11

Imagem de ME, Imagem de ME, apapóós ts téécnica de cnica de freezefreeze--etchingetching, na , na qual se observam qual se observam as proteas proteíínas nas imersas nos limersas nos líípidos.pidos.

MEMBRANA PLASMMEMBRANA PLASMÁÁTICATICA

Duas gerações distintas de modelos; o primeiro proposto em 1935, coloca os fosfolípidos entre duas camadas contínuas de proteínas; o segundo de 1972, dispersa as proteínas e coloca-as embebidas na bicamada lipídica.

Imagem de ME Imagem de ME de uma de uma membrana com membrana com 7nm de 7nm de espessura.espessura.

Modelo de Modelo de SingerSinger--NicholsonNicholson -- Mosaico fluidoMosaico fluido

Proteína

Zonahidrofóbica

Zonahidrofílica

Zonahidrofílica

Bicamadafosfolipídica

regiãohidrofílica

regiãohidrofóbica

Modelo de Modelo de DavsonDavson--DanielliDanielli

22

Empacotamento dos fosfolEmpacotamento dos fosfolíípidos em meio aquosopidos em meio aquoso

MolMolééculas em forma de cunha formam micelas (A)culas em forma de cunha formam micelas (A)MolMolééculas cilculas cilííndricas formam bicamadas extensas (B) ndricas formam bicamadas extensas (B) ou de pequenas dimensões (C), ou de pequenas dimensões (C), sempre sem descontinuidades.sempre sem descontinuidades.

33

Estrutura de uma proteEstrutura de uma proteíína transmembranarna transmembranar

Esta proteína (bacteriorodopsinabacteriorodopsina) tem 7 α-hélices, hidrofóbicas, transmembranares, que interagem extensivamente com os fosfolípidos da bicamada.A unir as hélices, estão segmentos do polipeptídeo que formam a parte hidrofílica, em contacto com o meio aquoso, de ambos os lados da membrana.Esta proteína estáespecializada no transporte transmembranar.

Proteínas transmembranares fazem a continuidade continuidade unimolecularunimolecular entre o espaço extracelular e o citopalsmático.

44

Modelo de mosaico fluModelo de mosaico fluíídodoHidratos carbono

Glicoproteína

Fibras da matriz extracelular (MEC)

Elementos do citoesqueleto

Colesterol

Proteína periférica

Proteína integral

Glicolípido

CITOPLASMA

FLÚIDO EXTRACELULAR

55

LLíípidos da membranapidos da membrana

Percentagem Percentagem dos diferentes dos diferentes llíípidos em pidos em membranas membranas distintas de distintas de um um hepathepatóócitocitode rato.de rato.

66

FosfolFosfolíípidospidos

LENTO, a não ser que seja catalizado

Flip-flop

RÁPIDO

Difusão lateral

77

Fluidez da membrana Fluidez da membrana -- temperaturatemperatura

TransiTransiçção de faseão de fase de um fosfolípido – temperatura para a qual em que os fosfolípidos deixam de formar agregado cristalinos com a consistência de um gel, para se tornarem fluídos. A permeabilidade da membrana émaior no estado fluído.

88

AdaptaAdaptaçção da membrana ão da membrana àà temperaturatemperatura

A concentração em ácidos gordos insaturados vai diminuindo com o aumento da temperatura, uma vez que estas moléculas contribuem para aumentar a fluidez da membrana. Tal como o aumento da temperatura.

99

Na bicamada fosfolipNa bicamada fosfolipíídica, o dica, o empacotaempacota--mentomento éé menor com fosfolmenor com fosfolíípidos pidos insaturados devido insaturados devido ààs ligas ligaçções duplas ões duplas cis, pelo que a fluidez da membrana cis, pelo que a fluidez da membrana éémaior, fazendo, tambmaior, fazendo, tambéém, baixar o ponto m, baixar o ponto de congelade congelaçção da membrana. Estas ão da membrana. Estas membranas são, ainda, menos espessas.membranas são, ainda, menos espessas.

Fluidez da membrana Fluidez da membrana -- natureza dos fosfolnatureza dos fosfolíípidospidosO empacotamento dos O empacotamento dos áácidos gordos constituintes dos fosfolcidos gordos constituintes dos fosfolíípidos pidos ééafectada pelas ligaafectada pelas ligaçções duplas ões duplas ciscis. . Na imagem (A) encontraNa imagem (A) encontra--se um se um triglictriglicééridorido com 3 com 3 áácidos gordos cidos gordos saturados em C18, saturados em C18, áácido estecido esteáárico e em (B) o mesmo rico e em (B) o mesmo triglictriglicééridorido, mas , mas com um com um áácido oleico, um fosfolcido oleico, um fosfolíípido insaturado em C18.pido insaturado em C18.

1010

FosfolFosfolíípidospidos

Quatro tipos Quatro tipos principais de principais de fosfolfosfolíípidos; pidos; varia a porvaria a porçção ão hidrofhidrofíílica da lica da biomoleculabiomolecula. . As molAs molééculas culas são derivadas são derivadas do do glicerolglicerol, , com excepcom excepçção ão da da esfingomielinaesfingomielina, , que deriva do que deriva do aacaac serina.serina.

1111

ColesterolColesterol

Estrutura do colesterol Estrutura do colesterol (A)(A)ffóórmula estrutural;rmula estrutural;(B)(B) esquema; esquema; (C)(C) modelo globular; modelo globular; (D)(D) inserinserçção da molão da moléécula de cula de colesterol nas membranas colesterol nas membranas biolbiolóógicas.gicas.

(D)

1212

Os lOs líípidos estão pidos estão distribudistribuíídos de forma dos de forma

assimassiméétricatrica

O colesterol (não representado) estádistribuído uniformemente na membrana; em contraste, os glicolípidos (a azul claro) encontram-se apenas na face externa.

1313

GlicolGlicolíípidospidos

(A) (A) GalactocerebrosidoGalactocerebrosido –– glicolglicolíípidopidoneutro porque possui um aneutro porque possui um açúçúcar não car não carregado. carregado.

(B) (B) GangliosidoGangliosido –– contcontéém resm resííduos de duos de áácido cido sisiáálicolico (NANA), carregados (NANA), carregados negativamente.negativamente.

GalGal = = galactosegalactose; ; GlcGlc = glucose, = glucose, GalNAcGalNAc= = NN--acetylgalactosaminaacetylgalactosamina; a; açúçúcares cares não carregados.não carregados.

• Nas bactérias e plantas os glicolípidos derivam do glicerol; nos animais da serina.• Surgem sempre no folheto externo da membrana têm função de reconhecimento celular.

1414

ProteProteíínasnas

Formas de associação de proteínas à bicamada lipídica: as proteínas transmembranares atravessam completamente a bicamada como (1) uma hélice α, (2) hélices a múltiplas, ou (3) folhas pregueadas b enroladas em anel. Outras proteínas ligam-se apenas a um dos lados da bicamada (4) através da ancoragem à bicamada por uma hélice a hidrofóbica; (5) outras proteínas ligam-se por cadeias de ácidos gordos ou (6) ligação de oligossacarídeos a fosfolípidos da membrana. (7, 8) Finalmente, muitas proteínas ligam-se por interacções não covalentes com outros proteínas membranares.

1515

OrientaOrientaçção das proteão das proteíínas membranaresnas membranares

As proteAs proteíínas integrais atravessam a membrana atravnas integrais atravessam a membrana atravéés de uma hs de uma héélice lice ααcomposta por 20 to 25 composta por 20 to 25 aacaac hidrofhidrofóóbicos. As 2 protebicos. As 2 proteíínas da esquerda nas da esquerda atravessam o plano hidrofatravessam o plano hidrofóóbico apenas uma vez, mas exibem os terminais N e bico apenas uma vez, mas exibem os terminais N e C em folhetos opostos; a proteC em folhetos opostos; a proteíína da direita tem vna da direita tem váárias zonas hidrofrias zonas hidrofóóbicas e bicas e hidrofhidrofíílicas, atravessando a membrana vlicas, atravessando a membrana váárias vezes. Esta assimetria rias vezes. Esta assimetria éédetermina no determina no RERE, durante a s, durante a sííntese.ntese.

1616

Porção de uma cadeia polipeptídica hidrofóbica, em αααα-hélice, através da bicamada lipídica. Apenas estárepresentado o esqueleto de carbono, com os aminoácidos hidrofóbicos a verde a amarelo.

Proteína transmembranar com uma única hélice αααα : A porção hidrofóbica atravessa a

bicamada lipídica, enquanto que toda a porção

hidrofílica, os grupos sulfídricos, bem como os

oligossacarídeos se encontram localizados na fase

extracelular da membrana plasmática.

1717

Difusão lateral das proteDifusão lateral das proteíínasnas

MediMediçção da difusão lateral ão da difusão lateral das protedas proteíínas nas membranaresmembranares: Uma prote: Uma proteíína na especespecíífica fica éé marcada com um marcada com um anticorpo fluorescente. Nesta anticorpo fluorescente. Nesta experiência, as molexperiência, as molééculas culas fluorescentes de uma fluorescentes de uma determinada zona são determinada zona são destrudestruíídas por um raio laser.das por um raio laser.

1818

FunFunçções das proteões das proteíínas membranaresnas membranares–– Actividade enzimActividade enzimáática tica –– Uma proteUma proteíína intrna intríínseca cujo nseca cujo

centro activo estcentro activo estáá exposto ao exterior da membrana exposto ao exterior da membrana (um dos dois folhetos). (um dos dois folhetos).

–– Receptores Receptores ––ligamligam--se a um mensageiro especse a um mensageiro especíífico e fico e alteram de conformaalteram de conformaçção transmitindo a mensagem para ão transmitindo a mensagem para o interior da co interior da céélula; lula;

–– JunJunçção celular ão celular –– As proteAs proteíínas membranares podem nas membranares podem estar unidas de vestar unidas de váárias formas, intervindo mesmo na rias formas, intervindo mesmo na comunicacomunicaçção intercelular.ão intercelular.

–– Reconhecimento celular Reconhecimento celular –– Algumas glicoproteAlgumas glicoproteíínas nas funcionam como zonas de reconhecimento celular funcionam como zonas de reconhecimento celular especespecíífico. fico.

–– LigaLigaçção ao citoesqueleto e ão ao citoesqueleto e àà matriz extracelularmatriz extracelular ––Os elementos do citoesqueleto podem ligarOs elementos do citoesqueleto podem ligar--se se ààs s proteproteíínas membranares.nas membranares.

1919

FunFunçções das proteões das proteíínas membranaresnas membranares

Permease

–– TransporteTransporte –– transportetransporte e iões e mole iões e molééculas, quer atravculas, quer atravéés de canais s de canais proteproteíícoscos e permeases, quer atrave permeases, quer atravéés de transportadores que s de transportadores que requerem o consumo de energia.requerem o consumo de energia.

Canal proteíco

2020

JunJunçções intercelularesões intercelulares

Junções apertadas

Selam células adjacentes para formar folhetos epiteliais, impedindo a passa-gem de moléculas entre as células

Desmossomas circulares

Unem um grupo de filamentos de actina a outro grupo, de uma célula adjacente

Desmossomas pontuais

Unem filamentos intermédios de uma célula aos de uma célula adjacente

Junções comunicantes

Permitem a passagem de pequenos iões solúveis entre células adjacentes

HemidesmossomaFaz a ancoragem dos filamentos intermédios de uma célula à lâmina basal

2121

JunJunçções comunicantesões comunicantes

(A) Ilustração tridimensional da interacção entre duas membranas, ligadas por junções intercelulares: as bicamadas lipídicas (vermelho) são atravessadas por conjuntos proteicos (conexões, a verde) formados por 6 sub-unidades de conexina. Duas conexões juntam-se no espaço intercelular, para formar um canal.

(B) Organização das sub-unidades de conexina em conexões e de conexões em canais intercelulares. As conexões podem ser homotípicas ou heterotípicas, assim como os canais intercelulares.

Gap junctions ao microscópio electrónico.(A) Corte transversal (B) microgafia de criofractura,

2222

JunJunçções de aderência ões de aderência

Junções de aderência – (A) formam cinturões em torno de cada célula - são os grupos de filamentos de actina que se formam na porção apical das células. (B) Moléculas que formam as junções: proteínas (caderina) formam dímeros e aderem à membrana celular; a porção extracelular de uma caderina liga-se à porção extracelular da caderina da célula adjacente. A ligação das caderinas à membrana faz-se através de proteínas intracelulares âncora, que as ligam aos filamentos de actina.

2323

Desmossomas.

(A) micrografia electrónica de desmossoma entre duas células epiteliais de intestino de rato.

(B) Visualização dos filamentos intermédios.

(C) Componentes estruturais: na face citoplasmática das duas células, forma-se uma placa densa composta por várias proteínas de ancoragem. Um conjun-to de filamentos intermédios de querati-na encontra-se unido àsuperfície de cada placa. Proteínas transmembranares da família das caderinasligam-se às placas e interagem umas com as outras no espaço extracelular.

Desmossomas e hemidesmossomas.A rede de filamentos intermédios de células adjacentes liga-se indirectamente através dos desmossomas e liga-se à membrana basal através dos hemidesmossomas.

2424

JunJunçções impermeões impermeááveis ou apertadasveis ou apertadasJunção apertada. (A) proteínas claudina e oclodinaefectuam a selagem das duas membranas; são proteínas transmembranares que mantêm unidos os folhetos externos de células adjacentes, no espaço intercelular. (B) estrutura das proteínas claudina e oclodina.

Função das junções apertadas:servem de barreira à difusão intercelular. (A) um traçador específico adicionado ao lúmen do intestino não consegue atravessar o tecido epitelial; (B) microfotografia de células epiteliais às quais foi adicionado um traçador do lado apical e (C) do lado basolateral.

2525

GlicocGlicocáálicelice

Linfócito

Glicocálice: É constituído por glicoproteínas integrais possuem oligossacarí-deos, mais ou menos ramificados, e por proteoglicanos. Outras glicoproteínas e proteoglicanos (não ilustrados) adsorvidos contribuem também para a formação do glicocálice.