Membrana Plasmatica

Sumário

Membrana Plasmática 1

Lipídios das Membranas 2

A Membrana é uma Estrutura Lipoproteica Fluida 2

Proteínas da Membrana plasmática 3

As Unidades de Membrana tem Diferentes Funções 3

Glicocálice 4

As células se Reconhecem 4

Transporte através da membrana 5

Permeabilidade à água 5

Difusão passiva 5

Transporte ativo 5

Difusão facilitada 6

Fagocitose ...........................................................................................................................6

Pinocitose: captação ativa de macromoléculas em solução ................................................6

Reciclagem de membrana plasmática .................................................................................7

CÉLULAS PROCARIONTES ..................................................................................7

CÉLULAS EUCARIONTES......................................................................................8

Membrana Plasmática

A membrana plasmática ou celular separa o meio intracelular e é a principal responsável pelo controle da penetração e saída de substancias da célula.

Por sua diminuta espessura, a membrana plasmática não é visível no microscópio óptico (microscópio de luz), só podendo ser vista no microscópio eletrônico. Todavia, sua existência já era conhecida antes do microscópio eletrônico graças ao emprego de técnica indireta. A observação de que o volume das células se altera de acordo com a concentração das soluções em que são colocadas. Foi um dos primeiros indícios da existência da membrana celular.

A membrana plasmática participa de numerosas funções celulares. É responsável pela manutenção da constância do meio intracelular, que é diferente do meio extracelular. Para que as células funcionem, cresçam e se multipliquem, é necessário que as substancias adequadas sejam selecionadas e transferidas para dentro da célula e as substancias desnecessárias sejam impedidas de penetrar ou, então, eliminar do citoplasma.

Graças a Deus receptores específicos, a membrana tem a capacidade de reconhecer outras células e diversos tipos de moléculas, como, por exemplo, hormônios. Este reconhecimento, pela ligação de uma molécula específica (sinal químico ou ligante) com o receptor da membrana, desencadeia uma resposta que vira conforme a célula e o estímulo recebido. A resposta pode ser contratação ou movimento celular, inibição ou estimulação da secreção, síntese de anticorpos, proliferação mitótica etc.

Por meio de suas membranas, determinadas células se prende firmemente umas as outras, formando muitas vezes camadas que delimitam compartimentos diferentes, Um exemplo é camada epitelial que recobre internamente o trato digestivo e constitui uma barreira com permeabilidade seletiva, situada entre o meio esterno (conteúdo do tubo digestivo) e o meio interno (sangue, linfa, matriz extracelular dos tecidos).

Em diversos tecidos, as membranas das células contiguam podem estabelecer canais de comunicação entre si, por onde tem lugar troca de moléculas e íons que participam da coordenação de atividades desses agrupamentos celulares. Em muitos tecidos, as membrana celulares apresentam moléculas que se ligam a componentes da matriz extracelular, participando assim tanto da fixação das células em determinados locais(ligações estáveis) como servindo de apoio para a migração celular(ligações instáveis) no interior do tecido.

Alem da membrana plasmática, que será estudada neste capitulo, as células eucariontes contam com um elaborado sistema de membranas (ex. envoltório nuclear, reticulo endoplasmático, mitocôndrias, cloroplastos, aparelhos de Golgi) que divide a célula em compartimentos. As mitocôndrias e cloroplastos são subdivididos internamente por membranas, ampliando ainda mais a compartimentalização intracelular. Assim a célula executa, em separado e com mais eficiência funções especializadas que não poderiam se realizadas um único compartimento.

Por outro lado, muitos sistemas enzimáticos encontram-se presos a membranas, o que possibilita uma ordenação seqüencial da atividade de cada enzima, aumentando a eficiência do sistema. As moléculas enzimáticas fixam-se as membranas em uma seqüência tal que o produto de uma enzima é processado pela enzima ao lado, e assim sucessivamente, ate a obtenção do produto final da cadeia enzimática. Um exemplo é a cadeia transportadora de elétrons, cujos componentes ( enzimas e transportadores) estão localizados na membrana interna da mitocôndria e na face interna da membrana celular das bactérias.

Graças ao isolamento da membrana, descobriu-se que a membrana plasmática e as demais membranas celulares são constituídas principalmente de lipídios, proteínas e hidratos de carbono ligados aos lipídios e proteínas, mas a proporção desses componentes varia muito, conforme o tipo de membrana. Por exemplo, as membranas de mielina que recobrem as fibras nervosas e tem o papel de isolante elétrico, contem 80% de lipídios, enquanto as membranas mitocondriais internas, metabolicamente muito ativas, contem apenas 25% de lipídios, apresentando uma predominância de proteínas responsáveis pelo alto metabolismo dessa membranas.

Lipídios das Membranas

Os lipídios das membranas são moléculas longas com uma extremidade hidrofílica e uma cadeia hidrofóbica. As macromoléculas que apresentam esta característica de apresentarem uma região hidrofílica e, portanto, solúvel em meio aquoso e uma região hidrofóbica, insolúvel em água, porem solúvel em lipídios, são ditas anfipáticas. Entre os lipídios freqüentes nas membranas celulares encontram-se fosfoglicerideos (fosfotidilcolina, fosfotidiletanolamina, fosfatidilserina e fosfatidiltreonina) esfingolipídios e colesterol. Os fosfogliceridios e os esfingolipídios contem radical fosfato e são chamados fosfolipídios. Outro constituinte anfipático importante das membranas celulares são os glicolipidios, designação genérica para todos os lipídios que contem hidratos de carbono com ou sem radicais fosfato. Os glicolipidios mais abundantes nas células animais são os glicoesfingolipidios, que são componentes de muitos receptores da superfície celular.

As membranas das células animais contem colesterol, o que não acontece nas células dos vegetais, que contem outros esteróis. Quanto maior a concentração de esteróis, menos fluida é a membrana. As membranas das células procariontes não contem esteróis, salvo raras exceções.

A Membrana é uma Estrutura Lipoproteica Fluida

Todas as membranas celulares apresentam a mesma organização básica, sendo constituídas por duas camadas lipídicas fluidas e continuas, onde estão inseridas moléculas protéicas, constituindo um mosaico fluido. Esse modelo explica todos os dados experimentais conhecidos e é valido para todas as membranas celulares ( mitocôndrias, cloroplastos, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, lisossomos, endossomos, vesículas de secreção, peroxissomos, envelope nuclear, membrana plasmatica, dentre outras).

Portanto, a membrana é constituída por uma camada hidrofóbica media e duas camadas hidrofílicas, uma interna (lado citoplasmático) e outra externa.

Proteínas da Membrana plasmática

Embora exista diferença entre os lipídios, que influem nas propriedades das diversas membranas, a atividade metabólica das membranas depende principalmente das proteínas. Cada tipo de membrana tem suas proteínas características, principais responsáveis pelas funções da membrana.

A membrana plasmática contem grande variedade de proteínas, que podem ser divididas em dois grandes grupos, integrais ou intrínsecas e as periféricas ou extrínsecas, dependendo da facilidade de extraí-las da bicamada lipídica.

As proteínas integrais estão firmemente associadas aos lipídeos e só podem ser separadas da fração lipídica por meio de técnicas drásticas, como o emprego de detergentes. Setenta por cento das proteínas da membrana plasmática são integrais, e aqui se incluem a maioria das enzimas da membrana, as glicoproteinas responsáveis pelos grupos sanguíneos M-N, proteínas transportadoras, receptores para hormônios, fármacos e lectinas. As lectinas são moléculas com ao menos dois sítios ativos que se ligam a hidratos de carbono específicos, podendo causar aglutinação de células. Forma descobertas nas plantas, mas hoje se sabe que existem na maioria dos seres vivos. Elas são muito utilizadas em biologia celular para analisar a composição química dos hidratos de carbono das glicoproteinas e glicolipidios presentes na face externa da membrana plasmática.

As Unidades de Membrana tem Diferentes Funções

No microscópio eletrônico, a membrana plasmática e as demais membranas celulares aparecem com duas camadas escuras, separadas por uma camada clara central. Admiti-se que esse aspecto trilaminar decorre da redução do tetróxido de ósmio utilizado como fixador e de sua deposição nas extremidades polares dos lipídios. A parte central clara corresponderia a longas cadeias lipídicas apolares.

A mesma extrutura trilaminar da membrana plasmática é vista em todas as membranas da célula. Por isso, a estrutura trilaminar foi denominada unidade de membrana ou membrana unitária. A lamina central, clara, mede cerca de 3,5 nm, e as laminas escuras medem aproximadamente 2,0 nm cada uma. A espessura total das membranas unitárias varias de 7 a 10 nm.

Apesar de morfologicamente parecidas, as unidades de membrana não são iguais, nem na morfologia, nem nas funções. Com o aperfeiçoamento das técnicas de preparação do tecido para estudo no microscópio eletrônico, observou-se que as unidades de membrana apresentam diferença na espessura de suas laminas. Por outro lado, membranas isoladas mostram propriedades enzimáticas muito diferentes, bem como diversidades em sua composição lipídica. Portanto, embora a organização molecular básica das membranas seja a mesma, elas variam muito na composição química e nas propriedades biológicas.

Glicocálice

A superfície externas da membrana plasmática apresenta uma região rica em hidratos de carbono ligados a proteínas ou a lipídios, denominada glicocálice.

Em sua maior parte, a glicocálice é uma extensão da própria membrana e não uma camada separada, sendo constituído: (1) pelas porções glicídicas das moléculas de glicolipidios da membrana plasmática, que provocam saliência na superfície da membrana; (2) por glicoproteinas integrais da membrana ou adsorvidas após secreção; e (3) por algumas proteoglicanas, todas secretadas e, em seguida, adsorvidas pela superfície celular. Determinados glicolipidios contem em suas moléculas uma parte glicídica muito complexa, contendo resíduos de D-glicose, de D-galactose, de N-acetil-Dgalactosamina e de acido N-acetil-neuraminico(acido siálico).

As células se Reconhecem

Numerosas evidencias demonstram que a superfície celular é dotada de especificidade que permitem as células se reconhecerem mutuamente e estabelecerem certos tipos de relacionamento.

Cultivando-se células hepáticas e renais, dissociadas e misturadas, em meio liquido e mantido sob leve agitação, após determinado tempo percebe-se o surgimento de dois aglomerados celulares; um deles contem somente células hepáticas, enquanto o outro contem apenas células renais. No começo, as células estavam individualmente isoladas e misturadas; entretanto, como o cultivo foi mantido em agitação leve, as células se chocaram ao acaso e as do mesmo tipo aceitaram-se mutuamente, aderindo umas as outras e formando um esboço de tecido.

Outro exemplo que mostra esse papel biológico da membrana é o fenômeno conhecido como inibição por contato. Células cultivadas presas a um suporte- como uma lamínula, por exemplo-, proliferaram formando uma lamina de uma única camada de células. Iniciando-se o cultivo com vários grupos celulares, colocando em locais Separados de uma mesma lamínula, as células de cada grupo multiplicar-se-ão sobre a lamínula, formando uma camada celular. Cada Grupo de células cresce separadamente, mas, quando as células de um grupo se encontram com as células de outro grupo, as mitoses cessam. É interessante notar que o mesmo experimento feito com células cancerosas mostra que estas perdem a propriedade de inibição por contato. Depois de se encontrarem, as células cancerosas continuam se dividindo e amontoam-se desordenadamente umas sobre as outras.

Transporte através da membrana

Para a maioria das substancias, existe uma relação direta entre sua solubilidade nos lipídios e sua capacidade de penetração nas células. De modo geral, os compostos hidrofóbicos, solúveis nos lipídio, como os ácidos graxos, hormônios esteróides e anestésicos, atravessam facilmente a membrana. Já as substancias hidrofílicas, insolúveis nos lipídios, penetram nas células com mais dificuldade, dependendo do tamanho da molécula e, também, de suas características químicas. A configuração molecular poderá permitir que a substancia seja transportada por intermédio de um dos mecanismos especiais desenvolvidos durante a evolução, como o transporte ativo e a difusão facilitada.

Permeabilidade à água

A membrana celular é muito permeável à água. Colocadas em uma solução hipotônica, as células aumentam de volume em razão da penetração da água. Se o aumento de volume for muito acentuado, a membrana plasmática se rompe e o conteúdo da célula extravasa, fenômeno conhecido com lise celular. Em contrapartida, quando colocadas em solução hipertônica, as celular diminuem de volume em razão da saída de água. Havendo entrada ou saída de água, a forma da célula também se altera, por ser em parte determinada pelo estado de hidratação dos colóides celulares. Nas soluções isotônicas, o volume e a forma da célula não se alteram.

Difusão passiva

Muitas moléculas entram nas células ou delas saem por difusão passiva, isto é, como a distribuição do soluto tende a ser uniforme em todos os pontos do solvente, o soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior da célula do que no meio externo, e sai da célula no caso contrario.A forca que o impulsiona o soluto para dentro ou para fora da célula é a agitação térmica das moléculas do soluto. A difusão passiva não gasta energia. Trata-se de um processo físico de difusão a favor de um gradiente.

Transporte ativo

Outro processo de passagem através da membrana celular é o transporte ativo. Nesse caso, há consumo de energia fornecido pela ATP e a substancia pode ser transportada de um local de baixa concentração para um outro local de alta concentração. Portanto, o soluto na difusão ativa é transportado contra um gradiente, que pode ser um gradiente apenas químico, no caso de solutos não eletrólitos, ou então um gradiente elétrico e químico, quando o soluto é ionizado. Assim, por exemplo, quando a célula transporta íons sódio (Na+) do citoplasma (onde sua concentração é baixa) para o meio extracelular (onde sua concentração é mais alta), deve ser vencido um obstáculo químico, representado pela concentração elevada de íons sódio no meio extracelular, e um obstáculo elétrico, correspondente á soma das cargas positivas dos íons sódio, que dificulta a entrada de novos íons sódio, que dificulta a entrada de novos íons positivos no espaço extracelular.

Difusão facilitada

Numerosas substancias, como a glicose e alguns aminoácidos, penetram nas células por difusão facilitada sem gasto de energia. Nesse caso, a difusão se processa a favor de uma gradiente, porem em velocidade maior que na difusão passiva.

Fagocitose

É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à formação de pseudópodos, engloba no seu citoplasma partículas solidas, que, por suas dimensões, são visíveis ao microscópio óptico. Portanto, a fagocitose pode ser facilmente observada pelo estudo das células vivas com microscópios de contraste de fase. A fagocitose tem lugar quando a partícula se fica a receptores específicos da membrana celular, capazes de desencadear uma resposta da qual participa o citoesqueleto. Nos protozoários, a fagocitose é um processo de alimentação; nos animais, representa um mecanismo de defesa.

Pinocitose: captação ativa de macromoléculas em solução

O termo pinocitose foi utilizado inicialmente para designar o englobamento de gotículas d liquido, observado em células cultivadas. Essas células emitem delgadas expansões do citoplasma que englobam gotículas do meio de cultivo em vesículas de ate 1 um de diâmetro. Todavia, essa modalidade de pinocitose é restrita a raros tipos celulares, principalmente nas culturas de células.

Na pinocitose comum, observada em grau variável em todas as células, ocorre a invaginacao de uma área localizada da membrana plasmática, formando-se pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesquelto e penetram no citoplasma. Essas vesículas carregam liquido e são de tamanho uniforme, com 200 nm de diâmetro. Em alguns casos, como nas células endoteliais dos capilares sanguíneos, as vesículas de pinocitose formadas em um lado da célula atravessam o citoplasma e lançam seu conteúdo no outro lado da célula, ser vindo como transportadoras.

Na pinocitose não seletiva, as vesículas englobam todos os solutos que estiverem presentes no fluido extracelular. Todavia, na maioria das células, a pinocitose é seletiva e realizada em duas etapas. Na primeira, a substancia a ser incorporada adere a receptores da superfície celular; na segunda, a membrana se afunda e o material a ela aderido passa por uma vesícula. Esta se destaca da superfície celular e penetra no citoplasma. Um exemplo bom estudado de pinocitose seletiva é encontrado nas células precursoras das hemácias que incorporam transferrina, uma proteína plasmática transportadora de ferro que é utilizado para a síntese de hemoglobina. Contudo, só existe pinocitose em locais específicos de membrana, onde há receptores para as moléculas de transferrina. Essa pinocitose tem a vantagem de possibilitar a incorporação ao citoplasma de grandes quantidades de um tipo de molécula, sem a penetração concomitante de muita água.

Reciclagem de membrana plasmática

Grande quantidade de membrana plasmática é introduzida no citosol, sem que se note o encolhimento da membrana, sem diminuição do tamanho da célula sem a síntese de novas moléculas para reconstruir a membrana removida. A enorme quantidade de membrana retirada da superfície celular pelos processos de fagocitose e pinocitose é compensada pela devolução de membrana pelas vesículas de secreção, pelo retorno da membrana pelas vesículas de pinocitose depois que elas liberam suas cargas nos endossomos. Assim, existe nas células em geral um fluxo constante de membranas, entre a membrana plasmática e a membrana das vesículas de fagocitose, pinocitose e de secreção. As células se mantêm do mesmo tamanho não somente pela síntese de nova membrana plasmática, mas pela devolução da membrana retirada.

CÉLULAS PROCARIONTES

Caracteristicamente, as células procariontes apresentam um número reduzido de membranas, estando geralmente presente somente a membrana plasmática. Ao contrário das células eucariontes, as procariontes não apresentam um envoltório nuclear separando os cromossomos do citoplasma.

Todos os seres vivos que possuem células procariontes são chamados procariotas, sendo esse tipo de célula característico das bactérias, incluindo neste grupo as algas azuis ou cianofíceas, também consideradas bactérias.

Entre as células procariontes mais estudadas está a bactéria Escherichia coli, muito utilizada em estudos de biologia molecular por apresentar rapidez de multiplicação e simplicidade estrutural. Esta bactéria possui a forma aproximada de um bastão, com cerca de 2 µm de comprimento, apresentando uma membrana plasmática, muito semelhante à observada em células eucariontes, que separa o meio interno do externo. Externamente à esta membrana plasmática, existe ainda uma parede rígida, que possui cerca de 20 nm de espessura, formada por uma complexo de glicosaminoglicanas e proteínas. A principal função da parede rígida está em proporcionar proteção mecânica à estas bactérias. Juntamente com Staphylococcus aureus, Escherichia coli é a bactéria mais comum na flora intestinal do ser humano.

Na matriz citoplasmática dos indivíduos de Escherichia coli existem diversas moléculas de ribossomos ligados a moléculas de RNA mensageiro (mRNA), formando os chamados polirribossomos. Observa-se também dois (ou mais) cromossomos praticamente idênticos, com formato circular, ocupando regiões denominadas nucleóides e na maior parte das vezes presos a diferentes pontos da membrana plasmática. Cada cromossomo bacteriano é constituído de DNA não associado a histonas, que são as proteínas que compõem a cromatina dos eucariontes. Apresentam espessura de aproximadamente 2 nm e 1,2 mm de comprimento. As células procariontes não se dividem por mitose, sendo que seus filamentos de DNA não passam pelo processo de condensação que leva a formação de cromossomos visíveis em microscopia óptica, durante o processo de divisão celular.

A este grupo pertencem seres unicelulares ou coloniais:

Bactérias

Cianofitas (algas cianofíceas, algas azuis ou ainda Cyanobacteria)

PPLO ("pleuro-pneumonia like organisms") ou Micoplasmas

CÉLULAS EUCARIONTES

As células eucariontes, também denominadas células eucarióticas, são consideradas células verdadeiras, mais complexas em relação às procarióticas por possuírem um desenvolvido sistema de membranas.

Esse tipo celular, típico da constituição estrutural dos fungos, protozoários, animais e plantas, apresenta interior celular bem compartimentado, ou seja, uma divisão de funções metabólicas entre as organelas citoplasmáticas: retículo endoplasmático liso e rugoso (RER), mitocôndrias, organoplastos, lisossomos, peroxissomo e complexo de golgi.

No entanto, um importante aspecto evolutivo das células eucarióticas é a individualização de um núcleo ou carioteca, delimitado por membrana nuclear ou cariomembrana, restringindo em seu interior o material cromossômico.

Evolutivamente, acredita-se que o surgimento das células eucariontes tenha partido do processo de emissão de prolongamentos ou invaginações da membrana plasmática em células primitivas, que foram adquirindo crescente complexidade à medida que se multiplicavam.

Quanto à existência dos cloroplastos e mitocôndrias no interior dos eucariotos, acredita-se que relações simbióticas foram mantidas entre células procarióticas englobadas por células eucarióticas, mantendo um harmônico sistema celular.

Nesse grupo encontram-se:

Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande vacúolo central)

Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos)

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Referencias Bibliográficas.

JUNQUEIRA, Luiz Carlos Uchoa, 1920-2006

Biologia celular e molecular / L.C. Junqueira, José Carneiro. Membrana Plasmática -9. Ed, Rio de Janeiro: Guanabara koogan. 2014

http://www.portaleducacao.com.br/biologia/artigos/28533/celulas-procariontes#ixzz3EA8SC85w (23/09/2014- Hr 14:54)

http://www.mundoeducacao.com/biologia/celulas-eucariontes.htm (22/09/2014- Hr 11:25)

http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/biocelulas.php (23/09/2014)