1. Membrana celular
Membrana celular e
Digestão intracelular
1 Introdução
2 Constituição da membrana celular
3 Transporte através da membrana
A – transporte passivo
B- transporte ativo
C – transporte em quantidade
4 Lipídios
5 Polissacarídeos
1 – Introdução
As membranas celulares não são simples barreiras inertes que compartimentam
as células, mas sim estruturas que apresentam várias funções como:
1) manutenção do meio intracelular, que é diferente do extracelular,
2) suporte físico para a atividade ordenada de enzimas nelas contidas,
3) reconhecimento de outras células e diferentes moléculas, já que é o revestimento
mais externo e possui receptores de membrana,
4) adesão a outras células, formando camadas que delimitam compartimentos,
5) permitem deslocamento de substâncias pelo citoplasma através de pequenas
vesículas transportadoras,
6) participa de processos de endocitose e exocitose,
7) possui receptores que interagem com moléculas do meio externo.
2 – Constituição da membrana celular
A membrana plasmática e as demais membranas são constituídas principalmente
por lipídios, proteínas e hidratos de carbono, podendo variar essa proporção nos
diferentes tipos de membranas. A maioria dos lipídios que compõe a membrana
apresenta uma extremidade hidrofílica e
uma cadeia hidrofóbica. Os lipídios
fundamentais das membranas são os
fosfolipídios e o colesterol. Os lipídios
mais comuns na membrana são os
fosfolipídeos.
As membranas são formadas por
duas camadas lipídicas responsáveis pela
estrutura delas, entretanto a atividade
metabólica está relacionada com a presença de proteínas na membrana. As proteínas das
membranas são divididas em dois grandes grupos:
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2. Membrana celular
1) proteínas integrais ou intrínsecas: associadas aos lipídios. Incluem enzimas da
membrana, glicoproteínas do grupo ABO e Rh, proteínas transportadoras, receptores
de membrana. Essas proteínas prendem-se aos lipídios através de suas regiões
hidrofóbicas, deixando expostas as regiões hidrofílicas. Algumas dessas proteínas
atravessam a membrana sendo chamadas de proteínas transmembranas.
2) Proteínas periféricas ou extrínsecas: facilmente extraídas da bicamada.
O modelo de estrutura da membrana é o mosaico fluído. Nesse modelo as
moléculas da camada dupla de lipídios estão organizadas com suas cadeias apolares
(hidrofóbicas) voltadas para o
interior da membrana e suas
cabeças polares (hidrofílicas)
voltadas para o meio
extracelular ou para o
citoplasma. Diversos
experimentos demonstram que
as proteínas se deslocam com
facilidade no eixo da
membrana, mostrando sua
fluidez.
A superfície externa da
membrana apresenta uma
camada de hidratos de carbono
ligados a proteínas (formando glicoproteínas) ou lipídios (glicolipídios) constituindo o
glicocálice. Ele é um componente celular dinâmico e funcionalmente importante.
O glicocálice protege a célula de agressões mecânicas e químicas, mantém a
carga negativa da célula, constitui em alguns tipos celulares um isolamento elétrico,
possuem algumas atividades enzimáticas, é responsável pela adesão entre as células e
pelo reconhecimento celular.
O glicocálice recobre a superfície externa da
membrana e auxilia, entre outras coisas, o
reconhecimento celular. O reconhecimento
celular possibilita o reconhecimento de células
semelhantes e sua adesão e a rejeição de células
diferentes; além disso, o contato de células
semelhantes faz com que diminua a atividade
mitótica das células, regulando assim o grau de
proliferação celular.
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3. Membrana celular
3 – Transporte através da membrana
Para a maioria das substâncias existe uma relação entre solubilidade nos lipídios e
capacidade de entrar nas células. De maneira geral os hidrofóbicos atravessam a
membrana com facilidade, já que ela é constituída por uma bicamada lipídica. Este é o
caso dos ácidos graxos, hormônios esteróides, anestésicos. Já os hidrofílicos penetram
nas células com mais dificuldade, dependendo do tamanho e de suas características
químicas. A membrana é bastante permeável à água e algumas substâncias hidrofílicas
penetram na célula através das proteínas transmembranas, que constituem “poros
funcionais”, isso é um caminho hidrófilo para essas substâncias. A configuração
molecular fará com que as substâncias possam ser transportadas por mecanismos de
transporte especiais desenvolvidos durante a evolução.
Permeabilidade à água: a membrana é muito permeável à água. Mesmo a água sendo
extremamente insolúvel nos lipídios da membrana, ela atravessa facilmente a membrana
celular; em parte, passando de modo direto, através da bicamada lipídica e, em sua
maior parte, pelas proteínas de canal. Acredita-se que as moléculas de água sejam
suficientemente pequenas e que sua energia cinética seja grande o bastante para que elas
possam, simplesmente, penetrar como projéteis na parte lipídica da membrana, antes
que sua característica hidrofóbica consiga detê-las. Colocando-a em uma solução
hipotônica, as células aumentam de volume devido à entrada de água. Se o aumento de
volume for acentuado pode ocorrer rompimento da membrana e lise celular. Quando
colocada em solução hipertônica a célula perde água e sua forma se altera. Quando em
solução isotônicas o volume e a forma não se alteram.
O transporte de soluto (íons e pequenas moléculas) através da membrana pode ser
passivo ou ativo.
A - Transporte passivo
Transporte passivo, também chamado de difusão, é o mecanismo de passagem
natural de pequenas moléculas através da membrana plasmática que ocorre sem gasto de
energia. Em outras palavras, a difusão implica em movimentos moleculares aleatórios
da molécula da substância pelos espaços intermoleculares da membrana ou em
combinação com proteína carreadora, sendo que a energia geradora da difusão é a
energia do movimento cinético normal da matéria.
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4. Membrana celular
O transporte passivo através da membrana celular se divide em três tipos:
difusão simples, difusão facilitada e osmose.
- difusão simples:
Este tipo de transporte passivo é classificado como o movimento cinético
molecular de moléculas ou íons através de canais da membrana ou dos espaços
intermoleculares, sem necessidade de fixação
a proteínas carreadoras da membrana. Sua
velocidade é determinada pela quantidade
existente da substância a ser transportada,
pela velocidade do movimento cinético e
pelo número de canais da membrana através
dos quais a molécula ou íon pode passar.
-difusão facilitada:
Este tipo de difusão, também
chamada de difusão mediada por
carreadores, implica a interação das
moléculas ou íons com proteína
carreadora que facilita sua passagem
através da membrana, provavelmente
por se fixar quimicamente a ela e se deslocar, através da membrana, nessa forma fixada.
Este tipo de difusão difere da anterior (da difusão simples) por um canal aberto
do seguinte modo: embora a velocidade da difusão por um canal aberto aumente na
proporção direta da concentração da substância difusora, na difusão facilitada a
velocidade de difusão tende a um máximo, com o aumento da concentração da
substância.
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5. Membrana celular
c-osmose:
A água é de longe, a substância mais abundante que se
difunde através da membrana celular. Contudo, às vezes pode
ocorre uma diferença de concentração para a água através de
uma membrana, exatamente do mesmo modo que isso pode
ocorrer para outras substâncias. Quando isso acontece, ocorre realmente, movimento
efetivo de água através da membrana celular, fazendo com que a célula murche ou
inche, dependendo da direção desse movimento efetivo. Esse processo de movimento
efetivo da água, causado por diferença de concentração da própria água, recebe o nome
de osmose.
B - Transporte ativo
Transporte Ativo ocorre quando a membrana celular transfere moléculas ou
íons contra um gradiente de concentração, ou contra um gradiente elétrico ou de
pressão. Dentre as diversas substâncias que são transportadas ativamente, através das
membranas celulares, encontram-se os íons, sódio, potássio, cálcio, ferro, cloreto,
iodeto, urato, diversos açúcares e grande parte dos aminoácidos. O transporte ativo
depende de energia para o transporte. A energia é derivada diretamente da degradação
do trifosfato de adenosina (ATP) ou de qualquer outro composto de fosfato rico em
energia (transporte ativo primário). O transporte depende de proteínas transportadoras,
que atravessam a membrana, de modo semelhante a difusão facilitada. No entanto, no
transporte ativo, a proteína transportadora funciona de modo distinto, pois ela é capaz
de transferir energia para a substância transportada, com o objetivo de que possa mover-
se contra o gradiente eletroquímico.
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6. Membrana celular
A bomba de sódio e potássio é o transporte ativo mais
estudado. Ela bombeia os íons sódio (Na+) para fora,
através da membrana celular, enquanto que, ao mesmo
tempo, bombeia os íons potássio (K+) de fora para dentro
da célula. Essa bomba é encontrada em todas as células
do organismo e é responsável pela manutenção das
diferenças de concentração de sódio e de potássio dentro
e fora da célula, além de estabelecer um potencial
elétrico negativo no interior da célula.
C - Transporte em quantidade
Pelos processos descritos acima, as células são capazes de transportar pequenas
moléculas, entretanto através do transporte em quantidade elas podem transportar
grande quantidade de macromoléculas. O transporte em quantidade para dentro da
célula é chamado de endocitose e pode ser feito por dois processos, a pinocitose e a
fagocitose. Quando a transferência de macromoléculas se dá do interior da célula para o
meio extracelular dá-se o nome de exocitose. A fagocitose se dá graças à formação de
pseudópodes pela célula, englobando em seu citoplasma partículas sólidas. Ela acontece
quando uma partícula sólida se
fixa a um receptor de
membrana específico, portanto
a fagocitose é seletiva,
desencadeando uma resposta do
citoesqueleto. A formação de
pseudópodos faz com que
ocorra a formação de um vacúolo, o fagossomo, que se une ao lisossomo ocorrendo a
digestão do material fagocitado. O termo pinocitose é usado para designar o
englobamento de gotículas de líquido. Ocorre através da invaginação da membrana
criando várias vesículas que afundam no citoplasma carregando pequenas porções de
líquido de modo não seletivo.
4 – Digestão intracelular
O sistema endossomal é encontrado desde a parte periférica do citoplasma até
próximo ao núcleo. É um sistema irregular de túbulos e vesículas cujo interior é ácido.
Partículas fagocitadas ou originadas por pinocitose são englobadas por endossomos que
separam e endereçam tais partículas. Algumas substâncias são recicladas e outras vão
para os lisossomos.
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7. Membrana celular
As substâncias que penetram na célula ou componentes celulares desgastados
sofrem a ação de enzimas digestivas no interior dos lisossomos. Os lisossomos são
geralmente esféricos e de tamanho variável. Em seu interior existem enzimas que têm
seu funcionamento ótimo em pH
ácido e por isso são chamadas
genericamente de hidrolases ácidas.
O fato das enzimas terem sua
atividade máxima em pH ácido e o
pH do citoplasma ser neutro,
associado ao fato dessa organela
possuir membrana, constituem
fatores de segurança. Caso contrário
as enzimas poderiam digerir a
própria célula.
Os fagossomos e as vesículas de pinocitose se unem aos lisossomos, que passam
a ser chamados de lisossomos secundários. Na membrana do lisossomo secundário há
uma enzima que bombeia prótons H+ para o interior do lisossomo estabelecendo pH 5.
Após a digestão feita pelas enzimas ocorre a formação do corpo residual que se funde à
membrana e libera o seu conteúdo através de exocitose.
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