Membrana plasmática

Estrutura, organização e propriedades

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAINSTITUTO DE BIOLOGIA

DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL

Disciplina: Biologia Celular BIO 158

Profa.: Paula Ristow

Figure 11-1 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

Membranas celulares funcionam como barreiras seletivas.

• A membrana envolve e delimita a célula

• Cria compartimento segregado e mantém ambiente homeostático

• Compartimentaliza células eucarióticas (organelas)

Membranas formam diversos compartimentos diferentes em uma célula eucariótica.

Outras funções da membrana plasmática (MP):

•Percepção de sinais e comunicação celular – proteínas receptoras presentes na MP permitem que a célula receba sinais do seu ambiente;

•Importação e exportação de moléculas – proteínas de transporte presentes na MP permitem o trânsito de pequenas moléculas e íons;

•Mobilidade celular – a flexibilidade da MP e a sua capacidade de expandir-se permitem à célula crescer e movimentar-se.

Estrutura básica das membranas celulares

Modelo do Mosaico Fluido

Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

• Filme fluido formado por bicamada de fosfolipídeos e proteínas.

• Conferem estrutura e especialização das membranas.

Modelo Mosaico Fluido (Singer & Nicolson, 1972)

Flexível, fluida, dinâmica, com composição variável

Vídeo

Lipídeos e bicamadas

Uma típica molécula lipídica de membrana possui uma cabeça hidrofílica e caudas hidrofóbicas = anfipática (ou anfifílica).

Fosfolipídeos

Cabeça hidrofílica

Caudahidrofóbica

Fosfolipídeos

Cabeça hidrofílica

Caudahidrofóbica

H2O

Fosfatidilcolina – fosfolipídeo mais comum em membranas celulares.

* Ligações duplas provocam quebras na molécula, aumentando o espaço entre as cadeias hidrofóbicas.

Representação esquemática

Fórmula química

Modelo de preenchimento espacial

Representação simbólica

Lipídeos agregam espontaneamente

Fosfolipídeos anfipáticos formam bicamadas em água.

Bicamadas de fosfolipídeos se fecham espontaneamente sobre elas mesmas, formando compartimentos selados.

Lipossomas

►Usos terapêuticos e biotecnológicos

Mobilidade dos fosfolipídeos no plano da membrana

• Fosfolipídeos são sintetizados no RE liso.

• Flipases transferem os fosfolipídeos para a camada oposta.

• A orientação da membrana (face citosólica e face externa) é mantida

• Vesículas de membranas transportam os fosfolípideos até a membrana

Lipídeos e fluidez de membrana

Mais frouxo e fluido Mais reto e menos fluido(tamanho da cauda de ácidos graxos e quantidade de insaturações =)

Bactérias e leveduras

Ajustam o comprimento e insaturação das caudas de ácidos graxos em função da temperatura ambiente.

Em baixas temperaturas alteram composição para cadeias curtas e insaturadas, tornando a membrana mais fluida.

Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Membranas de células animais

Colesterol

Caráter anfipático

Células animais - modulação pelo colesterol, aumenta a rigidez

Principais lipídeos de membrana e sua distribuição assimétrica

Figure 11-17 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

Fosfatidilcolina

Esfingomielina

Glicolipídeos

Colesterol

Fosfatidilserina (-)

Fosfatidilinositol (-)

Fosfatidiletanolamina

Assimetria de lipídeos na bicamada

• Carga interfere na ligação com proteínas, transportes, sinalização celular.

Figure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Fosfolipídeos

Glicolipídeos - grupamentos açúcar são adquiridos no Complexo de Golgi

Balsas lipídicas

Pequenas áreas especializadas das membranas ricas em lipídeos longos e saturados (vermelhos), colesterol (laranja) e proteínas (verde).

Ocorrem nos processos de transporte, sinalização celular e endocitose.

Uma balsa lípídica

Fosfatidilcolina e esfingomielina (1:1)

Lipossoma gigante

Fosfatidilcolina, esfingomielina e colesterol (1:1:1)

Figure 10-14a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Balsas lipídicas em bicamadas artificiais – microscopia de força atômica

Proteínas associadas à bicamada lipídica

INTEGRAIS PERIFÉRICAS

Divididas em dois grandes grupos

• Proteínas integrais: possuem domínios hidrofóbicos.• Integrais transmembrana: possuem domínios hidrofóbicos e hidrofílicos,

projetam-se para ambos os lados da membrana.• Proteínas periféricas: são hidrofílicas. Podem ser retiradas sem dano à

bicamada.

Figure 12.6. Integral membrane proteins of red blood cells

Proteínas em alfa-hélice unipasso ou multipasso

Funções das proteínas de membrana

• Executam funções específicas na membrana: estrutura,

receptores, transporte, enzimas, adesão.

Proteínas em beta-barril

Mitocôndrias, cloroplastos e bactérias

Figure 10-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

As proteínas transmembrana podem ser solubilizadas e purificadas com detergentes

Figure 10-31 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Remoção de proteínas funcionais

Video hemácia com detergente

Experimentos com difusão lateral de proteínas

Demonstração experimental de que as proteínas de membrana

podem mover-se lateralmente na bicamada lipídica

L. D. Frye & M. Edidin,

Journal Cell Science, vol.7: 319-335, 1970

Distribuição de Proteínas em Membranas e Polaridade Celular

Distribuição das proteínas de membrana

Diferentes proteínas são “confinadas” em diferentes regiões da membrana plasmática, para executar transportes ou transdução de sinais extra-celulares para o meio intra-celular

Células polarizadas: células que contém domínios de membrana distintos (apical, lateral, basal). Ex. células epiteliais

Célula epitelial

Junções limitam a difusão de proteínas

Lumem

Tecido

Figure 10-39 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Restrição à mobilidade lateral das proteínas de membrana

Glicocálix

Glicolipídeos

Glicoproteínas

Carboidratos associados às membrana= glicocálix.

Proteção, reconhecimento de moléculas específicas.

Figure 10-28a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Figure 10-28b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Vídeo diapedese