Células e Fenômenos da Membrana

Apresentação em tema: "Células e Fenômenos da Membrana"— Transcrição da apresentação:

1 Células e Fenômenos da Membrana
Profa Caroline Pouillard de Aquino

2 Organização da célula Célula típica: Núcleo (membrana nuclear)
Citoplasma (membrana celular ou plasmática)

3 Estruturas membranosas da célula
A maioria das organelas da célula é delimitada por membranas compostas primariamente de lipídios e de proteínas. Essas membranas incluem: Membrana celular Membrana nuclear Membrana do retículo endoplasmático Membranas da mitocôndria, dos lisossomos e do complexo de golgi

4 Estruturas membranosas da célula

5 Membrana celular (plasmática)
Estrutura fina, flexível e elástica 7,5 a 10 nanômetros de espessura Composição: proteínas: 55% fosfolipídios: 25% colesterol: 13% outros lipídios: 4% carboidratos: 3%

6 A barreira lipídica da membrana celular impede a penetração de água
Bicamada lipídica: dupla camada de lipídios, contínua sobre toda a superfície da célula, composta de moléculas de fosfolipídios Extremidade hidrofílica (solúvel em água)- fosfato; contato com os meios interno e externo Extremidade hidrofóbica (solúvel em lipídios)- ácido graxo; centro da membrana; impermeável a substâncias hidrossolúveis (íons, glicose e uréia); permeável às lipossolúveis (O2, CO2 e álcool) Proteínas globulares dispersas no filme lipídico

7 Estrutura da membrana celular

8 Proteínas da membrana celular
2 tipos: Proteínas integrais: Se estendem por toda a membrana; Podem formar canais (poros) para passagem de água e íons; Propriedades seletivas; Podem agir como proteínas carregadoras para o transporte de substâncias que não penetram a bicamada lipídica, inclusive na direção oposta à da difusão natural

9 Proteínas da membrana celular
Proteínas periféricas: Ancoradas à superfície da membrana, sem penetrá-la; Frequentemente ligadas às proteínas integrais; Funcionam como enzimas ou controladoras do transporte de substâncias através da membrana

10 Carboidratos da Membrana- O ”Glicocálice” Celular
Os carboidratos na membrana encontram-se combinados a proteínas ou lipídios, voltados para fora da célula: Conferem carga negativa à célula; Unem uma célula a outra; Agem como receptores de hormônios; Participam de reações imunes Muitas das proteínas integrais são glicoproteínas 1/10 dos lipídios da membrana são glicolipídios

11 A barreira lipídica e as proteínas de transporte da membrana celular
A maioria das proteínas podem funcionar como transportadoras, seja formando canais ou ligando-se às moléculas a serem transportadas As proteínas são seletivas no transporte de moléculas através da membrana O transporte através da membrana celular ocorre por difusão ou transporte ativo.

12 Transportes através da membrana celular

13 Difusão Movimento molecular aleatório e contínuo de substâncias, molécula a molécula, através dos espaços intramoleculares da membrana ou em combinação com proteína transportadora Energia utilizada= energia cinética normal da matéria

14 Difusão através da membrana celular
2 subtipos: Difusão simples (movimento cinético de moléculas ou íons através de uma abertura na membrana ou dos espaços intermoleculares, sem interação com proteínas de transporte) Difusão facilitada (interação do íon ou molécula com uma proteína transportadora, por meio de ligação química)

15 Difusão das substâncias lipossolúveis através da bicamada lipídica
Velocidade depende da lipossolubilidade Ex de substânciaslipossolúveis: O2, N, CO2, álcool

16 Difusão das moléculas hidrossolúveis pelos canais protêicos
A água passa com facilidade e rapidez pelos canais das moléculas de proteínas ou penetra por toda a espessura da membrana Outras moléculas insolúveis em lipídios podem passar pelos canais dos poros das proteínas do mesmo modo que as moléculas de água, caso sejam hidrossolúveis e suficientemente pequenas À medida que as dimensões das moléculas aumentam, sua penetração diminui rapidamente

17 Difusão pelos canais protéicos e as “comportas” desses canais
As proteínas canais são distinguidas por 2 características importantes: 1- São seletivamente permeáveis a certas substâncias 2- Muitos dos canais podem ser abertos ou fechados por “comportas”

18 Permeabilidade seletiva das proteínas canais
Características do canal como diâmetro, forma, carga elétrica e propriedades químicas determinam a seletividade do transporte Ex: Canal de sódio (diâmetro de 0,3 por 0,5 nanômetros; forte carga negativa interna, o que o torna especificamente seletivo para a passagem dos íons sódio)

19 Permeabilidade seletiva das proteínas canais

20 Permeabilidade seletiva das proteínas canais
Ex: Canal de potássio (menor que o canal de sódio: 0,3 X 0,3 nanômetros; sem carga negativa; ligações químicas diferentes; K+ passam pelo canal associados à água, pois são bem menores que o Na+ hidratado

21 As “comportas” das proteínas canais
A abertura e o fechamento desses canais podem ser controlados por 2 modos: 1- Por variações de voltagem: A conformação molecular do canal ou das suas ligações químicas reage ao potencial elétrico através da membrana celular 2- Por controle químico (por ligantes): Algumas comportas das proteínas canais dependem da ligação de substâncias químicas (ligantes) com a proteína. Isso causa alteração conformacional da proteína ou de suas ligações químicas na molécula da proteína que abre o fecha sua comporta

22 Difusão facilitada Difusão mediada por transportador (proteína transportadora) Velocidade de difusão difere da difusão simples A velocidade com que moléculas podem ser transportadas nunca pode ser maior do que a velocidade com que a molécula da proteína transportadora pode se alterar entre suas 2 conformações Ex: transporte de glicose e de AA

23 Velocidade da difusão simples X difusão facilitada

24 Difusão facilitada

25 Efeito da diferença de concentração sobre a velocidade efetiva da difusão através da membrana:
A velocidade de difusão de uma substância para o lado interno é proporcional à concentração das moléculas no lado externo A velocidade de difusão de uma substância para o lado externo é proporcional a sua concentração no lado interno da membrana

26 Efeito da diferença de concentração sobre a velocidade efetiva da difusão através da membrana

27 Efeito do potencial elétrico da membrana sobre a difusão dos íons através da membrana:
Se um potencial elétrico for aplicado através da membrana, a carga elétrica dos íons faz com que eles se movam através da membrana, mesmo que não exista diferença de concentração para provocar esse movimento

28 Efeito do potencial elétrico da membrana sobre a difusão dos íons através da membrana

29 Efeito da diferença de pressão através da membrana
Diferenças de pressão podem se desenvolver entre os 2 lados de uma membrana difusível. Ex: Membrana capilar sanguínea (pressão 20 mmHg > dentro do capilar) Pressão: Soma de todas as forças das diferentes moléculas que se chocam com uma determinada área de superfície em um certo instante

30 Efeito da diferença de pressão através da membrana
No lado de maior pressão há mais energia disponível para movimentar as moléculas, do lado de alta pressão para o lado de menor pressão.

31 Osmose através de membranas seletivamente permeáveis
O processo de movimento da água causado por sua diferença de concentração é designado como osmose.

32 Pressão osmótica A quantidade exata de pressão necessária para interromper a osmose é conhecida como pressão osmótica da solução de cloreto de sódio. A pressão osmótica exercida pelas partículas em solução é determinada pelo nº dessas partículas por unidade de volume de líquido.

33 Transporte ativo de substâncias através das membranas
Transporte ativo é o movimento de substâncias através da membrana, em combinação com uma proteína transportadora, de modo que a substância se move em direção oposta à de um gradiente de energia, passando de um estado de baixa concentração para um estado de alta concentração. Requer uma fonte adicional de energia, além da energia cinética.

34 Transporte ativo de substâncias através das membranas
Quando a membrana celular transporta moléculas ou íons contra um gradiente de concentração (elétrico ou de pressão), o processo é chamado de transporte ativo. Ex: íons (sódio, potássio, cálcio, ferro, hidrogênio, cloreto), açúcares, aminoácidos.

35 Transporte ativo primário e secundário
Primário: energia derivada de ATPou de qualquer outro composto de fosfato com alta energia. Ex: sódio, potássio, cálcio, hidrogênio Secundário: Uma substância é transportada contra seu gradiente de potencial eletroquímico porque o processo está acoplado ao transporte de uma outra substância. Em ambos os casos há participação de proteínas transportadoras, capazes de transferir energia para a substância transportada para movê-la contra o gradiente eletroquímico.

36 Transporte ativo primário
Bomba de Sódio-Potássio Na+ bombeado para fora; K+ bombeado para dentro; Promove carga elétrica negativa no interior das células Importante para o controle do volume celular Base para a função nervosa Proteína transportadora: 2 proteínas globulares separadas (α e β)

37 Transporte ativo primário
Bomba de Sódio-Potássio Características da Proteína α: 1- 3 locais de ligação ao Na+ no interior da célula 2- 2 locais de ligação ao K+ na porção externa da célula 3- Porção interna tem atividade ATPase

38 Bomba Sódio-Potássio

39 Transporte ativo primário
Bomba de Cálcio 2 bombas: uma na membrana celular, que transporta Ca++ para o exterior e outra que transporta Ca++ para o interior de organelas como o retículo sarcoplasmático das células musculares e as mitocôndrias de todas as células. Proteína carreadora com função ATPase

40 Transporte ativo secundário: Co-transporte e contratransporte
Co-transporte: Proteína transportadora tem sítio de ligação para o Na+ (por exemplo) e para outra substância a ser transportada, do meio externo para o interno. Ex: glicose + sódio ou AA + sódio Contratransporte: O Na+ se liga à proteína transportadora do lado externo da célula e a substância a ser contratransportada se liga à proteína do lado interno da célula. A energia liberada pelo sódio em sua difusão para dentro da célula faz com que a outra substância seja transportada para o exterior. Ex: sódio-cálcio e sódio-hidrogênio

41 Co-transporte de sódio-glicose