A apresentação tem como objetivo fornecer aos estudantes os conhecimentos fundamentais sobre a estrutura das membranas biológicas, incluindo a bicamada lipídica, proteínas de membrana, carboidratos associados e os modelos explicativos como o modelo do mosaico fluido. Também podem ser abordados temas como permeabilidade seletiva, transporte passivo e ativo, endocitose, exocitose e a importância das membranas na comunicação e homeostase celular. Público-alvo: Estudantes ingressantes no curso de Licenciatura em Ciências Biológicas, em especial os do 1º semestre, que estejam cursando disciplinas de Citologia, Biologia Celular ou Fundamentos da Biologia.

1. INTRODUÇÃO ÀS
CÉLULAS
Prof. Dr. Sérgio Carvalho
DCNA - UEPA

2. CARACTERÍSTICAS UNIVERSAIS
DAS CÉLULAS NA TERRA
 Todas as células armazenam sua informação
hereditária no mesmo código químico linear:
o DNA.

3.  Todas as células replicam sua informação
hereditária por polimerização a partir de um
molde.

4.  Todas as células transcrevem partes de sua
informação hereditária em uma mesma forma
intermediária: o RNA.

5.  Todas as células utilizam proteínas como
catalisadores.

6.  Todas as células traduzem o RNA em
proteínas da mesma maneira.

7.  Cada proteína é codificada por um gene
específico.
 A vida requer energia livre.
 Todas as células são envoltas por uma
membrana plasmática através da qual os
nutrientes e materiais residuais devem
passar

11. Microscópio eletrônico
 Possibilitou a observação de estruturas
celulares não visíveis ao microscópio óptico
em função de seu maior poder de resolução.
 VANTAGENS:
 MO
 Poder de resolução = 0,2 µm
 λ Luz visível = 400 nm
 ME
 Poder de resolução = 0,002 µm
 λ elétron acelerado = 0,005 nm

12.  Emprega feixes de elétrons acelerados a
60.000 volts.
 Aquecimento de um filamento de tungstênio
(ânodo).
 Aceleração a vácuo (DDP entre 60 e 100 Kv)
 Dois tipos:
 M. E. de Transmissão
 M. E. de Varredura

14. MET MEV - UFV

15. MO

16. MET

17. MEV

20. MFA

21. Superfície de Polietileno

22. Superfície de Polietileno

23. Listeria innocua aderida em mica (MFA)

24. MEMBRANA PLASMÁTICA
É uma estrutura dinâmica cujos
componentes se movimentam, mudam e
realizam papéis fisiológicos vitais que
permitam às células interagirem umas com
as outras e com moléculas do ambiente.

27.  DAVIDSON e DANIELLI
(1960) – Modelo Trilaminar
 proteína-lipídio-proteína
 SINGER e NICHOLSON
(1972) – Modelo Mosaico-
fluido
 Mosaico de proteínas imerso
em uma bicamada lipídica
fluida, cujos componentes
estão em constante
movimento.

30. LIPÍDEOS:
 Estabelecem a integridade física da
membrana e cria uma barreira efetiva para a
rápida passagem de materiais hidrofílicos
(água, íons, etc).
 Glicerofosfolipídeos (mais abundantes)
 Fosfatidilcolina, fosfatidilentanolamina,
fosfatidilserina, etc.
 Esteróis
 Colesterol e Estigmasterol
Composição

38.  Uma mesma molécula de glicerofosfolipídeo
pode se movimentar de um extremo a outro
da célula em pouco mais de um segundo.
Os movimentos de “flip-flop” são
muito raros (dificuldade da parte polar
da molécula atravessar a porção
hidrofóbica).

39.  Colesterol: Importante para a integridade da
membrana
 Comumente associado a um ácido graxo
insaturado, com a extremidade hidroxil voltada
para a porção aquosa da bicamada

40.  Pode aumentar ou diminuir a fluidez da
membrana, juntamente com a composição dos
ácidos graxos.
 ↑ [colesterol] = ↓ fluidez da membrana
 Ácidos graxos
 Mais curtos
 Insaturados membrana mais fluida.

41.  Todas as membranas têm estruturas
similares porém, membranas de células
diferentes ou organelas podem diferir muito
em sua composição lipídica.
 Ex: Algumas podem conter 25% de colesterol e
outras não haver.

42. Fosfatidilcolina
Fosfatidilserina
Fosfatidilentanolamina
Fosfatidilinositol
Esfingomielina
Fosfolipídeos e glicolipídeos têm distribuição
assimétrica na bicamada lipídica da membrana
plasmática.

44. PROTEÍNAS:
 São responsáveis pelo movimento de
materiais através da membrana e de
recepção de sinais químicos do ambiente.
 1 proteína a cada 25 de lipídeo (variação
dependendo da função da membrana).

45.  Apresentam regiões:
 Polares (predominam aa. com R hidrofílicos)
 Apolares (predominam aa. com R hidrofóbicos)

47.  Tipos de proteínas de membranas:
 INTEGRAIS: Apresentam regiões hidrofóbicas
que penetram na camada fosfolipídica, e camada
(s) hidrofílica (s) que se projeta (m) para um ou
em ambos os lados aquosos.
OBS: TRANSMEMBRANAS: Quando a proteína
atravessa inteiramente a bicamada lipídica.
 PERIFÉRICAS: Não possuem regiões
hidrofóbicas e não estão imersas na bicamada
lipídica. Contém regiões polares que reagem com
porções expostas de proteínas integrais ou com
moléculas de fosfolipídeos.

53. CARBOIDRATOS:
 Estão localizados na superfície externa da
membrana e servem como sítios de
reconhecimento para outras células e
moléculas.
 Oligossacarídeos que geralmente não se
estendem a 15 unidades de monossacarídeos.
 Podem estar ligados covalentemente a
lipídeos e proteínas.
 GLICOLIPÍDEOS
 GLICOPROTEÍNAS

54.  Os oligossacarídeos são adicionados às
proteínas no interior do complexo de Golgi.

56.  A camada de carboidratos ajuda a proteger a
superfície celular de danos mecânicos e
químicos.
 Possuem importante papel no
reconhecimento e na adesão celular.
 Conferem à célula uma superfície lubrificada
(oligossacarídeos e polissacarídeos dessa
camada absorvem água)
 Essa camada ajuda os glóbulos brancos, a
passarem por espaços apertados além de evitar
que as células do sangue se grudem umas nas
outras ou às paredes dos vasos sanguíneos.

58. TRANSPORTE ATRAVÉS DA
MEMBRANA
 A membrana apresenta a importante função
de permeabilidade seletiva: habilidade de
permitir algumas substâncias, mas não
outras, de entrar e sair da célula.
 PROCESSOS PASSIVOS
 PROCESSOS ATIVOS

59.  Movimento direcional de partículas de
regiões de alta concentração para regiões de
menor concentração, buscando o equilíbrio.
 Segue um gradiente de concentração
Difusão
Pequenas moléculas e íons podem se
mover de um extremo a outro de uma
organela em um milessegundo (10-3s)

60. A difusão leva a distribuição uniforme dos solutos

61. Difusão simples
 Passagem de pequenas moléculas
lipossolúveis através da bicamada lipídica da
membrana.
 Quanto mais lipossolúvel é a molécula, mais
rapidamente ela se difunde através da
membrana.
 Ex: Gases (O2 e CO2), uréia e solutos
lipossolúveis (hidrocarbonetos e álcool).

62. Osmose
 Movimento de água (difusão) de um meio
hipotônico para um hipertônico, através de
uma membrana semipermeável. Pressão
hidrostática
(peso da coluna)
Equilíbrio  Pressão osmótica = Pressão hidrostática

64. TRANSPORTE POR MEDIAÇÃO
 Ocorre através de proteínas específicas de
membrana denominadas permeases ou
transportadoras.
 São muito específicas e reconhecem um grupo
limitado ou somente um tipo de substância
química.
 O número de transportadores livres na
membrana é limitado.
 Em concentrações altas de soluto mostram um
efeito de saturação.

66.  Tipos de transporte por mediação:
 Difusão facilitada
 Transporte ativo

67. Difusão facilitada
 Difusão de substâncias polares
(aminoácidos, açúcares, íons, etc) através da
membrana, por permeases.
 PERMEASES: Proteínas integrais que formam
canais revestidos por aminoácidos polares e água
no seu interior e aminoácidos apolares no exterior
(inserção da proteína na bicamada lipídica).
 Ex: Glicose, íons

68.  Tipos de permeases na difusão facilitada:
 PROTEÍNAS CARREADORAS: Ligam-se ao
soluto específico a ser transportado e sofrem
alterações em sua conformação, transportando
soluto através da membrana (Ex: Glicose).
 PROTEÍNAS DE CANAL: Formam poros
preenchidos por água que se estendem através
da membrana e, que quando abertos permitem
que solutos específicos (íons inorgânicos como
Na+, K+, Ca2+ e Cl- ) passem por eles.

69. PROTEÍNAS CARREADORAS

70. PROTEÍNAS DE CANAL

71. PROTEÍNAS DE CANAL

72.  Como a água atravessa a membrana
plasmática?
 Hidratando íons e passando através dos canais
iônicos (até 12 moléculas de água podem cobrir
um íon).
 Por canais de água denominados aquaporinas.

75.  Classificação das proteínas carregadoras:
 UNIPORTE: Transportam um único soluto em
uma única direção (Ex: proteína ligante de Ca2+).
 SIMPORTE: Carregam dois solutos na mesma
direção (Ex: Proteínas que precisam da interação
entre sódio e aminoácidos).
 ANTIPORTE: Carregam dois solutos em direções
opostas (Bomba de sódio e potássio)

77. TRANSPORTE ATIVO
 Movimento de substâncias através de uma
membrana biológica contra o gradiente de
concentração.
 Bombas
 Requer gasto de energia (química  ATP,
elétrica ou luminosa).
 Ex: Bomba de Na+ / K+ e H+-ATPase

78. Bomba de Na+ e K+

79. Bomba de H+-ATPase

80. Bomba de Ca2+
A bomba de Ca2+ restitui o Ca2+ ao retículo sarcoplasmático em uma célula muscular
esquelética.

81. TRANSPORTE EM BLOCO
 Macromoléculas como proteínas,
polissacarídeos, ácidos nucléicos são
grandes e muito carregadas (polares) para
passar por entre canais de membrana.
 São transportados por vesículas

83. Fagocitose Pinocitose

84. ENDOCITOSE MEDIADA POR RECEPTORES

85. Eosinófilos
• Piecemeal (desestabilização do grânulo, formando
pequenos grânulos bem menores e que se fundem a MP).
• Endocitose compensatória
EXOCITOSE

86. JUNÇÕES INTERCELULARES

87. JUNÇÕES OCLUDENTES

88. JUNÇÕES OCLUDENTES

89. JUNÇÕES ADERENTES

90. JUNÇÕES ADERENTES

91. DESMOSSOMO

92. HEMIDESMOSSOMO

93. JUNÇÕES TIPO FENDA OU
COMUNICANTES

94. PLASMODESMO