Transportes de membrana (parte 1)

A característica mais marcante da membrana plasmática é a sua permeabilidade seletiva quanto às substâncias que entram e saem por sua bicamada lipídica.

A seleção das moléculas que a atravessam é feita basicamente em função de seu tamanho e polaridade, possuindo fácil entrada as moléculas de menor tamanho e apolares.

Ainda que estas características moleculares permitam que determinadas moléculas atravessem a bicamada “espontaneamente”, a célula carece de outras substâncias que não se enquadram nessas características, necessitando de constituintes em sua membrana que medeiem à entrada ou saída destas substâncias da célula. Esta função é desempenhada pelas proteínas.

Dentre os tipos de transporte através da membrana, o transporte passivo se caracteriza como um processo onde há a passagem de determinada substância,  sem que haja gasto de energia, podendo ser diferenciado em difusão simples, difusão facilitada e osmose. Além destes se enquadrarem na definição de transporte passivo, eles tem em comum o fato desta passagem “espontânea” ocorrer mediante a um diferencial de gradiente de concentração entre o meio intra e extracelular, do meio de maior para o de menor concentração. Já o transporte ativo se trata de um processo em que há a passagem de substâncias pela membrana celular mas, desta vez, exigindo o gasto de energia. Isso porque geralmente este transporte ocorre contra o gradiente de concentração celular, normalmente, para manter a concentração de determinada substância que tem a tendência de sair da célula por transporte passivo.

Neste  texto conhecemos um pouco sobre os transportes de membrana de uma maneira geral.  Posteriormente cada processo será discutido individualmente incluindo o papel das proteínas nesse contexto.

                        Revisão: Kelly Cristina Demarque 

Referência Bibliográfica:

Alberts; Johnson; Lewis; Raff; Roberts; Walter (orgs). Biologia Molecular da célula. 5ª Ed. Artmed, 2010.

Proteínas Transmembranares

Recapitulando, as proteínas possuem a capacidade de atravessar a bicamada lipídica de acordo com a sua característica funcional. Quanto a essa característica, estas podem ser diferenciadas em proteína transmembranar unipasso, quando atravessa uma única vez a bicamada , atuando principalmente como receptor, ou multipasso quando atravessa a membrana diversas vezes, criando em seu interior um ambiente hidrofílico que pode atuar como um “poro” na membrana.

Assim como os lipídios, as proteínas não estão inseridas na bicamada de forma estática, estas possuem a dinâmica capacidade de se moverem envolta de seu próprio eixo (rotação) e descolarem se no plano da membrana (difusão lateral), mas o movimento tipo flip-flop, nunca ocorre entre as proteínas.

O dinamismo das proteínas permite que estas se agrupem de maneira a formar domínios proteicos. Estes domínios garantem que proteínas especializadas em determinada função celular se mantenham na região funcional específica. É o caso de células epiteliais que revestem as glândulas secretoras. Junções celulares especiais (junções ocludentes) formam uma barreira que mantém estes domínios íntegros garantindo que na região apical do epitélio seja cumprida a função secretora e que esse domínio não se misture com o domínio de outra região.

Nestes domínios as proteínas continuam mantendo sua mobilidade, só que neste caso seu deslocamento é limitado, devido as diferentes associações que essas podem estabelecer com as demais proteínas, formando complexos – onde se associam formando complexos com diferentes proteínas que só se deslocam como um todo; associação ao citoesqueleto ou matriz extracelular – onde as proteínas que ficam associadas a essas estruturas tem sua mobilidade lateral limitada; e a ligação entre proteínas – que ocorre quando duas células adjacentes ligam-se e uma limita a mobilidade da outra.

Foi feita uma descrição quanto ao deslocamento das proteínas pela membrana e as associações que estas podem estabelecer umas com as outras, como no caso para formação de domínios proteicos. As proteínas são tão ricas quanto a sua funcionalidade que não encerraremos o assunto por aqui. Na próxima postagem discutiremos o seu papel na permeabilidade de substâncias que atravessam a membrana plasmática.   

                                                         Revisão: Kelly Cristina Demarque 

Referência Bibliográfica:

Alberts; Johnson; Lewis; Raff; Roberts; Walter (orgs). Biologia Molecular da célula. 5ª Ed. Artmed, 2010.

Proteínas de membrana

A membrana plasmática possui os lipídios como seus constituintes majoritários, mas não únicos. Ainda, nessa estrutura, possibilitando a de ser caracterizada como dinâmica, temos as proteínas, que determinam a especificidade e individualidade da membrana celular de acordo com a função que estas desempenharão, como: transporte, adesão e reconhecimento.

De acordo com a descrição do modelo do mosaico fluido, por meio da técnica de criofratura, foi possível classificar as proteínas em dois grupos: transmembranas, quando atravessam a matriz lipídica; e periféricas, quando se encontram associadas a outras proteínas integrais (transmembranas) ou lipídios da membrana.

As proteínas do tipo transmembrana, atravessam a bicamada de um lado a outro. Quando atravessam apenas uma vez, são chamadas unipasso; e, quando passam muitas vezes, são denominadas multipasso.

As proteínas periféricas se associam à membrana de modo indireto, por meio de proteínas integrais, formando ligações não covalentes.

Já as proteínas ancoradas se prendem à bicamada lipídica apenas por uma ligação covalente a um lipídio da membrana.

As proteínas também podem se classificadas de acordo com a sua dificuldade de separação na bicamada. As do tipo 1, transmembranas, e as do tipo 3, ancoradas, ambas proteínas integrais da membrana plasmática, necessitam de métodos mais drásticos para seu isolamento da bicamada lipídica, como o uso de detergentes e de enzimas específicas da família das fosfolipases, respectivamente. Enquanto as proteínas do tipo 2, periféricas, são facilmente isoladas, mediante a alteração branda de ph ou da força iônica da ligação que elas estabelecem com as proteínas integrais da membrana plasmática.

Nesta postagem, foram descritos os principais grupos de proteínas de membrana e suas principais características. Nas postagens que se seguirão, serão abordadas suas respectivas funções na membrana plasmática e sua importância na constituição dinâmica dessa estrutura.

Revisão: Maria Alice do Amaral Kuzel

Referências Bibliográficas:

Montenegro, Mário R; Franco, Marcello. Patologia: processos gerais. 5ª Ed.São Paulo: Atheneu, 2010.

Alberts; Johnson; Lewis; Raff; Roberts; Walter (orgs). Biologia Molecular da célula. 5ª Ed. Artmed, 2010.

Os constituintes lipídios da membrana plasmática (parte 2)

Como foi dito anteriormente, hoje discutiremos sobre o papel que os constituintes lipídicos desempenham na manutenção da integridade da membrana plasmática. Recapitulando, os fosfolipídios predominantes na membrana são: fosfatidilcolina, fosfatidilserina, esfingomielina e fosfatidiletanolamina.

Cada um desses fosfilipídios desempenha funções importantes na dinâmica da membrana. A fosfatidilserina, por exemplo, é carregada negativamente em ph fisiológico e desempenha, na membrana, a função de comunicação intercelular e, no interior das células, a da transferência de mensagens bioquímicas.

O fosfatidilinositol se apresenta em minoria, na membrana, mas é o único que possibilita a ancoragem de proteínas.

Os fosfolipídios se distribuem assimetricamente nas metades da bicamada, na membrana das hemácias, por exemplo. A fosfatidilcolina e a esfingomielina se distribuem apenas na camada voltada para o meio externo, enquanto a fosfatidilserina e a fosfatidiletanolamina se localizam apenas, na camada interna. Essa assimetria causada pela distribuição dos fosfolipídios é funcionalmente importante na conversão de sinais intracelulares em sinais extracelulares, comunicação entre células e na ativação de determinadas enzimas.

O colesterol, lipídio pertencente ao grupo dos esteróis, está diretamente ligado à fluidez da membrana. A presença deste lipídio torna a membrana menos fluida, aumentando sua resistência à deformação e diminuindo sua permeabilidade.

Os glicoesfingolipídios se localizam na superfície extracelular. Os açúcares ficam voltados à superfície, fazendo parte de muitos receptores de sinais na superfície celular.

Devido à fluidez da membrana, os lipídios podem se mover livremente no plano lateral da membrana (translocação), rodar em volta de seu próprio eixo (rotação) ou ainda mover se de um plano a outro da bicamada (flip flop), movimento de raro acontecimento na bicamada, sendo comum no retículo liso, requerendo enzimas específicas e gastos de energia (fig.1).

Figura 1. Movimentos realizados pelos lipídios na membrana plasmática

Nesta postagem, se encerram as principais características dos lipídios e suas devidas funções na bicamada lipídica. Nas próximas postagens, o foco será nas proteínas que estão inseridas nesta bicamada, e a importância destas na entrada e na saída de substâncias por essa dinâmica estrutura. Até a próxima!

Revisão: Maria Alice do Amaral Kuzel

Referências Bibliográficas:

Montenegro, Mário R; Franco, Marcello. Patologia: processos gerais. 5ª Ed.São Paulo: Atheneu, 2010.

Alberts; Johnson; Lewis; Raff; Roberts; Walter (orgs). Biologia Molecular da célula. 5ª Ed. Artmed, 2010.

Os constituintes lipídicos da membrana plasmática

A membrana plasmática é uma importante estrutura que compõe todas as células. Sua importância é devida ao seu papel seletor e delimitador dos ambientes intra e extracelular.

Ela é constituída por uma bicamada lipídica, a qual forma uma barreira hidrofóbica onde estão inseridas proteínas que além de possibilitarem a passagem de algumas substâncias que não conseguem passar espontaneamente pela bicamada, desempenham outras funções, as quais serão discutidas nas próximas postagens.

O principal grupo lipídico constituinte da membrana plasmática são os fosfolipídios.

Estes possuem, em sua estrutura, uma cabeça polar que exibe radical fosfato (eletricamente carregada que se associam a moléculas polares de água) e duas cadeias longas não polares de ácidos graxos (fig.1), determinando seu caráter anfipático ou anfifílico, possibilitando seu arranjo, em que a cabeça polar esteja em contato com os meios aquosos (região hidrofílica), interno e externo da célula, e as caudas apolares voltadas para o centro (região hidrofóbica), e associadas entre si, formando duas camadas justapostas (fig.2).

Figura 1. Esquema estrutural de um   fosfolipídio, uma molécula anfipática

              

Figura 2. Esquema do arranjo da bicamada lipídica na membrana plasmática

Dos fosfolipídios presentes na membrana temos os do tipo fosfoglicídios (fosfatidilcolina, fosfatidiletanoamina, fosfatidilserina ) e os esfigolipídios (esfingomielina, em que o glicerol é substituído por um aminoálcool de cadeia longa, esfingosina). Além dos citados, temos outros constituintes de caráter anfipático, como o colesterol (esterol) e os glicoesfingolipídios (glicolipídios).

O colesterol é um lipídio do grupo dos esteróis, relacionado à fluidez da membrana plasmática; e os glicoesfingolipídios são lipídios com açúcares, ligados às suas cabeças polares.

Nesta postagem, foram apresentados os lipídios constituintes da membrana plasmática com as suas respectivas constituições bioquímica. Posteriormente, serão discutidos seus papéis na bicamada e sua importância na manutenção da integridade desta. Até lá!

Revisão: Maria Alice do Amaral Kuzel

Referências Bibliográficas:

Montenegro, Mário R; Franco, Marcello. Patologia: processos gerais. 5ª Ed.São Paulo: Atheneu, 2010.

Alberts; Johnson; Lewis; Raff; Roberts; Walter (orgs). Biologia Molecular da célula. 5ª Ed. Artmed, 2010.

Uma visão geral da célula

Como pudemos aprender no post anterior, a célula vegetal foi o primeiro tipo celular a ser observado, por Robert Hooke, em 1665. A partir deste marco e do aperfeiçoamento dos equipamentos ópticos, outros tipos celulares  foram descobertos, e a célula pode ser desvendada de maneira mais refinada, corroborando com a constatação de que esta é a unidade básica constituinte de todo ser vivo.

        A célula procariótica é um tipo celular mais rudimentar se comparada à célula eucariótica. A primeira se difere da segunda pela ausência de núcleo individualizado por membrana e por ser ausente de diversidade de organelas membranosas citoplasmáticas.  Seus principais representantes são as bactérias.  Já a célula eucariótica possui um maior nível de complexidade, apresenta em sua constituição geral: membrana plasmática, citoplasma e núcleo.

        Quanto a célula eucariótica, que é o foco deste blog, sua membrana é de natureza lipoproteica e delimita o meio intra e extracelular.  No citoplasma há diversas organelas, compartimentos delimitados por membrana, especializadas em diversas atividades necessárias para a sobrevivência da célula. Estas compreendem: As mitocôndrias, os lisossomos, o reticulo endoplasmático, o aparelho de Golgi e os ribossomos. Todas essas estruturas estão sustentadas por um citoesqueleto, constituídos por três polímeros proteicos designados como microfilamentos (ou filamentos de actina), filamentos intermediários e microtúbulos.  No núcleo está contido o material genético, o DNa, responsável pela hereditariedade. Exemplo de seres que possuem células eucarióticas são: as plantas, os fungos e os animais.

        Esta foi uma breve descrição dos tipos celulares e seus constituintes. Posteriormente cada uma das estruturas citadas será estudada em seu âmbito morfológico e fisiológico. Até a próxima!

Revisão: Kelly Cristina Demarque 

Referências Bibliográficas:

Montenegro, Mário R; Franco, Marcello. Patologia: processos gerais. 5ª Ed. São Paulo: Atheneu, 2010.

Alberts; Johnson; Lewis; Raff; Roberts; Walter (orgs). Biologia Molecular da célula. 5ª Ed. Artmed, 2010.

Biologia Celular: como tudo começou

A Biologia Celular, também conhecida como Citologia, é o âmbito das Ciências Biológicas que possui como sua protagonista: a célula. Esta só foi possível ser descoberta mediante a construção do microscópio óptico, do qual se tem indícios que o primogênito tenha sido construído em 1592 por dois fabricantes de óculos holandeses, Jeniere da Cruz e Zacharias Jansen. Contudo, acredita-se que a primeira observação de materiais biológicos foi feita pelo holandês Antonie Van Leeuwenhoek, que construiu diversos microscópios simples que posteriormente foram aprimorado por Robert Hooke em 1665, possibilitando a visualização de pequenas estruturas que constituíam a cortiça (paredes das células vegetais mortas) que passaram a ser  intituladas: células.

        Com a descoberta da existência desta partícula, componente básico de todo ser vivo, ocorreu o aprimoramento dos equipamentos ópticos e o desenvolvimento de técnicas que aperfeiçoaram a observação e o estudo da célula, tornando possível a descoberta dos constituintes citoplasmáticos que a compunham.

A microcirurgia, por exemplo, é uma das técnicas que permitiu, além do isolamento de uma única célula em cultura, o estudo desta em seu nível fisiológico. O aprimoramento deste estudo, juntamente com a concordância existente entre a citologia e a bioquímica, culminou com o surgimento da citoquímica, permitindo a localização de diferentes compostos celulares em loco.  Posteriormente esta foi combinada com o grande avanço do surgimento do microscópio eletrônico, que continua sendo utilizado atualmente.

Este breve histórico do desenvolvimento da citologia nos permite constatar que só foi possível conhecermos a célula como a conhecemos atualmente devido à construção do microscópio óptico, o grande pioneiro da fantástica biologia celular!

Revisão: Kelly Cristina Demarque

Referências bibliográficas:

Molinaro, Etelcia; Caputo, Luzia; Amendoeira, Regina (orgs). Conceitos e métodos para formação de profissionais em laboratórios de saúde. Rio de Janeiro: Escola politécnica de Saúde Joaquim Venâncio/ Fundação Oswaldo Cruz, 2010. 2 vol.

Montenegro, Mário R; Franco, Marcello. Patologia: processos gerais. 4 Ed. São Paulo: Atheneu, 1999.