Características, Funções e Estrutura da Membrana Plasmática

O membrana plasmática,Mebrana celular, plasmamalem ou membrana citoplasmática, é uma estrutura de natureza lipídica que envolve e delimita as células, sendo um componente indispensável de sua arquitetura. As biomembranas têm a propriedade de envolver uma certa estrutura com o exterior. Sua principal função é servir de barreira.

Além disso, controla o trânsito de partículas que podem entrar e sair. As proteínas da membrana agem como "portas moleculares" com porteiros bastante exigentes. A composição da membrana também tem um papel no reconhecimento celular.

Estruturalmente, são bicamadas formadas por fosfolipídios, proteínas e carboidratos que ocorrem naturalmente. Analogamente, um fosfolípido representa um fósforo com uma cabeça e uma cauda. A cauda é constituída por cadeias carbonatadas insolúveis em água, estas são agrupadas para dentro.

Em contraste, as cabeças são polares e dão o ambiente celular aquoso. As membranas são estruturas extremamente estáveis. As forças que os mantêm são as de van der Waals, entre os fosfolipídios que as compõem; Isso permite que eles circundem com firmeza a borda das células.

No entanto, eles também são bastante dinâmicos e fluidos. As propriedades das membranas variam de acordo com o tipo de célula analisada. Por exemplo, os glóbulos vermelhos devem ser elásticos para se moverem através dos vasos sanguíneos.

Em contraste, nos neurônios, a membrana (bainha de mielina) tem a estrutura necessária para permitir eficientemente a condução do impulso nervoso.

Índice

• 1 características gerais
  • 1.1 Fluidez da membrana
  • 1.2 Curvatura
  • 1.3 Distribuição lipídica
• 2 funções
• 3 Estrutura e composição
  • 3.1 modelo de mosaico fluido
  • 3.2 Tipos de lípidos
  • 3.3 jangadas lipídicas
  • 3.4 Proteínas de Membrana
• 4 referências

Características gerais

As membranas são estruturas bastante dinâmicas que variam muito dependendo do tipo de célula e da composição de seus lipídios. As membranas são modificadas de acordo com essas características da seguinte maneira:

Fluidez da membrana

A membrana não é uma entidade estática, comporta-se como um fluido. O grau de fluidez da estrutura depende de vários fatores, incluindo a composição lipídica e a temperatura a que as membranas estão expostas.

Quando todas as ligações que existem nas cadeias de carbono estão saturadas, a membrana tende a se comportar como um gel e as interações de van der Waals são estáveis. Por outro lado, quando há ligações duplas, as interações são menores e a fluidez aumenta

Além disso, há um efeito do comprimento da cadeia de carbono. Quanto mais tempo, mais interações ocorrem com seus vizinhos, aumentando assim a fluência. À medida que a temperatura aumenta, a fluidez da membrana também aumenta.

O colesterol tem um papel indispensável na regulação da fluidez e depende das concentrações de colesterol. Quando as caudas são longas, o colesterol age como um imobilizador delas, diminuindo a fluidez. Este fenômeno ocorre em níveis normais de colesterol.

O efeito muda quando as concentrações de colesterol são menores. Ao interagir com as caudas dos lipídios, o efeito que causa é a separação destes, reduzindo a fluidez.

Curvatura

Como a fluidez, a curvatura da membrana é determinada pelos lipídios que compõem cada membrana em particular.

A curvatura depende do tamanho da cabeça do lipídio e da cauda. Aqueles com longas caudas e cabeças grandes são planas; aqueles com cabeças relativamente menores tendem a se curvar muito mais do que o grupo anterior.

Essa propriedade é importante em fenômenos de evaginação de membrana, formação de vesículas, microvilosidades, entre outros.

Distribuição lipídica

As duas "folhas" que compõem cada membrana - lembramos que é uma bicamada - não têm a mesma composição de lipídios dentro dela; portanto, diz-se que a distribuição é assimétrica. Este fato tem importantes conseqüências funcionais.

Um exemplo específico é a composição da membrana plasmática dos eritrócitos. Nessas células sangüíneas, a esfingomielina e a fosfatidilcolina (que formam membranas com maior fluidez relativa) são encontradas de frente para o exterior da célula.

Os lipídios que tendem a formar estruturas mais fluidas enfrentam o citosol. Esse padrão não é seguido pelo colesterol, que é distribuído mais ou menos homogeneamente em ambas as camadas.

Funções

A função da membrana de cada tipo de célula está intimamente relacionada à sua estrutura. No entanto, eles cumprem funções básicas.

As biomembranas são responsáveis ​​por delimitar o ambiente celular. Da mesma forma, existem compartimentos membranosos dentro da célula.

Por exemplo, as mitocôndrias e os cloroplastos são envolvidos por membranas e essas estruturas estão envolvidas nas reações bioquímicas que ocorrem nessas organelas.

As membranas regulam a passagem de materiais para a célula.Graças a esta barreira, os materiais necessários podem entrar, passivamente ou ativamente (com a necessidade de ATP). Além disso, materiais indesejáveis ​​ou tóxicos não entram.

As membranas mantêm a composição iônica da célula em níveis apropriados, através dos processos de osmose e difusão. A água pode viajar livremente dependendo do seu gradiente de concentração. Sais e metabólitos têm transportadores específicos e também regulam o pH celular.

Graças à presença de proteínas e canais na superfície da membrana, as células vizinhas podem interagir e trocar materiais. Desta forma, as células se unem e os tecidos são formados.

Finalmente, as membranas abrigam um número significativo de proteínas sinalizadoras e permitem interação com hormônios, neurotransmissores, entre outros.

Estrutura e composição

O componente básico das membranas são os fosfolipídios. Estas moléculas são anfipáticas, têm uma zona polar e uma apolar. O polar permite que eles interajam com a água, enquanto a cauda é uma cadeia de carbono hidrofóbica.

A associação destas moléculas ocorre espontaneamente na bicamada, com as caudas hidrofóbicas interagindo entre si e as cabeças apontando para o exterior.

Em uma pequena célula animal encontramos um número incrivelmente grande de lipídios, da ordem de 10⁹ moléculas As membranas têm uma espessura de aproximadamente 7 nm. O núcleo interno hidrofóbico, em quase todas as membranas, ocupa uma espessura de 3 a 4 nm.

Modelo de mosaico fluido

O modelo atualmente manipulado por biomembranas é conhecido como "mosaico fluido", formulado na década de 70 pelos pesquisadores Singer e Nicolson. O modelo propõe que as membranas sejam formadas não apenas de lipídios, mas também de carboidratos e proteínas. O termo mosaico refere-se à referida mistura.

A face da membrana que está voltada para o exterior da célula é chamada de face exoplasmática. Em contraste, o lado interno é o citosólico.

Essa mesma nomenclatura é aplicada às biomembranas que compõem as organelas, com a exceção de que a face exoplasmática, neste caso, aponta para o interior da célula e não para o exterior.

Os lipídios que compõem as membranas não são estáticos. Estes têm a capacidade de se mover, com algum grau de liberdade em regiões específicas, através da estrutura.

As membranas são compostas por três tipos fundamentais de lipídios: fosfoglicérides, esfingolipídios e esteróides; todas elas são moléculas anfipáticas. Em seguida, descreveremos em detalhes cada grupo:

Tipos de lipídios

O primeiro grupo, composto por fosfoglicéridos, provém do glicerol-3-fosfato. A cauda, ​​com caráter hidrofóbico, é composta de duas cadeias de ácidos graxos. O comprimento das cadeias é variável: elas podem ter 16 a 18 carbonos. Eles podem ter ligações simples ou duplas entre os carbonos.

A subclassificação deste grupo é dada pelo tipo de cabeça que eles apresentam. As fosfatidilcolinas são as mais abundantes e a cabeça contém colina. Em outros tipos, moléculas diferentes, como etanolamina ou serina, interagem com o grupo fosfato.

Outro grupo de fosfoglicerídeos são os plasmalogênios. A cadeia lipídica está ligada ao glicerol por uma ligação éster; Por sua vez, há uma cadeia de carbono ligada ao glicerol por meio de uma ligação éter. Eles são bastante abundantes no coração e no cérebro.

Esfingolipídeos vêm da esfingosina. A esfingomielina é um esfingolípide abundante. Os glicolípidos são constituídos por cabeças formadas de açúcares.

A terceira e última classe de lipídios que compõem as membranas são esteróides. Eles são anéis formados de carbonos, unidos em grupos de quatro. O colesterol é um esteróide presente nas membranas e particularmente abundante em mamíferos e bactérias.

Jangadas lipídicas

Existem zonas específicas das membranas de organismos eucarióticos onde o colesterol e os esfingolípidos estão concentrados. Esses domínios também são conhecidos como jangadas Lipídico

Dentro dessas regiões eles também abrigam proteínas diferentes, cujas funções são a sinalização celular. Acredita-se que os componentes lipídicos modulam os componentes proteicos nas jangadas.

Proteínas de membrana

Dentro da membrana plasmática são ancorados uma série de proteínas. Estes podem ser integrais, ancorados aos lipídios ou localizados na periferia.

As integrais passam pela membrana. Portanto, eles devem possuir domínios proteicos hidrofílicos e hidrofóbicos para poder interagir com todos os componentes.

Nas proteínas que estão ancoradas nos lipídios, a cadeia de carbono é ancorada em uma das camadas da membrana. A proteína não entra realmente na membrana.

Finalmente, os periféricos não interagem diretamente com a zona hidrofóbica da membrana. Pelo contrário, eles podem ser unidos por meio de uma proteína integral ou pelas cabeças polares. Eles podem estar localizados em ambos os lados da membrana.

A porcentagem de proteínas em cada membrana varia amplamente: de 20% em neurônios a 70% na membrana mitocondrial, pois precisa de uma grande quantidade de elementos protéicos para realizar as reações metabólicas que ocorrem ali.

Referências

1. Kraft, M. L. (2013). Organização e função da membrana plasmática: passando pelas jangadas lipídicas. Biologia Molecular da Célula, 24(18), 2765-2768.
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3. Lodish, H. (2005). Biologia Celular e Molecular. Ed. Panamericana Medical.
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5. Thibodeau, G. A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Estrutura e Função. Elsevier Espanha.