Biologia Celular e Molecular

Fisiologia das membranas e suas biomoléculas

A membrana plasmática, ou celular, separa o meio intracelular do extracelular e participa de numerosas funções:

1) é responsável pela manutenção da constância do meio intracelular, controlando as substâncias que entram e saem da célula;

2) por meio de receptores específicos tem a capacidade de reconhecer outras células e diversos tipos de moléculas;

3) membranas de certas células se prendem firmemente umas às outras, formando muitas vezes camadas que delimitam compartimentos diferentes;

4) e podem estabelecer canais de comunicação entre si para trocas de moléculas e íons que participam da coordenação das atividades desses agrupamentos celulares.

Além da membrana que envolve a célula, os eucariotos possuem um elaborado sistema de membranas que divide as células em compartimentos, as organelas. Algumas organelas, como a mitocôndria, são ainda subdivididas internamente por membranas, ampliando a compartimentação e aumentando a eficiência. Por exemplo nas mitocôndrias, as enzimas e transportadores da cadeia de transporte de elétrons encontram-se presos à membrana de forma sequencial, de modo que o produto de um é processado pelo adjacente.

A constituição das membranas celulares é feita principalmente por lipídeos, proteínas e glicídios, com variação da proporção dessas biomoléculas de acordo com o tipo e funções da célula.

Todas as membranas celulares apresentam a mesma organização básica, sendo constituídas por duas camadas lipídicas fluídas e contínuas, onde estão inseridas moléculas proteicas, constituindo um mosaico fluido. A bicamada lipídica é formada por meio de interações hidrofóbicas da região apolar dos lipídeos, que ficam voltadas para o interior da membrana e a porção hidrofílica para o citoplasma ou meio extracelular (meio aquoso). As proteínas de membrana possuem resíduos hidrofílicos e hidrofóbicos que se dispõem de acordo com a região da bicamada, sendo assim, as proteínas podem deslocar-se com facilidade no plano da membrana.

 Membrana by Gi

A atividade metabólica da membrana depende principalmente das proteínas, portanto cada tipo de membrana carrega as proteínas características às suas funções. Essas proteínas de membrana podem ser divididas em dois grandes grupos: integrais e periféricas. As proteínas integrais são firmemente aderidas à membrana, nesse grupo inclui a maior parte das enzimas de membrana, proteínas transportadoras e receptoras. Algumas atravessam inteiramente a bicamada (transmembrana) uma única vez ou várias vezes (transmembrana de passagem múltipla). Já as proteínas periféricas, ou extrínsecas, não interagem com as regiões hidrofóbicas da bicamada, interagem com as proteínas integrais ou com a região lipídica polar.

As células apresentam, na superfície externa da membrana celular, uma camada de glicídios ligados a proteínas ou lipídeos, o glicocálice, que é formado:

1) pelas porções glicídicas das moléculas de glicolipídeos de membrana, que fazem saliência na superfície de membrana;

2) por glicoproteínas integrais da membrana ou adsorvidas após secreção;

3) por proteoglicanas, todas secretadas e em seguida, adsorvidas pela superfície celular.

Os glicídios são componentes de muitos receptores da superfície celular, geralmente compostos por seis carbonos (hexoses), como glicose, manose, frutose que, associados em diferentes proporções, formam uma enorme variedade de cadeias. O reconhecimento, pelam ligação de uma molécula específica (sinal químico ou ligante) a um receptor, desenc<deia uma resposta que varia conforme a célula e o estímulo recebido (contração ou movimento, inibição ou estímulos de secreção, síntese de anticorpos, proliferação mitótica, etc).

A travessia de substâncias pela membrana varia de acordo com suas características químicas. Compostos hidrofóbicos atravessam mais facilmente que hidrofílicos. Contudo, a membrana é muito permeável a água e certas substâncias hidrofílicas graças a proteínas transmembranas que formam poros funcionais (aquaporinas). Assim, a substância pode atravessar a membrana por meio de difusão passiva, partindo do lado que o soluto está em maior concentração para menor concentração, ou por transporte ativo, quando a molécula vai contra o gradiente, ou seja, de menor para maior concentração, neste caso com gasto de energia (ATP).

Há ainda a difusão facilitada, onde a substância se move de acordo com o gradiente, porém mais rapidamente que na difusão passiva e com gasto energético.

A célula também pode facilitar o transporte de moléculas e íons utilizando o potencial energético de gradiente de alguns íons (Na+, K+, H+). O co-transporte que movimenta molécula e íon na mesma direção chama-se simporte, enquanto no co-transporte antiporte molécula e íon que fornece energia movem-se em direção contrária.

Moléculas grandes, como polissacarídeos, não passam pela membrana celular. A entrada dessas substâncias é feita por endocitose e a saída por exocitose. Nesses processos o transporte é realizado por meio de vesículas limitadas por membranas, formadas por invaginação da membrana (plasmática ou de organelas) seguidas de fusão e separação de um seguimento da mesma.

A endocitose é dividida em pinocitose, quando as vesículas são de pequena dimensão e as moléculas transportadas solúveis, ou fagocitose, quando o material envolvido pela membrana não está dissolvido. São processos com gasto energético e muito seletivo para certas substâncias.

Na exocitose, a vesícula que se encontra no citoplasma (lisossomo ou enzimas que vão atuar no exterior da célula) migra em direção à periferia celular, em seguida ocorre a fusão com a membrana e, por fim, lança-se o conteúdo da vesícula no meio extracelular.

Por meio desses diversos processos de transporte a membrana realiza sua função de manter constante o conteúdo celular, absorvendo as substâncias necessárias às atividades celulares, expelindo aquelas que não são necessárias ou moléculas que atuarão no meio extracelular e, além disso, digerindo e eliminando elementos que possam ser prejudiciais ao organismo ou mesmo fonte de nutrientes, como fazem alguns protozoários que se alimentam por fagocitose de outros microrganismos menores.

Para saber mais:

http://www.estudopratico.com.br/organelas-celulares-quais-sao-e-suas-funcoes/

http://www.infoescola.com/citologia/transporte-passivo/

http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito12.php

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