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Membranas celulares
Funções:
• Compartimentalização – separa componentes e reações químicas:
diferentes tipos de atividades ocorrem com uma mínima interferência
do ambiente externo e podem ser reguladas de forma independente.
• Seleção de moléculas que podem atravessá-la  permeabilidade
seletiva.
• Transporte de solutos.
• Local de atividade bioquímica
• Meio de comunicação entre células e célula-meio.
• Controlam o fluxo de informação  interação com sinais químicos.
Membrana
Atividade biológica das membranas 
deriva de suas propriedades físicas.
Membrana
Atividade biológica das membranas 
deriva de suas propriedades físicas.
• são flexíveis - permitindo a mudança de forma que acompanha a
divisão e o crescimento celular, e movimentos.
• são auto-selantes - fusão, exocitose
• são seletivas - principalmente a solutos polares
• são dinâmicas e fluidas - a maioria das moléculas são capazes de se
mover no plano da membrana.
E as propriedades físicas das membranas 
são resultado da sua composição química.
Membrana
• Estrutura das membranas:
As membranas são basicamente formadas por:
Lipídeos
Proteínas
Carboidratos associados aos lipídeos ou às proteínas
• Bicamada fosfolipídica extremamente fina (5nm) unida à
proteínas por ligações não-covalentes.
• 1ª proposição de uma bicamada lipídica: 1925 por Gorter and Grendel em
um estudo com membrana de eritrócitos.
• 1972 – proposta do mosaico fluido de Singer e Nicolson.
• Estrutura das membranas:
Composição lipídica:
• Fosfolipídeos
Fosfoglicerídeos
Esfingolipídeos
• Colesterol
• Glicolipídeos
• ácidos graxos saturados x ácidos graxos insaturados
- As diferenças entre os fosfolipídios influenciam no empacotamento e fluidez das membranas.
O tipo de lipídeo mais abundante são os fosfolipídios.
Possuem uma cabeça polar e duas caudas (porções) hidrofóbicas formadas por
hidrocarbonetos de ácidos graxos diferentes em comprimento (14 a 24 C).
Moléculas hidrofílicas dissolvem na água porque contém grupos carregados
formando ligações eletrostáticas ou pontes de hidrogênio entre si.
Por ser energeticamente desfavorável ficar com seus limites expostos a água, a bicamada se
fecha espontaneamente (self-sealing). Favoreceu a criação das células vivas.
A fluidez é fundamental para muitas funções das membranas.
Movimentos laterais livres ( ~107 vezes por segundo)
“Flip-flop” limitado ou ajudado por enzimas translocadoras.
A fluidez das membranas é precisamente regulada pela composição e a
temperatura.
Em temperaturas menores os lipídeos costumam cristalizar - transição de fase.
Fosfolipídios majoritariamente encontrados em Membranas:
Facilita interação com proteínas específicas.
Alterações no posicionamento podem funcionar como sinais importantes.
Assimetria da bicamada lipídica
Assimetria da bicamada lipídica
Fosfatidilinositol no mecanismo de sinalização celular
Faces das membranas celulares
Mobilidade de lipídeos na membrana
celular
Outro componente lipídico das membranas: Colesterol.
Os eucariotos possuem grandes quantidades de colesterol nas
membranas.
O colesterol diminui a permeabilidade das membranas porque o alinhamento dos
rígidos anéis esteróides imobilizam parcialmente as caudas dos fosfolipídios,
mesmo os insaturados, tornando a região menos deformável.
Porém também pode inibir a transição de fase por impedir que as cadeias
hidrocarbonadas se unam e cristalizem.
Colesterol: modulador da fluidez
Retirado de Pande G., 2000. Curr. Opin. Cell Biol. 12: 569.
“Lipid Rafts” ou microdomínios
Rafts são regiões com menor fluidez, mais
espessas e composição diferenciadas
Agregado dinâmico rico em colesterol,
esfingolipídeos, moléculas ancoradas por GPI,
proteínas G, proteínas transmembrana.
• Regiões resistentes a solubilização por
detergentes;
Estudos recentes mostram que colesterol fica mais distribuído concentrado
próximo a esfingolipídeos em domínios especializados da membrana chamados
rafts.
Como se formam???
Esfingolipídeos têm cadeias
hidrocarbonadas longas e saturadas
que promovem forças atrativas fortes
favorecendo a formação destes
microdomínios.
“Lipid Rafts” e cavéolas
Funções:
Sinalização
Tráfego intracelular de proteínas e lipídeos
Fusão celular
Sítios de interação patógeno-hospedeiro
Outro componente lipídico das membranas: Glicolipídios
São encontrados na superfície de todas as membranas de animais.
•Localizados na monocamada não citossólica = exposição na superfície celular.
•Lipídeos com maior assimetria.
•Representam apenas ~5% dos lipídeos da membrana.
•Presentes em algumas membranas intracelulares.
• Diferentes composições dos lipídeos em diferentes membranas celulares:
• Composição proteica das membranas biológicas:
A composição de proteínas na membrana é variável. Na membrana mielínica que
envolve os axônios dos neurônios ela é de menos de 25%. Ao contrário na
membrana interna das mitocôndrias, envolvidas na produção de ATP sua
percentagem é de 75%.
Aproximadamente 30% das PTNs codificadas no genoma de uma célula animal
são
PTNs de membrana
Proteínas de membranas
- Proteínas transmembrana – similar aos fosfolipídios são anfipáticas. Podem ser de
“passagem única” ou de “múltiplas passagens” (1,2 e 3)
-Proteínas localizadas no citosol - algumas estão parcialmente inseridas na
membrana pela porção hidrofóbica ou associadas a membrana por meio de ligação
com uma cadeia lipídica. (4 e 5)
-Proteínas expostas totalmente na face externa - ligadas covalentemente a
fosfolipídios da MP via açúcares. (6)
-Proteínas ligadas a membrana por meio de interações não-covalentes com outras
proteínas de membrana (7 e 8)
Proteínas integrais de membrana / Proteínas periféricas de membrana
Somente PTNs transmembrana podem atuar em ambos os lados da MP,
transportando íons ou ligando moléculas sinalizadoras celulares.
A maioria das PTNs de membrana
de células animais são glicosiladas,
principalmente na face externa.
A superfície celular é recoberta por resíduos de açúcares na porção
externa da membrana plasmática = Glicocálice ou glicocálix
Glicoproteínas e proteoglicanas da matriz extracelular, que são secretadas
pelas células, fazem parte desta camada.
As glicoproteínas e glicolipídeos de membrana estão disponíveis para
interagir com os componentes da matriz extracelular, como as lectinas,
com os fatores de crescimento e com os anticorpos, pois suas cadeias
estendem-se até o espaço extracelular
Protege a superfície celular
e facilita as interações
célula-célula
Muitas proteínas de membrana difundem-se no plano
Difusão lateral e difusão rotacional/ não fazem flip-flop
Em células epiteliais de túbulos renais algumas enzimas e PTNs de
transporte estão confinadas a superfície apical, enquanto que outras estão na
porção basal e lateral.
Os lipídios destes domínios de membranas também são diferentes,
demonstrando que as células epiteliais podem prevenir a troca de PTNs e
lipídios entre os domínios, em parte pelas junções inter-celulares.
Porção apical
Porção lateral
Porção basal
As proteínas transmembranas ou integrais são as
moléculas que permitem a passagem de moléculas
hidrofílicas pela membrana.
Transporte através da membrana
Permeabilidade da bicamada lipídica
O que é importante considerar?
1. Tamanho das moléculas;
2. O seu estado de ionização;
3. Afinidade com os lipídeos.
Classes de proteínas de transporte pela membrana:
Existem duas classes:
Proteína carreadora - se ligam a solutos específicos mudando sua
conformação espacial para o transporte.
Proteína de canal - interagem fracamente com o soluto, permitindo
que íons específicos passem pela Membrana. Formam poros que
permitem o fluxo passivo de íons.
Velocidade mais rápida.
Tipos de transporte
- Transporte passivo: difusão facilitada através de um gradiente iônico
favorável.
- Transporte ativo: bombeamento de certos solutos para um gradiente
desfavorável.
• Transporte por proteínas carreadoras pode ser passivo ou ativo, enquanto o
transporte por proteínas de canal é sempre passivo.
Canais iônicos
 São controlados – abrem em resposta a um estímulo específico
EX: Canal iônico controlado
por neurotransmissores
Endocitose
Endocitose / reciclagem da membrana
Reciclagem da membrana
Exocitose
• Processo inverso da endocitose, liberando
substâncias armazenadas em vesículas.
– Ex: hormônios, enzimas...

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  • 2.
  • 3.
  • 4. Funções: • Compartimentalização – separa componentes e reações químicas: diferentes tipos de atividades ocorrem com uma mínima interferência do ambiente externo e podem ser reguladas de forma independente. • Seleção de moléculas que podem atravessá-la  permeabilidade seletiva. • Transporte de solutos. • Local de atividade bioquímica • Meio de comunicação entre células e célula-meio. • Controlam o fluxo de informação  interação com sinais químicos. Membrana
  • 5.
  • 6.
  • 7. Atividade biológica das membranas  deriva de suas propriedades físicas. Membrana
  • 8. Atividade biológica das membranas  deriva de suas propriedades físicas. • são flexíveis - permitindo a mudança de forma que acompanha a divisão e o crescimento celular, e movimentos. • são auto-selantes - fusão, exocitose • são seletivas - principalmente a solutos polares • são dinâmicas e fluidas - a maioria das moléculas são capazes de se mover no plano da membrana. E as propriedades físicas das membranas  são resultado da sua composição química. Membrana
  • 9. • Estrutura das membranas: As membranas são basicamente formadas por: Lipídeos Proteínas Carboidratos associados aos lipídeos ou às proteínas
  • 10. • Bicamada fosfolipídica extremamente fina (5nm) unida à proteínas por ligações não-covalentes. • 1ª proposição de uma bicamada lipídica: 1925 por Gorter and Grendel em um estudo com membrana de eritrócitos. • 1972 – proposta do mosaico fluido de Singer e Nicolson. • Estrutura das membranas:
  • 12. • ácidos graxos saturados x ácidos graxos insaturados - As diferenças entre os fosfolipídios influenciam no empacotamento e fluidez das membranas. O tipo de lipídeo mais abundante são os fosfolipídios. Possuem uma cabeça polar e duas caudas (porções) hidrofóbicas formadas por hidrocarbonetos de ácidos graxos diferentes em comprimento (14 a 24 C).
  • 13. Moléculas hidrofílicas dissolvem na água porque contém grupos carregados formando ligações eletrostáticas ou pontes de hidrogênio entre si. Por ser energeticamente desfavorável ficar com seus limites expostos a água, a bicamada se fecha espontaneamente (self-sealing). Favoreceu a criação das células vivas.
  • 14.
  • 15. A fluidez é fundamental para muitas funções das membranas. Movimentos laterais livres ( ~107 vezes por segundo) “Flip-flop” limitado ou ajudado por enzimas translocadoras. A fluidez das membranas é precisamente regulada pela composição e a temperatura. Em temperaturas menores os lipídeos costumam cristalizar - transição de fase.
  • 17.
  • 18. Facilita interação com proteínas específicas. Alterações no posicionamento podem funcionar como sinais importantes. Assimetria da bicamada lipídica
  • 20. Fosfatidilinositol no mecanismo de sinalização celular
  • 21. Faces das membranas celulares
  • 22. Mobilidade de lipídeos na membrana celular
  • 23. Outro componente lipídico das membranas: Colesterol. Os eucariotos possuem grandes quantidades de colesterol nas membranas.
  • 24. O colesterol diminui a permeabilidade das membranas porque o alinhamento dos rígidos anéis esteróides imobilizam parcialmente as caudas dos fosfolipídios, mesmo os insaturados, tornando a região menos deformável. Porém também pode inibir a transição de fase por impedir que as cadeias hidrocarbonadas se unam e cristalizem. Colesterol: modulador da fluidez
  • 25. Retirado de Pande G., 2000. Curr. Opin. Cell Biol. 12: 569. “Lipid Rafts” ou microdomínios Rafts são regiões com menor fluidez, mais espessas e composição diferenciadas Agregado dinâmico rico em colesterol, esfingolipídeos, moléculas ancoradas por GPI, proteínas G, proteínas transmembrana. • Regiões resistentes a solubilização por detergentes; Estudos recentes mostram que colesterol fica mais distribuído concentrado próximo a esfingolipídeos em domínios especializados da membrana chamados rafts. Como se formam??? Esfingolipídeos têm cadeias hidrocarbonadas longas e saturadas que promovem forças atrativas fortes favorecendo a formação destes microdomínios.
  • 26. “Lipid Rafts” e cavéolas
  • 27. Funções: Sinalização Tráfego intracelular de proteínas e lipídeos Fusão celular Sítios de interação patógeno-hospedeiro
  • 28. Outro componente lipídico das membranas: Glicolipídios São encontrados na superfície de todas as membranas de animais. •Localizados na monocamada não citossólica = exposição na superfície celular. •Lipídeos com maior assimetria. •Representam apenas ~5% dos lipídeos da membrana. •Presentes em algumas membranas intracelulares.
  • 29. • Diferentes composições dos lipídeos em diferentes membranas celulares:
  • 30. • Composição proteica das membranas biológicas: A composição de proteínas na membrana é variável. Na membrana mielínica que envolve os axônios dos neurônios ela é de menos de 25%. Ao contrário na membrana interna das mitocôndrias, envolvidas na produção de ATP sua percentagem é de 75%.
  • 31. Aproximadamente 30% das PTNs codificadas no genoma de uma célula animal são PTNs de membrana
  • 33. - Proteínas transmembrana – similar aos fosfolipídios são anfipáticas. Podem ser de “passagem única” ou de “múltiplas passagens” (1,2 e 3) -Proteínas localizadas no citosol - algumas estão parcialmente inseridas na membrana pela porção hidrofóbica ou associadas a membrana por meio de ligação com uma cadeia lipídica. (4 e 5) -Proteínas expostas totalmente na face externa - ligadas covalentemente a fosfolipídios da MP via açúcares. (6) -Proteínas ligadas a membrana por meio de interações não-covalentes com outras proteínas de membrana (7 e 8) Proteínas integrais de membrana / Proteínas periféricas de membrana
  • 34. Somente PTNs transmembrana podem atuar em ambos os lados da MP, transportando íons ou ligando moléculas sinalizadoras celulares.
  • 35. A maioria das PTNs de membrana de células animais são glicosiladas, principalmente na face externa.
  • 36. A superfície celular é recoberta por resíduos de açúcares na porção externa da membrana plasmática = Glicocálice ou glicocálix Glicoproteínas e proteoglicanas da matriz extracelular, que são secretadas pelas células, fazem parte desta camada.
  • 37. As glicoproteínas e glicolipídeos de membrana estão disponíveis para interagir com os componentes da matriz extracelular, como as lectinas, com os fatores de crescimento e com os anticorpos, pois suas cadeias estendem-se até o espaço extracelular
  • 38. Protege a superfície celular e facilita as interações célula-célula
  • 39. Muitas proteínas de membrana difundem-se no plano Difusão lateral e difusão rotacional/ não fazem flip-flop
  • 40. Em células epiteliais de túbulos renais algumas enzimas e PTNs de transporte estão confinadas a superfície apical, enquanto que outras estão na porção basal e lateral. Os lipídios destes domínios de membranas também são diferentes, demonstrando que as células epiteliais podem prevenir a troca de PTNs e lipídios entre os domínios, em parte pelas junções inter-celulares. Porção apical Porção lateral Porção basal
  • 41. As proteínas transmembranas ou integrais são as moléculas que permitem a passagem de moléculas hidrofílicas pela membrana. Transporte através da membrana
  • 42.
  • 43. Permeabilidade da bicamada lipídica O que é importante considerar? 1. Tamanho das moléculas; 2. O seu estado de ionização; 3. Afinidade com os lipídeos.
  • 44. Classes de proteínas de transporte pela membrana: Existem duas classes: Proteína carreadora - se ligam a solutos específicos mudando sua conformação espacial para o transporte. Proteína de canal - interagem fracamente com o soluto, permitindo que íons específicos passem pela Membrana. Formam poros que permitem o fluxo passivo de íons. Velocidade mais rápida.
  • 45. Tipos de transporte - Transporte passivo: difusão facilitada através de um gradiente iônico favorável. - Transporte ativo: bombeamento de certos solutos para um gradiente desfavorável. • Transporte por proteínas carreadoras pode ser passivo ou ativo, enquanto o transporte por proteínas de canal é sempre passivo.
  • 46. Canais iônicos  São controlados – abrem em resposta a um estímulo específico
  • 47. EX: Canal iônico controlado por neurotransmissores
  • 48.
  • 49.
  • 50.
  • 52. Endocitose / reciclagem da membrana
  • 54. Exocitose • Processo inverso da endocitose, liberando substâncias armazenadas em vesículas. – Ex: hormônios, enzimas...