediados por vesículas - Endocitose• Fagocitose
▫ englobamento de partículas sólidas por meio de emissão de pseudópodes vesículas >250 nm diâmetro ocorre em certos protozoários (ex.:
amebas) e células da defesa responsáveis pela fagocitose de partículas estranhas
Transportes mediados por vesículas - Endocitose
• Pinocitose▫ englobamento de fluidos e macromoléculas por meio de
invaginação da membrana vesículas <150 nm diâmetro ocorre em praticamente todos os tipos celulares
Transportes mediados por vesículas - Endocitose
• Endocitose mediada por receptores de membrana▫ ocorre a partir da ligação de moléculas denominadas ligantes
com receptores proteicos da membrana celular.
Resumindo...
Transportes mediados por vesículas - Exocitose• Processo pelo qual a célula
▫ secreta para o meio extracelular ou para cavidades ou superfícies corporais substâncias importantes para o corpo
Hormônios; Neurotransmissores; muco células caliciformes dos epitélios de revestimento do
intestino e da traqueia; glândulas exócrinas;
▫ suor, saliva▫ secreção da porção exócrina do pâncreas (enzimas digestivas)
▫ elimina os resíduos da endocitose.
Exocitose
Exocitose
Bons estudos...Bons estudos...