ESTRUTURA DA MEMBRANA
Thiago dos Santos de Lima e Ruth J. G. Schadeck.
Apoio – Bruna da Silva e Mylena da Costa Agustin
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Você conhece alguém que é diabético? Já ouviu falar de insulina? Você sabe que esta é uma doença relacionada à função da membrana celular?
Navegue no texto abaixo que ao final você irá entender como uma determinada proteína da membrana está relacionadas a essa doença. Esse é um exemplo da importância fundamental da membrana plasmática para a saúde do indivíduo.
A membrana plasmática é uma estrutura encontrada em todos os tipos de células. Uma de suas principais propriedades é a permeabilidade seletiva, que consiste na capacidade de selecionar quais substâncias entram ou saem do interior das células. Isso se dá através de mecanismo de transporte específicos. Por exemplo, a glicose entra nas células por proteínas específicas na membrana que são capazes de transportá-la para dentro. Por outro lado, muitas moléculas geradas nas reações químicas no interior celular ficam retidas no citoplasma por serem necessárias ao metabolismo. Isso ocorre por não existirem mecanismos de transporte que permitam a sua saída.
A imagem abaixo ilustra simplificadamente este processo. Observe que as moléculas que não são reconhecidas por proteínas transportadoras de membrana, não conseguem entrar ou sair da célula
O transporte através da membrana é vital para o bom funcionamento do organismo. Um exemplo dessa importância é o diabetes, doença na qual não acontece o transporte de glicose para dentro das células.
O que é a função de delimitação celular? Se a membrana plasmática se romper, a célula continua existindo?
O vídeo abaixo mostra um leucócito em água. Assista ao vídeo e tire as suas conclusões!
Fonte – Canal do YouTube CellBiophysics
Do que é feita a membrana plasmática?
É formada por lipídeos e proteínas em um arranjo que permite exercer as suas funções.
Construindo o conceito de membrana: uma viagem no tempo
Faça uma viagem no tempo, para o passado assistindo o vídeo ao lado. NÃO ESQUEÇA DE ATIVAR AS LEGENDAS EM PORTUGUES.
Como você pode ver, muitas etapas foram necessária ao longo de décadas até chegar no modelo atual. Na medida que novas pesquisas eram realizadas, os conceitos eram melhor compreendidos e se transformavam gradativamente. É assim que caminha a Ciência até os dias atuais!
Apresentam uma região da molécula hidrofílica, que interage com a água, e uma cauda apolar ou hidrofóbica (formada pela cadeia de hidrocarboneto de ácidos graxos) que “foge” da água. Veja na figura da direita abaixo. Assim, as caudas hidrofóbicas ficam voltadas para o interior da bicamada protegidas da água, formando um meio hidrofóbico ou apolar nesta região da membrana.
As cabeças dos lipídeos da membrana, por serem polares, ou hidrofílicas (interagem com a água), ficam localizadas na face intracelular e extracelular interagindo com a água. Esse mesmo arranjo ocorre em qualquer outra membrana, como das organelas. Observe na figura abaixo estrutura de um fosfolipídio e como ele está inserido na membrana.
A bicamada também apresenta os glicolipídeos (moléculas de lipídeos que contém carboidratos associados) e colesterol. Nas células vegetais não existe colesterol em suas membranas, mas sim moléculas parecidas, os fitoesteróides.
Proteínas da membrana
Além dos lipídeos, a membrana plasmática apresenta proteínas que podem ser periféricas (não penetram na membrana) ou integrais (atravessa a membrana ou penetram no interior de uma das metades). Elas atuam principalmente no transporte de substâncias para dentro e para fora da célula. Além disso, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de moléculas sinalizadoras que levam alguma mensagem para a célula. Também favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto e desempenham outras funções. Veja na figura abaixo uma representação das proteínas da membrana e suas funções.
O modelo do mosaico fluído
A estrutura da membrana plasmática proposta por Nicholson e Singer em 1972 é chamado de modelo de mosaico fluido. Neste modelo, que você vê na figura abaixo, as proteínas formam um mosaico distribuído na bicamada de lipídeos. A maior parte das proteínas de membrana são glicoproteínas, isto é, apresentam uma ou mais porções de carboidratos ligados a cadeia polipetídica.
Tanto os carboidratos dos glicolipídeos como os das glicoproteínas ficam voltados para o meio extracelular formando uma camada na superfície externa da membrana, denominada glicocálix. Dependendo da célula, outras moléculas solúveis ricas em carboidratos podem se associar e fazer parte desta estrutura.
Veja a disposição dos componentes da estrutura da membrana plasmática na imagem abaixo!
Atribuição: LadyofHats Mariana Ruiz. Acesse AQUI a imagem na fonte original. Licença: Domínio público.
A maior parte das proteínas de membrana são glicoproteínas, isto é, apresentam uma ou mais porções de carboidratos ligados a cadeia polipetídica. Tanto os carboidratos dos glicolipídeos como os das glicoproteínas ficam voltados para o meio extracelular formando uma camada na superfície externa da membrana, denominada glicocálix. Dependendo da célula, outras moléculas solúveis ricas em carboidratos podem se associar e fazer parte desta estrutura.
Fluidez da membrana
A membrana não é rígida. Os fosfolipídeos se movem lateralmente, rotacionam sobre seus próprios eixos e podem apresentar movimento nas caudas dos ácidos graxos. Além destes, os fosfolipídeos podem passar de uma das metades da bicamada da membrana para a outra (flip-flop), o que raramente ocorre. Este movimento necessita do auxílio de proteínas específicas. O conjunto de movimentos é de tal ordem que a membrana é considerada um líquido bidimensional, historicamente referido como “fluído”.
Observe a imagem abaixo que representa a movimentação dos fosfolipídeos.
O vídeo a seguir, “The inner life of the cell”, desenvolvido por BioVisions, Universidade de Harvard, e disponível no canal do Youtube XVIVO Scientific Animation, mostra entre 23 e 26 segundos os movimentos dos lipídeos na bicamada e a fluidez da membrana. Observe a estrutura arredondada denominada “balsa lipídica” que por ser mais rica em colesterol e lipídeos saturados, é menos fluída e parece navegar no oceano da bicamada.
As ligações insaturadas (duplas) ou saturadas (simples) dos ácidos graxos dos lipídeos de membrana afetam a fluidez. Quanto maior o número fosfolipídeos insaturados, mais eles se movimentam no plano bicamada e a membrana é mais fluída. Os fosfolipídeos saturados apresentam somente ligações simples e devido a isso tendem a ficar mais próximos, com maior força de interação, diminuindo a fluidez.
Atribuição: MDoug M,Patrícia R. Domínio público.
A presença de colesterol também diminue a fluidez da membrana plasmática. O colesterol é formado por anéis rígidos e planos que interagem com os lipídeos da membrana e diminuem a sua movimentação.
A imagem abaixo mostra a estrutura do colesterol e como ele está inserido na bicamada da membrana.
RECEPTORES MEMBRANA
Receptores são fundamentais no funcionamento do organismo. Por exemplo, a insulina é um hormônio que se liga a um receptor da membrana. Após a sua ligação são desencadeadas inúmeras reações essenciais para o bom funcionamento do organismo. A captação da glicose pelas células pela inserção de um transportador na membrana é desencadeada pela insulina. Caso não haja a produção de insulina se instala a diabetes, uma doença silenciosa e muito perigosa que atinge um grande número de indivíduos. Assista o vídeo abaixo que mostra a atividade do receptor para insulina e sua relação com o diabetes.
Fonte: Canal do Youtube WEHImovies. Licença Creative Commons. Não esqueça de ativar as legendas em português.
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