Membrana Plasmática e Parede Celular

7ª. aula

Membrana Plasmática

A membrana plasmática (M.P.) define o exterior da célula e controla o movimento de moléculas entre o citosol e o meio extracelular.

A M.P. é constituída de uma dupla camada de fosfolipídios

associada à uma série de proteínas e, em menor proporção, moléculas de carbohidratos.

O interior da M.P. é extremamente hidrofóbico devido à presença das caudas dos fosfolipídios. Já a superfície da M.P.forma uma estrutura hidrofílica, com a presença de proteínas e carbohidratos.

A dupla camada de fosfolipídios possui duas propriedades importantes. Primeiro, o centro hidrofóbico é uma barreira impermeável à passagem de substâncias hidrofílicas.

É importante destacar que esta barreira é modulada pela presença de proteínas associadas à membrana que asseguram o transporte de moléculas através da membrana.

A segunda propriedade da dupla camada de fosfolipídios é a estabilidade. Independentemente da variação da força iônica e do pH, a arquitetura característica é mantida.

Uma das funções mais importantes da M.P. é a permeabilidade seletiva. Isto é, ela permite a passagem de substâncias mais facilmente que outras.

Um dos eventos mais importantes na evolução da vida foi a formação de uma membrana que delimitou uma solução diferente do meio exterior, embora permitisse a absorção seletiva de moléculas necessárias ao seu funcionamento.

Os fosfolipídios são moléculas anfipáticas, isto é, possuem uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica.

Uma pergunta interessante é como os fosfolipídios e as proteínas são organizados na M.P.?

O Modelo do Mosaico Fluido propõe que a M.P. é uma estrutura fluida com um “mosaico” de diferentes proteínas, integradas ou associadas parcialmente à M.P.

Os fosfolipídios formam o componente principal da M.P., mas são as proteínas que determinam a maior parte de suas funções específicas.

Os diferentes tipos celulares dentro de um mesmo indivíduo possuem diferentes tipos de proteínas de membrana.

Proteínas de membrana e suas funções

Existem duas populações principais de proteínas de membrana: as proteínas integrais e as proteínas periféricas.

As proteínas integrais penetram no núcleo hidrofóbico da dupla camada de fosfolipídios. Muitas proteínas apresentam domínios transmembrana, que atravessam completamente a M.P. Portanto, estes domínios consistem em uma série de aminoácidos hidrofóbicos, normalmente formando estruturas do tipo α-hélices.

Estrutura de uma proteína integral

As proteínas periféricas não estão inseridas na camada de fosfolipídios; elas encontram-se fracamente associadas à superfície da membrana. Frequentemente estão associadas às proteínas integrais.

Principais funções das proteínas da M.P.

1. Transporte: a proteína proporciona um canal hidrofílico através da M.P. que é seletivo á determinados solutos. Outras “bombeiam” substâncias de um lado para o outro via alteração de sua estrutura. Muitas proteínas utilizam ATP para efetuar este processo.

Principais funções das proteínas da M.P.

2. Atividade Enzimática: a proteína de membrana pode ser uma enzima com seu sítio ativo exposto à substâncias localizadas na soluçãoadjacente. Em muitos casos, várias proteínas em uma membrana sãoorganizadas em um “time” que executam etapas sequenciais de uma rota metabólica.

Principais funções das proteínas da M.P.

3. Transdução de Sinal: a proteína de membrana pode ter um sítio de ligação com um formato específico para um “mensageiro químico ouligante”, como um hormônio. O sinal externo pode causar uma alteração conformacional na proteína (receptor) que “transmite” a mensagem ao interior da célula.

Principais funções das proteínas da M.P.

4. Reconhecimento célula-célula: algumas glicoproteínas servem como identificadoras de sinais que são reconhecidas especificamente por outras células.

Principais funções das proteínas da M.P.

5. Ligação intercelular: Proteínas de membrana de células adjacentes podem ser mantidas unidas em vários tipos de junções.

Principais funções das proteínas da M.P.

6. Ligação ao citoesqueleto e matriz extracelular (MEC): Microfilamentos ou outros elementos do citoesqueleto podem ligar-se a proteínas da M.P., uma função que auxilia na manutenção da forma da célula, além de estabilizar a localização de certas proteínas de membrana. Proteínas que aderem à MEC podem coordenar alterações tanto extracelulares quanto intracelulares.

O papel dos carbohidratos (CHOs) da M.P.

no reconhecimento célula-célulaA habilidade de uma célula distinguir um tipo de célula vizinha de outra

é um processo essencial para o funcionamento de um organismo. Por exemplo, isto é importante na organização das células em tecidos e órgãos em um embrião animal. Esta é também a base da rejeição decélulas “estrangeiras” pelo sistema imunológico, uma importante linha de defesa dos animais vertebrados.

Os CHOs de membrana são usualmente pequenos, cadeias ramificadas com menos de 15 unidades de açúcar. Quando estão associados aos lipídios, formam os glicolipídios, e quando associados às proteínas, formam as glicoproteínas.

Os CHOs de membrana servem como marcadores para distinguir um tipo de células de outro. Por exemplo, os 4 tipos sanguíneos humanos A, B, AB e O, refletem a variação nos CHOs presentes na superfície dos eritrócitos.

Síntese e distribuição dos componentes da

M.P.

O processo inicia-se com 1) síntese de proteínas e lipídios no R.E. Os carbohidratos (CHOs) são adicionados às proteínas formando as glicoproteínas. 2)

No aparato de Golgi as glicoproteínassofrer novas modificações nos CHOs, e os lipídios adquirem CHOs, formando os glicolipídios. 3) Proteínas transmembrana, glicoproteínas de membrana e proteínas a serem secretadas são transportadas em vesículas à M.P. 4) as vesículas fundem-se à M.P., liberando as proteínas secretadas. A fusão das vesículas posiciona os CHOsdas glicoproteínas e glicolipídios de membrana do lado externo da M.P.

Parede Celular

A parede celular (P.C.) é uma estrutura extracelular que distingue as células vegetais das células animais. Esta estrutura rígida circunda a célula e permite o contato com células vizinhas.

Uma célula jovem de uma planta secreta uma camada fina e flexível de P.C. chamada de parede celular primária. Entre paredes primárias de células adjacentes encontra-se a lamela média, uma fina e rica camada de polissacarídios “grudentos” chamados de pectinas. As pectinas são utilizados como espessantes na formação de geléias e gelatinas.

Em cereais, dois tipos de polissacarídios (celulose e arabinoxilanos) são predominantes na composição da parede celular. Esta situação é oposta à outras plantas, onde arabinoxilanos são raros na parede celular primária, enquanto que os xiloglucanos e pectinas estão presentes em quantidades muito superiores.

Os arabinoxilanos compõem cerca de 65% do conteúdo de fibra da farinha e do grão de trigo, sendo muito importantes para as propriedades de panificação e valor nutricional dos produtos à base de trigo.

Quando a célula torna-se madura e pára o seu crescimento, ela aumenta a espessura de sua parede. Algumas plantas fazem isso simplesmente secretando substâncias na parede primária. Outras células adicionam uma parede celular secundária entre a membrana plasmática e a parede primária.

A parede secundária é frequentemente depositada sob a forma de camadas e possui uma forte e durável matriz que confere proteção e suporte à célula. A madeira, por exemplo, é constituída principalmente pela parede celular secundária.

A parede celular de uma planta deve ser vista como um sistema dinâmico participando de eventos importantes no controle da diferenciação das plantas durante a embriogênese e o crescimento.

A principal função da parede celular é suportar a pressão osmótica causada pela turgescência da célula. A P.C. é formada por microfibrilasde celulose embebidas em uma matriz composta por pectina, além de outros monosacarídios e hemicelulose.

As microfibrilas de celulose são formadas no lado externo da M.P., enquanto que a hemicelulose e a pectina são formados no aparato de Golgi e transportados à superfície celular onde forma uma rede de conexões.

Plasmodesmata

As células de plantas podem comunicar-se diretamente através de junções especializadas (canais) chamadas de plasmodesmata. O conteúdo do citosol de células adjacentes é conectado por esta estrutura.

Água e pequenos solutos passam livremente de célula a célula e, experimentos recentes mostraram que proteínas específicas e RNA também podem mover-se através destes canais.

As moléculas a serem transportadas para a outra célula aparentemente chegam aos plasmodesmata via movimentação através das fibras do citoesqueleto.