Membranas biológicas
Profa Estela Rossetto
Membranas Biológicas
Delimitam e permitem trocas entre compartimentos
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/pMembranes.html
Composição e Estrutura
Lipídios
Base da estrutura das membranas:
fosfolipídios e glicolipídios.
Esteróides: conferem rigidez à estrutura
Fosfolipídios: base da estrutura da membrana
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membrane_intro.htm#Architecture
Fosfolipídios: moléculas anfipáticas.
Em contato com H2O formam bicamadas
“cabeça”
polar
hidrofílica
“caudas” de ácidos
graxos não-polares
hidrofóbicos
“cabeça”
polar
hidrofílica
http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBooktransp.html
Esteróides: inseridos entre os fosfolipídios
esteróide
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membrane_intro.htm#Architecture
Carboidratos
Associados a lipídios: glicolipídios
Associados a proteínas: glicoproteínas
Quando em grande quantidade na superfície
celular: glicocálix (= glicocálice)
A porção glicídica dos glicolipídios é hidrofílica
Fosfolipídios e glicolipídios saturados e insaturados
http://www.d.umn.edu/~sdowning/Membranes/lipidasymmetry.html
Proteínas
Denominadas de acordo com sua posição em
relação à bicamada lipídica:
intrínseca ou transmembrana
Semi-intrínseca
Extrínseca ou periférica
Os três tipos de proteínas, segundo sua
posição em relação à bicamada lipídica:
Proteína
intrínseca ou
transmembrana
Proteína
periférica ou
extrínseca
Bicamada de
fosfolipídios
Proteína
periférica ou
extrínseca
Proteína
semi-intrínseca
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/C/CellMembranes.
html
Proteína intrínseca ou transmembrana: atravessa
completamente a bicamada de fosfolipídios
Meio extracelular
Membrana
Meio intracelular
http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/integra.htm
Muitas proteínas transmembrana formam canais para
a passagem de substâncias polares.
Canal hidrofílico
preenchido com H2O
Porção exterior
hidrofóbica
http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc462/462a/NOTES/LIPIDS/Me
mbranes.html
Funções das proteínas de membrana
transportadoras – ligantes – receptoras - enzimas
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/pMembranes.html
Estrutura das membranas biológicas =
Mosaico fluido
http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc462/462a/NOTES/LIPI
DS/Membranes.html
Mosaico fluido
http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/integra.htm
Propriedades das
Membranas Biológicas
Coesão: hidrofobicidade e hidrofilicidade
http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc462/462a/NOTES/LIPIDS/
Membranes.html
Assimetria: faces diferentes
http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc462/462a/NOTES/LIPI
DS/Membranes.html
Fluidez: movimentação entre as moléculas
Ex: movimentação dos lipídios
tempo
Movimento lateral
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/pMembranes.html
Fluidez: movimentação entre as moléculas
Ex: movimentação das proteínas
Célula humana
Proteínas de
membrana
marcadas
Célula de rato
Célula
híbrida
Proteínas
distribuídas
aleatoriamente
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/pMembranes.html
Semi-permeabilidade seletiva:
Seleciona o que pode (e quando pode) e o que
não pode atravessar a membrana.
Trânsito através de membranas
Trânsito sem alteração de área da membrana:
Difusão
Osmose
Transporte ativo
Trânsito envolvendo alteração de área da
membrana:
Endocitose
Exocitose
Devido à semi-permeabilidade seletiva das membranas
Pequenas moléculas
neutras ou hidrofóbicas
Pequenas moléculas
não-carregadas
Grandes moléculas
polares, carregadas
ou não-carregadas
íons
Bicamada de
fosfolipídios
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/pMembranes.html
Algumas moléculas atravessam livremente a
membrana...
http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBooktransp.html
Tendo a direção do seu fluxo determinada pelo
seu gradiente de concentração: difusão simples
H2O
Gradiente de
concentração de
CO2
H2O
H2O
http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv
Difusão Simples
Passagem de moléculas lipossolúveis,
CO2 e O2 através da bicamada de
fosfolipídios da membrana, da solução
mais concentrada para a solução
menos concentrada, sem gasto de
energia.
Difusão simples é um transporte passivo
Difusão Simples
Passagem de moléculas lipossolúveis,
CO2 e O2 através da bicamada de
fosfolipídios da membrana, da solução
hipertônica para a solução hipotônica,
sem gasto de energia.
Difusão simples é um transporte passivo
Canais de membrana podem permitir a passagem de
alguns íons a favor do gradiente: difusão facilitada.
Proteína transportadora
de potássio
Gradiente de concentração de
potássio
http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv
Difusão Facilitada
Passagem de íons através de canais
protéicos da membrana, da solução
hipertônica para a solução hipotônica,
sem gasto de energia.
Difusão facilitada é um transporte passivo
Osmose é um caso especial de difusão simples:
é o movimento da água livre através da membrana
Água livre
Água
ligada
Água
ligada
Água ligada
Água
ligada
Água ligada
http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv
Osmose:
Muito sal:
pouca água livre
Pouco sal:
muita água livre
Direção da osmose
http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv
Osmose
Passagem de moléculas de água livre,
através da bicamada de fosfolipídios da
membrana, do lado onde há mais água
livre (= solução menos concentrada)
para o lado onde há menos água livre
(= solução mais concentrada), sem
gasto de energia.
Osmose é um transporte passivo
Osmose
Passagem de moléculas de água,
através da bicamada de fosfolipídios da
membrana, da solução hipotônica para
a solução hipertônica, sem gasto de
energia.
Osmose é um transporte passivo
Transporte Ativo
Passagem de íons e moléculas polares
através de canais protéicos da
membrana, da solução hipotônica para
a solução hipertônica, contra o
gradiente de concentração, com gasto
de energia.
Transporte Ativo gasta energia!
Difusão
simples
Difusão
facilitada
Transporte
ativo
Molécula transportada
Proteína
de canal
Bicamada
lipídica
Proteína
carreadora
Gradiente de
concentração
Transporte passivo
Transporte ativo
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/pMembranes.ht
ml
http://www.billwilcox.net/Ch8online/8transport.htm
Bomba de Na+ K+ da membrana plasmática
http://human.physiol.arizona.edu/SCHED/CV/Wright/13membra.htm
Modelo da Bomba de Na+ K+
http://oregonstate.edu/instruct/bb451/mvafigs/figsch10/fi10p25.htm
Há cinco classes de transportadores de pequenos
cátions ATP-dependentes
Todos quebram ATP citoplasmático em ADP +Pi
Transportes facilitados e ativos permitem
a comunicação entre vários
compartimentos celulares
http://oregonstate.edu/instruct/bb451/mvafigs/figsch10/fi10p25.htm
Endocitose e exocitose
Importação
exportação
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/pMembranes.html
Endocitose
Importe de grandes moléculas ou de grande
quantidade de pequenas moléculas
Fagocitose: pseudópodes englobam
grandes moléculas ou
partículas.
Pinocitose: invaginações englobam grande
quantidade de pequenas
moléculas em solução.
Exocitose
Exportação de grandes moléculas produzidas
pela célula ou de grande quantidade de
pequenas moléculas
Secreção: moléculas produzidas com finalidade
de atuar na superfície externa da
célula ou em outra parte do corpo do
ser pluricelular (animal ou vegetal!).
Excreção: moléculas resultantes do catabolismo
celular, que não podem ser
recicladas.
Transmissão do
impulso nervoso
Molécula de
neurotransmissor
Vesículas de
exocitose
Axônio do
neurônio
transmissor
Impulso
nervoso
Os neurônios se
comunicam por
exocitose
Fenda sináptica
(secreção!) de
neurotransmissores
Dendrito do
neurônio
receptor
As células
glandulares de
plantas aromáticas
produzem e fazem
a exocitose
(secreção!) dos
óleos esseciais
As células caliceformes
intestinais produzem e
fazem a exocitose
(secreção!) de muco
protetor
Especializações de membranas
Matriz
extracelular
Junção
“tight”
Zônula de
oclusão (“tight”)
Membrana plasmática
de células adjacentes
Espaço intercelular
Matriz
extracelular
Desmossomos
(junções de
ancoragem)
Canal entre
células
Junções gap (junções
comunicantes)
Microvilosidades: ondulações apicais da membrana
Nas células intestinais: aumentam a superfície de
absorção sem aumentar o volume da célula!
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membran3.htm
Nas Trompas de Falópio: microvilosidades das
células epiteliais levam o óvulo para o útero.
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membran3.htm
Zônula de oclusão: faixa contínua de fusão entre
as membranas de duas células
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membran2.htm#Membrane
Zônula de oclusão : permite diferença de
composição entre porções da membrana
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membran2.htm#Membrane
Zônula de oclusão : veda a passagem de íons e
moléculas por entre as células
http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membran2.htm#Membrane
Junção comunicante/gap: tubos protéicos formam
“túnel” comunicando o citosol de células vizinhas.
Bloom & Fawcett, A Textbook of Histology, Chapman and Hall, N.Y.,
12ed, 1994.
Desmossomos: Placa arredondada, inserção de
elementos do citoesqueleto de células vizinhas
http://www.bioscience.org/atlases/tumpath/em/desmosom.htm
Proteínas de superfície celular (em verde) vistas ao
microscópio de fluorescência microscópio
Para entrar ou sair de uma célula (ou
organela delimitada por membrana) é
preciso atravessar uma membrana...
Elas são importantes... Por isso:
Estude membranas!
http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u620741.shtml