Técnico em Biotecnologia
Módulo I
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Biologia Celular
Aula 3 - Membrana Plasmática (Estrutura e Transporte)
Prof. Leandro Parussolo
Introdução
Membrana Plasmática
(celular)
!
• separa meio intracelular do extracelular;
!
• Principal responsável pelo controle da penetração e
saída de substâncias da cell.
!
• Não é visível ao microscópio óptico (apenas eletrônico);
• Existência conhecida antes do microscópio
eletrônico ! emprego de técnicas indiretas;
Observação que o volume
das cells se altera de
acordo com a [soluções]
em que são colocadas.
Composição química
● A membrana plasmática e as demais
membranas celulares são constituídas
principalmente por:
!
● Lipídios
● Proteínas
● Hidratos de carbono ligados aos lipídios e
proteínas
Composição Química
● A proporção desses componentes varia muito,
conforme o tipo de membrana:
!
● Ex:
!Membranas de mielina (recobrem as fibras nervosas)
! papel isolante elétrico ! aprox. 80% lipídios;
!
!Membranas mitocondriais internas (metabolicamente
muito ativas) ! 25% lipídios ! predomínio de
proteínas responsáveis pelo alto metabolismo.
Lipídios das Membranas
● Moléculas longas com:
!
● extremidade hidrofílica (solúvel em meio aquoso)
● extremidade hidrofóbica (insolúvel em água) !
anfipáticas;
!
● Lipídios frequentes:
● fosfoglicerídeos; esfingolipídios; colesterol
!
● Fosfoglicerídeos e Esfingolipídios ! contém o
radical fosfato e são chamados ! fosfolipídios
• Glicolipídios ! outro constituinte
anfipático das membranas celulares.
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todos lipídios que contém hidratos de
carbono, com ou sem radicais fosfato.
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• Membranas das cells animais ! contém
colesterol, o que não acontece nas cells dos
vegetais, que possuem outros esteróis.
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• Qto maior a [esteróis] ! menos fluida a
membrana;
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• Membranas de cells procariontes ! não
contém esteróis (salvo raras exceções);
Figura esquemática da Membrana Celular
Membrana – estrutura lipoprotéica fluída
Organização básica:
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• 2 camadas lipídicas fluidas e contínuas onde
estão inseridas moléculas protéicas !
mosaico fluido.
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• Esse modelo (mosaico fluido) explica todos os
dados experimentais conhecidos;
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• É válido para todas membranas celulares:
mitocôndrias, cloroplastos, R.E., aparelho de Golgi,
lisossomos, endossomos, vesículas de secreção,
peroxissomos, envelope nuclear, membrana
plasmática e outras.
• As moléculas de camada dupla de lipídios estão
organizadas com suas cadeias apolares
(hidrofóbicas) – interior da membrana
!
• As cabeças polares (hidrofílicas) – voltadas para
o meio extracelular ou para o citoplasma (meios
aquosos)
!
• Membrana ! constituída por 1 camada
hidrofóbica média; 2 camadas hidrofílicas – 1
interna (lado citoplasmático) e outra externa.
Proteínas da Membrana Plasmática
!
• Atividade metabólica - depende principalmente das
proteínas;
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• M.P. ! grande variedade de proteínas
!
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podem ser divididas
em 2 grandes grupos:
integrais ou intrínsecas
periféricas ou extrínsecas
• Proteínas Integrais ! firmemente associadas aos
lipídios
!
! só podem ser separadas da fração lipídica por meio de
técnicas drásticas – ex: emprego de detergentes.
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70% das proteínas
de membrana são integrais:
incluem as enzimas da membrana, as glicoproteínas
responsáveis pelos grupos sanguíneos M-N, proteínas
transportadoras, receptores para hormônios, drogas e
lectinas.
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• Proteínas Periféricas ! podem ser isoladas
facilmente, livres de lipídios, pelo emprego de
soluções salinas;
Obs: Apesar de morfologicamente
parecidas, as unidades de membrana não
são iguais – nem na morfologia, nem nas
funções.
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Embora a organização molecular básica
das membranas seja a mesma, elas variam
muito na composição química e nas
propriedades biológicas.
GLICOCÁLICE
• A superfície externa da membrana plasmática
apresenta uma região rica em hidratos de
carbono ligados a proteínas ou lipídios –
denominada glicocálice
!
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Transporte através da membrana
• Substâncias ! relação direta entre sua solubilidade nos
lipídios e sua capacidade de penetração nas cells.
!
• Compostos hidrofóbicos (solúveis nos lipídios) !
atravessam facilmente a membrana
(ácidos graxos, hormônios esteróides e anestésicos)
!
• Compostos hidrofílicos (insolúveis nos lipídios) !
penetram nas cells com mais dificuldade
(dependendo do tamanho da molécula e de suas
características químicas)
Mecanismos de transporte de substâncias
Permeabilidade à água:
!
• M. C. ! muito permeável à água;
!
• Solução hipotônica – cells aumentam de
volume devido à penetração de água;
!
• Aumento de volume muito acentuado – M.P. se
rompe (lise celular)
!
• Solução Hipertônica – cells diminuem de
tamanho devido a saída de água;
• Soluções Isotônicas – volume e forma da cell
não se alteram.
• Cells de plantas
Fenômeno semelhante ao das cells animais – consequências
diferentes devido à parede celular;
!
• Solução hipertônica – cell veg. perde água e diminue volume
(citoplasma se separa da parede celular – rígida)
- plasmólise
!
• Solução hipotônica – cell veg. aumenta de tamanho (não se
rompe devido a parede de celulose) - desplasmólise
Solução
Hipertônica
Solução Isotônica
Solução
Hipotônica
Obs: A membrana também é muito permeável
à água e as certas substâncias hidrófilas e
insolúveis em lipídios, como uréia e glicerol –
devido a proteínas transmembrana.
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Formam “poros funcionais” –
caminhos hidrofílicos pelos quais passam
muitos íons e moléculas que não conseguem
atravessar a barreira lipídica
Difusão passiva
• Moléculas entram e saem das cells por difusão passiva.
!
• Distribuição de soluto tende a ser uniforme em todos os
pontos do solvente ! o soluto penetra na cell quando sua
[menor] no interior da cell do que no meio externo - sai da
cell no caso contrário.
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• Força que impulsiona o soluto para dentro ou fora da cell !
agitação térmica das moléculas de soluto
!
• Processo físico de difusão à favor de um gradiente
Transporte ativo
• Há consumo de energia fornecida por ATP;
!
Mediado por proteínas carreadoras.
!
• Substância pode ser transportada de um local de
baixa [ ] para um outro de alta [ ].
!
• O soluto na difusão ativa é transportado
contra um gradiente
BOMBA DE Na+ e K+
• Um dos sistemas de transporte ativo mais importantes;
!
• Estabelece as diferenças nas [de Na+ e K+] entre o
interior da cell e o líquido extracelular, por isso é
responsável pela manutenção do potencial elétrico da MP;
!
! cell transporta íons sódio (Na+) do citoplasma - [ ] para meio extracelular - [ ] – deve ser vencido um
obstáculo químico (conc. elevada de íons sódio) e um
obstáculo elétrico (cargas positivas de íons sódio).
Na+ K+ - ATPase ou bomba de Na+ K+
MEIO EXTRACELULAR
MEIO INTRACELULAR
Difusão facilitada
• Numerosas substâncias, como glicose e alguns
aa, penetram nas cells por difusão facilitada, sem
gasto de energia.
!
• Difusão se processa a favor de um gradiente –
velocidade maior que na difusão passiva
!
• A velocidade da difusão facilitada é proporcional à
[soluto], exceto em [ ] muito baixas.
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• Elevando –se gradativamente a [ ] da molécula
! chega-se a um ponto de saturação, além do
qual a velocidade de penetração não aumenta
mais.
!
• Penetração facilitada ! a substância penetrante
se combina com uma molécula transportadora
ou permease localizada na membrana
plasmática.
Difusão facilitada
Transporte em quantidade
!
• Cells também são capazes de transferir para seu interior,
grupos de macromoléculas (proteínas, polissacarídeos,
polinucleotídeos) e até mesmo bactérias e outros
microrganismos - (visíveis ao microscópio óptico).
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• De dentro para fora ! ENDOCITOSE
!
FAGOCITOSE
PINOCITOSE
!
• Sentido inverso: (citoplasma ! meio extracelular) - EXOCITOSE
Fagocitose
• Nos mamíferos – a fagocitose é feita por cells
especializadas na defesa do organismo –
neutrófilos e macrófagos.
Pinocitose
!
• Captação ativa de macromoléculas em solução;
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• Cells emitem delgadas expansões do citoplasma
que englobam gotículas;
!
• Pinocitose não-seletiva ! vesículas englobam
todos os solutos que estiverem presentes no fluido
extracelular;
• Pinocitose seletiva ! (maioria das cells) !
realizada em 2 etapas:
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• 1ª ! substância a ser incorporada adere a
receptores da superfície celular;
!
• 2ª ! membrana se afunda e o material a ela
aderido passa para uma vesícula
!
Essa se destaca da superfície celular
e penetra no citoplasma
Hemácias humanas foram imersas em duas soluções das
substâncias I e II, marcadas com um elemento radioativo, para
estudar a dinâmica de entrada dessas substâncias na célula. Os
resultados estão apresentados no gráfico abaixo.
!
Com base nesses resultados,
pode-se concluir que as substâncias
I e II foram transportadas para dentro
da célula, respectivamente, por
(A) transporte ativo e difusão passiva.
(B) difusão facilitada e transporte ativo.
(C) difusão passiva e transporte ativo.
(D) fagocitose e pinocitose.
(E) osmose e difusão facilitada.
Explicação da questão
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• Transporte mediado por carreadores (Difusão facilitada ou
transporte ativo)
!
• Com o aumento da concentração de solutos a velocidade de
transporte aumenta somente até o ponto de saturação (Vmáx);
!
• Nesse ponto, todos os carreadores presentes na membrana
estão participando no transporte da substância em questão.
Referências Bibliográficas
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e
Molecular. 8ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan,
2005. 332p. Capítulo 5
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CARVALHO, H. F.; PIMENTEL, S. S. R. A célula. 2ª ed.
São Paulo: Manole, 2007. 380p.
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DE ROBERTIS, E. M. F. Bases da Biologia Celular e
Molecular. 4ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan,
2006. 389p.