células e fenômenos da membrana profa caroline pouillard de aquino [email protected]
TRANSCRIPT
Organização da célula Célula típica:- Núcleo (membrana nuclear)- Citoplasma (membrana celular ou
plasmática)
Estruturas membranosas da célula A maioria das organelas da célula é
delimitada por membranas compostas primariamente de lipídios e de proteínas.
Essas membranas incluem: - Membrana celular- Membrana nuclear- Membrana do retículo endoplasmático- Membranas da mitocôndria, dos lisossomos
e do complexo de golgi
Estruturas membranosas da célula
Membrana celular (plasmática)
Estrutura fina, flexível e elástica 7,5 a 10 nanômetros de espessura Composição: - proteínas: 55%- fosfolipídios: 25%- colesterol: 13%- outros lipídios: 4%- carboidratos: 3%
A barreira lipídica da membrana celular impede a penetração de água
Bicamada lipídica: dupla camada de lipídios, contínua sobre toda a superfície da célula, composta de moléculas de fosfolipídios
Extremidade hidrofílica (solúvel em água)- fosfato; contato com os meios interno e externo
Extremidade hidrofóbica (solúvel em lipídios)- ácido graxo; centro da membrana; impermeável a substâncias hidrossolúveis (íons, glicose e uréia); permeável às lipossolúveis (O2, CO2 e álcool)
Proteínas globulares dispersas no filme lipídico
Estrutura da membrana celular
Proteínas da membrana celular 2 tipos:Proteínas integrais: - Se estendem por toda a membrana; - Podem formar canais (poros) para passagem de
água e íons;- Propriedades seletivas;- Podem agir como proteínas carregadoras para o
transporte de substâncias que não penetram a bicamada lipídica, inclusive na direção oposta à da difusão natural
Proteínas da membrana celular
Proteínas periféricas: - Ancoradas à superfície da membrana, sem
penetrá-la;- Frequentemente ligadas às proteínas
integrais;- Funcionam como enzimas ou controladoras
do transporte de substâncias através da membrana
Carboidratos da Membrana- O ”Glicocálice” Celular Os carboidratos na membrana encontram-se
combinados a proteínas ou lipídios, voltados para fora da célula:
- Conferem carga negativa à célula;- Unem uma célula a outra;- Agem como receptores de hormônios;- Participam de reações imunes Muitas das proteínas integrais são glicoproteínas 1/10 dos lipídios da membrana são glicolipídios
A barreira lipídica e as proteínas de transporte da membrana celular
A maioria das proteínas podem funcionar como transportadoras, seja formando canais ou ligando-se às moléculas a serem transportadas
As proteínas são seletivas no transporte de moléculas através da membrana
O transporte através da membrana celular ocorre por difusão ou transporte ativo.
Transportes através da membrana celular
Difusão Movimento molecular aleatório e contínuo de
substâncias, molécula a molécula, através dos espaços intramoleculares da membrana ou em combinação com proteína transportadora
Energia utilizada= energia cinética normal da matéria
Difusão através da membrana celular 2 subtipos: - Difusão simples (movimento cinético de
moléculas ou íons através de uma abertura na membrana ou dos espaços intermoleculares, sem interação com proteínas de transporte)
- Difusão facilitada (interação do íon ou molécula com uma proteína transportadora, por meio de ligação química)
Difusão das substâncias lipossolúveis através da bicamada lipídica
Velocidade depende da lipossolubilidade
Ex de substânciaslipossolúveis: O2, N, CO2, álcool
Difusão das moléculas hidrossolúveis pelos canais protêicos
A água passa com facilidade e rapidez pelos canais das moléculas de proteínas ou penetra por toda a espessura da membrana
Outras moléculas insolúveis em lipídios podem passar pelos canais dos poros das proteínas do mesmo modo que as moléculas de água, caso sejam hidrossolúveis e suficientemente pequenas
À medida que as dimensões das moléculas aumentam, sua penetração diminui rapidamente
Difusão pelos canais protéicos e as “comportas” desses canais As proteínas canais são distinguidas por 2
características importantes:1- São seletivamente permeáveis a certas
substâncias2- Muitos dos canais podem ser abertos ou
fechados por “comportas”
Permeabilidade seletiva das proteínas canais Características do canal como diâmetro,
forma, carga elétrica e propriedades químicas determinam a seletividade do transporte
Ex: Canal de sódio (diâmetro de 0,3 por 0,5 nanômetros; forte carga negativa interna, o que o torna especificamente seletivo para a passagem dos íons sódio)
Permeabilidade seletiva das proteínas canais
Permeabilidade seletiva das proteínas canais
Ex: Canal de potássio (menor que o canal de sódio: 0,3 X 0,3 nanômetros; sem carga negativa; ligações químicas diferentes; K+ passam pelo canal associados à água, pois são bem menores que o Na+ hidratado
As “comportas” das proteínas canais A abertura e o fechamento desses canais podem
ser controlados por 2 modos:
1- Por variações de voltagem: A conformação molecular do canal ou das suas ligações químicas reage ao potencial elétrico através da membrana celular
2- Por controle químico (por ligantes): Algumas comportas das proteínas canais dependem da ligação de substâncias químicas (ligantes) com a proteína. Isso causa alteração conformacional da proteína ou de suas ligações químicas na molécula da proteína que abre o fecha sua comporta
Difusão facilitada Difusão mediada por transportador (proteína
transportadora) Velocidade de difusão difere da difusão simples A velocidade com que moléculas podem ser
transportadas nunca pode ser maior do que a velocidade com que a molécula da proteína transportadora pode se alterar entre suas 2 conformações
Ex: transporte de glicose e de AA
Velocidade da difusão simples X difusão facilitada
Difusão facilitada
Efeito da diferença de concentração sobre a velocidade efetiva da difusão através da membrana:
- A velocidade de difusão de uma substância para o lado interno é proporcional à concentração das moléculas no lado externo
- A velocidade de difusão de uma substância para o lado externo é proporcional a sua concentração no lado interno da membrana
Efeito da diferença de concentração sobre a velocidade efetiva da difusão através da membrana
Efeito do potencial elétrico da membrana sobre a difusão dos íons através da membrana:
- Se um potencial elétrico for aplicado através da membrana, a carga elétrica dos íons faz com que eles se movam através da membrana, mesmo que não exista diferença de concentração para provocar esse movimento
Efeito do potencial elétrico da membrana sobre a difusão dos íons através da membrana
Efeito da diferença de pressão através da membrana Diferenças de pressão podem se
desenvolver entre os 2 lados de uma membrana difusível.
Ex: Membrana capilar sanguínea (pressão 20 mmHg > dentro do capilar)
Pressão: Soma de todas as forças das diferentes moléculas que se chocam com uma determinada área de superfície em um certo instante
Efeito da diferença de pressão através da membrana No lado de maior pressão há mais energia
disponível para movimentar as moléculas, do lado de alta pressão para o lado de menor pressão.
Osmose através de membranas seletivamente permeáveis O processo de movimento da água causado
por sua diferença de concentração é designado como osmose.
Pressão osmótica A quantidade exata de pressão necessária
para interromper a osmose é conhecida como pressão osmótica da solução de cloreto de sódio.
A pressão osmótica exercida pelas partículas em solução é determinada pelo nº dessas partículas por unidade de volume de líquido.
Transporte ativo de substâncias através das membranas Transporte ativo é o movimento de
substâncias através da membrana, em combinação com uma proteína transportadora, de modo que a substância se move em direção oposta à de um gradiente de energia, passando de um estado de baixa concentração para um estado de alta concentração.
Requer uma fonte adicional de energia, além da energia cinética.
Transporte ativo de substâncias através das membranas Quando a membrana celular transporta
moléculas ou íons contra um gradiente de concentração (elétrico ou de pressão), o processo é chamado de transporte ativo.
Ex: íons (sódio, potássio, cálcio, ferro, hidrogênio, cloreto), açúcares, aminoácidos.
Transporte ativo primário e secundário Primário: energia derivada de ATPou de qualquer
outro composto de fosfato com alta energia. Ex: sódio, potássio, cálcio, hidrogênio
Secundário: Uma substância é transportada contra seu gradiente de potencial eletroquímico porque o processo está acoplado ao transporte de uma outra substância.
Em ambos os casos há participação de proteínas transportadoras, capazes de transferir energia para a substância transportada para movê-la contra o gradiente eletroquímico.
Transporte ativo primário Bomba de Sódio-Potássio- Na+ bombeado para fora;- K+ bombeado para dentro;- Promove carga elétrica negativa no interior
das células- Importante para o controle do volume celular- Base para a função nervosa- Proteína transportadora: 2 proteínas
globulares separadas (α e β)
Transporte ativo primário Bomba de Sódio-Potássio- Características da Proteína α:1- 3 locais de ligação ao Na+ no interior da
célula2- 2 locais de ligação ao K+ na porção externa
da célula3- Porção interna tem atividade ATPase
Bomba Sódio-Potássio
Transporte ativo primário Bomba de Cálcio- 2 bombas: uma na membrana celular, que
transporta Ca++ para o exterior e outra que transporta Ca++ para o interior de organelas como o retículo sarcoplasmático das células musculares e as mitocôndrias de todas as células.
- Proteína carreadora com função ATPase
Transporte ativo secundário: Co-transporte e contratransporte Co-transporte: Proteína transportadora tem sítio de
ligação para o Na+ (por exemplo) e para outra substância a ser transportada, do meio externo para o interno. Ex: glicose + sódio ou AA + sódio
Contratransporte: O Na+ se liga à proteína transportadora do lado externo da célula e a substância a ser contratransportada se liga à proteína do lado interno da célula. A energia liberada pelo sódio em sua difusão para dentro da célula faz com que a outra substância seja transportada para o exterior. Ex: sódio-cálcio e sódio-hidrogênio
Co-transporte de sódio-glicose