Membrana celular

Nathalia Fuga – CHE Página 1

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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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.

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.

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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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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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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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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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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.