Biofísica
Ambiente Líquido da Célula e Transporte Através da Membrana Celular
Mauro Bitencourt
Mauro Bitencourt
Membrana Celular
A principal função da membrana celular é manter, de forma seletiva, moléculas tão diversas como proteínas e pequenos solutos, no interior da célula.
Modelos de Membrana Celular O modelo de Robertson era coerente com a informação sobre a presença de proteínas nas membranas, bem como com a presença da bicamada lipídica PROTEINA GLOBULAR
BICAMADA LIPÍDICA
Modelos de Membrana Celular Modelo de Stein & Danielli. Esse modelo propõe a presença de um canal transmembrana composto por proteínas Fonte: Garcia, E. A. C. Biofísica. Editora Savier, 2000 (pg. 5).
Modelos de Membrana Celular Modelo de Lucy & Glauert. Nesse modelo os lipídeos formam micelas globulares, que estão revestidas por proteínas (1964).
Fonte: Garcia, E. A. C. Biofísica. Editora Savier, 2000 .
Modelos de Membrana Celular Modelo de Benson. Nesse modelo a membrana é composta por uma matriz protéica com lipídios dispersos. Fonte: Garcia, E. A. C. Biofísica. Editora Savier, 2000
Modelos de Membrana Celular
Modelos de Membrana Celular
Modelo de Lenard & Singer. Esse modelo, mais realístico, prevê a presença de proteínas numa bicamada lipídica (1966).
Modelos de Membrana Celular Modelo de mosaico fluido. Experimentos mais detalhados mostraram deficiências nos diversos modelos de membrana celular. Singer e Nicolson (1972)
Modelos de Membrana Celular Proteínas extrínsecas
Proteínas extrínsecas
Proteína intrínseca, ou transmembrana
Proteína intrínseca, ou transmembrana
Composição Lipídica da Membrana Celular
Composição Lipídica da Membrana Celular 1) Esteróides • Colesterol
Há três tipos de lipídios na membrana celular animal
2) Fosfolipídios • Esfingomielina • Fosfatidilcolina • Fosfatidiletanoamina • Fosfatidilserina • Lecitina
Composição Lipídica da Membrana Celular
3) Glicolipídios
Composição Lipídica da Membrana Celular H
Biomembranas são baseadas principalmente em lipídios, com predominância de fosfolipídeos.
HO
CH2
C
CH2
OH
Composição Lipídica da Membrana Celular
OH
Glicerol
Composição Lipídica da Membrana Celular
O
O
CH2
CH
O
O
C
C
R1
R2
CH2
O
P
O
Molécula de fosfolipídio
X
O-
Cabeça polar
O
Fosfolipídio
Caudas hidrofóbicas
Modelo Atual da Membrana Celular
Proteína de Membrana
Um modelo para membrana celular mais realístico deve prevê além da clássica bicamada lipídica e as proteínas transmembranas e extrínsecas outros aspectos...
Parte polar
Parte hidrofóbica
Parte polar
Modelo Atual da Membrana Celular 1) Distribuição não aleatória das proteína na membrana
Modelo Atual da Membrana Celular 4) Plataformas lipídicas 5) Proteínas como importantes elementos estruturais
2) Contatos moleculares quase permanentes 3) Domínios de membrana: difusão limitada, reorganização dinâmica
6) Estruturação dinâmica
Modelo Atual da Membrana Celular Proteína da classe α
Cadeia lateral de oligossacarídeo
DIFUSÃO
Glicolipídio
• Difusão é o movimento espacial e aleatório de átomos, moléculas ou partículas, determinado pela energia cinética da própria partícula. Fosfolipídeo
Proteína globular
Segmento hidrofóbico
Colesterol
DIFUSÃO
DIFUSÃO
• A Taxa de Difusão de uma substância entre dois pontos no espaço é determinada por: 1-Velocidade individual das partículas; 2-Gradiente de concentração; 3-Pelas dimensões da via de difusão.
DIFUSÃO
DIFUSÃO
• Coeficiente de Difusão é a velocidade individual das partículas e depende da temperatura e da massa molecular.
A difusão proporciona o movimento de partículas entre células e sangue
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS
• O principal fator limitante da difusão
• Moléculas apolares como o oxigénio,
através de uma membrana celular é
dióxido de carbono, ácidos gordos e
a lipossolubilidade da substância a
hormônios esteróides difundem
transportar.
rapidamente pela porção lipídica da membrana.
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS • Moléculas polares de pequenas
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS • Moléculas polares ionizadas
dimensões e sem carga, como a ureia
difundem muito lentamente ou não
e o glicerol, atravessam a bicamada
atravessam a membrana pela sua
lipídica rapidamente.
parte lipídica.
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS
• Íons como o Na+, o K+, o Cl- e o Ca2+ difundem através da membrana plasmática muito mais rapidamente do que seria previsível em função da presença de canais iónicos.
• Estes canais apresentam selectividade
• Moléculas polares com carga, como os carboidratos e os aminoácidos, não podem atravessar a membrana celular por difusão simples.
iónica, quer pelo diâmetro quer pela carga.
DIFUSÃO DE SUBSTÂNCIAS
TRANSPORTE PASSIVO • O transporte passivo (ou difusão
• A água tem rápida difusão através das membranas celulares.
facilitada) não requer energia metabólica e ocorre apenas segundo o gradiente de concentração.
TRANSPORTE PASSIVO
DIFUSÃO FACILITADA
O transporte passivo é determinado pelo:
a) Gradiente de concentração através da membrana; b) Número de proteínas transportadoras; c) Velocidade de interação soluto-proteína de transporte; d) Velocidade de alteração conformacional da proteína de transporte.
TRANSPORTE ATIVO
DIFUSÃO
• transporte ativo é um processo que desloca solutos contra o seu gradiente eletroquímico e que está ligado a uma fonte de energia.
BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO
BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO
OSMOSE
Pressão Osmótica
• Osmose é o processo pelo qual a água se move espontaneamente através de uma membrana semipermeável das regiões de maior concentração de água
• A Pressão Osmótica de uma solução é a pressão necessária para impedir a osmose de água pura para esta solução.
para as de menor concentração.
Tonicidade • A Tonicidade de uma solução é a tendência do volume celular diminuir ou aumentar quando as células são
Tonicidade
• Isotónica quando a concentração eletrolítica extracelular é igual a intracelular.
colocadas em solução.
Tonicidade • Hipertónica quando contém uma concentração de solutos impermeantes superior a 300 mOsmol/L e causa retração celular pela saída osmótica de água.
Tonicidade • Hipotónica quando a concentração de solutos impermeantes for inferior a 300 mOsmol/L, causando expansão celular pela entrada osmótica de água.
Para casa: 1. Faça um diagrama esquemático da membrana celular e discuta suas principais características; 2. Desenhe e explique o mecanismo dá bomba de sódio e potássio.
