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