07 aula - membrana celular

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07 aula - membrana celular

  1. 1. Membrana Celular: Estrutura e transporte
  2. 2. Membrana Plasmática • Membrana que envolve todas as células vivas ▫ define os limites e os compartimentos celulares e mantém as diferenças essenciais entre os meios intra e extracelular
  3. 3. Membrana Plasmática • Estrutura fina, flexível e elástica de 7,5 a 10 nm de espessura; • Composição aproximada: ▫ proteínas – 55% ▫ fosfolipídios – 25% ▫ colesterol – 13% ▫ outros lipídios – 4% ▫ carboidratos – 3%
  4. 4. Estrutura • Modelo do Mosaico fluido  Singer e Nicolson, 1972 (Science, 175(4023): 720-731).
  5. 5. Propriedades da membrana • Assimetria  as duas faces da membrana não possuem a mesma composição lipídica, glicídica e proteica ▫ carboidratos encontram-se em geral na face externa ▫ cargas elétricas se distribuem diferentemente  face citoplasmática em geral com maior carga negativa
  6. 6. Meio extracelular citoplasma filamentos protéicos PROTEÍNA DE RECONHECIMENTO RECEPTOR PROTÉICO PROTEÍNA TRANSPORTADOR A Sítio ligante BICAMADA LIPÍDICA CARBOIDRATO FOSFOLIPÍDIO COLESTEROL
  7. 7. Propriedades da membrana • Fluidez  componentes da membrana não ocupam posições definidas ▫ são susceptíveis a deslocações bidimensionais de rotação ou de translação ▫ fosfolipídios podem trocar de camada (flip-flop) http://www.phschool.com/science/biology_pl ace/biocoach/biomembrane1/structure.html
  8. 8. Propriedades da membrana • Continuidade  nunca apresenta bordas livres ou descontínuas e os espaços por ela delimitados são sempre fechados
  9. 9. Propriedades da membrana • Elasticidade e Resistência à tração  devido ao número elevado de 2 tipos principais de ligações não-covalentes: ▫ interações hidrofóbicas entre as cadeias de ácidos graxos dos fosfolipídios • regiões hidrofóbicas (apolares) tendem a se associar no interior da bicamada lipídica para manter distância do contato com a água ▫ interações hidrofílicas entre • grupos iônicos de proteínas • grupos polares de fosfolipídios • em contato direto com a fase aquosa das superfícies ▫ outras interações • pontes de hidrogênio • interações eletrostáticas
  10. 10. Propriedades da membrana • Permeabilidade seletiva  permeável apenas a algumas substâncias http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/biomembrane1/permeability.html
  11. 11. Por que é importante conhecer a constituição química da membrana plasmática?
  12. 12. Bicamada Lipídica  Fosfolipídios  afinidade diferencial com a água 1. Cabeça hidrofílica: voltada para o meio extracelular e para o citoplasma 2. Cauda hidrofóbica: voltada para a parte interna da membrana
  13. 13. Proteínas da Membrana • Dois tipos de proteínas ▫ Integrais ou transmembranas  se estendem por toda a membrana ▫ Periféricas  estão ancoradas a uma das superfícies da membrana e não a atravessam Proteína integral Proteína periférica
  14. 14. Proteínas Integrais • Várias funções
  15. 15. Proteínas Integrais – Transporte • Canais (poros) ▫ permitem a passagem de moléculas de água e substâncias hidrossolúveis, principalmente íons, entre os fluidos extra e intracelular ▫ têm propriedades seletivas e permitem a passagem de substâncias específicas. Canais de vazamento • Formam verdadeiros poros na membrana e estão sempre abertos
  16. 16. Proteínas Integrais – Canais Canais regulados por comportas ▫ Possuem comportas que se abrem e se fecham de forma regulada por: Variações de voltagem  canais regulados por voltagem; Controle químico (por ligantes)  canais regulados por ligantes -dependem da ligação de substâncias químicas (ligantes) com a proteína
  17. 17. Proteínas Integrais – Transporte • Proteínas carreadoras (carregadoras) ▫ transportam substâncias de um lado para outro da membrana; ▫ são seletivas e carregam somente substâncias específicas  possuem um sítio de ligação, ou seja, um local específico para que a substância a ser transportada se ligue.
  18. 18. Proteínas Integrais – Enzimas • Uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente ou em conjunto com uma enzima associada a membrana, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
  19. 19. Proteínas Integrais - Comunicação • Junções Gap ou Comunicantes  proteínas especiais denominadas conexons - comunicam os citoplasmas de duas células adjacentes ▫ permitem a transferência direta da corrente iônica de uma célula para outra.
  20. 20. Proteínas Periféricas • Frequentemente ligadas às proteínas integrais • Funcionam quase sempre como: ▫ enzimas ▫ controladores do transporte de substâncias através dos canais da membrana celular
  21. 21. Quais são as funções da membrana plasmática?
  22. 22. Funções da membrana 1. Individualização da célula 2. Transportes moleculares e iônicos 3. Recepção de informação 4. Transmissão de informação 5. Reconhecimento celular 6. Orientação de reações químicas em cadeia: enzimas localizadas na superfície da membrana
  23. 23. Reconhecimento e proteção • Glicocálice  Envoltório externo à membrana plasmática. • Composição química: moléculas de açúcar associadas aos fosfolipídios e às proteínas da membrana.
  24. 24. Glicocálix FFuunnççõõeess:: •reconhecimento célula-a-célula; •adesão celular; •atua na ingestão de moléculas; •receptores de membrana; •retém nutrientes e enzimas; •proteção contra lesões mecânicas, físicas e químicas.
  25. 25. Transporte através da membrana
  26. 26. Transportes através da membrana • Não mediados por proteínas ▫ Difusão simples (transporte de soluto) ▫ Osmose (transporte de água) • Mediados por proteínas ▫ Difusão facilitada (por canais ou carreadores) ▫ Transporte ativo (bombas) ENERGIA Transportes passivos
  27. 27. Transportes através da membrana • Mediados por vesículas ▫ Endocitose  pinocitose  fagocitose  mediada por receptores de membrana ▫ Exocitose ENERGIA
  28. 28. Osmose Difusão simples Difusão Facilitada Não ocorre gasto energético...
  29. 29. Osmose • É a difusão de um fluido através de uma membrana com permeabilidade seletiva • Pode ser entendida como difusão do solvente Transporte de água ocorre sempre Meio Hipotônico → Meio hipertônico (menor concentração de soluto) (maior concentração de soluto)
  30. 30. Osmose – Efeitos nas células
  31. 31. Difusão • Processo espontâneo • Princípio físico Moléculas de solvente e soluto em constante movimento (energia cinética) Começam a se chocar Espalhamento
  32. 32. Difusão • É o movimento de um soluto através de uma membrana com permeabilidade seletiva; Transporte de soluto ocorre sempre Meio Hipertônico → Meio Hipotônico (maior concentração de soluto) (menor concentração de soluto)
  33. 33. Difusão simples • As moléculas se movem do meio mais concentrado para o meio menos concentrado porque existe uma diferença de concentração  gradiente ▫ Soluto atravessa livremente pela membrana, não necessita de canais.
  34. 34. Difusão simples Membrana semi-permeável http://www.phschool.com/science/biology_place/bioco ach/biomembrane1/passive.html Não necessita de canais...
  35. 35. Assim... Difusão simples • É sempre a favor do gradiente químico  não necessita de energia celular ▫ a energia que direciona o movimento é a energia cinética das moléculas • Aumenta em proporção direta com a temperatura ▫ quanto maior for a temperatura, maior o movimento térmico das moléculas e dos íons em solução • Depende da capacidade das moléculas se dissolverem na bicamada lipídica http://eighth.grade.science.tripod.com/life_science/life_science.html
  36. 36. Continuando... Difusão simples • É diretamente proporcional à área de superfície da membrana • É inversamente proporcional a ▫ espessura da membrana  quanto maior espessura, mais lenta será a difusão ▫ tamanho e forma da partícula  quanto maiores a massa e o raio da partícula, menor será a velocidade média da partícula e mais lenta será a difusão ▫ viscosidade do meio  maior viscosidade do meio  difusão mais lenta
  37. 37. Difusão facilitada • Segue as regras da difusão  sempre é a favor do gradiente eletroquímico ▫ não precisa de energia celular • Precisa ser mediada por canais ou proteínas carreadoras
  38. 38. Assim, a difusão facilitada também depende de... • Número de canais proteicos pelos quais a substância pode passar ▫ a velocidade da difusão é diretamente proporcional ao número de canais por unidades de área • Diâmetro da molécula ▫ à medida que o diâmetro molecular se aproxima do diâmetro do canal, a resistência aumenta de forma muito acentuada  uma membrana pode ser centenas a milhões de vezes mais permeável às pequenas moléculas que às grandes moléculas.
  39. 39. Difusão facilitada • Transporte de várias moléculas importantes para as células ▫ glicose ▫ íons ▫ diversos hormônios
  40. 40. Difusão facilitada da glicose Insulina Glicose
  41. 41. Primário Secundário Ocorre gasto energético...
  42. 42. Transporte ativo • Ocorre contra o gradiente de concentração ▫ do meio hipotônico para o meio hipertônico • Sempre realizado por proteínas transportadoras presentes na membrana plasmática (bombas) • Envolve gasto de energia celular ▫ utiliza a energia da hidrólise do ATP • TTiippooss ▫ Primário (UNIPORTE)  Bomba de sódio e potássio  Transporte ativo de íons. ▫ Secundário  co-transporte (SIMPORTE)  Contratransportes (ANTIPORTE)
  43. 43. Resumindo...
  44. 44. Endocitose Exocitose
  45. 45. Transportes mediados por vesículas - Endocitose • Fagocitose ▫ englobamento de partículas sólidas por meio de emissão de pseudópodes  vesículas >250 nm diâmetro  ocorre em certos protozoários (ex.: amebas) e células da defesa responsáveis pela fagocitose de partículas estranhas
  46. 46. Transportes mediados por vesículas - Endocitose • Pinocitose ▫ englobamento de fluidos e macromoléculas por meio de invaginação da membrana  vesículas <150 nm diâmetro  ocorre em praticamente todos os tipos celulares
  47. 47. Transportes mediados por vesículas - Endocitose • Endocitose mediada por receptores de membrana ▫ ocorre a partir da ligação de moléculas denominadas ligantes com receptores proteicos da membrana celular.
  48. 48. Resumindo...
  49. 49. Transportes mediados por vesículas - Exocitose • Processo pelo qual a célula ▫ secreta para o meio extracelular ou para cavidades ou superfícies corporais substâncias importantes para o corpo  Hormônios;  Neurotransmissores;  muco  células caliciformes dos epitélios de revestimento do intestino e da traqueia;  glândulas exócrinas; ▫ suor, saliva ▫ secreção da porção exócrina do pâncreas (enzimas digestivas) ▫ elimina os resíduos da endocitose.
  50. 50. Exocitose
  51. 51. Exocitose
  52. 52. BBoonnss eessttuuddooss......

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