Membranas Biológicas - Laboratório de Física Biológica

Membranas Biológicas
Aula I
As Membranas Biológicas
características gerais:
As membranas biológicas basicamente definem
compartimentos
Determinam a comunicação entre o lado interno
com o lado externo da célula (ou organela)
- controle da passagem de íons e outras
moléculas
- informação: mudanças conformacionais dos
componentes da membrana
Sistemas enzimáticos associados a membranas
- Catálise de reações transmembranares ou
de reações sequênciais que ocorrem no plano da
membrana
As membranas biológicas compartilhas numerosas
características em comum, mas também se caracterizam
por sua ELEVADA DIVERSIDADE
ÖDiversidade proteínas de membrana.
Diversidade de funções.
ÖDe que maneira interagem umas com as
outras.
ÖDe que maneira interagem com os outros
componentes citoplasmáticos
Diferentes morfologias
Heterogeneidade no plano da membrana.
(Assimetria lateral)
Funções da membrana
-Forma compartimentos especializados por ser seletivamente
permeável
- forma ambiente único diferente do externo
- pode concentrar moléculas de espécies diferentes
- pH e cargas diferentes
-Distribuição assimétrica de proteínas
-Reconhecimento célula-célula
-Moléculas receptoras de sinalização que induz reações
intracelulares
-Controle de seqüências de reações
-Produto de uma enzima serve de substrato para a enzima
seguinte
Organização de uma célula eucariótica
(altamente compartimentalizada dentro do citosol, organelas e
complexos moleculares específicos)
•
funções das membranas (com o auxílio de proteínas de
membranas)
-manter a permeabilidade seletiva de moléculas pequenas e grandes
-controlar o fluxo de informação (hormônios e metabólitos)
-suporte para os processos de conversão de energia
gradientes de íons e voltagem
fenômenos sensoriais
representação esquemática do modelo do "mosaicofluido", segundo Singer & Nicolson (1972)
(Science, 1972:175, 720-731.)
Singer e Nicolson:
Nicolson
Modelo do Mosaico Fluido.
“A membrana é formada por uma
bicamada fosfolipídica fluida na qual
as proteínas globulares são livres
para se difundirem e estão embebidas
ou imersas em diferentes graus”
O modelo do mosaico fluido de Singer e Nicolson
-A membrana é um fluido mosaico de fosfolipídios e
proteínas
-Tipos de membranas de proteínas
-Proteínas integrais
-Proteínas periféricas ligadas a superfície
- Regiões de membrana diferem em proteínas
- lado interno x externo
- proteínas expostas a somente um lado da superfície
- exposta am ambos os lados
- regiões dentro da bicamada
-Membrana lipídica é um fluido bidimensional
-Proteínas podem se mover lateralmente
Na últimas décadas:
Este modelo continua sendo o suporte teórico
da membranologia.
Se tem prestado especial atenção a:
9 Como as propriedades físico-químicas da
bicamada regulam a função de proteínas de
membrana.
9 Dinâmica das membranas e sua relação com
a sua função.
Limitacões atuais do Modelo do Mosaico Fluido:
/ Nem todas as proteínas são livres para
difundir na membrana
/ Existem domínios laterais no plano da
membrana
/ Presença de um citoesqueleto
/ certos domínios da membrana poderiam não
estar organizados em um bicamada tradicional
(hipótese)
Os lípidios que forma as
bicamada
™Ácidos graxos
™Derivados de glicerol
™Derivados da Esfingosina
™O Esteróides
™O Fosfolípidios Diols
CH OH
2
CHOH
CH OH
2
OH
CH 3
(CH 2)12 CH
CH
CH
CH
CH 2 OH
CH2
CH2
OH
OH
NH 2
HO
Ácidos graxos
Triacilglicerídios ou triglicerídios (não são
componentes de membrana)
- Óleos e gorduras
Maior fonte de energia para muitos organismos
Empacotamento eficiente
Isolação, energia s/ nitrogênio, forma armazenamento
de água (corcova do camelo)
Alcoxilípidos
O
1-O-alquenil-2-acil-gliceridio
O
O O
R
O
O
1-O- alquil-2-acil-gliceridio
O O
R
O
O
1,2-di-O-alquil-gliceridio
O
R
São lípidios típicos das bactérias.
Esfingolípidios:
Derivados do amino-álcool monoinsaturado de 18 átomos
de C:esfingosina ou de seus similares
(dihidroesfingosina, etc.)
OH
CH3 (CH2)12 CH CH CH CH
CH2 OH
NH2
Através do N amina se liga um ácido graxo de cadeia
longa através de una ligação amida.
Ceramida
OH
CH3 (CH2)12 CH CH CH CH CH2 OH
CO NH
Esfingolípidios:
Esfingolípidios
ESFINGOFOSFOLIPíDiOS.
O
OH
CH
3
(CH
2 ) 12
CH
CH
CH
CH
CO
NH
CH
P
O
2
O
X
O-
ESFINGOGLICOLIPíDiOS
OH
CH
3
(CH
2 ) 12
CH
CH
CH
CH
CO
NH
CH
2
O
oligosacarido
Os esfingoGLICOlípidos.
lípidos
OH
CH 3
(CH 2)12 CH
CH
CH
CH
CO
NH
CH 2 O
AZUCAR
β
Se o açúcar é um monosacaridio neutro: glicose o galactose:
CEREBROSíDiO
GLUCOCEREBROSIDO
(Tecido não neuronal)
GALACTOCEREBROSIDO
(Tecido neuronal)
Em algumas ocasiões sulfatado na posição 3 da
galactose: SULFATADOS: RECEPTORES
Os Esteróides
São moléculas muito mais compactas e apolares que
os lípidos descritos anteriormente.
São derivados do ciclopentanoperhidrofenantreno, um
hidrocarboneto tetracíclico saturado.
Se encontram tanto no reino animal, vegetal como no
mundo microbiano.
ESTERÓIDES TIPICOS:
Animais: Colesterol.
Plantas: Fitosterídes: Estigmasterol e Sitosterol.
Leveduras: Micosteróides: Ergosterol.
Os procariontes contêm muito pouco ou nenhum
colesterol.
A estrutura do colesterol. (A) formula, (B) desenho
esquemático, (C) modelo espacial.
Colesterol numa bicamada lipídica.
Cabeça polar
β
HO
Estrutura
rígida plana
Cola no
Polar=Rotação
livre.
Posicionamento do
colesterol
na membrana