SUPERFÍCIE CELULAR

Por: Marcel Moraes

INTRODUÇÃO

AS MEMBRANAS CELULARES SÃO CRUCIAIS PARA A VIDA DA CÉLULA. A MEMBRANA PLASMÁTICA CIRCUNDA

A CÉLULA, DEFINE SEUS LIMITES E MANTÊM DIFERENÇAS ESSENCIAIS ENTRE O CITOSOL E O AMBIENTE

EXTRACELULAR. NO INTERIOR DE CÉLULAS EUCARIÓTICAS, AS MEMBRANAS DO RETÍCULO ENDROPLASMÁTICO, DO

COMPLEXO GOLGIENSE, DA MITOCÔNDRIA E DE OUTRAS ORGANELAS MEMBRANARES, MANTÊM DIFERENÇAS

CARACTERÍSTICAS DE CADA ORGANELA E O CITOSOL. GRADIENTES DE ÍONS ATRAVÉS DA MEMBRANA TAMBÉM SÃO

UTILIZADOS PARA SINTETIZAR ATP, DIRECIONAR O MOVIMENTO TRANSMEMBRANA DE SOLUTOS SELECIONADOS

OU, COMO NAS CÉLULAS NERVOSAS E MUSCULARES PRODUZIR E TRANSMITIR SINAIS ELÉTRICOS. EM TODAS AS

CÉLULAS PROTEÍNAS RECEPTORAS DE SINAIS EXTERNOS TAMBÉM SE FAZEM PRESENTES, PERMITINDO QUE AS

CÉLULAS MUDEM SEU COMPORTAMENTO EM RESPOSTA A SINAIS AMBIENTAIS, INCLUINDO AQUELES DE OUTRAS

CÉLULAS. ESTAS PROTEÍNAS SENSORIAIS, OU RECEPTORAS, TRANSFEREM A INFORMAÇÃO, AO INVÉS DE

MOLÉCULAS, POR MEIO DE MEMBRANA.

MEMBRANAS BIOLÓGICAS, APESAR DE SUAS FUNÇÕES DESTINTAS, APRESENTAM UMA CONFIGURAÇÃO BÁSICA.

A ESTRUTURA GERAL COMUM DE UMA MEMBRANA BIOLÓGICA É UMA FINA PELÍCULA DE LIPÍDEOS E PROTEÍNAS

UNIDAS POR INTERAÇÕES NÃO COVALENTES, PRINCIPALMENTE. AS MEMBRANAS CELULARES SÃO ESTRUTURAS

DINÂMICAS, FLUIDAS E AS MOLÉCULAS EM SUA MAIORIA SE MOVIMENTAM NO PLANO DA MEMBRANA. OS

LIPÍDEOS FORMAM UMA CAMADA DUPLA E CONTÍNUA QUE PROPORCIONA A ESTRUTURA FLUIDA, IMPERMEÁVEL À

MAIORIA DAS SUSBTÂNCIAS SOLÚVEIS EM ÁGUA. JÁ AS PROTEÍNAS ATRAVESSAM A BICAMADA

(TRANSMEMBRANA) E MEDEIAM QUASE TODAS AS FUNÇÕES DA MEMBRANA. POR EXEMPLO: CATALIZANDO

REAÇÕES ESPECÍFICAS OU TRANSPORTANDO MOLÉCULAS ESPECÍFICAS ATRAVÉS DELA, COMO NA SÍNTESE DE ATP.

PROTEÍNAS DE MEMBRNANA TAMBÉM PODEM EXERCER FUNÇÕES ESTRUTUTURAIS, COMO LIGANTES ENTRE O

CITOESQUELETO E A MATRIZ EXTRACELULAR OU A UMA CÉLUA VIZINHA, POR MEIO DA BICAMADA LIÍDICA E

EXERCER FUNÇÃO DE RECEPTORES DE SINAIS QÚIMICOS. LOGO, EXISTE UMA CONSIDERÁVEL VARIEDADE PROTÉICA

NA MEMBRANA QUE FAZ COM QUE A CÉLULA FUNCIONE E INTERAJA COM O MEIO.

A BICAMADA LIPÍDICA

COMPÕE A ESTRUTURA BÁSICA DAS MEMBRANAS CELULARES, FACILMENTE VISUALIZADA POR MICROSCOPIA

ELETRÔNICA, SUA CONFIGURAÇÃO É ATRIBUÍVEL EXCLUSIVAMENTE ÀS PROPRIEDADES DE SUAS MOLÉCULAS QUE SE

REÚNEM ESPONTANEAMENTE EM BICAMADAS MESMO EM CONDIÇÕES ARTIFICIAS SIMPLES.

FOSFOGLICERÍDEOS, ESFIGNOLIPÍDEOS E ESTERÓIDES SÃO OS PRINCIPAIS LIPÍDIOS DAS MEMBRANAS CELULARES.

TODAS AS MOLÉCULAS LIPÍDICAS DA MEMBRANA SÃO ANFIFÍLICAS. O FOSFOLIPÍDEOS SÃO OS LIPÍDEOS MAIS

ABUNDANTES DA MEMBRANA. APRESENTAM UMA CABEÇA POLAR E DUAS CAUDAS DE HIDROCARBONOS

HIDROFÓBICAS. EM ANIMAIS, PLANTAS E BACTÉRIAS ESSAS CAUDAS SÃO FORMADAS NORMALMENTE POR ÁCIDOS

GRAXOS E PODEM DIFERIR NO COMPRIMENTO (14 A 24 ÁTOMOS DE CARBONO). TIPICAMENTE UMA CAUDA POSSUI

LIGAÇÕES CIS (INSATURADA) E OUTRA NÃO (SATURADA). DIFERENÇAS ENTRE O COMPRIMENTO DAS CAUDAS DE

ÁCIDOS GRAXOS E SUAS INSATURAÇÕES INFLUENCIAM NA COMPACTAÇÃO DOS FOSFOLIPÍDEOS E POR

CONSEGUINTE, NA FLUIDEZ DA MEMBRANA.

OS PRINCIPAIS FOSFOLIPÍDEOS EM CÉLULAS ANIMAIS SÃO OS FOSFOGLICERÍDEOS.

POSSUEM O GLICEROL COMO ESTRUTURA CENTRAL E LONGAS CADEIAS DE AC. GRAXOS.

AS DUAS CADEIAS DE AC. GRAXOS ESTÃO UNIDAS POR ÉSTERES NOS DOIS PRIMEIROS

ÁTOMOS DO GLICEROL ENQUANTO O TERCEIRO ESTÁ LIGADO AO GRUPO FOSFATO, QUE

ESTÁ LIGADO A UM DOS INÚMEROS TIPOS DE CABEÇAS. FOSFATIDILETANOLAMINA,

DIFERENTES ÁCIDOS GRAXOS

COMBINADOS A UM DOS

VÁRIOS TIPOS DE CABEÇAS

POLARES RESULTAM EM UMA

GRANDE VARIEDADE DE

FOSFOGLICEÍDEOS.

FOSFATIDILSERINA E FOSFATIDILCOLINA SÃO OS PRINCIPAIS FOSFOGLICERÍDEOS

PRESENTES EM CÉLULAS DE MAMÍFEROS.

OUTRO FOSFOLIPÍDEO IMPORTANTE É DENOMINADO ESFINGOMIELINA, QUE POSSUI ESFINGOSINA AO INVÉS DE

GLICEROL. A ESFINGOSINA É FORMADA POR UMA LONGA CADEIA ACIL COM UM GRUPO AMINO E DOIS GRUPOS

HIDROXILA NA EXTREMIDADE DA MOLÉCULA.

ALÉM DOS FOSFOLIPÍDEOS, A BICAMADA DE MUITAS MEMBRANAS APRESENTA COLESTEROL E GICOLIPÍDEOS.

NOS EUCARIONTES EM ESPECIAL, A QUANTIDADE DE COLESTEROL NAS MEMBRANAS É CONSIDERÁVEL. O

COLESTEROL É UM ESTEROL QUE POSSUI ESTRUTURA EM ANEL RÍGIDA QUE SE LIGA A UM GRUPO HIDROXILA POLAR

E A UMA PEQUENA CADEIA DE HIDROCARBONETO APOLAR. AS MOLÉCULAS DESSE LIPÍDEO ORIENTAM-SE NA

BICAMADA COM SEU GRUPO HIDROXILA PRÓXIMO AOS GRUPOS DE CABEÇAS POLARES DAS MOLÉCULAS DE

FOSFOLIPÍDEOS ADJACENTES.

OS FOSFOLIPÍDEOS FORMAM BICAMADAS ESPONTANEAMENTE

A FORMA E A NATUREZA DAS MOLÉCULAS DE FOSFOLIPÍDEOS POSSIBILITAM, EM MEIO AQUOSO, A

FORMAÇÃO DE BICAMADAS DE FORMA ESPONTÂNEA. MOLÉCULAS HIDROFÍLICAS CONTÊM GRUPOS POLARES QUE

O PODEM FORMAR INTERAÇÕES ELETROSTÁTICAS FAVORÁVEIS OU LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO COM MOLÉCULAS DE

ÁGUA. JÁ AS HIDROFÓBICAS NÃO FORMAM INTERAÇÕES ENERGETICAMENTE FAVORÁVEIS COM ÁGUA. LOGO,

MOLÉCULAS ANFIFÍLICAS EM MEIO AQUOSO BUSCAM “OCULTAR” A PARTE HIDROFÓBICA DE SUAS MOLÉCULAS. AS

MOLÉCULAS LIPÍDICAS AGREGAM-SE ESPONTANEAMENTE MERGULHANDO SUAS CAUDAS HIDROFÓBICAS DE

HIDROCARBONOS NO INTERIOR E EXPONDO SUAS CABEÇAS HIDROFÍLICAS EM ÁGUA. A DEPENDER DA FORMA, ELAS

PODEM FORMAR MICELAS OU BICAMADAS.

UMA PROPRIEDADE IMPORTANTE DA BICAMADA É O AUTOSSELAMENTO. A PRESENÇA DE UMA BORDA LIVRE

DA BICAMADA PERMITE O CONTATO DA PARTE HIDROFÓBICA COM ÁGUA, O QUE É ENERGETICAMENTE

DESFAVORÁVEL. LOGO, PARA ELIMINAR ESSA BORDA LIVRE, A BICAMADA FECHA SOBRE SI MESMA GERANDO UM

COMPARTIMENTO FECHADO, QUE É FUNDAMENTAL PARA A FORMAÇÃO DA CÉLULA VIVA.

A BICAMADA É UM FLUIDO BIDIMENSIONAL

A PARTIR DE ESTUDOS FOI POSSÍVEL PERCEBER QUE MOLÉCULAS LIPÍDICAS DIFUNDEM-SE LIVREMENTE NAS

BICAMADAS LIPÍDICAS. TAMBÉM FOI POSSÍVEL PERCEBER QUE AS MOLÉCULAS DE FOSFOLIPÍDEOS TROCAM DE

LUGAR RAPIDAMENTE COM AS MOLÉCULAS VIZINHAS DE UMA MESMA MONOCAMADA, GERANDO UMA RÁPIDA

DIFUSÃO LATERAL. POR OUTRO LADO, FOSFOLIPÍDEOS RARAMENTE MIGRAM DE UMA MONOCAMADA PARA OUTRA

(”FLIP-FLOP”) ESPONTANEAMENTE, COM EXCEÇÃO DO COLESTEROL, QUE PODE REALIZAR ESSE MOVIMENTO

RAPIDAMENTE. SIMULAÇÕES EM COMPUTADOR MOSTRARAM QUE MOLÉCULAS LIPÍDICAS SÃO MUITO

DESORGANIZADAS NAS MEMBRANAS, APRESENTANDO UMA SUPERFÍCIE IRREGULAR. ESSAS MOLÉCULAS GIRAM EM

SEU PRÓPRIO EIXO E SUAS CADEIAS DE HIDROCARBNOS SÃO FEXÍVEIS.

COMO MOLÉCULAS INDIVIDUAIS DE FOSFOLIPÍDEOS ESTÃO NORMALMENTE CONFINADAS EM UMA

MONOCAMADA, ISSO GERA UM PROBLEMA PARA SUA SÍNTESE, UMA VEZ QUE OS FOSFOLIPÍDEOS SÃO

PRODUZIDOS EM APENAS UMA MONOCAMADA DE UMA MEMBRANA, PRINCIPALMENTE NA MONOCAMDA

CITOSSÓLICA DO R. ENDOPASMÁTICO. LOGO, PARA QUE O MOVIMENTO DE FLIP- FLOP ACOMPANHE O RITMO DE

REGENERAÇÃO DA BICAMADA, EXISTEM ENZIMAS QUE CATALIZAM O RÁPIDO FLIP-FLOP DE UMA MONOCAMADA

PARA OUTRA DENOMINADAS TRANSLOCADORAS DE FOSFOLIPÍDEOS.

A FLUIDEZ DA BICAMADA DEPENDE DE SUA COMPOSIÇÃO

A FLUIDEZ DA BICAMADA LIPÍDICA DEPENDE DE SUA COMSOSIÇÃO, BEM COMO DE SUA TEMPERATURA. UMA

BICAMADA SINTÉTICA FEITA DE UM MESMO TIPO DE FOSFOLIPÍDEO MUDA DO ESTADO LÍQUIDO PRA UM ESTADO

CRISTALINO RÍGIDO (OU GEL) BIDIMENSIONANAL EM UM PONTO DE CONGELAMENTO CARACTERÍSTICO. ESSA

MUDANÇA DE ESTADO DENOMINA-SE TRANSIÇÃO DE FASE. O TAMANHO DAS CADEIAS DE HIDROCARBONOS, BEM

COMO A PRESENÇA OU NÃO DAS LIGAÇÕES CIS IRÃO INFLUENCIAR ESSA TEMPERATURA DE CONGELAMENTO

CARACTERÍSTICO.

BACTÉRIAS, LEVEDURAS E OUTROS ORGANISMOS CUJAS TEMPERATURAS FLUTURAM COM O AMBIENTE

AJUSTAM A COMPOSIÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS PARA MANTER UMA FLUIDEZ RELATIVAMENTE CONSTANTE. EM

BAIXAS TEMPERATURAS, POR EXEMPLO, SÃO SINTETIZADOS AC. GRAXOS COM MAIS INSATURAÇÕES, O QUE EVITA A

REDUÇÃO DA FLUIDEZ DA BICAMADA.

QUANDO MISTURADO COM FOSFOLIPÍDEOS, O COLESTEROL AUMENTA A PROPRIEDADE DE BARREIRA

PERMEÁVEL DA BICAMADA LIPÍDICA. INSERE-SE POR MEIO DA HIDROXILA, PRÓXIMO ÀS CABEÇAS POLARES DOS

FOSFOLIPÍDEOS DE MODO QUE SEUS RÍGIDOS ANÉIS INTERAJAM E PARCIALMENTE IMOBILIZEM OS PRIMEIROS

GRUPOS DE CH2. LOGO, A BICAMADA TORNA-SE MENOS DEFORMÁVEL NESSA REGIÃO, REDUZINDO A

PERMEABILIDADE DA BICAMADA A PEQUENAS MOLÉCULAS SOLÚVEIS EM ÁGUA. EMBORA O COLESTEROL

AUMENTE O EMPACOTAMETO DOS LIPÍDEOS NA BICAMADA, ISTO NÃO TORNA AS MEMBRANAS MENOS FLUIDAS.

AS ALTAS CONCENTRAÇÕES DE COLESTEREROL ENCONTRADAS NA MAIORIA DAS MEMBRANAS PLASMÁTICAS DE

EUCARIOTOS IMPEDEM QUE AS CADEIAS DE HIDROCARBONOS AGRUPEM-SE E CRISTALIZEM.

A BICAMADA LIPÍDICA É COMPOSTA DE MOLÉCULAS COM CARACTERÍSTICAS SEMELHANTES, MAS DESENHOS

MOLECULARES DIFERENTES. AS MEMBRANAS DOS EUCARIOTOS SÃO MAIS VARIÁVEIS QUE AS DOS PROCARIOTOS

NÃO SOMENTE POR CONTEREM GRANDES QUANTIDADES DE COLESTEROL, MAS TAMBÉM POR POSSUÍREM

DIFERENTES MISTURAS DE FOSFOLIPÍDEOS.

NA MEMBRANA EXISTEM FOSFOLIPÍDEOS SECUNDÁRIOS QUE TAMBÉM EXERCEM FUINÇÕES IMPORTANTES.

OS INOSITOL FOSFOLIPÍDEOS, POR EXEMPLO, EXERCEM FUNÇÕES CRUCIAIS GUIANDO O TRÁFEGO DA MEMBRANA E

NA SINALIZAÇÃO CELULAR. SUA SÍNTESE E DESTRUIÇÃO LOCAL SÃO REGULADAS POR ENZIMAS.

APESAR DE SUA FLUIDEZ, AS BICAMADAS LIPÍDICAS PODEM FORMAR DOMÍNIOS DE COMPOSIÇÕES DISTINTAS

ACREDITA-SE QUE A MAIORIA DOS TIPOS DE LIPÍDEOS SE DISTRIBUA AO ACASO NA SUA PRÓPRIA

MONOCAMADA. AS FORÇAS DE VAN DER WAALS NÃO SÃO SUFICIENTES PARA MANTER UNIDOS GRUPOS DE

MOLÉCULAS DE FOSFOLIPÍDEOS. PORÉM, EM CERTAS MISTURAS ALGUNS LIPÍDEOS PODEM SE ORGANIZAR

TRANSIENTEMENTE CRIANDO UMA REDE DINÂMICA DE DIFERENTES DOMIÍNIOS. NAS BICAMADAS SINTÉTICAS

COMPOSTAS DE FOSFATIDILCOLINA, ESFINGOMIELINA E COLESTEROL, AS FORÇAS DE VAN DER WALLS PODEM SER

FORTES O SUFICIENTE PARA MANTER UNIDAS AS MOLÉCULAS ADJACENTES DE FORMA TRANSIENTE, VISTO QUE A

ESFINGOMIELINA APRESENTA LONGAS CADEIAS DE AC. GRAXOS SATURADOS. ACREDITA-SE QUE ESSES DOMÍNIOS

ESPECIALIZADOS, DENOMIDADOS DE BALSAS LIPÍDICAS REÚNAM PROTEÍNAS ESPECÍFICAS PARA A ESTABILIZAÇÃO

DOS MESMOS. DESSA FORMA AS BALSAS LIPÍDICAS PODEM CONCENTRAR PROTEÍNAS PÁRA O TRANSPORTE DE

VESÍCULAS E PARA A TRANSDUÇÃO DE SINAIS QUÍMICOS.

AS GOTAS DE LIPÍDEOS SÃO CIRCUNDADAS POR UMA MONOCAMADA FOSFOLIPÍDICA

A MAIORIA DAS CÉLULAS ARMAZENA UM EXCESSO DE LIPÍDEOS COMO GOTAS LIPÍDICAS, DE ONDE PODE SER

OBTIDA MATÉRIA-PRIMA PARA A SÍTESE DE MEMBRANAS OU UMA FONTE DE ALIMENTO. OS ADIPÓCITOS SÃO

CÉLULAS ESPECIALIZADAS NO ARMAZENAMENTO DE GORDURA, ELAS CONTÊM GRANDES QUANTIDADES DE GOTAS

LIPÍDICAS QUE SÃO LIBERADOS E EXPORTADOS QUANDO NECESSÁRIO, PELA CORRENTE SANGUÍNEA. AS GOTAS

LIPÍDICAS, FORMADAS EM REGIÕES DISCRETAS DO RE, ARMAZENAM LIPÍDEOS NEUTROS COMO TRIACILGLICERÍDEOS

E ÉSTERES DE COLESTEROL QUE SÃO MOLÉCULAS EXCLUSIVAMENTE HIDROFÓBICAS. ESSAS GOTAS SÃO ORGANELAS

ÚNICAS ENVOLVIDAS POR UMA MONOCAMADA DE FOSFOLIPÍDEOS E PROTEÍNAS, DAS QUAIS ALGUMAS SÃO

ENZIMAS E ESTÃO ENVOLVIDAS NO METABOLISMO DE LIPÍDEOS.

A ASSIMETRIA DA BICAMADA É FUNCIONALMENTE IMPORTANTE

AS DUAS MONOCAMADAS DA BICAMADA LIPÍDICA DE MUITAS MEMBRANAS APRESENTAM COMPOSIÇÕES DE

LIPÍDEOS CONSIDERAVELMENTE DISTINTAS. A ASSIMETRIA LIPÍDICA É FUNCIONALMENTE IMPORTANTE,

PRINCIPALMENTE NA CONVERSÃO DE SINAIS EXTRACELULARES. DETERMINADAS PROTEÍNAS CITOSSÓLICAS SE

LIGAM A GRUPOS DE CABEÇAS LIPÍDICAS ESPECÍFICAS. A ENZIMA PROTEÍNA-CINASE, POR EXEMPLO, ATIVADA EM

RESPOSTA A VÁRIOS SINAIS EXTRACELULARES, SE LIGA A FOSFATIDILSERINA, CONCENTRADA NA PORÇÃO

CITOPLASMÁTICA DA MEMBRANA, ONDE ESSE FOSFOLIÍDEO ESTÁ NEGATIVAMENTE CARREGADO.

EM OUTROS CASOS, GRUPOS DE CABEÇAS LIPÍDICAS ESPECÍFICOS DEVEM PRIMEIRO SER MODIFICADOS PARA

CRIAR SÍTIOS DE LIGAÇÃO DE PROTEÍNAS EM REGIÕES E MOMENTOS DETERMINADOS. O FOSFATIDIL INOSITOL,

LIPÍDIO CONCENTRADO DA MONOCAMADA CITOSSÓLICA DA MEMBRANA, POR EXEMPLO, QUANDO FOSFORILADO

PELA PI 3-CINASE (FOSFOINOSITIDEO 3-CINASE), TORNA-SE SÍTIO DE ANCORAMENTO PARA VÁRIAS PROTEÍNAS DE

SINALIZAÇÃO CELULAR. CINASES LIPÍDICAS SIMILARES, FOSFORILAM OS FOSFOLIPÍDEOS INOSITOL NA MEMBRANA

INTRACELULAR AUXILIANDO NO RECRUTAMENTO DE PROTEÍNAS QUE GUIAM O TRANSPORTE DE MEMBRANA.

FOSFOSLIPÍDEOS DE MEMBRANA TAMBÉM PODEM SER USADOS DE OUTRA MANEIRA PARA A CONVERSÃO DE

SINAIS. AS FOSFOLIPASES SÃO ATIVADAS PARA CLIVAR FOSFOLIPÍDEOS ESPECÍFICOS, GERANDO FRAGMENTOS

DESSAS MOLÉCULAS QUE ATUAM COMO MEDIADORES CELULARES DE VIDA CURTA. O FOSTATIDIL INOSITOL, POR

EXEMPLO, É CLIVADO PELA FOSFORILASE C, GERANDO DOIS FRAGMENTOS. UM, FICA NA MEMBRANA E AUXILIA NA

ATIVAÇÃO DA PROTEÍNO-CINASE ENQUANTO O OUTRO VAI PARA O CITOSSOL E ESTIMULA A LIBERAÇAO DOS ÍONS

DE CÁLCIO PELO RE.

A ASSIMETRIA DA BICAMADA TAMBÉM É ÚTIL, NOS ANIMAIS, PARA DISTINGUIR CÉLULAS VIVAS DE MORTAS.

QUANDO A CÉLULA SOFRE APOPTOSE A FOSFATIDILSERINA DESLOCA-SE RAPIDAMENTE PARA A FACE EXTERNA DA

MEMBRANA (O QUE É INCOMUM EM CÉLUAS ANIMAIS EM FUNCIONAMENTO), O GERA UM PROCESSO DE

SINALIZAÇÃO PARA QUE A CÉLULA SEJA FAGOCITADA. SUGERE-SE QUE A TRANSLOCAÇÃO DA FOSFATIDILSERINA SE

DÊ POR: INATIVAÇÃO DO TRANSLOCADOR DE FOSFOLIPÍDEO, QUE NORMALMENTE TRANSPORTA ESSE LIPÍDEO DA

MONOCAMADA NÃO CITOSSÓLICA PARA A CITOSSÓLICA E POR ATIVAÇÃO DA SCRAMBLASE, QUE TRANSLOCA

FOSFOLIPÍDEOS DE MANEIRA INESPECÍFICA ENTRE AS DUAS MONOCAMDAS.

OS GLICOLIPÍDEOS SÃO ENCONTRADOS NA SUPERFÍCIE DE TODAS AS MEMBRANAS PLASMÁTICAS

GLICOLIPÍDEOS SÃO ENCONTRADOS EXCLUSIVAMENTE NA MONOCAMADA NÃO-CITOSSÓLICA DA BICAMADA

LIPÍDICA, UMA VEZ QUE AÇÚCARES SÃO ASSOCIADOS A LIPÍDEOS NO LÚMEM DO COMPLEXO DE GOLGI E

ENDEREÇADOS PARA A FACE EXTERNA DA CÉLULA. EM CÉLUAS ANIMAIS, ESSAS MOLÉCULAS SÃO CONSTITUÍDAS DE

ESFINGOSINA. ELAS TENDEM A SE AUTOASSOCIAREM ATRAVÉS DE LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO ENTRE SEUS

AÇÚCARES E FORÇAS DE VAN DER WALLS ENTRE SUAS CADEIAS DE HIDROCARBONOS. GLICOLIÍDEOS DESEMPENHAM

IMPORTANTES PAPÉIS NAS INTERÇÕES COM CÉLULAS VIZINHAS.

GANGLIOSÍDEOS SÃO OS MAIS COMPLEXOS GLICOLIPÍDEOS E CONTÊM OLIGOSSACARÍDEOS E UM OU MAIS

RESÍDIUOS DE ÁCIDO SIÁLICO (CARREGADOS NEGATIVAMENTE). SÃO ENCONTRADOS MAIS ABUNDANTEMENTE EM

CÉLULAS NERVOSAS.

SUGESTÕES COM RELAÇÃO À FUNÇÃO DOS GLICOLIPÍDEOS PROVÊM DE SUA LOCALIZAÇÃO. PODEM

PROTEGER CÉLUAS EPITELIAIS EM CONDIÇÕES ADVERSAS (COMO BAIXO PH E PRESENÇA EXCESSIVA DE ENZIMAS

DEGRADANTES); GANGLIOSÍDEOS PODEM REALIZAR IMPOTANTES EFEITOS ELÉTRICOS (SUA PRESENÇA ALTERA O

CAMPO ELÉTRICO ATRAVÉS DA MEMBRANA E A CONCENTRAÇÃO DE ÍONS , PRINCIPALMENTE OS DE CÁLCIO, NA

SUPERFÍCIE DA MEMBRANA); ATUAM PROCESSOS DE RECONHECIMENTO CELULAR E DE ADESÃO CÉLULA-CÉLULA.

ALGUMS GLICOLIPÍDEOS TAMBÉM PODEM ATUAR COMO PORTA DE ENTRADA PARA TOXINAS BACTERIANAS. O

GANGLIOSÍDEO GM1, POR EXEMPLO, ATUA COMO UM RECEPTOR PARA A TOXINA BACTERIANA QUE CAUSA A

DIARREIA DEBILITANTE DA CÓLERA. ESSA TOXINA NA CÉLULA LEVA O EFLUXO DE Na+ E ÁGUA PARA O INTESTINO.

PROTEÍNAS DE MEMBRAMA

A BICAMADA LIPÍDICA FORNECE A ESTRUTURA BÁSICA DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS, PORÉM SÃO AS

PROTEÍNAS QUE DESEMPENHAM A MAIORIA DAS FUNÇÕES ESPECÍFICAS DE MEMBRANA, FORNECENDO SUAS

CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES FUNCIONAIS. EM UMA MEMBRANA TÍPICA, A QUANTIDADE DE PROTEÍNAS

EQUIVALE APROXIMADAMENTE À METADE DE SUA MASSA. AS PROTEÍNAS DE MEMBRANA VARIAM AMPLAMENTE

EM ESTRUTURA E NO MODO COMO SE ASSOCIAM COM A BICAMADA LIPÍDICA, REFLETINDO SUAS FUNÇOES

DISTINTAS.

AS PROTEÍNAS DE MEMBRANA PODEM SE ASSOCIAR À BICAMDADA LIPÍDICA DE VÁRIAS MANEIRAS

AS PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA (1,2 e 3) ATRAVESSAM A BICAMDADA, SÃO ANFIFÍLICAS E A SUA PARTE

HIDROFÓBICA INTERAGE COM AS CAUDAS HIDROFÓBICAS DAS MOLÉCULAS LIPÍDICAS EMQUANTO SUAS PARTES

HIDROFÍLICAS SÃO EXPOSTAS À ÁGUA NOS DOIS LADOS. PROTEÍNAS PODEM SER ASSOCIADAS À MONOCAMADA

CITOSSÓLICA POR UMA HÉLICE α ANFIFÍLICA (4) OU POR CADEIAS LIPÍDICAS COVALENTEMENTE LIGADAS (5). NA

PROTEÍNA REPRESENTADA PELO NÚMERO 6 TEMOS O EXEMPLO DE UMA PROTEÍNA PRODUZIDA NO RE QUE

ATRAVESSOU A BICAMADA UMA ÚNICA VEZ. AINDA NO RETÍCULO, O SEGMENTO TRANSMEMNBRANA DESSA

PROTEÍNA É CLIVADO E UM ANCORAMENTO DE GLICOFOSFATIDILINOSITOL (GPI) É ADICIONADO, MANTENDO A

PROTEÍNA LIGADA À MEMBRANA SOMENTE POR ESSE ANCORAMENTO. EXISTEM TAMBÉM PROTEÍNAS PERIFÉRICAS

DE MEMBRAMA QUE ESTÃO LIGADAS Á BICAMADA DEVIDO À SUA ASSOCIAÇÃO COM OUTRAS PROTEÍNAS (7 E 8).

FORÇAS IÔNICAS MUITO ALTAS OU BAIXAS E VARIAÇOES EXTREMAS DE PH PODEM OCASIONAR A LIBERAÇÃO

DESSAS PROTEINAS DA MEMBANA.

CADEIA POLIPEPTÍDICA CRUZA A BICAMADA LIPÍDICA EM UMA CONFORMAÇÃO DE HÉLICE α NA MAIORIA DAS

PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA

UMA PROTEÍNA TRANSMEMBRANA SEMPRE POSSUI UMA ORIENTAÇÃO ÚNICA NA MEMBRANA O QUE

REFLETE A POSIÇÃO ASSIMÉTRICA COMO ELA SE INSERE NA BICAMADA LIPÍDICA DO RE NA SUA PRODUÇÃO E NAS

DIFERENTES FUNÇÕES DE SEUS DOMÍNIOS CITOSSÓLICOS E NÃO-CITOSSÓLICOS. ESSES DOMÍNOS SÃO SEPARADOS

POR SEGMENTOS DE CADEIAS POLIPETÍDICAS QUE ATRAVESSAM O CENTRO HIDROFÓBICO DA BICAMADA SÃO

COMPOSTOS PRINCIPALMENTE DE AMINOÁCIDOS COM CADEIAS LATERAIS APOLARES. TODAS AS LIGAÇÕES

PEPTÍDICAS DA BICAMADA SÃO DIRIGIDAS PARA A FORMAÇÃO DE LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO, POIS AS LIGAÇÕES

PEPTÍDICAS SÃO POLARES E HÁ AUSENCIA DE ÁGUA.

UMA ALTERNATIVA PARA AS LIGAÇÕES PEPTÍDICAS DA BICAMADA SATISFAZEREM SUAS NECESSIDADES DE

LIGAÇÕES DE HIDRIOGÊNIO, É A FORMAÇÃO DE MÚLTIPLAS FITAS TRANSMEMBRANA DE CADEIAS POLIPEITÍDICAS

QUE PODEM SER ORGANIZADAS EM FOLHAS BETA, EM FORMA DE UM BARRIL FECHADO (β-BARRIL). PROTEÍNAS

PORINAS USAM ESSE TIPO DE ESTRUTURA TRANSMEMBRANA DE MÚLTIPLAS PASSAGENS.

O DESENVOLVIMETO DA CRISTALOGRAFIA POR RAIOS-X PERMITIU A IDENTIFICAÇÃO DA ESTRUTURA

TRIDIMENSIONAL DE MUITAS PROTEÍNAS. PELA ESTRUTURA DA PROTEÍNA, É POSSÍVEL PERCEBER PELA

HIDROFOBICIDADE DOS AMINOÁCIDOS QUAL O SEGMENTO QUE ATRAVESSA A BICAMADA. NAS PROTEÍNAS

TRANSMENBRANA DE MÚLTIPLAS PASSAGENS TAMBÉM PODE OCORRER A FORMAÇÃO DE ESTRUTURAS

SECUNDÁRIAS ENTRE AS HÉLICES α, QUE SERÃO ÚTEIS EM ALGUMAS FUNÇÕES DA PROTEÍNA. AS HÉLICES α

TRANSMEMBRANA FREQUENTEMENTE INTERAGEM UMAS COM AS OUTRAS O QUE SÃO CRUCIAIS PARA A

ESTRUTURA E FUNÇÃO DE MUITOS CANAIS E TRANSPORTADORES QUE MOVEM MOLÉCULAS ATRAVÉS DA

BICAMADA LIPÍDICA.

ALGUNS BARRIS β FORMAM GRANDES CANAIS TRANSMEMBRANA

AS PROTEÍNAS DO BARRIL β SÃO ABUNDANTES NAS MEMBRANAS EXTERNAS DE MITOCÔNCRIAS,

CLOPROPLASTOS E BACTÉRIAS. ALGUMAS SÃO FORMADORAS DE POROS, AS QUAIS CRIAM CANAIS CHEIOS DE ÁGUA

PERMITINDO QUE PEQUENAS MOLÉCULAS HIDROFÍLICAS SELECIONADAS ATRAVESSEM A BICAMADA LIPÍDICA DA

MEMBRANA EXTERNA BACTERIANA. VALE RESSALTAR QUE A PARTE INTERNA DO CANAL AQUOSO É REVESTIDA POR

AMINOÁCIDOS POLARES ENQUANTO AS CADEIAS LATERAIS APOLARES PROJETAM-SE PARA O EXTERIOR DO BARRIL

PARA INTERAGIREM COM O CENTRO HIDROFÓBICO DA BICAMADA LIPÍDICA.

NEM TODAS AS PROTEÍNAS DO BARRIL β SÃO PROTEÍNAS DE TRANSPORTE. PODEM TAMBÉM ATUAR COMO

UM ANCORAMENTO RÍGIDO PRA PROTEÍNAS QUE ATUAM COMO RECEPTORAS OU ENZIMAS, FORMANDO OS SÍTIOS

DE LIGAÇÃO PARA MOLÉCULAS INTRACELULARES ESPECÍFICAS.

NAS HÉLICES α, MUDANÇAS CONFORMACIONAIS NA PROTÉINA (ÚTEIS PARA ABRIR E FECHAR OS CANAIS

IÔNICOS, TRANSPORTAR SOLUTOS OU TRANSDUZIR SINAIS) SÃO MAIS FREQUENTES QUE EM PROTEÍNAS BARRIS β.

NESSAS PROTEÍNAS, AS LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO LIGAM CADA FITA β RIGIDAMENTE, TORNANDO IMPROVÁVEL A

OCORRÊNCIA DE MUDANÇAS CONFORMACIONAIS NA PAREDE DO BARRIL.

MUITAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA SÃO GLICOSILADAS

A MAIORIA DAS PROTEÍNAS TRANSMEMBREMBRANA DAS CÉLULAS ANIMAIS É GLIGOSILADA. COMO NOS

GLICOLIPÍDEOS, OS RESÍDUOS DE AÇÚCAR SÃO ADICIONADOS NO LÚMEN DO RE E NO APARELHO DE GOLGI.

O AMBIENTE REDUTOR DO CITOSOL DIFICULTA A OCORRÊNCIA DE LIGAÇÕES DISSULFETO ENTRE CISTEÍNAS DA

PORÇÃO CITOSSÓLICA DA MEMBRANA, LOGO ESSAS LIGAÇÕES OCORREM NA PORÇÃO NÃO CITOSSÓLICA QUE

AUXILIA NA ESTABILIZAÇÃO DAS CADEIAS POLIPEPTÍDICAS E NA SUA ASSOCIAÇÃO COM OUTROS GRUPOS DE

MOLÉCULAS.

CARBOIDRATOS OCORREM EM CADEIAS DE OLIGOSSACARÍDEOS QUE ESTÃO LIGADOS COVALENTEMENTE A

PROTEÍNAS E LIPIDIOS NA MEMBRANA. TAMBÉM PODEM OCORRER COMO CADEIAS DE POLISSACARÍDEOS COMO É

O CASO DOS PROTEOGLICANOS INTEGRAIS DE MEMBRANA. UMA DAS FUNÇÕES DA CAMADA DE CARBOIDRATO É

PROTEGER A CÉLULA CONTRA DANOS QUÍMICOS OU MECÂNICOS E MANTER OUTRAS CÉLULAS À DISTÂNCIA,

PREVENINDO INTERAÇÕES INDESEJÁVEIS PROTEÍNA-PROTEÍNA.

AS CADEIAS LATERAIS OLIGOSSACARÍDICAS DAS GLICOPROTEÍNAS E DOS GLICOLIPÍDEOS SÃO MUITO

DIVERSAS NA ORGANIZAÇÃO DE SEUS AÇÚCARES, VISTO QUE OS AÇUCARES PODEM SER UNIDOS POR VÁRIAS

LIGAÇÕES COVALENTES. ESSA DIVERSIDADE NA ORGANIZAÇÃO DOS OLIGOSSACARÍDEOS EXPOSTOS NA SUPERFÍCIE

CELULAR PODE SER ÚTIL NO PROCESSO DE RECONHECIMENTO CELULAR. AS LECTINAS, CLASSE DE PROTEÍNAS

LIGADORAS DE CARBOIDRADOS MEDEIAM MUITAS INTERAÇÕES ENTRE CÉLULAS TAIS QUAIS ESPERMATOZÓIDE-

ÓVULO, COAGULAÇÃO SANGUÍNEA, RECIRCULAÇÃO DE LINFÓCITOS E RESPOSTAS INFLAMATÓRIAS.

AS PROTEÍNAS DE MEMBRANA PODEM SER PURIFICADAS E SOLUBILIZADAS EM DETERGENTES

GERALMENTE, SOMENTE OS AGENTES QUE ROMPEM AS ASSOCIAÇÕES HIDROFÓBICAS E DESTROEM A

BICAMADA LIPÍDICA PODEM SOLUBILIZAR AS PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA (E ALGUMAS PROTEÍNAS FORTEMENTE

LIGADAS À MEMBRANA). OS DETERGENTES SÃO CAPAZES DE REALIZAR ISSO, SÃO MOLÉCULAS PEQUENAS,

AFIFÍLICAS E DE ESTRUTURA VARIÁVEL.

EM BAIXAS CONCENTRAÇÕES, OS DETERGENTES SÃO MONOMÉRICOS EM SOLUÇÃO, MAS QUANDO A

CONCENTRAÇÃO AUMENTA ACIMA DO LIMIAR (CONCENTRAÇÃO MICELAR CRÍTICA –CMC) ELES SE AGREGAM E

FORMAM MICELAS. A CMC É UMA PROPRIEDADE DE CADA DETERGENTE E TAMBÉM DEPENDE DO PH, DA

TEMPERATURA E DA CONCENTRAÇÃO DE SAIS. AS EXTREMIDADES HIDROFÓBICAS DOS DETERGENTES, QUANDO

MISTURADOS À MEMBRAMA, LIGAM-SE ÀS REGIÕES HIDROFÓBICAS DAS PROTEÍNAS. A OUTRA EXTREMIDADE DO

DETERGENTE, QUE É POLAR IRÁ SOLUBILIZAR A PROTEÍNA, FORMANDO COMPLEXOS DE PROTEÍNA-DETERGENTE.

ALGUMAS MOLÉCULAS LIPÍDICAS TAMBÉM PODEM PERMANECER LIGADAS À PROTEÍNA.

DETERGENTES IÔNICOS FORTES COMO O SDS DESDOBRAM (DESNATURAM) AS PROTEÍNAS LIGANDO-SE AOS

SEUS “CENTROS HIDROFÓBICOS”, TORNADO AS PROTEÍNAS INATIVAS. EM ALGUNS CASOS, A REMOÇÃO DO

DETERGENTE PODE RENATURAR A PROTEÍNA, RECUPERANDO SUA ATIVIDADE FUNCIONAL. DETERGENTES BRANDOS

PODEM SOLUBILIZAR E PURUFICAR AS PROTEÍNAS SEM DESNATURÁ-LAS, APENAS COBREM AS REGIÕES

HIDROFÓBICAS NOS SEGMENTOS QUE ATRAVESSAM A MEMBRANA QUE SE TORNAM EXPOSTOS APÓS A REMOÇÃO

DOS LIPÍDEOS. DESTA FORMA, SISTEMAS DE PROTEÍNAS DE MEMBRANA FUNCIONALMENTE ATIVOS PODEM SER

RECONSTITUÍDOS E SEUS COMPONENTES PURIFICADOS, PROPORCIONANDO UM PODEROSO MEIO PARA A ANÁLISE

DA ATIVIDADE DOS TRANSPORTADORES DE MEMBRANA, CANAIS IÔNICOS, RECEPTORES DE SINALIZAÇÃO E ASSIM

POR DIANTE.

MUITAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA DIFUNDEM-DE NO PLANO DA MEMBRANA

PROTEÍNAS DE MEMBRANA GIRAM SOBRE SEU EIXO (DIFUSÃO ROTACIONAL) E MOVEM-SE LATERALMENTE

DENTRO DA MEMBRANA (DIFUSÃO LATERAL). FOI POSSÍVEL CONSTATAR QUE ALGUMAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA

MOVEM-SE NO PLANO DA MEMBRANA POR MEIO DE UM EXPERIMENTO COM CÉLULAS DE CAMUNDONGOS

ARTIFICIALMENTE FUSIONADAS COM CÉLULAS HUMANAS PARA PRODUZIR UMA CÉLULA HÍBRIDA

(HETEROCARIONTE).

O CITOESQUELETO CORTICAL PROPORCIONA FORÇA MECÂNICA E RESTINGE A DIFUSÃO DAS PROTEÍNAS DE

MEMBRANA

UMA MANEIRA PELA QUAL A CÉLULA RESTINGE A MOVIMENTAÇÃO LATERAL DAS PROTEÍNAS É PRENDÊ-LAS A

GRUPOS DE MOLÉCULAS DOS DOIS LADOS DA MEMBRANA. POR EXEMPLO, A FORMA BICÔNCAVA DOS ERITRÓCITOS

RESULTA DAS INTERAÇÕES ENTRE AS PROTEÍNAS DE MEMBRANA E O CITOESQUELETO ADJACENTE, O QUE

CONSISTE, PRINCIPALMENTE, EM UMA REDE DE PROTEÍNA FILAMENTOSA, A ESPECTRINA. INDIVÍDUOS COM

ANORMALIDADES GENÉTICAS DA ESPECTRINA SÃO ANÊMICOS POR POSSUÍREM ERITRÓCITOS ESFÉRICOS.

UMA REDE DE CITOESQUELETO ANÁLOGA, MAIS ELABORADA E COMPLICADA É ENCONTRADA ABAIXO DA

MEMBRANA DA MAIORIA DAS CÉLULAS DE NOSSO ORGANISMO, A REGIÃO CORTICAL DO CITOPLASMA (CORTEX),

RICA EM FILAMENTOS DE ACTINA. VARIAÇÕES NA TEMPERATURA PODEM OCASINAR A “FUGA” DE DETERMINADA

PROTEÍNA DE SEU DOMÍNIO. ACREDITA-SE QUE O CONFINAMENTO DE UMA PROTEÍNA EM SEU DOMÍNIO AUXILIE

NA CONCENTRAÇÃO DE COMPLEXOS DE SINALIZAÇÃO ATIVADOS, AUMENTANDO A VELOCIDADE E A EFICÁCIA DO

PROCESSO DE SINALIZAÇÃO.

REFERÊNCIAS:

ALBERTS, Bruce, et al. Fundamentos da Biologia Celular. 5. ed. Porto Alegre: Artmed Editora, 2010.