membrana e transporte
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Todas as células devem se alimentar e se comunicar com o
meio extracelular
MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA
FUNÇÕES DA MEMBRANA FUNÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICAPLASMÁTICA
Constitui uma barreira permeável seletiva que controla a passagem de íons e pequenas moléculas.
Forma o suporte físico para a atividade ordenada das enzimas nela contidas
Possibilita o deslocamento de substâncias no citoplasma através da formação de pequenas vesículas.
Realiza a endocitose e a exocitose. Possui receptores que interagem especificamente com
moléculas do meio externo.
A ESTRUTURA DA MEMBRANAA ESTRUTURA DA MEMBRANA
Apesar das suas funções diferenciadas, todas as membranas biológicas têm uma estrutura geral comum: cada uma é um filme muito fino de moléculas lipídicas e protéicas, mantidas unidas principalmente por interações não-covalentes.
São estruturas dinâmicas, fluidas, e a maioria das moléculas é capaz de se mover através do plano das membranas.
As moléculas lipídicas arranjam-se como uma camada dupla contínua de espessura aproximada de 5nm.
A ESTRUTURA DA MEMBRANAA ESTRUTURA DA MEMBRANA
A ESTRUTURA DA MEMBRANAA ESTRUTURA DA MEMBRANA
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Os lipídios das membranas são moléculas anfipáticas, a maioria das quais forma espontaneamente duplas camadas.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
As moléculas hidrofílicas podem formar interações eletrostáticas favoráveis, ou pontes de hidrogênio, com as moléculas de água.
Moléculas hidrofóbicas são incapazes de formar interações energéticas com as moléculas de água.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
As moléculas de lipídios espontaneamente se agregam direcionando suas caudas hidrofóbicas para o interior e expondo as suas cabeças hidrofílicas para a água.
Podem formar micelas esféricas,com as caudas voltadas para dentro, ou podem formar lâminas bimoleculares, ou bicamada, com as caudas hidrofóbicas contidas entre as cabeças hidrofílicas.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
As moléculas de fosfolipídeos formam espontaneamente duplas camadas em ambientes aquosos.
Uma pequena fenda na bicamada cria uma borda livre em contato com a água; esta situação é energeticamente desfavorável, por isso os lipídeos espontaneamente rearranjam-se para eliminar os ângulos livres.
Isto é fundamental para a formação de células vivas, é uma conseqüência da natureza anfipática das moléculas de fosfolipídeos.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
A fluidez de uma bicamada lipídica depende da sua composição
Ela não é composta exclusivamente de fosfolipídeos; também contém colesterol e glicolipídeos. As moléculas de colesterol diminuem a permeabilidade da membrana. Eles orientam-se na bicamada com seus grupamentos hidroxila próximos aos grupos das cabeças polares das moléculas de fosfolipídeos.
Nesta posição,o anel esteróide torna-se rígido e imobiliza as regiões das cadeias de hidrocarboneto mais próximas aos grupos das cabeças polares.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Quatro principais fosfolipídeos predominam na membrana plasmática de várias células de mamíferos: 1. fosfatidilcolina,2. fosfatidiletanolamina,3. fosfatidilserina 4. esfingomielina.
Somente a fosfatidilserina carrega carga global negativa; as outras três são eletricamente neutras em pH fisiológico, Juntos, esses quatro fosfolipídeos constituem mais da metade da massa de lipídeos na maioria das membranas.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Dizer que a bicamada se comporta como uma estrutura fluída significa que seus componentes giram em torno dos seus eixos, se deslocam sobre a superfície e podem atravessar de uma camada para outra através de um movimento denominado flip-flop
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Os hidratos de carbono das membranas celulares fazem parte dos glicolipídios e das glicoproteínas
As glicoproteínas de membrana contém oligossacarídeos ou polissacarídeos.
Os glicolipídeos:
1. são encontrados na superfície do folheto não citosólico das membranas plasmáticas
2. estão classificados em cerebrosídeos (monossacarídeo + ceramida) e gangliosídeos (oligossacarídeo com ac. siálico.
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Funções dos glicolipídeos e glicoproteínas:
Proteção da membrana contra as condições adversas freqüentemente
ali encontradas Por seus efeitos elétricos pode alterar o campo elétrico através da
membrana e das concentrações dos íons, especialmente cálcio, na superfície da membrana
Podem participar dos processos de reconhecimento celular, com proteínas ligadoras de carboidratos associados à membrana (glicocálice) ligam-se aos grupos de açúcares, tanto em glicolipídeos como em glicoproteínas, no processo de adesão célula-célula
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
A assimetria da bicamada lipídica é funcionalmente importante
A fosfolipase C, por exemplo,cliva um inositol-fosfolipídeo do folheto citosólico da membrana plasmática, gerando dois fragmentos: o diacilglicerol que permanece na membrana e auxilia na ativação da proteína quinase C, e o IP-3( inositol trisfosfato) que é liberado no citosol e estimula a liberação do cálcio do reticulo endoplasmático.
A assimetria dos fosfolipídes das suas membranas plasmáticas é útil para distinguir células vivas de mortas. Quando as células animais sofrem uma morte celular programada, ou apoptose, a fosfatidilserina, que normalmente fica confinada no folheto citosólico na bicamada lipídica da membrana plasmática é translocada para o folheto extracelular. A fosfatidilserina serve como um sinal para induzir células adjacentes a fagocitar e digerir a célula morta.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Proteínas de membrana
As proteínas dão a cada tipo de membrana na célula as propriedades funcionais características. A sua quantidade e os tipos são variáveis. Na membrana mielínica menos de 25% da sua massa proteína. Ao contrário, nas membranas envolvidas na produção de ATP, aproximadamente 75% são proteínas.
Uma membrana plasmática típica está entre estes dois valores, com as proteínas contribuindo com aproximadamente 50% da sua massa.
Há aproximadamente 50 moléculas lipídicas para cada molécula protéica em uma membrana que tenha 50% da sua massa em proteínas.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
As proteínas de membrana podem estar associadas à bicamada lipídica de várias maneiras
Integrais ou intrínsecas periféricas ou extrínsecas Transmembranas (integrais)
Podem atravessar a bicamada lipídica) em uma única vez ou de passagem múltipla
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Os eritrócitos de mamíferos
são modelos para estudo de
proteínas de membrana.
Espectrina
Banda 3
Glicoforina
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Mosaico Fluído
As proteínas se deslocam e giram em torno do próprio eixo.
A atividade das proteínas pode variar de acordo com as modificações dos lipídios vizinhos.
A mobilidade pode ser retringida devido a ação do citoesqueleto.
ESTRUTURA DA MEMBRANAESTRUTURA DA MEMBRANA
Adesão celular
Glicocálice
Interldigitações
Complexo Juncional:
1. Zônula de oclusão
2. Zônula de Adesão
3. Desmosoma
Junção Comunicante
Junções de Junções de AncoragemAncoragemJUNÇÃO PROTEÍNA
TRANSMEMBRANADE ADESÃO
LIGANTEEXTRA-
CELULAR
FILAMENTO DOCITOESQUELETO
PROTEÍNASINTRACELULARESDE ANCORAGEM
Célula-Célula
Adherens Junctions
Desmossomos
Caderina (E-caderina)
Caderina(desmogleína edesmocolina)
Caderina dacélula vizinha
Caderina dacélula vizinha
Filamentos deActina
FilamentosIntermediários
α e β-cateninas,vinculina, α-actinina,placoglobina (γ-catenina)
desmoplaquina eplacoglobina (γ-catenina)
Célula-Matriz
Focal Adhesion
Hemidesmossomos
Integrina
Integrina α6β4,BP180
Proteínas daMatriz Extra-Celular
Proteínas daMatriz Extra-Celular
Filamentos deActina
FilamentosIntermediários
Talina, vinculina,α-actinina,filamina
plectina, BP230
Captação de sinaisCaptação de sinais
Proteína G1. Proteína asociada a
receptores2. Modificação
conformacional do receptor
3. Ativação do complexo G –GDP
4. Liberação da sub unidade alfa que atua sobre os efetores
Procariotos vs. Eucariotos
Transporte através de membranaTransporte através de membrana
Tráfego Intracelular de Vesículas
Transporte através da membranaTransporte através da membrana
Passivo Difusão Difusão Facilitada Osmose Co-transporte
Ativo Bomba de Na/K Endocitose:
1. Pinocitose
2. Fagocitose
Transporte através da membranaTransporte através da membrana
CO-TRANSPORTECO-TRANSPORTE Transporte impulsionado por gradientes iônicos – A célula pode usar
energia potencial de gradientes de íons, geralmente Na+, ( K+ e H+). Para transportar moléculas e íons através da membrana.
Ex. epitélio do intestino delgado transporta glicose contra um gradiente, concomitante com a penetração do Na+ . A concentração de Na+ no citoplasma é muito baixa, esses entram por difusão passiva, a energia do movimento do Na+ é utilizada por essas células para realizar o co-transporte, que movimenta íons e moléculas na mesma direção, chama-se simporte. A liberação do Na+ no citoplasma causa uma modificação na forma da molécula tranportadora, que perde sua afinidade para a glicose, desse modo a glicose captada na luz intestinal é liberada dentro da célula epitelial, em seguida difunde-se no citoplasma pela parte basal das célula epitelial por difusão facilitada para os capilares.
Quando o movimento do íon que fornece energia é na direção contrária da molécula transportada, chama-se antiporte. Serve para aa, íons, moléculas
ENDOCITOSE
Endocitose é definida pelo tamanho da partícula
TRANSPORTE EM QUANTIDADE
Pinocitose – células bebendo – ingestão de fluído e moléculas por pequenas vesículas (<150 nm de diâmetro). Todas as células de eucariontes continuamente praticam.
Fagocitose – células comendo – ingestão de partículas grandes como microorganismos, debris celulares por vesículas grandes chamadas de fagossomos (em geral > 250 nm). São exclusivos das células fagocíticas.
PinocitosePinocitose
Pinocitose não seletiva As vesículas englobam todos os solutos que estiverem freqüentes
no fluído extracelular. Pinocitose seletiva que é realizada em 2 etapas- 1a a substância a
ser incorporada adere a receptores da superfície celular, na 2a a membrana se afunda e o material a ela aderido passa para uma vesícula. Esta se destaca e entra na célula (ex, eritroblastos com transferritina do plasma) – permite incorporar grande quantidade de moléculas e água e está restrita a sítios específicos da membrana. Quando a vesícula se destaca, sua superfície é irregular e filamentosa (vesícula coberta) a vesícula é coberta por uma malha pentagonal ou hexagonal constituída principalmente por moléculas de clatrina (tem a capacidade de se associarem sem gasto de energia em para formar estruturas esféricas).
Formação de Vesículas
Mediada por MOLÉCULAS DE REVESTIMENTO
• Concentram proteínas específicas na região da membrana que dará origem à vesícula
• Deformam a membrana, moldando as vesículas em formação.
Existem 3 tipos de revestimentos de vesículas:
Todas as vesículas são revestidas ao brotarem dos compartimentos.
Após serem liberadas, elas perdem o revestimento.
Clatrina COPI COPII
CLATRINA
Foi o primeiro revestimento de vesículas identicado, e é o mais estudado
Cada Subunidade da CLATRINA é formada por 3 peptídeos de cadeia leve, e 3 de cadeia pesada
Triskelions
ClatrinaAdaptina
Os triskelions se associam para formar uma estrutura esférica
Compartimento Endossomal
Desde a parte periférica do citoplasma até as proximidades do aparelho de Golgi e do núcleo. É um sistema irregular de túbulos e vesículas com interior ácido (pH entre 5 e 6). Este compartimento dirige as vesículas de pinocitose que se fundem nele para os diferentes compartimentos celulares. É o local para separação e endereçamento das moléculas introduzidas via pinocitose – via endocítica.
Endossomos precoces (pH menos ácido) – moléculas dissolvidas ou ligadas a receptores da membrana passam para os endossomos tardios. Proteínas integrais da membrana da vesícula endocítica se concentram em regiões tubulares especializadas dos endossomos precosses que constituem regiões de reciclagem de membrana. Desta região partem vesículas que levam a membrana com suas proteínas de volta para a superfície celular. As moléculas que passam
para os endossomos tardios acabam nos lissossomos.
Elie MetchnikoffElie Metchnikoff (1854-1916)(1854-1916)
fagocitosefagocitose
Reciclagem da membrana Reciclagem da membrana plasmática plasmática
As membranas retiradas da superfície celular e
introduzidas nas células é compensada por vesículas
de secreção e por retorno via vesículas da
membrana das vesículas de pinocitose depois que
liberam suas cargas nos endossomos.
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