Retomando de onde paramos semana passada...

Mitocôndria: origem

Cloroplastos

• Encontrados apenas em células de plantas e algas; • Estrutura mais complexa que

das mitocôndrias: além das

duas membranas circundantes, há inúmeras membranas

internas contendo clorofila; • Realizam a fotossíntese;

• Possuem seu próprio DNA e reproduzem-se por simples divisão.

Cloroplasto: origem

Outras organelas

delimitadas por membranas

• Retículo endoplasmático (RE):

local onde os componentes de membrana e material destinado à exportação são “montados” • Aparelho de Golgi recebe e

modifica moléculas provenientes do RE e as redireciona;

• Lisossomos: organelas

irregulares envolvidas na

digestão intracelular (nutrição, reciclagem, excreção)

• Peroxissomas: vesículas que

fornecem o ambiente de contenção p/ o Peróxido de Hidrogênio

O Citosol

• Contém grandes e pequenas moléculas tão comprimidas que se comporta mais como um gel aquoso;

• É o local de muitas reações químicas fundamentais;

• Contém ribossomos: pequenas partículas responsáveis pela síntese de proteínas;

• Contém filamentos longos e delgados de proteínas

• Organização dos componentes celulares

• Interação mecânica com o ambiente

• Movimentos coordenados

Ações dependentes do citoesqueleto

“ossos e músculos” celulares

MT = microtúbulos

IF = filamentos intermediários AF = filamentos de actina

Componentes do citoesqueleto:

filamentos protéicos

Distribuição dos filamentos do citoesqueleto em

células eucarióticas epiteliais do intestino

Biomembranas

Cap. 11(p 365 a 377) e 12 (p 390 a 410)-

Fundamentos da Biologia Celular- Alberts- 2ª

Grupos de cabeças polares Caudas hidrofóbicas Grupos de cabeças polares Bicamada da membrana

As biomembranas formam estruturas fechadas

• A estrutura da bicamada é similar para as

biomembranas;

• Composição lipídica e protéica;

• Delimitam compartimentos;

Propriedades da bicamada

• Barreira impermeável a compostos hidrofílicos;

• Estabilidade:

interações hidrofóbicas e van de Waals mantém sua

arquitetura mesmo com variações de pH e força iônica

do ambiente externo

Composição lipídica

colesterol

TODAS SÃO MOLÉCULAS ANFIPÁTICAS !

Fosfoglicerídeos (fosfatidilcolina)

Cabeça polar

esfingolipídeos

Moléculas anfipáticas são moléculas que apresentam a característica de possuírem uma região hidrofílica

(solúvel em meio aquoso), e uma região hidrofóbica (insolúvel em água, porém solúvel em lipídios e solventes

Fosfoglicerídeos

Estruturas derivadas do glicerol-3-fosfato (estrutura em vermelho) As 2 cadeias acil graxas podem diferir:

-No número de C (~16 a 18); -No grau de saturação

(0 a 2 insaturações); O fosfoglicerídeo é classificado segundo a natureza de sua cabeça polar.

Cauda hidrofóbica

Esfingolipídeos

•Derivados da esfingosina = um álcool amino com uma longa cadeia de hidrocarbonos.

•A esfingomielina (SM) é o esfingolipídeo mais abundante (é um fosfolipídeo também)

esfingomielina

glicosilcerebrosíde o

Colesterol

•Especialmente abundante nas membranas plasmáticas de células de mamíferos.

•Não pode formar estrutura de bicamada, exceto quando misturados a fosfolipídeos.

Efeito hidrofóbico:

H

O se organiza ao redor

Fosfolipídeos dispersos em água espontaneamente formam esferas

chamadas lipossomas.

Cavidade aquosa

Fluidez da bicamada:

Uma bicamada de fosfolipídeos pode existir em 2 estados físicos dependendo da temperatura:

- estado gel: em baixas temperaturas

(baixa fluidez no plano da bicamada)

- estado fluido (aumento temperatura)

Membranas biológicas são fluidas...

A temperatura de mudança de gel-fluido é dita

temperatura de transição.

depende da natureza química dos componentes da membrana.

Fluidez de bicamadas lipídicas

Fluidez permite:

• rápida difusão das proteínas de membrana no plano da bicamada

• interação com outras proteínas • fusão de membranas diferentes com a consequente redistribuição dos lipídeos e proteínas

FLUIDEZ

Cadeias acil graxas insaturadas = menos interações …membrana + fluida Cadeias acil graxas curtas= > fluidez

Longas caudas saturadas= estado gel

bactérias, leveduras adaptam-se: altas T produzem lípideos com caudas mais longas e saturadas

Plantas: produzem lipídeos insaturados (fluidos)

Animais: já produzem gorduras saturadas, portanto, seus lipídeos são mais “sólidos”...

Movimento dos lipídeos nas bicamadas

• A movimentação térmica permite que as moléculas lipídicas movimentem-se no plano da bicamada.

“flip-flop” é raro Difusão lateral

107x/seg

Colesterol = torna as membranas menos fluidas

e menos permeáveis, mas tende a impedir a

transição de fase (Cristalização)

O colesterol apresenta efeito de

ordenamento na bicamada de PC

Proteínas de membrana

• A bicamada lipídica promove a estrutura básica de todas as membranas celulares e é uma barreira semipermeável a moléculas.

• A maior parte das funções da membrana são desempenhadas pelas proteínas de membrana. Podem ser:

- transportadoras -âncoras;

-receptoras

Como as proteínas de membrana se

associam a bicamada lipídica?

Proteínas integrais de membrana: é preciso

“desmontar” a bicamada para extraí-las

Proteínas periféricas de

membrana

Bicamada lipídica

As hélices  embebidas na membrana são as estruturas

secundárias predominantes nas proteínas transmembrana

Modelo estrutural da bacteriorrodopsina, que atua como fotorreceptor em algumas bactérias (exporta H+ ativamente)

“Barris” de fitas  podem atravessar a membrana

Modelo de uma porina (OmpX) encontrada na membrana externa de E. coli

Princípios do transporte

• Há diferenças entre a composição dentro e fora da célula;

• A distribuição de íons

dentro e fora da célula é controlada por proteínas transportadoras na membrana e, em parte, pelas características de permeabilidade da própria bicamada.

As bicamadas são impermeáveis a solutos e íons

• A taxa de difusão de uma molécula qualquer varia

dependendo de seu tamanho e de suas características

de solubilidade...

Em geral:

quanto menor e + hidrofóbico, + rápido se difunde

Portanto moléculas hidrofóbicas e pequenas como

esteróides penetram facilmente nas células, mas

substancias grandes e hidrofílicas (como grande parte

das proteínas) precisam de mecanismos específicos

para sua entrada.

As proteínas de membrana pertencem à

duas classes

•

Proteínas carreadoras

:

– Permitem a passagem apenas da molécula soluto que se encaixa no seu sítio de ligação e a transfere através da membrana por alteração conformacional.

•

Proteínas de canais

– Discriminam a molécula com base no tamanho e carga elétrica; – Se o canal está aberto, moléculas de tamanho e carga

As proteínas de membrana pertencem à

duas classes

Transporte passivo ou ativo?

A direção depende de [soluto] relativas, em grande parte.

– TRANSPORTE PASSIVO = moléculas fluem de regiões  [ ] para [ ] – TRANSPORTE ATIVO = moléculas vão contra um gradiente de [ ]

Proteínas carreadoras

• Transportam moléculas orgânicas pequenas (açúcares, aminoácidos, nucleotídeos, etc.);

• Altamente seletivas;

• Cada membrana têm seu conjunto próprio; • Facilitam transportes ativo e passivo;

Carreador de glicose: mudança conformacional da proteína carreadora pode mediar o transporte passivo de um soluto como glicose

Carreador de glicose da membrana plasmática de

células hepáticas de mamíferos

• Numa conformação o carreador expõe sítios de ligação

p/ glicose no exterior da célula,

noutra expõe sítios no interior...

• Embora passivo, o transporte é seletivo!

• A direção é dada pelo gradiente de [ ]

Para moléculas carregadas...

A maioria das membranas possui uma diferença no potencial elétrico em cada lado

Potencial de membrana

Essa diferença de potencial exerce uma força em qualquer molécula eletricamente carregada...

Em geral:

o lado citoplasmático está com potencial negativo em relação ao lado de fora,

Há uma tendência a “puxar’’ cátions e impelir ânions, mas o soluto também tende a mover-se de acordo com seu gradiente de [ ].

Assim:

• As forças do gradiente de [ ] + voltagem através da

membrana geram

Gradiente eletroquímico de soluto

(força motriz líquida)

Determina a direção do

transporte passivo

através da membrana

O

transporte ativo

move solutos

contra seu gradiente

O transporte ativo

O transporte passivo não é suficiente...

O transporte ativo se dá em 3 formas principais:

– Transportadores acoplados: ligam o transporte desfavorável de um soluto ao transporte favorável de outro soluto;

– Bombas ativadas por ATP: acoplam o transporte desfavorável à hidrólise de ATP;

– Bombas movidas à luz: unem o transporte desfavorável a uma entrada de energia luminosa.

Bombas ativadas pelo ATP

• Todas são proteínas de transmembrana com um ou + sítios de ligação para o ATP na face citosólica da membrana;

• ATPases que normalmente não hidrolisam ATP em ADP + Pi a não ser que os íons ou outras moléculas sejam transportados

simultaneamente.

• As células animais usam a energia da hidrólise do ATP para bombear Na+ para fora da célula na bomba de Na+/K+

Transportadores acoplados

• Proteínas carreadoras nas quais o movimento favorável do 1o soluto fornece energia para o transporte desfavorável do 2o soluto.

São usados em transporte passivo e ativo.

• SIMPORTADOR = se os 2 vão para a mesma direção

• ANTIPORTADOR = se deslocam-se em direções opostas

ANTIPORTADOR

O movimento da água

• A pressão osmótica causa o movimento da água através das membranas;

• As bicamadas lipídicas puras são quase impermeáveis, mas a > parte das membranas celulares tem

proteínas de canal de água Aquaporinas aumentam a permeabilidade