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Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 10
Lição 1: A membrana plasmáticaEstrutura da membrana plasmática
O modelo de mosaico fluido da membrana plasmática. Proteínas, lipídios e carboidratos da membrana.
Introdução
Cada célula do seu corpo é delimitada por uma bolha minúscula de membrana. Essa membrana tem a consistência semelhante ao... óleo de salada
Qual é exatamente a sua função? A membrana plasmática não define apenas as bordas da célula, mas também permite que a célula interaja com seu ambiente de forma controlada. As células devem ser capazes de excluir, absorver e excretar diferentes substâncias, cada uma em quantidades específicas. Além disso, devem ser capazes de se comunicar com outras células, identificando-se e compartilhando informações.
Para executar essas funções, a membrana plasmática precisa de lipídios, que formam uma barreira semipermeável entre a célula e seu ambiente. Ela também precisa de proteínas, que estão envolvidas no transporte através da membrana e na comunicação celular, e carboidratos (açúcares e cadeias de açúcar), que enfeitam as proteínas e os lipídios e ajudam as células a reconhecerem umas às outras.
Aqui, iremos observar os diferentes componentes da membrana plasmática, analisando seus papéis, sua diversidade, e como eles trabalham juntos para fazer uma barreira flexível, sensível e segura em torno da célula.
Modelo do mosaico fluido
O modelo da estrutura da membrana plasmática aceito atualmente, chamado de modelo mosaico fluido, foi proposto pela primeira vez em 1972. Este modelo tem evoluído ao longo do tempo, mas ainda fornece uma boa descrição básica da estrutura e comportamento das membranas em muitas células.
De acordo com o modelo de mosaico fluido, a membrana plasmática é um mosaico de componentes — principalmente de fosfolipídios, colesterol e proteínas — que se movem livremente e com fluidez no plano da membrana. Ou seja, um diagrama da membrana (como o do abaixo) é apenas um instantâneo de um processo dinâmico em que os fosfolipídios e as proteínas estão continuamente deslizando uns entre os outros.
Curiosamente, esta fluidez significa que se você inserir uma agulha muito fina em uma célula, a membrana irá simplesmente fluir ao redor da agulha; e, uma vez que a agulha é removida, a membrana irá se reconstituir sem qualquer problema.
Os principais componentes da membrana plasmática são os lipídios (fosfolipídios e colesterol), as proteínas e os grupos de carboidratos que estão anexados a alguns lipídios e proteínas.
- Um fosfolipídio é um lipídio composto por glicerol, duas caudas de ácido graxo e uma cabeça com um grupo de cadeias de fosfato. Membranas biológicas normalmente envolvem duas camadas de fosfolipídios com suas caudas apontando para dentro, uma estrutura chamada de camada dupla de fosfolipídio.
- O colesterol, outro lipídio composto por quatro anéis de carbono interligados, é encontrado ao lado dos fosfolipídios no núcleo da membrana.
- As proteínas das membranas podem se estender parcialmente pela membrana plasmática, cruzar a membrana completamente, ou ficar livremente anexadas às superfícies de dentro ou de fora.
- Grupos de carboidrato estão presentes apenas na superfície externa da membrana plasmática e estão anexados a proteínas, formando glicoproteínas, ou lipídios, formando glicolipídios.
As proporções de proteínas, lipídios e carboidratos na membrana plasmática variam entre tipos de células diferentes. Contudo, para uma célula humana normal, as proteínas são responsáveis por cerca de 50 por cento da composição da massa, os lipídios (de todos os tipos) são responsáveis por 40 por cento, e os 10 por cento restantes vêm dos carboidratos.
Fosfolipídios
Os fosfolipídios, dispostos em uma bicamada, compõem o tecido básico da membrana plasmática. Eles são bem adequados a esta função, porque eles são anfifílicos, ou seja, eles têm regiões hidrofílicas e hidrofóbicas.
A parte hidrofílica, ou com afinidade por água, de um fosfolipídio é a sua cabeça, a qual possui um grupo fosfato carregado negativamente, além de um pequeno grupo adicional (de diferentes identidades, "R" no diagrama à esquerda), que também pode ser carregado ou polar. A cabeça hidrofílica dos fosfolipídios em uma membrana bicamada é voltada para parte externa, entrando em contato com o fluido aquoso dentro e fora da célula. Como a água é uma molécula polar, ela prontamente forma uma interação eletrostática (baseada em carga) com as cabeças dos fosfolípidos.
A parte hidrofóbica, ou "que tem medo de água", de um fosfolipídio consiste em suas cadeias longas e apolares de ácidos graxos. As cadeias de ácidos graxos podem facilmente interagir com outras moléculas apolares, mas não muito bem com a água. Por causa disso, é mais favorável energeticamente para os fosfolipídios colocarem suas cadeias de ácido graxo na parte interna da membrana, onde elas estão protegidas da água ao seu redor. A dupla camada de fosfolipídios formada por essas interações produz uma boa barreira entre o interior e o exterior da célula, porque água e outras substâncias carregadas ou polares não podem cruzar facilmente o núcleo hidrofóbico da membrana.
Graças a sua natureza anfifílica, os fosfolipídios não são apenas adequados para formar uma membrana de camada dupla. Na verdade, isso é algo que eles fazem espontaneamente sob as condições certas! Na água ou em soluções aquosas, os fosfolipídios tendem a se organizar com suas caudas hidrofóbicas voltadas umas para as outras e com suas cabeças hidrofílicas voltadas para fora. Se os fosfolipídios tiverem caudas pequenas, eles podem formar uma micela (uma pequena esfera de camada única), ao passo que se eles tiverem caudas grandes, eles podem formar um lipossoma (uma partícula oca com membrana de camada dupla)
Proteínas
As proteínas são o segundo maior componente das membranas plasmáticas. Há duas categorias principais de proteínas da membrana: integrais e periféricas.
As proteínas integrais de membrana são, como seu nome sugere, integradas à membrana: elas têm pelo menos uma região hidrofóbica que as ancora no interior hidrofóbico da bicamada de fosfolípidos. Algumas estão apenas parcialmente ancoradas na membrana, enquanto outras estão inseridas de um lado a outro da membrana e estão expostas nos dois lados
As porções de uma proteína integral de membrana localizadas dentro da membrana são hidrofóbicas, enquanto aquelas que são expostas para o fluido extracelular ou para o citoplasma tendem a ser hidrofílicas. As proteínas transmembrana podem atravessar a membrana plasmática apenas uma vez ou podem ter até doze seções diferentes que atravessam a membrana. Um segmento típico que atravessa a membrana consiste de 20 a 25 aminoácidos hidrofóbicos dispostos em uma alfa-hélice, embora nem todas as proteínas transmembrana se encaixem neste modelo. Algumas proteínas integrais de membrana formam um canal que permite que íons ou outras pequenas moléculas passem através da membrana, como mostrado abaixo.
Proteínas periféricas de membrana são encontradas no exterior e no interior das superfícies das membranas, conjugadas tanto às proteínas integrais quanto aos fosfolipídios. Ao contrário das proteínas integrais de membrana, proteínas periféricas de membrana não aderem ao interior hidrofóbico da membrana, e tendem a ser mais frouxamente ligadas.
Carboidratos
Os carboidratos são o terceiro maior componente da membrana plasmática. Em geral, eles são encontrados na superfície externa das células e estão associados às proteínas (formando as glicoproteínas) ou aos lipídios (formando os glicolipídios). Estas cadeias de carboidratos podem consistir em 2-60 unidades de monossacarídeo e podem ser simples ou ramificadas.
Juntamente às proteínas de membrana, esses carboidratos formam marcadores celulares distintos, um tipo de identidade molecular que permite que as células reconheçam umas as outras. Esses marcadores são muito importantes para o sistema imune, permitindo que células imunitárias diferenciem entre as células do organismo, as quais não devem ser atacadas, e células ou tecidos estranhos, os quais devem ser atacados.
Fluidez da membrana
A estrutura das caudas de ácidos graxos dos fosfolipídios é fundamental na determinação das propriedades da membrana, e em particular, em quão fluida ela é.
Ácidos graxos saturados não têm ligações duplas (são saturadas de hidrogênios), portanto são relativamente retas. Por outro lado, ácidos graxos insaturados contêm uma mais ligações duplas, resultando frequentemente em uma curva ou dobra. (Você pode ver um exemplo de uma cauda insaturada dobrada no diagrama da estrutura do fosfolipídio que aparece anteriormente neste artigo.) As caudas de ácido graxo saturadas e insaturadas se comportam diferentemente de acordo com a temperatura:
- Em temperaturas mais baixas, as caudas retas dos ácidos graxos podem se espremer, criando uma membrana densa e bastante rígida.
- Fosfolipídios com caudas insaturadas não podem se unir tão firmemente em razão as estruturas encurvadas de suas caudas. Por isso, uma membranas contendo fosfolipídios insaturados vai ficar fluida em temperaturas mais baixas do que uma membrana composta de fosfolipídios saturados .
A maior parte das membranas celulares contém uma mistura de fosfolipídios, alguns com duas caudas saturadas (retas) e outros com uma cauda saturada e outra insaturada (dobrada). Muitos organismos—peixes são um exemplo— podem se ajustar fisiologicamente a ambientes frios, alterando a proporção de ácidos graxos insaturados em suas membranas. Para mais informações sobre ácidos graxos saturados e insaturados, veja o artigo sobre lipídios.
Além dos fosfolipídios, os animais têm um componente adicional da membrana que ajuda a manter a fluidez. O colesterol , outro tipo de lipídio que está incorporado entre os fosfolipídios da membrana, ajuda a minimizar os efeitos da temperatura na fluidez.
Em temperaturas baixas, o colesterol aumenta sua fluidez evitando que os fosfolipídios fiquem firmemente juntos , enquanto em altas temperaturas, ele reduz a fluidez
Os componentes da membrana plasmática
| Componente | Localização |
|---|---|
| Fosfolipídios | Tecido principal da membrana |
| Colesterol | Localizado entre as caudas hidrofóbicas da membrana |
| Proteínas integrais | Inseridas na dupla camada de fosfolipídio; podem ou não se estender a ambas as camadas |
| Proteínas periféricas | Na superfície interna ou externa da dupla camada de fosfolipídio, mas não incorporadas a seu núcleo hidrofóbico |
| Carboidratos | Anexados a proteínas e lipídios no lado extracelular da membrana (formando glicoproteínas e glicolipídios) |
Tabela adaptada de OpenStax Biology.
Quer participar da conversa?
Como deve variar o grau de insaturação dos lípidos membranares para que uma célula sobreviva a uma elevação brusca da temperatura?(4 votos)- Quando exposta a baixas temperaturas, a célula tende a sintetizar ácidos graxos insaturados, pois estes dificultam o agrupamento (a interação) de fosfolipídeos adjacentes, impedindo, dessa forma, que a membrana fique rígida e menos permeável.(1 voto)
- como a célula vegetal regula sua fluides?haja vista, que as plantas não possuem colesterol.(2 votos)
- As plantas, apesar de não possuírem especificamente o colesterol, possuem um composto análogo a esta molécula na sua membrana, denominado ergosterol.(5 votos)
como o colesterol atua para manter a fluidez da membrana.(3 votos)
Quanto mais colesterol, menos fluida. O colesterol, por ser menor e mais rígido, interage mais fortemente com os lipídeos adjacentes, diminuindo sua capacidade de movimentação.(6 votos)
- Qual a importância do movimento das moleculas biologicas no plano da membrana plasmatica(1 voto)
- Essa fluidez dos componentes da membrana celular é importante para os casos de difusão simples, por exemplo...pois facilita a "penetração" de solutos específicos na bicamada. Pense que se os componentes da bicamada fossem rígidos, estáticos, seria mais difícil de ocorrer a difusão.(3 votos)
- 1- O que é glicocalix (glicocálice) dê suas funções?2- Quais as funções das proteínas de membrana plasmática? 3- Qual a diferença entre DIFUSÃO SIMPLES e DIFUSAO FACILITADA? 4-Qual a diferença do transposte passivo edo ativo ? 5-Quais as funcoes da membrana plasmática e sua composição ?(2 votos)
glicocálice é uma estrutura presente em várias células (tanto animais como protistas). Encontra-se externamente à membrana plasmática. É formado por glicose, proteínas e lipídios. Protege a célula, fornecendo resistência, além de permitir que células se reconheçam (células diferentes possuem glicocálices diferentes) e também formam uma capa que retém enzimas e nutrientes ao redor da célula.
A Membrana Citoplasmática é composta por lipídios, proteínas, açúcares... o lipídio é IMPERMEÁVEL, só lembrar que o "rabinho" dos fosfolipídios é HIDROFÓBICO. Com a presença de outras substâncias na membrana, como as proteínas, a célula pode interagir com o meio, trocando gases, nutrientes... são "portas" com permeabilidade seletiva.
A difusão simples é o movimento de moléculas ou íons de onde elas estão mais concentradas para onde há menor concentração. A difusão FACILITADA é um processo mais rápido, em que algumas proteínas facilitam o transporte desses íons.
Transporte passivo: não há gasto de energia.
Ativo: Há gasto de energia e não equilibra a concentração do meio interno ao externo.
:) a cinco foi respondida na 3(7 votos)
- Definição glicoproteina , caibroidrato e glicolipideo ?(1 voto)
- Glicoproteína é uma molécula formada pela ligação de um carboidrato a uma proteína.
Glicolipídeo é uma molécula formada pela ligação de um carboidrato a um lipídeo.
Carboidrato é um açúcar (molécula formada por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio).(1 voto)
- Relate Quais os principais componentes bioquímicos da membrana celular apontando Que fatores interferem na abertura de canais de permeação membranosa e como se dá o comportamento desta membrana frente a um estímulo biofísico.(1 voto)
Quais os principais polissacarídeos encontrados no glicocálice? não ficou claro pra mim(1 voto)
Não entendi porque no artigo diz: "As proteínas são o segundo maior componente das membranas plasmáticas." mas antes disso diz que: "...as proteínas são responsáveis por cerca de 50 por cento da composição da massa..." (referindo-se a membrana plasmática). Gostaria de compreender a associação das duas partes do texto. Desde já agradeço!(1 voto)- A constituição da membrana e sua composição se trtam dos mesmos constituintes??(1 voto)