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Membrana Plasmática

 

Você conhece o fato de os países possuírem um determinado território, o qual é delimitado por uma fronteira. Desse modo, estabelece-se um limite físico ou uma individualidade para esse território. Teoricamente, através dessa fronteira, pode-se estabelecer um controle do de entrada e saída de pessoas e produtos, pois as nações, assim como as células, não podem existir como sistemas fechados. Apesar de as fronteiras entre países serem imaginárias, podemos usar esta comparação para entendermos um pouco sobre a membrana plasmática, já que a mesma membrana representa um limite físico da célula. Esta membrana mantém o conteúdo interno ou citoplasmático separado, porém não isolado do meio externo, visto que ela possui uma capacidade seletiva quanto ao que entra e sai das células. As membranas celulares são muito delgadas, por exemplo: a membrana plasmática, que mede cerca de 75 Å de espessura, devido a essa dimensão, não são visíveis ao microscópio óptico comum. Os biologistas suspeitavam da existência de uma membrana celular,pois as células quando rompidas modificavam a composição química do meio em que se encontravam. Portanto, deveria existir algo que mantivesse sua individualidade. Apenas neste século, com a utilização de técnicas de microscopia eletrônica, é que foi possível estudá-la adequadamente.

A Estrutura da Membrana Plasmática

Para começarmos a estudar a estrutura da membrana plasmática, é necessário conhecermos um pouco de sua composição química. Os lipídios e as proteínas são exemplos de compostos que participam diretamente na formação de membranas celulares. Na verdade, são os principais componentes estruturais de membranas celulares com os lipídios, principalmente os fosfolipídios, totalizando 25% a 40% do total e as proteínas 60% a 75%. Em menor quantidade, podem-se encontrar antígenos, enzimas, glicídios e outras moléculas permanentes ou transitórias. Por isso, as membranas celulares são denominadas lipoprotéicas, pois representam uma associação entre lipídios e proteínas. Em 1954, sabendo-se que uma molécula fosfolipídica da membrana apresenta um pólo de afinidade com a água (hidrófilo) e outro pólo de aversão à água (hidrófobo), os cientistas Dawson e Danielli propuseram um modelo segundo o qual a membrana plasmática seria formada por duas camadas de lipídios revestidas por proteínas.

As moléculas de lipídios se arranjariam, de modo que os pólos hidrófobos ficariam no interior da membrana confrontando-se, enquanto os pólos hidrófilos ficariam na parte externa com uma face em contato com o meio intracelular e outra com o meio extracelular. Os pólos hidrófilos estariam recobertos por uma camada fixa de proteínas que se encaixaria nas camadas lipídicas. O modelo admitia a presença de poros para justificar a comunicação da célula com o meio externo. No entanto, o modelo não era satisfatório para explicar todos os aspectos relacionados às necessidades das células e às capacidades da membrana, em especial, a de selecionar o trânsito de substâncias entre a célula e o meio em que ela se encontra. Tal capacidade é denominada de permeabilidade seletiva e é característica de todas as membranas celulares. O modelo estrutural mais aceito atualmente é o proposto pelos cientistas Singer e Nicholson em 1972, e corresponde a um aprimoramento do modelo anterior de Dawson e Danielli. Segundo o modelo de Singer e Nicholson, a bicamada lipídica está presente, como no modelo proposto por Dawson e Danielli, porém as proteínas não estão imersas na bicamada revestindo-a interna e externamente. Na verdade, as proteínas apresentam uma mobilidade especial, podendo se deslocar lateralmente ou atravessar a bicamada lipídica, projetando-se nas superfícies interna ou externa da membrana plasmática. Conclui-se, portanto, que a membrana é relativamente fluida, pois as moléculas de proteínas apresentam certa liberdade de movimentação. Por isso, o modelo de Singer e Nicholson é denominado mosaico fluido. Esse modelo é satisfatório para que as membranas celulares possam exercer todas as suas capacidades e funções, especialmente a sua permeabilidade seletiva. Ao microscópio eletrônico, a membrana plasmática apresenta um aspecto trilaminar característico. São duas lâminas laterais mais densas, correspondendo aos pólos hidrófilos dos lipídios mais as proteínas, e uma lâmina central mais clara, que corresponde aos pólos hidrofóbicos da bicamada lipídica. Este aspecto se repete em todas as membranas da célula, tanto na membrana plasmática quanto na de organelas, como mitocôndrias, cloroplastos, retículo endoplasmático e outros. Diante desse fato, o cientista Robertson criou, no final da década de 50, o termo unidade de membrana, referindo-se ao fato de todas as membranas celulares apresentarem uma estrutura similar.

REFORÇOS DA MEMBRANA

Em células de vegetais, células animais, bactérias e de outros seres, pode-se encontrar a superfície externa da membrana com uma série de envoltórios com composição e funções variadas. A parede bacteriana é um envoltório externo de muitas bactérias e tem como principal função a manutenção da forma específica de cada bactéria, protegendo-as das variações osmóticas do meio. A parede celular é o envoltório característico das células vegetais. Ela possui uma composição química complexa e atua principalmente como estrutura esquelética.

O glicocálix é um envoltório externo de células animais formado por glicolipídios e glicoproteínas. Além da função de adesão, o glicocálix tem uma importante função de reconhecimento do meio. Cada célula tem o seu glicocálix característico como uma espécie de "impressão digital da célula". Esta característica permite que as células de um determinado tecido reconheçam-se entre si, limitando o seu crescimento por inibição de contato. As células cancerosas apresentam o seu glicocálix alterado, por isso não param o seu crescimento pelo contato com as células vizinhas, formando então massas celulares que se constituem nos tumores.

TRANSPORTE DE MEMBRANA

Transporte através da membrana: Os componentes hidrofóbicos, solúveis nos lipídios, atravessam facilmente a membrana, por ser esta constituída de uma bicamada lipídica , como é o caso dos ácidos graxos, hormônios esteróides e anestésicos. As substâncias hidrófilas, 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 substância seja transportada por intermédio de um dos mecanismos especiais desenvolvidos durante a evolução, como o transporte ativo e a difusão facilitada.

Difusão Passiva

Muitas substâncias penetram 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 celular do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário. Neste processo não há consumo de energia.

Difusão Facilitada

Algumas substâncias, como a glicose, galactose e alguns aminoácidos têm tamanho superior a 8 Angstrons, o que impede a sua passagem através dos poros. São, ainda, substâncias não solúveis em lipídios, o que também impede a sua difusão pela matriz lipídica da membrana. No entanto, estas substâncias passam através da matriz, por transporte passivo, contando, para isto, com o trabalho de proteínas carreadoras (proteínas transportadoras). A combinação entre a glicose, por exemplo, e a proteína carreadora forma uma combinação lipossolúvel que passa, então, a difundir-se de um lado para outro da membrana. Do outro lado da membrana, a glicose separa-se do carreador, passa para o interior da célula, enquanto o carreador retorna ao meio externo para buscar mais moléculas de glicose.

A velocidade com que a difusão facilitada acontece depende da diferença de concentração de substâncias nos dois lados da membrana, da quantidade de carreadores disponíveis e da velocidade com que as reações se processam. No caso da glicose, a velocidade de sua difusão é grandemente aumentada com a presença de maior quantidade de insulina, hormônio secretado pelo pâncreas. Não se sabe, ainda, se o efeito da insulina está no aumento dos carreadores ou no aumento da velocidade de processamento das reações químicas entre a glicose e o carreador.

Osmose

(osmos= empurrar) É um fenômeno de difusão em presença de uma membrana semipermeável. Nele, duas soluções de concentrações diferentes estão separadas por uma membrana que é permeável ao solvente e praticamente insolúvel ao soluto. Há, então, passagem do solvente de onde está em maior quantidade (solução hipotônica) para onde está em menor quantidade (solução hipertônica).

Com esta passagem, verifica-se um aumento da quantidade de água na solução hipertônica, fazendo com que haja maior diluição da solução e, consequentemente, diminuição da sua concentração.

Podemos dizer que é a osmose que possibilita isotonia entre uma substância hipertônica e uma hipotônica, com passagem de solvente através de uma membrana semipermeável. Essa pode, inclusive,ser fatal para a célula, como no caso da hemácias que, em presença de soluções pouco concentradas, sofrem hemólise. A presença da parede celular nas células vegetais torna peculiar este fenômeno, onde a célula vegetal, mesmo em meios muito pouco concentrados em relação aos seus vacúolos, não explode ( deplasmólise). Em soluções hipertônicas esses dois tipos de células apresentam, respectivamente, crenação e plasmólise.

Transporte Ativo

Neste caso há consumo de energia e a substância pode ser transportada de um local de baixa concentração para um outro de alta concentração. O soluto na difusão ativa pode ser transportado contra um gradiente. O transporte ativo é bloqueado pelos inibidores da respiração como o dinitrofenol, cianetos, azida, e iodoacetato, inibidores da síntese de ATP.

Transporte em quantidade

O transporte em quantidade para dentro da célula, também chamado endocitose, é feito por dois processos denominados fagocitose e pinocitose. Quando a transferência de macromoléculas tem lugar em sentido inverso, isto é, do citoplasma para o meio extracelular, o processo recebe o nome genérico de exocitose.

Fagocitose

É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à formação de pseudópodos, engloba, no seu citoplasma, partículas sólidas. A fagocitose é um processo seletivo, conforme pode ser observado no exemplo da fagocitose de paramécios pelas amebas. Nos mamíferos, a fagocitose é feita por células especializadas na defesa do organismo, como os macrófagos.

Pinocitose

É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à delgadas expansões do citoplasma, engloba gotículas de líquido. Formam-se assim vacúolos contendo líquido, que se aprofundam no citoplasma tornando-se cada vez menores, o que sugere uma transferência de líquido para o hialoplasma. Muitas células exibem esse fenômeno, como os macrófagos e as células endoteliais dos capilares sangüíneos. No processo da pinocitose formam-se longas projeções laminares da superfície celular, visíveis ao microscópio óptico, que dão origem a vesículas também grandes no processo chamado de macropinocitose. A micropinocitose é de ocorrência mais geral e dá origem a vesículas menores, visíveis somente no microscópio eletrônico.

ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA

Interdigitações

São saliências e reentrâncias da membrana celular que se encaixam em estruturas complementares das células vizinhas.

Microvilosidades

São especializações apicais da membrana. Elas estão presentes na superfície livre das células do intestino delgado, responsáveis pela absorção de nutrientes.

Cada célula intestinal deste tipo possui em média três mil microvilosidades. Em 1 mm2 de superfície intestinal, existem cerca de 200 000 dessas especializações. Elas são evaginações permanentes da membrana com o aspecto digitiforme, que ampliam consideravelmente a superfície de contato da célula com os nutrientes vindos da digestão, para melhorar assim a função de absorção intestinal.

Desmosomos

Cada desmosomo tem a forma de uma placa arredondada e é constituído pelas membranas de duas células vizinhas. Devido à função de adesão e à sua distribuição descontínua, o desmosomo é também chamado de macula adherens.

Zônula de Adesão

É uma formação encontrada em certos epitélios de revestimento, circundando a parte apical das células. Sua estrutura é semelhante à dos desmosomas, porém a zônula de adesão é um cinto contínuo em volta da célula. As suas funções são promover a adesão entre as células e oferecer local de apoio para os filamentos que penetram nos microvilos das células epiteliais com orla em escova.

Zônula Oclusiva

É uma faixa contínua em torno da zona apical de certas células epiteliais que veda completamente o trânsito de material por entre as células. Outra função da zônula oclusiva, também chamada junção oclusiva, é permitir a existência de potenciais elétricos diferentes, conseqüência de diferenças na concentração iônica entre as duas faces da lâmina epitelial.

Complexo Juncional

Está presente em vários epitélios próximo à extremidade celular livre, sendo constituído dos seguintes elementos: zônula oclusiva, zônula de adesão e uma fileira de desmosomas. O complexo juncional é uma estrutura de adesão e vedação.

Fonte: www.biomania.com

Membrana Plasmática

Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta uma membrana que isola do meio exterior: a membrana plasmática. A membrana plasmática é tão fina (entre 6 a 9 nm) que os mais aperfeiçoados microscópios ópticos não conseguiram torná-la visível. Foi somente após o desenvolvimento da microscopia eletrônica que a membrana plasmática pode ser observada. Nas grandes ampliações obtidas pelo microscópio eletrônico, cortes transversais da membrana aparecem como uma linha mais clara entre duas mais escuras, delimitando o contorno de cada célula.

Constituição química da membrana plasmática

Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica.

Membrana Plasmática

A organização molecular da membrana plasmática

Uma vez identificados os fosfolipídios e as proteínas como os principais componentes moleculares da membrana, os cientistas passaram a investigar como estas substâncias estavam organizadas.

O modelo do mosaico fluído

A disposição das moléculas na membrana plasmática foi elucidada recentemente, sendo que os lipídios formam uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido.

Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As membranas plasmáticas de um eucariócitos contêm quantidades particularmente grande de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.

Membrana Plasmática

Funções das proteínas na membrana plasmática

As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.

Proteínas de adesão

Em células adjacentes, as proteínas da membrana podem aderir umas às outras.

Proteínas que facilitam o transporte de substâncias entre células.

Proteínas de reconhecimento

Determinadas glicoproteínas atuam na membrana como um verdadeiro “selo marcador”, sendo identificadas especificamente por outras células.
Proteínas receptoras de membrana.

Proteínas de transporte

Podem desempenhar papel na difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias, ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.

Proteínas de ação enzimática

Uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.

Proteínas com função de ancoragem para o citoesqueleto.

Fonte: www.sobiologia.com.br

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