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Membrana plasmática Estrutura, organização e propriedades UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE BIOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL Disciplina:

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1 Membrana plasmática Estrutura, organização e propriedades UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE BIOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL Disciplina: Biologia Celular BIO 158 Profa.: Paula Ristow

2 Figure 11-1 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Membranas celulares funcionam como barreiras seletivas. A membrana envolve e delimita a célula Cria compartimento segregado e mantém ambiente homeostático Compartimentaliza células eucarióticas (organelas)

3 Membranas formam diversos compartimentos diferentes em uma célula eucariótica.

4 Outras funções da membrana plasmática (MP): Percepção de sinais e comunicação celular – proteínas receptoras presentes na MP permitem que a célula receba sinais do seu ambiente; Importação e exportação de moléculas – proteínas de transporte presentes na MP permitem o trânsito de pequenas moléculas e íons; Mobilidade celular – a flexibilidade da MP e a sua capacidade de expandir-se permitem à célula crescer e movimentar-se.

5 Estrutura básica das membranas celulares Modelo do Mosaico Fluido

6 Figure 10-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Filme fluido formado por bicamada de fosfolipídeos e proteínas. Conferem estrutura e especialização das membranas.

7 Modelo Mosaico Fluido (Singer & Nicolson, 1972) Flexível, fluida, dinâmica, com composição variável

8 Vídeo

9 Lipídeos e bicamadas

10 Uma típica molécula lipídica de membrana possui uma cabeça hidrofílica e caudas hidrofóbicas = anfipática (ou anfifílica). Fosfolipídeos Cabeça hidrofílica Cauda hidrofóbica

11 Fosfolipídeos Cabeça hidrofílica Cauda hidrofóbica H2OH2O

12 Fosfatidilcolina – fosfolipídeo mais comum em membranas celulares. * Ligações duplas provocam quebras na molécula, aumentando o espaço entre as cadeias hidrofóbicas. Representação esquemática Fórmula química Modelo de preenchimento espacial Representação simbólica

13 Lipídeos agregam espontaneamente

14 Fosfolipídeos anfipáticos formam bicamadas em água.

15 Bicamadas de fosfolipídeos se fecham espontaneamente sobre elas mesmas, formando compartimentos selados. Lipossomas Usos terapêuticos e biotecnológicos

16 Mobilidade dos fosfolipídeos no plano da membrana

17 Fosfolipídeos são sintetizados no RE liso. Flipases transferem os fosfolipídeos para a camada oposta. A orientação da membrana (face citosólica e face externa) é mantida Vesículas de membranas transportam os fosfolípideos até a membrana

18 Lipídeos e fluidez de membrana

19 Mais frouxo e fluido Mais reto e menos fluido (tamanho da cauda de ácidos graxos e quantidade de insaturações =)

20 Bactérias e leveduras Ajustam o comprimento e insaturação das caudas de ácidos graxos em função da temperatura ambiente. Em baixas temperaturas alteram composição para cadeias curtas e insaturadas, tornando a membrana mais fluida.

21 Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Membranas de células animais Colesterol Caráter anfipático

22 Células animais - modulação pelo colesterol, aumenta a rigidez

23 Principais lipídeos de membrana e sua distribuição assimétrica

24 Figure Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Fosfatidilcolina Esfingomielina Glicolipídeos Colesterol Fosfatidilserina (-) Fosfatidilinositol (-) Fosfatidiletanolamina Assimetria de lipídeos na bicamada Carga interfere na ligação com proteínas, transportes, sinalização celular.

25 Figure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Fosfolipídeos

26 Glicolipídeos - grupamentos açúcar são adquiridos no Complexo de Golgi

27

28 Balsas lipídicas

29 Pequenas áreas especializadas das membranas ricas em lipídeos longos e saturados (vermelhos), colesterol (laranja) e proteínas (verde). Ocorrem nos processos de transporte, sinalização celular e endocitose. Uma balsa lípídica

30 Fosfatidilcolina e esfingomielina (1:1) Lipossoma gigante Fosfatidilcolina, esfingomielina e colesterol (1:1:1)

31 Figure 10-14a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Balsas lipídicas em bicamadas artificiais – microscopia de força atômica

32 Proteínas associadas à bicamada lipídica

33 INTEGRAISPERIFÉRICAS Divididas em dois grandes grupos Proteínas integrais: possuem domínios hidrofóbicos. Integrais transmembrana: possuem domínios hidrofóbicos e hidrofílicos, projetam-se para ambos os lados da membrana. Proteínas periféricas: são hidrofílicas. Podem ser retiradas sem dano à bicamada.

34 Figure Integral membrane proteins of red blood cells Proteínas em alfa-hélice unipasso ou multipasso

35 Funções das proteínas de membrana Executam funções específicas na membrana: estrutura, receptores, transporte, enzimas, adesão.

36 Proteínas em beta-barril Mitocôndrias, cloroplastos e bactérias

37 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) As proteínas transmembrana podem ser solubilizadas e purificadas com detergentes

38 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Remoção de proteínas funcionais

39 Video hemácia com detergente

40 Experimentos com difusão lateral de proteínas

41 Demonstra ç ão experimental de que as prote í nas de membrana podem mover-se lateralmente na bicamada lip í dica L. D. Frye & M. Edidin, Journal Cell Science, vol.7: , 1970

42

43 Distribuição de Proteínas em Membranas e Polaridade Celular

44 Distribuição das proteínas de membrana Diferentes proteínas são confinadas em diferentes regiões da membrana plasmática, para executar transportes ou transdução de sinais extra- celulares para o meio intra-celular Células polarizadas: células que contém domínios de membrana distintos (apical, lateral, basal). Ex. células epiteliais Célula epitelial Junções limitam a difusão de proteínas Lumem Tecido

45 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Restrição à mobilidade lateral das proteínas de membrana

46 Glicocálix

47 Glicolipídeos Glicoproteínas Carboidratos associados às membrana= glicocálix. Proteção, reconhecimento de moléculas específicas.

48 Figure 10-28a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

49 Figure 10-28b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

50 Vídeo diapedese


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