Membrana Plasm

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• Membrana Plasmática

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A Célula

• A célula, em conceito muito amplo, pode ser
  considerada como
• A unidade fundamental dos seres vivos.
• A menor estrutura biológica capaz de ter vida
  autônoma.
• As células existem como seres unicelulares, ou
  fazendo parte de seres mais complexos, os
  pluricelulares.

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Seres Vivos

• Com relação à suficiência de alimentação, os
  seres vivos, e também suas células constituintes,
  dividem-se em duas grandes classes
• Autótrofos (auto, por si mesmo trophos,
  nutrição) aqueles que sintetizam todos os
  componentes moleculares que precisam para viver.
• Heterótrofos (heteros, diferente trophos,
  nutrição) aqueles que necessitam receber
  algumas moléculas (ou precursores), de outros
  seres vivos, ou de outras fontes.
• As algas verdes são um exemplo clássico de
  autótrofos e a Entamoeba coli, de heterótrofo. A
  Euglena viridis, em presença de luz, é
  autotrófica, em ausência, heterotrófica. Os vírus
  não são células, e utilizam parte da maquinaria
  de células hospedeiras para se reproduzirem.

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As Células

• As células, tanto de seres vivos uni, como
  pluricelulares, são classificadas em três tipos
  gerais de acordo com o refinamento estruturas
• Procariócitos as mais rudimentares, sem membrana
  nuclear.
• Eucariócitos as mais sofisticadas, com membrana
  nuclear.
• Fotossintéticas desenvolvimento intermediário
  entre as precedentes. Utilizam Energia Radiante
  para sintetizar biomoléculas.

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Membrana Plasmática

• Bicamada lipídica.
• 7,5 a 10 nm (não visíveis ao Microscópio Óptico)
• Constituída por dois folhetos interno e externo
  (constituídos por fosfolipídios, colesterol, e
  glicoproteínas).
• Glicoproteínas representam 50 do peso
• - proteínas integrais (transmembrana)
  e
• - proteínas periféricas.

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Estrutura de Membrana Plasmática
I- Modelo do Sanduíche Dawson e Danielli (1935)
II- Modelo do Mosaico Fluido Singer e Nicholson
(1972)
Formado por 2 camadas de lipídios com proteínas
mergulhadas entre eles.
OBS Na década de 70, testes com enzimas
(fosfolipases) e com aquecimento mostraram que o
modelo do sanduíche não era real. Criou-se o
modelo atual (Mosaico Fluido).
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Modelo do Mosaico Fluido
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Estrutura da Membrana Plasmática

• Ao microscópio eletrônico, a membrana plasmática
  apresenta um aspecto trilaminar característico.
• São duas lâminas laterais mais densas,
  correspondendo aos pólos hidrófilos dos lipídios
  mais as proteínas, e uma lâmina central mais
  clara, que corresponde aos pólos hidrofóbicos da
  bicamada lipídica.

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Lipídios de Membrana Plasmática

• Os lipídios das membranas são moléculas longas
  com uma extremidade hidrofílica e uma cadeia
  hidrofóbica.
• As macromoléculas que apresentam esta
  característica de possuírem uma região
  hidrofílica e, portanto, solúvel em meio aquoso,
  e uma região hidrofóbica, insolúvel em água,
  porém solúvel em lipídios, são ditas anfipáticas.
• Lipídios da membrana plasmática
  fosfoglicerídeos, esfingolipídios e colesterol.

Meio extracelular
Extremidade Hidrofílica
Cadeia Hidrofóbica
Meio intracelular
(a) Bicamada de fosfolipídios da membrana

• Os fosfoglicerídeos e os esfingolipídios contêm o
  radical fosfato e são chamados de fosfolipídios.

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Cadeia glicídica de glicolipídio
Proteína periférica
Cadeia gilcídica de glicoproteína
Proteína transmembrana
Outro constituinte anfipático importante das
membranas celulares são os glicolipídios,
designação genérica para todos os lipídios que
contêm hidrato de carbono, com ou sem radicais
fosfatos. Os glicolipídios mais importantes nas
células dos animais são os glicoesfingolipídios,
que são componentes de muitos receptores da
superfície celular.
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Proteínas da Membrana Plasmática

• A membrana plasmática possui grande variedade de
  proteínas, que podem ser separadas em dois
  grupos, as integrais ou intrínsecas e as
  periféricas ou extrínsecas, dependendo da
  facilidade de extraí-las da bicamada lipídica.
• As proteínas integrais estão firmemente
  associadas aos lipídios e só podem ser separadas
  da fração lipídica através de técnicas drásticas,
  como o emprego de detergentes.
• As proteínas extrínsecas podem ser isoladas
  facilmente pelo emprego de soluções salinas.
• Setenta por cento das proteínas da membrana são
  integrais.

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Proteínas da Membrana Plasmática

• As proteínas da membrana possuem resíduos
  hidrofílicos e hidrofóbicos, e ficam mergulhadas
  na camada lipídica, de tal modo que

• Os resíduos hidrofóbicos das proteínas estão no
  mesmo nível das cadeias hidrofóbicas dos
  lipídios, e
• Os resíduos hidrofílicos das proteínas ficam na
  altura das cabeças polares dos lipídios, em
  contato com o meio extracelular ou com o
  citoplasma.

Região Hdrofílica da proteína
Bicamada de fosfolipídios
Região hidrofóbica da proteína
Modelo do mosaico fluido
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Proteínas da Membrana Plasmática

• Algumas proteínas integrais atravessam
  inteiramente a bicamada lipídica, fazendo
  saliência em ambas as superfícies da membrana,
  sendo denominadas proteínas transmembrana.
• As proteínas transmembrana podem atravessar a
  membrana uma única vez, ou então apresentar a
  molécula muito longa e dobrada, atravessando a
  membrana várias vezes, recebendo então o nome de
  proteínas transmembrana de passagem múltipla.

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Funções da Membrana Plasmática

• Manutenção da integridade da estrutura da célula
• Controle da movimentação de substâncias para
  dentro e fora da célula (permeabilidade
  seletiva)
• Regulação das interações intercelulares
• Reconhecimento através de receptores de antígenos
  de células estranhas e células alteradas
  
• Interface entre o citoplasma e o meio externo
• Estabelecimento de sistemas de transporte para
  moléculas específicas
• Transdução de sinais extracelulares.

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• Funções da Membrana Plasmática

Citoplasma
Fibras da matriz extracelular
c
Atividade enzimática
Reconhecimento celular
b
a
Adesão do citoesqueleto à matriz extracelular
e
Junção Intercelular
f
Reconhecimento célula-célula
d
Transporte
Citoplasma
Citoesqueleto
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Propriedades da Membrana Plasmática
Boa elasticidade Devido a presença de proteínas específicas que oferecem esta capacidade.
Boa capacidade de regeneração Ocorre regeneração rápida para pequenas rupturas de membrana.
Boa resistência elétrica Devido a presença dos lipídios que são bons isolantes térmicos e elétricos.
Baixa tensão superficial A força de união entre as moléculas de lipídios é pequena.
Permeabilidade seletiva A membrana seleciona tudo o que entra ou sai da célula.

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Poros ou Canais

• Há canais sofisticados que possuem, além da
  barreira da carga, um ou dois portões que se
  abrem sob comando. O canal de Na é desse tipo.

• São passagens que permitem a comunicação entre o
  lado externo e o interno da célula.
• Os canais podem possuir carga positiva, negativa
  ou serem destituídos de carga elétrica. A carga
  se origina de grupos laterais de proteínas, como
  COO- e NH3.
• A natureza da carga seleciona os íons
• Canais positivos, repelem cátions () deixa
  passar ânions ().
• Canais negativos, repelem ânions () deixam
  passar cátions ()

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Poros ou Canais

• Concentração dos Íons e Direção do Transporte
• O trânsito, nos canais, é passivo, e se faz de
  acordo com o gradiente de concentração
• Sempre do lado mais concentrado, para o menos
  concentrado

• Diâmetro dos Canais vs. Volume dos Transeuntes
• Além da carga, o diâmetro dos canais seleciona os
  passantes conforme o volume dos íons.

Meio extracelular
Canal protéico
Citoplasma
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Zonas de Difusão Facilitada (ZDF)

• São regiões que possuem moléculas de uma
  determinada espécie química, em alta
  concentração. Daí, moléculas afins se difundem
  com mais facilidade através dessas zonas.
• Acredita-se que as ZDF sejam importantes trajetos
  para participantes de processos imunológicos das
  células, permeando antígenos e anticorpos.
  Hormônios esteróides também transitam através de
  ZDF.

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Receptores

• São sítios que possuem estrutura adequada à
  ligação de certas moléculas que, ao se ligarem
  deslancham uma série de processos celulares.
• Existem receptores na membrana e no citossol.

Partícula de LDL
Capa de fosfolipídio
Receptor
Proteína
Colesterol
Membrana plasmática
Colesterol processado
Hepatócito
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Receptores para Hormônios Protéicos e Esteróides
Vaso sangüíneo
Hormônios esteróides
Hormônios protéicos
Membrana celular
Receptor na membrana
Receptor citoplasmático
Ativação do mensageiro secundário
Enzimas ativadas
Estimula a síntese protéica
Resposta na célula-alvo
Núcleo
Citoplasma
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Operadores

• São mecanismos capazes de realizar transporte
  ativo, isto é, contra gradientes de concentração,
  elétrico, ou ambos.
• Os operadores utilizam ATP como fonte de Energia.
• O princípio operacional é simples a molécula a
  ser transportada se encaixa no operador, que muda
  sua conformação, segurando-a. Uma molécula de ATP
  se encaixa na fenda que resultou da mudança de
  conformação do operador, é hidrolizada, e libera
  energia para outra mudança maior, com realização
  de Trabalho.

• O sentido normal do trânsito é unidirecional
  operadores que introduzem substâncias na célula,
  não são os mesmos que excretam essas mesmas
  substâncias.
• Existe sempre uma molécula de ATP envolvida no
  processo.
• Bastante conhecida é a NaKMg2 ATPase,
  conhecida como sódio-potássio-ATPase, que
  participa de um operador muito importante, que é
  a bomba de sódio.

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Fisiologia da Membrana Plasmática
Obs Concentração das Soluções
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I- Transporte Passivo
Moléculas de corante
Membrana
Equilíbrio
(a) Transporte passivo de um tipo de molécula.
Equilíbrio
(b) Transporte passivo de dois tipos de moléculas.
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I.a -Difusão Simples
Ocorre com O2, CO2, Íons minerais.
É a passagem de soluto do meio hipertônico para o
meio hipotônico através de uma membrana permeável.
Solução hipotônica
Solução Hipertônica
Soluções isotônicas
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I.b -Difusão Facilitada
É a passagem de soluto do meio hipertônico para o
meio hipotônico, através de uma membrana
permeável, com ajuda das proteínas
transportadoras (permeases).
A - Permeases incrustadas na membrana, prontas
pra se ligarem a outros compostos.
B - Ao tocar na proteína receptora, a substância
é capturada.

• IMPORTANTE
• ocorre com
• aminoácidos,
• monossacarídeos,
• vitaminas.

C - A permease muda de forma e se movimenta na
camada de lipídio, levando a molécula capturada
para o outro lado.
D - A substância transportada é liberada dentro
da célula e a permease adquire sua configuração
original.
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I.c -Osmose
É a passagem de solvente do meio hipotônico para
o meio hipertônico, através de uma membrana
semi-permeável
Solução Hipotônica
Solução Hipertônica
Soluções Isotônicas
Molécula de açúcar (soluto)
Membrana
Osmose
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I.c -Osmose
Célula Animal
Normal
Hemólise
Crenada
Membrana Plasmática
Célula Vegetal
Flácida
Túrgida
Plasmolisada
(a) Solução Isotônica
(b) Solução Hipotônica
(c) Solução Hipertônica
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Pressão Osmótica
SC força de sucção celular total SI sucção
interna do vacúolo M força de resistência da
parede celular.
SC SI - M
Célula Normal
SC SI M M lt 0 SC SI ( -M ) SC SI M
SC SI M SI M SC 0
SC SI M M 0 SC SI
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II- Transporte Ativo
É a passagem de soluto do meio hipotônico para o
meio hipertônico, através de uma membrana
permeável, com auxílio de proteínas
transportadoras.

• Características
• Ocorre contra um gradiente de concentração.
• Há gasto de energia (ATP).
• Só ocorre em células vivas.
• Utiliza-se das permeases, proteínas
  transportadoras.
• Há acúmulo de mitocôndrias próximo ao local de
  transporte.

Bomba de Sódio e Potássio
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II- Transporte Ativo

• Bomba de Na e K
• Este tipo de transporte se dá, quando íons como
  o sódio (Na) e o potássio (K), tem que
  atravessar a membrana contra um gradiente de
  concentração.
• Encontramos concentrações diferentes, dentro e
  fora da célula, para o sódio e o potássio.
• Na maioria das células dos organismos superiores
  a concentração do sódio (Na) é bem mais baixa
  dentro da célula do que fora desta.
• O potássio (K), apresenta situação inversa, a
  sua concentração é mais alta dentro da célula do
  que fora desta.

Meio extracelular
Bomba de Na e K
Citoplasma
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II- Direção do Transporte Ativo

• UNIPORTE transportadores que carregam um único
  soluto em uma única direção.
• Proteína ligante de Cálcio
• SIMPORTE transportadores que carregam dois
  solutos na mesma direção.
• Aminoácidos sódio do intestino para as células
• ANTIPORTE transportadores que carregam dois
  solutos em direções opostas.
• Bomba Na e K

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Resumo dos Tipos de Transporte através das
Membranas Celulares
ALTA CONCENTRAÇÃO DE SOLUTOS
Molécula transportada
Proteína transportadora
Canal protéico
Bicamada lipídica
Energia
Difusão simples
Difusão facilitada
Transporte passivo
Transporte ativo
BAIXA CONCENTRAÇÃO DE SOLUTOS
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III- Endocitose
Endocitose é o processo através do qual as
células captam macromoléculas, substâncias
particuladas e, em casos especializados outras
células. Dois tipos principais de endocitose
podem ser distinguidos com base no tamanho das
vesículas endocíticas formadas
III.a - Fagocitose (Fago comer "), que
envolve a ingestão de partículas grandes como
microrganismos e pedaços de células, via
vesículas grandes denominadas fagossomos,
geralmente maior que 250 nm de diâmetro. Ocorre
com amebas e leucócitos.
III.b - Pinocitose (Pino beber "), que
envolve a ingestão de fluidos e solutos através
de vesículas pequenas de 150nm de diâmetro.
Ocorre com a grande maioria das células.
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• Endocitose

Meio extracelular
Membrana Plasmática
Citoplasma
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Exocitose
Quando a transferência de macromoléculas dá-se do
citoplasma para o meio extracelular, o processo
recebe o nome de exocitose. Por exemplo, as
células secretoras de proteínas, como as do
pâncreas exócrino, acumulam o produto de secreção
em grânulos citoplasmáticos revestidos de
membrana, que se fundem com a membrana celular e
se abrem para o exterior da célula, eliminando
assim, por exocitose, as macromoléculas
secretadas.
CITOPLASMA
MEIO EXTRACELULAR
MEMBRANA PLASMÁTICA
VESÍCULA
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Exocitose
Meio extracelular
Membrana Plasmática
Citoplasma
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Especializações da Membrana Plasmática
Baso-Lateral
1. Zônulas de Oclusão ou Junções Oclusivas 2.
Zônulas de Adesão 3. Desmossomos 4. Junções tipo
GAP ou Junções Comunicantes 5. Lâmina basal 6.
Hemidesmossomos
1
2
3
4
6
5
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Junções Celulares
Zônulas de Oclusão (ZO)
Zônulas de Adesão (ZA)
Desmossomos (D)
Junções Comunicantes (JC)
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Junções Celulares

• Zônulas de oclusão
• São as junções mais apicais.
• São caracterizadas pela íntima justaposição das
  membranas celulares de células vizinhas, com a
  fusão dos folhetos externos das membranas.
• Formam uma barreira que impede a passagem de
  moléculas por entre as células epiteliais.

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Junções Celulares

• Zônulas de adesão
• Esta junção circunda toda a volta da célula e
  contribui para a aderência entre células
  vizinhas.
• Nesta zônula há uma discreta separação entre as
  membranas celulares e um pequeno acúmulo de
  material elétron-denso na superfície interna
  (citoplasmática) dessas membranas.

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Junções Celulares

• Junções comunicantes ou gap junctions ou néxus
• Caracterizam-se pela aposição das membranas de
  células adjacentes.
• São formadas por hexâmeros protéicos, cada um com
  um poro hidrofílico central de 1,5 nm.
• Estes canais permitem a passagem de moléculas
  informacionais, como AMP cíclico, GMP, íons, etc,
  e podem propagar informações entre células
  vizinhas.

43
Junções Celulares

• Desmossomos ou máculas de adesão
• São estruturas complexas em forma de disco,
  constituídos pelas membranas de células
  contíguas.
• Na região do desmossomo, as membranas celulares
  se afastam deixando entre elas um espaço de 30 nm
  ou mais.

• - Alguns desmossomos contêm um material
  eletrodenso no espaço intercelular. Na face
  citoplasmática de cada membrana existe uma placa
  circular constituída de ao menos 12 proteínas na
  qual se prendem filamentos intermediários de
  queratina (tonofilamentos).

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Junções Celulares

• Junções de oclusão
• Trama terminal
• estrutura localizada no pólo apical das células
  e que contém a proteína espectrina, filamentos de
  actina e filamentos intermediários.
• Junções comunicantes
• Desmossomos
• Hemidesmossomos

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Hemidesmossomos

• Morfologicamente, estas estruturas têm o aspecto
  de meio desmossomo, localizado na membrana da
  célula epitelial.
• Auxiliam a fixação da célula epitelial à membrana
  basal subjacente e são mais freqüentes onde o
  epitélio está sujeito a atritos fortes.

Hemidesmossomo
Lâmina rara
Lâmina densa da membrana basal
Fibrila de colágeno em corte transversal
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Especializações da Membrana Plasmática
Superficial

• Cílios extensões filamentosas e móveis da
  superfície de certas células (traquéia e fossas
  nasais mecanismos de defesa tubas uterinas
  movimento do ovócito e zigoto). Contêm em
  seu interior nove pares de microtúbulos
  periféricos e um par central, dispostos
  circularmente.
• Estereocílios são expansões longas e filiformes
  da superfície livre de certas células epiteliais
  não possuem movimentos e são encontrados nas
  células epiteliais que revestem o ducto
  deferente. Aumentam a superfície celular,
  facilitando a absorção de água e outras
  moléculas.
• Flagelos têm estrutura semelhante à dos cílios,
  porém são mais longos. Estão presentes nos
  espermatozóides.
• Microvilosidades ou microvilos expansões
  digitiformes do citoplasma recoberta por membrana
  e contendo numerosos microfilamentos de actina.
  Aumentam a superfície de absorção (intestino
  delgado e túbulos contorcidos proximais dos rins).

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Especializações da Membrana Plasmática Superficial
Microvilosidades
Cílios
Estereocílios
fim
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Glicocálix ou Glicocálice

• Cobertura formada por carboidratos ligados a
  proteínas e lipídios da membrana plasmática
  formando glicoproteínas e glicolipídios que
  participam
• - da adesão celular
• - do reconhecimento celular
• - da determinação de grupos sangüíneos
• - da inibição por contato (determina o
  crescimento dos órgãos)
• - proteção da superfície celular às lesões
  mecânicas e e químicas.