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Membrana plasmática
Estrutura, organização e propriedades
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAINSTITUTO DE BIOLOGIA
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
Disciplina: Biologia Celular BIO 158
Profa.: Paula Ristow
Figure 11-1 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Membranas celulares funcionam como barreiras seletivas.
• A membrana envolve e delimita a célula
• Cria compartimento segregado e mantém ambiente homeostático
• Compartimentaliza células eucarióticas (organelas)
Membranas formam diversos compartimentos diferentes em uma célula eucariótica.
Outras funções da membrana plasmática (MP):
•Percepção de sinais e comunicação celular – proteínas receptoras presentes na MP permitem que a célula receba sinais do seu ambiente;
•Importação e exportação de moléculas – proteínas de transporte presentes na MP permitem o trânsito de pequenas moléculas e íons;
•Mobilidade celular – a flexibilidade da MP e a sua capacidade de expandir-se permitem à célula crescer e movimentar-se.
Estrutura básica das membranas celulares
Modelo do Mosaico Fluido
Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
• Filme fluido formado por bicamada de fosfolipídeos e proteínas.
• Conferem estrutura e especialização das membranas.
Modelo Mosaico Fluido (Singer & Nicolson, 1972)
Flexível, fluida, dinâmica, com composição variável
Vídeo
Lipídeos e bicamadas
Uma típica molécula lipídica de membrana possui uma cabeça hidrofílica e caudas hidrofóbicas = anfipática (ou anfifílica).
Fosfolipídeos
Cabeça hidrofílica
Caudahidrofóbica
Fosfolipídeos
Cabeça hidrofílica
Caudahidrofóbica
H2O
Fosfatidilcolina – fosfolipídeo mais comum em membranas celulares.
* Ligações duplas provocam quebras na molécula, aumentando o espaço entre as cadeias hidrofóbicas.
Representação esquemática
Fórmula química
Modelo de preenchimento espacial
Representação simbólica
Lipídeos agregam espontaneamente
Fosfolipídeos anfipáticos formam bicamadas em água.
Bicamadas de fosfolipídeos se fecham espontaneamente sobre elas mesmas, formando compartimentos selados.
Lipossomas
►Usos terapêuticos e biotecnológicos
Mobilidade dos fosfolipídeos no plano da membrana
• Fosfolipídeos são sintetizados no RE liso.
• Flipases transferem os fosfolipídeos para a camada oposta.
• A orientação da membrana (face citosólica e face externa) é mantida
• Vesículas de membranas transportam os fosfolípideos até a membrana
Lipídeos e fluidez de membrana
Mais frouxo e fluido Mais reto e menos fluido(tamanho da cauda de ácidos graxos e quantidade de insaturações =)
Bactérias e leveduras
Ajustam o comprimento e insaturação das caudas de ácidos graxos em função da temperatura ambiente.
Em baixas temperaturas alteram composição para cadeias curtas e insaturadas, tornando a membrana mais fluida.
Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Membranas de células animais
Colesterol
Caráter anfipático
Células animais - modulação pelo colesterol, aumenta a rigidez
Principais lipídeos de membrana e sua distribuição assimétrica
Figure 11-17 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Fosfatidilcolina
Esfingomielina
Glicolipídeos
Colesterol
Fosfatidilserina (-)
Fosfatidilinositol (-)
Fosfatidiletanolamina
Assimetria de lipídeos na bicamada
• Carga interfere na ligação com proteínas, transportes, sinalização celular.
Figure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Fosfolipídeos
Glicolipídeos - grupamentos açúcar são adquiridos no Complexo de Golgi
Balsas lipídicas
Pequenas áreas especializadas das membranas ricas em lipídeos longos e saturados (vermelhos), colesterol (laranja) e proteínas (verde).
Ocorrem nos processos de transporte, sinalização celular e endocitose.
Uma balsa lípídica
Fosfatidilcolina e esfingomielina (1:1)
Lipossoma gigante
Fosfatidilcolina, esfingomielina e colesterol (1:1:1)
Figure 10-14a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Balsas lipídicas em bicamadas artificiais – microscopia de força atômica
Proteínas associadas à bicamada lipídica
INTEGRAIS PERIFÉRICAS
Divididas em dois grandes grupos
• Proteínas integrais: possuem domínios hidrofóbicos.• Integrais transmembrana: possuem domínios hidrofóbicos e hidrofílicos,
projetam-se para ambos os lados da membrana.• Proteínas periféricas: são hidrofílicas. Podem ser retiradas sem dano à
bicamada.
Figure 12.6. Integral membrane proteins of red blood cells
Proteínas em alfa-hélice unipasso ou multipasso
Funções das proteínas de membrana
• Executam funções específicas na membrana: estrutura,
receptores, transporte, enzimas, adesão.
Proteínas em beta-barril
Mitocôndrias, cloroplastos e bactérias
Figure 10-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
As proteínas transmembrana podem ser solubilizadas e purificadas com detergentes
Figure 10-31 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Remoção de proteínas funcionais
Video hemácia com detergente
Experimentos com difusão lateral de proteínas
Demonstração experimental de que as proteínas de membrana
podem mover-se lateralmente na bicamada lipídica
L. D. Frye & M. Edidin,
Journal Cell Science, vol.7: 319-335, 1970
Distribuição de Proteínas em Membranas e Polaridade Celular
Distribuição das proteínas de membrana
Diferentes proteínas são “confinadas” em diferentes regiões da membrana plasmática, para executar transportes ou transdução de sinais extra-celulares para o meio intra-celular
Células polarizadas: células que contém domínios de membrana distintos (apical, lateral, basal). Ex. células epiteliais
Célula epitelial
Junções limitam a difusão de proteínas
Lumem
Tecido
Figure 10-39 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Restrição à mobilidade lateral das proteínas de membrana
Glicocálix
Glicolipídeos
Glicoproteínas
Carboidratos associados às membrana= glicocálix.
Proteção, reconhecimento de moléculas específicas.
Figure 10-28a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Figure 10-28b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Vídeo diapedese