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As [[proteínas]] são as principais fontes de energia e os principais componentes funcionais das membranas celulares. | As [[proteínas]] são as principais fontes de energia e os principais componentes funcionais das membranas celulares. As proteínas de membrana, dependendo do seu tipo ou formato, podem atuar na sinalização celular e também no transporte de componentes tanto para o espaço extracelular como para o meio intracelular. | ||
Existem duas classes de proteínas de membrana: as periféricas e as integrais. A proteínas periféricas de membrana estão presentes apenas na porção hidrofílica da membrana plasmática, enquanto as proteínas integrais de membrana se estendem de uma extremidade à outra da membrana plasmática. | |||
== Principais características da membrana plasmática == | == Principais características da membrana plasmática == | ||
Edição das 17h45min de 26 de junho de 2018
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A membrana plasmática, citoplasmática ou plasmalema[1] é a estrutura que delimita todas as células vivas, tanto as procarióticas como as eucarióticas.[2] Ela estabelece a fronteira entre o meio intracelular, o citoplasma, e o ambiente extracelular, que pode ser a matriz dos diversos tecidos.[3]
Aparece em eletromicrografias como duas linhas escuras separadas por uma faixa central clara, com uma espessura de 6 a 10 nm. Esta estrutura trilaminar encontra-se em todas as membranas encontradas nas células, sendo por isso chamada de unidade de membrana ou membrana unitária.
A membrana celular não é estanque, mas uma “porta” seletiva que a célula utiliza para captar os elementos do meio exterior que lhe são necessários para o seu metabolismo e para libertar as substâncias que a célula produz e que devem ser enviadas para o exterior (sejam elas produtos de excreção, das quais deve se libertar, ou secreções que a célula utiliza para várias funções relacionadas com o meio).
Composição química
Açúcares
Todas as membranas plasmáticas celulares são constituídas predominantemente por fosfolipídeos e proteínas em proporções variáveis e uma pequena fração de açúcares, na forma de oligossacarídeos. Exteriormente, na grande maioria das células animais, a membrana plasmática apresenta uma camada rica em glicídeos: o glicocálix ou glicocálice.[4] Entre outros papéis, o glicocálix tem a função de reconhecimento químico da célula para seu exterior e tem também função protetora, impedindo que alguns tipos de vírus ou bactérias se anexem à célula.
Lipídios
Os lipídios presentes nas membranas celulares pertencem predominantemente ao grupo dos fosfolipídeos. Estas moléculas são formadas pela união de três grupos de moléculas menores: um álcool, geralmente o glicerol, duas moléculas de ácidos graxos e um grupo fosfato, que pode conter ou não uma segunda molécula de álcool. A proporção de fosfolipídeos varia muito: compõe cerca de 50% da membrana plasmática e 90% da membrana mitocondrial.[5]
A estrutura das membranas plasmáticas correspondem a formação de uma bicamada lipídica. Os lipídeos assumem essa conformação de bicamada devido suas propriedades anfifílicas, ou seja, possuem uma extremidade hidrofílica, também chamada de cabeça polar e uma extremidade hidrofóbica, duas caudas apolares. Dessa forma, as caudas apolares ficam situadas em uma posição que não entram em contato com o meio aquoso, enquanto as cabeças hidrofílicas fazem contato com fluídos do meio extracelular e intracelular. Geralmente essas caudas são formadas por hidrocarbonatos hidrofóbicos, em que uma das caudas possui uma ou mais ligações duplas em cis, ligações insaturadas, e uma cauda com ligações saturas. Essas ligações dão a membrana a característica de fluidez, uma propriedade importante para o transporte celular.
As membranas animais possuem ainda o colesterol,[6] e as células vegetais possuem outros esteróis, importantes para o controle da fluidez das membranas. A uma dada temperatura, quanto maior a concentração de esteróis, menos fluida será a membrana. As células procariontes, salvo algumas exceções, não possuem esteróis.
Proteínas
As proteínas são as principais fontes de energia e os principais componentes funcionais das membranas celulares. As proteínas de membrana, dependendo do seu tipo ou formato, podem atuar na sinalização celular e também no transporte de componentes tanto para o espaço extracelular como para o meio intracelular.
Existem duas classes de proteínas de membrana: as periféricas e as integrais. A proteínas periféricas de membrana estão presentes apenas na porção hidrofílica da membrana plasmática, enquanto as proteínas integrais de membrana se estendem de uma extremidade à outra da membrana plasmática.
Principais características da membrana plasmática
A membrana plasmática é responsável pela manutenção da homeostase da célula, ou seja, é responsável pela determinação do formato da célula, comunicação celular, organização tecidual, compartimentalização, reconhecimento celular e atividade enzimática. A membrana plasmática tem a permeabilidade seletiva a diversos íons e moléculas. Pelo fato da membrana ter característica hidrofóbica, moléculas polares não conseguem ultrapassa-lá, como Na+, HCO3-, Ca+ e etc, mas moléculas hidrofóbicas e pequenas conseguem passar pela membrana, como N2, benzeno, ureia e etc.
Não confunda a membrana celular com a parede celular (das células vegetais, por exemplo), que tem uma função principalmente de proteção mecânica da célula. Devido à membrana citoplasmática não ser muito forte, as plantas possuem a parede celular, que é mais resistente.
A membrana celular é uma camada fina e altamente estruturada de moléculas de fosfolipídeos, proteínas, colesterol e glicocálix, organizadas de forma a manter o potencial elétrico da célula e controlar o que entra e sai dela (permeabilidade seletiva da membrana). Sua estrutura pode ser verificada com um microscópio de transmissão eletrônica. Muitas vezes, esta membrana contém proteínas receptoras de moléculas específicas, os Receptores de membrana, que servem para regular a entrada e saída de moléculas da célula.
Por outro lado, a membrana celular é um fluido bidimensional e tem a capacidade de mudar de forma. Essa fluidez da membrana se dá pela presença do colesterol e por cadeias de hidrocarbonos insaturados que aumenta a propriedade da barreira permeável da bicamada lipídica. Além disso os hidrocarbonos insaturados do fosfolipídeos, juntamente com o colesterol, impede que essas cadeias do hidrocarboneto se agrupem e cristalizem.
A membrana plasmática, na verdade, fica de maneira desorganizada apresentado um superfície irregular, isso permite que essas moléculas lipídicas girem em torno do seu eixo ou migrem de um lado para o outro, esse tipo de mobilidade chama-se flip-flop que é um evento que acontece raramente nas células, menos de uma vez ao mês. [7]
A matriz fosfolipídica da membrana foi pela primeira vez postulada em 1825 por Gorter e Grendal; no entanto, só em 1895, Charles Overton deu força a esta teoria,tendo observado que a membrana celular apenas deixava passar algumas substâncias, todas lipossolúveis.
Transporte através das membranas
Mesmo nas membranas não biológicas, como as de plástico ou celulose, há moléculas que as conseguem atravessar, em determinadas condições. Dependendo das propriedades da membrana e das moléculas (ou átomos ou íons) em presença, o transporte através das membranas classifica-se em:
- Transporte passivo – quando não envolve o consumo de energia do sistema, sendo utilizada apenas a energia cinética das moléculas; a movimentação dá-se a favor do gradiente de concentração.
- Transporte ativo – quando o transporte das moléculas envolve a utilização de energia pelo sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada é na forma de Adenosina trifosfato (ATP); a movimentação das substâncias dá-se contra o gradiente de concentração.
O transporte através das membranas pode ainda ser classificado em mediado, envolve permeases [transporte ativo e difusão facilitada, n.b.(transporte passivo)], e não-mediado (difusão directa).
Transporte passivo
Ver artigo principal: Transporte passivoO interior das células – o citoplasma – é basicamente uma solução aquosa de sais e substâncias orgânicas. O transporte passivo de substâncias na célula pode ser realizado através de difusão ou por osmose.
A difusão se dá quando a concentração interna de certa substância (soluto) é menor que a externa, e as partículas tendem a entrar na célula. Quando a concentração interna é maior, as substâncias tendem a sair. A difusão pode ser auxiliada por enzimas permeáveis sendo classificada difusão facilitada. Quando não há ação de enzimas, é chamada difusão simples
No que se refere à osmose, quando a concentração externa de substâncias é maior que a interna, parte do líquido citoplasmático tende a sair fazendo com que a célula murche - plasmólise. Quando a concentração interna é maior, o líquido do meio externo tende a entrar na célula, dilatando-a - Turgência, entretanto existe ainda a situação em que a célula murcha e depois por motivos externos volta a obter sua quantidade normal de água,então esse fato é chamado de Deplasmólise, ou seja, uma plasmolise inversa. Neste caso, se a diferença de concentração for muito grande, pode acontecer que a célula estoure. As células que possuem vacúolos são mais resistentes à diferença de concentração, pois estas organelas, além de outras funções, agem retendo líquido.
Transporte ativo
Ver artigo principal: Transporte ativoO transporte ativo através da membrana celular é primariamente realizado pelas enzimas ATPases, como a importante bomba de sódio e potássio, que tem função de manter o potencial elétrico das células.
Muitas células possuem uma ATPase do cálcio que opera as concentrações intracelulares baixas de cálcio e controla a concentração normal (ou de reserva) deste importante mensageiro secundário. Uma outra enzima actua quando a concentração de cálcio sobe demasiadamente. Isto mostra que um íon pode ser transportado por diferentes enzimas, que não se encontram permanentemente ativas.
Há ainda dois processos em que, não apenas moléculas específicas, mas a própria estrutura da membrana celular é envolvida no transporte de matéria (principalmente de grandes moléculas) para dentro e para fora da célula:
- endocitose – em que a membrana celular envolve partículas ou fluido do exterior - fagocitose ou pinocitose - e a transporta para dentro, na forma duma vesícula; e
- exocitose – em que uma vesícula contendo material que deve ser expelido se une à membrana celular, que depois expele o seu conteúdo. A exocitose pode se subdividir em Clasmocitose, defecação celular, ou Clasmatose quando resíduos provenientes da digestão intracelular realizado pelas células é eliminado, e em secreções quando a célula descarrega substâncias no meio externo.
Nos seres humanos e animais, a secreção serve como meio que o corpo possui de eliminar resíduos metabólicos celulares que ainda tem importância funcional.
Através da fusão entre o lisossomos primários e bolsas formadas na fagocitose ou pinocitose, forma-se o vacúolo digestório heterofágico, também chamado de lissosomo secundário. Nesse vacúolo, parte das substâncias são digeridas e transformadas em moléculas menores que atravessam a membrana e se espalham no citosol. A outra parte não digerida permanece no vacúolo, que agora passa a ser vacúolo ou corpo residual. A clasmocitose termina quando o vacúolo residual se funde à membrana plasmática da célula e expulsa o seu conteúdo para o meio externo.
Referências
- ↑ Bolsover, Stephen R.; Hyams, Jeremy S.; Shephard, Elizabeth A.; White, Hugh A.; Wiedemann, Claudia G (2004). Cell Biology (em inglês). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons. p. 51. 531 páginas. ISBN 0-471-26393-1
- ↑ Karp, Gerald (2008). Cell and Molecular Biology. Concepts and Experiments (em inglês) 5ª ed. New Jersey: John Wiley. p. 120-178. ISBN 978-0-470-04217-5
- ↑ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2010). Biologia Molecular da Célula 5 ed. Porto Alegre: Artmed. 9 páginas. ISBN 978-85-363-2066-3
- ↑ Stansfield, William D.; Colomé, Jaime S.; Cano, Raúl J. Molecular and Cell Biology (em inglês). New York: McGraw-Hill. p. 6. 122 páginas. ISBN 0-07-139881-3
- ↑ Belitz, H. D; Grosch, W,; Schieberle, P John M (2009). Food Chemistry (em inglês) 4ª ed. Berlin, Heidelberg: Springer. p. 577. 1070 páginas. ISBN 978-3-540-69933-0. doi:10.1007/978-3-540-69934-7
- ↑ Sperelakis, Nicholas (editor); Forbes, Michael S. (autor do capítulo); Ferguson, Donald G. (autor do capítulo). «3: Structural Organization and Properties of Membrane Lipids». Cell Physiology Sourcebook. A Molecular Approach (em inglês) 3ª ed. San Diego, California: Academic Press. p. 50. 1235 páginas. ISBN 0-12-656977-0
- ↑ Alberts, Bruce (15 de novembro de 2010). «Cell Biology: The Endless Frontier». Molecular Biology of the Cell. 21 (22): 3785–3785. ISSN 1059-1524. doi:10.1091/mbc.e10-04-0334
Bibliografia
- JUNQUEIRA, Luis C. & CARNEIRO, J. "Biologia Celular e Molecular". Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 1991. 5ª Edição. Cap. 1.
- OLIVEIRA, Óscar; RIBEIRO, Elsa & SILVA, João Carlos "Desafios Biologia". Editora ASA, Porto, 2007. 2ª Edição. Cap.1.
- Fisiologia da membrana celular
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