Estrutura e Transporte

Apresentação em tema: "Estrutura e Transporte"— Transcrição da apresentação:

1 Estrutura e Transporte
Membranas Biológicas Estrutura e Transporte prof. Antonio Dégas

2 Objetivos deste Módulo de Estudos
Compreender a estrutura das membranas biológicas e a influência desta estrutura nas funções das membranas Compreender as funções da membrana plasmática e principalmente, os transportes através da membrana prof. Antonio Dégas

3 Organelas Membranosas
Quando nos referimos às Organelas Membranosas estamos nos referindo a todas as organelas que apresentam Membranas Biológicas em sua constituição. Conforme você já pôde estudar na aula sobre Células Eucariontes, as organelas membranosas são: A Membrana Plasmática As Mitocôndrias A Carioteca O Sistema de Endomembranas Retículo Endoplasmático Complexo de Golgi Lisossomos, Peroxissomos e Endossomos prof. Antonio Dégas

4 Membranas Biológicas Nesta aula abordaremos a estrutura da Membrana Plasmática, que é a mesma para todas as organelas membranosas. Em seguida discutiremos as implicações desta estrutura para as funções desta organela, com ênfase para os transportes através da membrana. As Organelas Membranosas podem ser observadas na imagem a seguir. prof. Antonio Dégas

5 Carioteca

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8 Modelo do Mosaico Fluido
O Modelo do Mosaico fluido diz que as membranas biológicas são formadas por uma bicamada de lipídios, na qual estão inseridas diversas proteínas. Por isso dizemos que a membrana é LIPOPROTÉICA LIPO : diz respeito aos lipídeos presentes nas membranas PROTÉICA : diz respeito às proteínas presentes nas membranas A imagem a seguir mostra um esquema deste modelo. prof. Antonio Dégas

9 Modelo do Mosaico Fluido
Bicamada de Lipídeos Proteínas prof. Antonio Dégas

10 Vejamos de que maneira essa estrutura influencia nas funções da Membrana Plasmática ...
prof. Antonio Dégas

11 Delimitação do Volume Celular e Permeabilidade Seletiva
A Membrana Plasmática é a organela que delimita o limite externo das células eucariontes animais. Além disso é ela quem determina quais substâncias irão entrar ou sair das células, e em quais quantidade e velocidades isso vai acontecer. A essa função de seleção denominamos PERMEABILIDADE SELETIVA. Os mecanismos que determinam a permeabilidade seletiva são denominados mecanismos de transporte através da membrana. prof. Antonio Dégas

12 Delimitação do Volume Celular e Permeabilidade Seletiva
As imagens a seguir mostram o seguinte experimento: Se você colocar uma célula (vegetal ou animal) em soluções com diferentes concentrações de NaCl ou sacarose, devido a permeabilidade seletiva, o volume celular será alterado. prof. Antonio Dégas

13 foi aumentada a concentração de sacarose.
redução do volume do citoplasma (1) (2) (3) (4) Esta célula vegetal foi colocada em soluções onde gradativamente (1, 2 e 3) foi aumentada a concentração de sacarose. Em seguida foi colocada em água pura (4). Sabendo que a sacarose não entra na célula, você conseguiria explicar o que está acontecendo ?

14 A célula abaixo é uma hemácia (glóbulo vermelho do sangue).
Observe que ela foi colocada em meios com diferentes concentrações de NaCl. Quando a concentração de NaCl é 0,9% a célula apresenta-se na sua forma característica de disco bicôncavo. Em concentrações menores que 0,9% a célula murcha. Em concentrações maiores que 0,9% a célula incha gradativamente até estourar (hemólise) Você conseguiria explicar o que está acontecendo ?

15 Vamos nos aprofundar um pouco mais na estrutura da membrana plasmática para que possamos compreender estes fenômenos ... prof. Antonio Dégas

16 Composição Química das Membranas
Componente lipídico (bicamada de lipídeos) Principalmente Fosfolipídeos Componente protéico (proteínas inseridas na bicamada) Proteínas Periféricas Proteínas Integrais Componente glicídico (carbohidratos) Porção de carbohidratos dos glicolipídeos e glicoproteínas, constituindo o glicocálix prof. Antonio Dégas

17 Composição Química das Membranas
Componente lipídico (bicamada de lipídeos) Principalmente Fosfolipídeos (que são lipídeos ligados ao fosfato) Os lipídeos são moléculas que apresentam uma região denominada cabeça e outra região denominada cauda. A cabeça do lipídeo é polar. A cauda do lipídeo é apolar. Estruturas polares têm afinidade por estruturas também polares. Estruturas apolares têm afinidade por estruturas também apolares. prof. Antonio Dégas

18 Composição Química das Membranas
A água é um solvente universal, sendo a substância encontrada em maior abundância nos seres vivos. Há água dentro e fora das células. Acontece que a água é polar, e você já sabe que estruturas polares têm afinidade por estruturas também polares. Isso implica que toda substância polar terá afinidade pela água. Por este motivo estas substâncias são denominadas hidrofílicas. Já as substâncias apolares tendem a não gostar da água, sendo por este motivo denominadas hidrofóbicas. prof. Antonio Dégas

19 Lipídios Cabeça: POLAR Cauda: APOLAR prof. Antonio Dégas

20 Disposição dos lipídeos em meio aquoso
Já que a molécula de lipídeo tem uma porção polar e outra apolar, imagine o dilema de uma molécula de lipídeo colocada em água... A cabeça da molécula vai querer ficar em contato com a água... ... enquanto a cauda vai querer se esconder da água. Observe na imagem a seguir como os lipídeos podem se agrupar quando são colocados em meio aquoso. prof. Antonio Dégas

21 Disposição dos lipídeos em meio aquoso
UMA MICELA E UMA PORÇÃO DE BICAMADA DE LIPÍDEOS UM LIPOSSOMO

22 Veja então que a disposição dos lipídeos em uma bicamada, apresentada pelo Modelo do Mosaico Fluido, faz sentido ... prof. Antonio Dégas

23 Modelo do Mosaico Fluido
Lembre-se que há água dentro e fora da célula. Observe as caudas dos lipídeos se escondendo da água, dentro da bicamada, e as cabeças, em contato com a água, voltadas para os meios intra e extra celular. Bicamada de Lipídeos prof. Antonio Dégas

24 Uma simplificação útil ...
Vamos considerar que as bicamadas de lipídeos são praticamente apolares, já que a maior parte dessas bicamadas é constituída pelas caudas apolares dos lipídeos. E lembre-se: quem é apolar tem afinidade por quem também é apolar. prof. Antonio Dégas

25 Agora pare um pouco para pensar ...
A glicose precisa entrar nas células, para que elas obtenham a energia necessária para seu funcionamento. Já que a glicose se mistura facilmente com a água, deve ser hidrofílica, e portanto, polar. Se a glicose é polar e a bicamada de lipídeos praticamente apolar, então para a glicose entrar na célula ela não poderá atravessar através da bicamada (lembre-se de que quem é polar só tem afinidade por quem também é polar ). Por onde será que a glicose irá passar para entrar nas células ??? prof. Antonio Dégas

26 Composição Química das Membranas
Componente protéico (proteínas inseridas na bicamada) Proteínas Periféricas ou Extrínsecas Interagem de forma fraca com a bicamada de lipídeos, podendo ser facilmente extraídas das membranas Proteínas Integrais, Intrínsecas, ou Transmembrana Interagem de forma bastante forte com a membrana, sendo de difícil extração Podem atravessar a bicamada mais de uma vez, chegando a formar canais de passagem através dela prof. Antonio Dégas

27 Proteínas na Membrana prof. Antonio Dégas

28 Funções das Proteínas na Membrana
Nas membranas as proteínas podem realizar diversas funções, como: transportadores de substâncias que não conseguiriam atravessar a bicamada estruturas de ligação entre a célula e o meio extracelular (matriz), ou ainda entre a célula e estruturas do citoplasma (citoesqueleto) receptores de substâncias do meio extracelular, desencadeando uma resposta intracelular (sinalização intracelular) enzimas para diferentes reações químicas antígenos que identificam que uma célula pertence a determinado organismo prof. Antonio Dégas

29 Vamos agora nos aprofundar um pouco no estudo dos mecanismos de transporte de substâncias (solutos) através das membranas ... prof. Antonio Dégas

30 Transporte de Solutos Através da Célula
Existem dois tipos de transporte de solutos através da célula: Transportes através da Membrana (nos quais os solutos atravessam a membrana através da bicamada ou de um transportador protéico) Transporte em Quantidade, ou em Massa (nos quais a membrana da célula se deforma para a passagem de partículas que não conseguiriam atravessar a membrana) prof. Antonio Dégas

31 Transporte em Quantidade
Nos transportes em quantidade as partículas não conseguem atravessar a membrana por uma questão de tamanho. A membrana se deforma para a entrada dessas substâncias que devem necessariamente ser digeridas no meio intracelular. Nesses casos falamos em: Endocitose Existem dois tipos de endocitose: Fagocitose Pinocitose prof. Antonio Dégas

32 Microorganismo sendo fagocitado por uma ameba
Nesse exemplo de FAGOCITOSE uma ameba emite prolongamentos de membrana (pseudópodos ou evaginações) para capturar um microorganismo Microorganismo sendo fagocitado por uma ameba

33 Nesse exemplo de PINOCITOSE a membrana de uma célula se dobra para dentro (invaginação) para que uma partícula seja levada para o interior do citoplasma. prof. Antonio Dégas

34 Endocitose Fagocitose: a célula emite evaginações, ou prolongamentos (pseudópodos), que capturam a partícula. Pinocitose: a célula invagina (dobra para dentro) sua membrana em uma região específica, para captura da partícula. prof. Antonio Dégas

35 Transporte em Quantidade
A célula pode ainda mandar para o meio extracelular resíduos da digestão de partículas ou do seu metabolismo (EXCREÇÃO), ou ainda, substâncias produzidas no meio intracelular e que serão de utilidade para outras células (SECREÇÃO). Em ambos os casos falamos de um outro tipo de transporte em quantidade, que se diferencia das ENDOCITOSES devido a direção do processo (do meio intra para o extracelular), denominado Exocitose prof. Antonio Dégas

36 Resumindo os Transportes em Quantidade
Endocitose Fagocitose Pinocitose Exocitose Excreção Secreção prof. Antonio Dégas

37 Transportes Através da Membrana
Nos transportes através da membrana os solutos entram ou saem da célula atravessando a bicamada de lipideos, ou através de um transportador protéico. Nesse caso, temos: Transportes através da bicamada Transportes mediados por transportadores protéicos Nessa discussão não será discutido o transporte de água através da célula, denominado OSMOSE (que será tema de nossa aula prática). prof. Antonio Dégas

38 Uma pausa para relembrar ...
Quando uma substância é transportada através da membrana, ela pode sair ou entrar na célula. Acontece que isso pode se dar as custas de energia, ou não. Quando um transporte precisa de energia para que possa acontecer é denominado TRANSPORTE ATIVO. Quando um transporte não precisa de energia para que possa acontecer é denominado TRANSPORTE PASSIVO. A questão é: o que leva alguns transportes a precisarem de energia e outros não ?? prof. Antonio Dégas

39 Uma pausa para relembrar ...
Isso vai depender da diferença (gradiente) de concentração entre os meios através dos quais acontece o transporte. Quando o transporte se dá do meio mais concentrado para o menos concentrado, dizemos que ele ocorre à favor de um gradiente de concentrações. Esse tipo de transporte não gasta energia. É portanto TRANSPORTE PASSIVO. Quando o transporte se dá do meio menos concentrado para o mais concentrado, dizemos que ele ocorre contra um gradiente de concentrações. Esse tipo de transporte gasta energia. É portanto TRANSPORTE ATIVO. prof. Antonio Dégas

40 Uma analogia útil ... Quando o transporte se dá do meio mais concentrado para o menos concentrado, dizemos que o soluto desce a ladeira .... Portanto não gasta energia e é passivo. Quando o transporte se dá do meio menos concentrado para o mais concentrado, dizemos que o soluto sobe a ladeira .... Portanto gasta energia e é ativo. prof. Antonio Dégas

41 Características dos transportes através da bicamada
Para que uma substância possa atravessar a bicamada de lipídeos deve necessariamente ser apolar (você lembra por quê ?). Nesse caso a substância será transportada à favor do gradiente o que implica dizer que será do meio de maior concentração para o de menor concentração. Os transportes através da bicamada são portanto transportes passivos. O único tipo de transporte através da bicamada é a DIFUSÃO SIMPLES. prof. Antonio Dégas

42 Características dos transportes mediados por transportador
Substâncias polares não conseguem atravessar a bicamada (você lembra por quê ?). Devem portanto utilizar um transportador protéico para sair ou entrar na célula. A interação do soluto que está sendo transportado com o transportador faz com que os transportes mediados por transportadores apresentem as seguintes características: Saturação Estéreo Especificidade Competição Obs.: o transporte de íons utiliza canais iônicos que são proteínas de membrana, mas que não apresentam necessariamente as 3 características acima. A dinâmica do transporte através de canais iônicos é igual a da difusão simples. prof. Antonio Dégas

43 Ao final deste Módulo de Estudos você será convidado a se aprofundar mais sobre essas três características dos transportes mediados por transportadores. Por enquanto vamos prosseguir nossos estudos ... prof. Antonio Dégas

44 Tipos de transportes mediados por transportador
Existem três tipos de transportes mediados por transportadores: Difusão facilitada Transporte Ativo Primário Secundário O quadro a seguir resume as principais características dos transportes através da membrana. prof. Antonio Dégas

45 Transportes de Soluto Através da Membrana
A osmose não foi considerada por se tratar de transporte de solvente.

46 Pense um pouco sobre tudo o que foi dito até agora sobre transporte e a estrutura das membranas.
Vamos concluir nossos estudos falando sobre os glicídios das membranas ... prof. Antonio Dégas

47 Composição Química das Membranas
Componente glicídico (carboidratos) Porção de carbohidratos dos glicolipídeos e glicoproteínas, constituindo o glicocálix Nas membranas existem glicoproteínas e glicolipídeos. Estes são formados respectivamente por proteínas e lipídeos ligados a uma molécula de carbohidrato. As glicoproteínas e glicolipídeos estão distribuídos nas membranas conforme pode ser observado na imagem a seguir. prof. Antonio Dégas

48 Glicídeos prof. Antonio Dégas

49 } glicocálice Glicídeos
Observe que a parte carbohidrato dessas moléculas fica sempre Voltada para o meio extracelular, constituindo uma verdadeira camada de carbohidratos denominada GLICOCÁLICE. } glicocálice prof. Antonio Dégas

50 Glicocálice em microvilosidades de células
De intestino de rato prof. Antonio Dégas

51 Importância do Glicocálice
Proteção química e mecânica das superfícies celulares Reconhecimento e adesão celular Topo Inibição Especificidade celular Função enzimática Especificidade dos grupos sanguíneos do sistema ABO prof. Antonio Dégas

52 Agora mãos à obra ... Como Atividade Obrigatória deste Módulo de Estudos você deve realizar as seguintes leituras e logo após a seguinte Atividade que deve ser entregue, dentro do prazo estipulado, através do sistema, de forma individual. Você deve realizar as seguintes leituras obrigatórias, para que possa realizar a atividade proposta a seguir: Livro Biologia Celular e Molecular, Junqueira e Carneiro, 7a. Ed. ler da p.76 a 80 (paras no item “A Memmbbrana Plasmática é Assimétrica) voltar a ler na p.82 (a partir do item “Glicocálice”) parar na p.86 (no item “Transporte em Quantidade”) Livro Biologias Celular e Molecular, De Roberts e Hib, 3a. Ed. ler da p. 43 a 48 (parar no item 3.6) voltar no item 3.7 da p.49 ler até o item 3.14 da p. 54 (não se preocupar com as fórmulas apresentadas) prof. Antonio Dégas

53 Agora mãos à obra ... Após as Leituras Obrigatórias você deve elaborar uma pequena dissertação contendo os seguintes itens e utilizando suas próprias palavras: transportes através da membrana (explicando cada um dos citados neste roteiro, destacando as 3 características dos transportes mediados por transportadores) funções do glicocálice (explicando cada uma das citadas neste roteiro) prof. Antonio Dégas

54 Bons estudos !!! prof. Antonio Dégas

55 Fim do Módulo de Estudos