2019-membrana plasmática-comunicação celular
TRANSCRIPT
26/03/19
1
MEMBRANAS PLASMÁTICAS
Essenciais para a vida da célula
https://www.youtube.com/watch?v=QdO5Il1NCy4
Funções:
n Forma da célula. n Intercâmbio célula-meio. n Delimita conteúdo celular. n Reconhecimento celular. n Recepção e transmissão de informações.
26/03/19
2
●Um filme muito fino de moléculas de lipídeos e de proteínas
●São estruturas dinâmicas, fluidas, e a maior parte de suas moléculas é capaz de mover-se no plano da membrana
MODELO ATUAL: MOSAICO-‐FLUIDO (NICHOLSON-‐SINGER)
●Barreira rela/vamente impermeável à passagem da maioria das moléculas hidrossolúveis
26/03/19
3
LIPÍDEOS
●Todas as moléculas de lipídeos nas membranas são ANFIPÁTICAS
Uma típica molécula lipídica de membrana possui uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica.
- Os lipídeos mais abundantes nas membranas celulares são os fosfolipídeos. O fosfolipídeo mais comum na maioria das membranas é a fosfa/dilcolina. Outros lipídeos incluem os esteróis (colesterol) e os glicolipídeos.
-‐ a molécula de fosfolipídeo consiste de uma porção polar (fosfato contendo uma cabeça que mistura-‐se com a água-‐hidroLlica) e uma não polar (cauda de ácido graxo, que não se mistura com a água-‐hidrofóbico)
26/03/19
4
Cabeça polar da molécula de colesterol
Cauda apolar da molécula de fosfolipídeo
Cabeça polar da molécula de fosfolipídeo
Cauda apolar da molécula de
colesterol www.agen.ufl.edu
Colesterol
Moléculas de glicolipídeos.
26/03/19
5
CARACTERÍSTICAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA
Fosfatidilcolina
Fosfatidilserina Fosfatidiletanolamina
esfingomielina Glicolipídeos
Meio Extracelular
Citoplasma
A bicamada lipídica é assimétrica
●Reflete as diferentes funções realizadas nas duas superLcies da membrana
26/03/19
6
Proteínas da membrana
●principais responsáveis pelas funções específicas da membrana
●as quan/dades e os /pos de proteínas são muito variáveis de um /po de membrana para outro
CLASSE FUNCIONAL EXEMPLO FUNÇÃO ESPECÍFICA
Transportadoras bomba de Na+ bombeia de forma ativa Na+ para fora de célula e K+ para dentro Âncora integrina liga filamentos intracelulares de actina a proteínas extracel da matriz Receptoras PDGF liga PDGF extracelular e gera sinais intracelulares que acarretam crescimento e divisão cel Enzimas adenilato ciclase catalisa a produção intracelular de cAMP em resposta a sinais extracel
Proteínas transmembrana
●desempenham funções em ambos os lados da bicamada ●transportam moléculas através delas ●atuam como receptores
Proteínas não-‐transmembrana
●exercem funções em apenas um dos lados da bicamada lipídica ●diversas proteínas envolvidas na sinalização intracelular são ligadas à metade citosólica da membrana plasmá/ca por grupos lipídicos ligados covalentemente à proteína
26/03/19
7
A superfície celular é recoberta com resíduos de açúcares
PRINCÍPIOS DE TRANSPORTE TRANSMEMBRANA
26/03/19
8
Para a maioria das substâncias existe uma relação direta entre sua solubilidade nos lipídios e sua capacidade de penetração nas células
A permeabilidade rela/va de uma bicamada lipídica depende: 1 – tamanho da molécula 2 – solubilidade rela/va em óleo Quanto menor for a molécula e quanto mais solúvel ela for em óleo à rápida
26/03/19
9
Transporte através das proteínas de membrana
-‐ as proteínas de membrana podem fornecer um meio de transporte através da membrana através da formação de um canal através do lipídeo (canais protéicos)
-‐ Os canais permitem que solutos pequenos cruzem a membrana por difusão simples a favor de um gradiente eletroquímico
-‐ alguns canais estão abertos o tempo todo, enquanto outros possuem um /po de “portão”
Eles podem ser abertos:
1) em resposta a ligação de certas substâncias a um receptor da proteína,
2) Quando a concentração de um íon em par/cular se altera,
3) Quando o potencial elétrico da célula muda.
PROTEÍNAS CARREADORAS E PROTEÍNAS-CANAL
-canal: discriminam os solutos com base no tamanho e carga elétrica -carreadoras: permitem a passagem apenas a moléculas soluto que se encaixem no sítio de ligação da proteína
26/03/19
10
Os solutos atravessam a membrana por transporte passivo ou ativo
v Transporte àdiferença de concentração = Gradiente de Concentração. moléculas com carga elétrica = Gradiente Elétrico.
v Gradiente de Concentração + Gradiente Elétrico = Gradiente Eletroquímico.
Difusão -‐ A difusão simples é um dos processos Lsico-‐químicos mais importantes em fisiologia
-‐ difusão de moléculas de soluto de uma área de maior concentração para outra de mais baixa concentração -‐ Durante o equilíbrio existe uma concentração uniforme de soluto em todos os lugares e o fluxo é o mesmo em todas as direções
26/03/19
11
-‐ A difusão pode ocorrer através da membrana celular
-‐pequenas moléculas sem carga entram pela bi-‐camada lipídica da membrana e facilmente se difundem a favor de um gradiente de concentração. -‐ O quanto essa substância pode se difundir (taxa de difusão) depende: da sua solubilidade em lipídeo e seu tamanho molecular-‐pequenas moléculas de O2 cruzam a membrana rapidamente.
Transporte passivo e difusão facilitada
●todas as proteínas-‐canal e muitas proteínas carreadoras permitem aos solutos cruzar a membrana passivamente
-‐molécula transportada sem carga é o gradiente de concentração que impulsiona o transporte passivo e determina sua direção
-‐molécula transportada com carga tanto o gradiente de concentração quanto a diferença de potencial elétrico através da membrana (potencial de membrana) influenciarão o seu transporte
26/03/19
12
Transporte Passivo – Difusão Simples
Transporte Passivo – Difusão Facilitada
Proteína canal: à Não necessita ligar o soluto à Formam poros hidrofílicos que permitem a passagem de solutos específicos.
Proteína carreadora: à Ligam um soluto específico; à Sofrem modificações conformacionais; à Transfere o soluto através da membrana.
26/03/19
13
Osmose -‐ o movimento de paraculas de solutos para dentro e fora da célula é vital para a função normal da célula, mas é também vital para a célula que o solvente (água) possa mover-‐se para dentro e para fora. -‐ osmose é um processo pelo qual a água move-‐se através de membranas com permeabilidade sele/va. É um caso especial de difusão: (difusão de solvente)
-‐em uma célula viva a água move-‐se através da membrana a par/r de de uma solução mais diluída para outra mais concentrada.
26/03/19
14
Resposta de um eritrócito humano a mudanças na osmolaridade
Transporte aMvo
●possibilita o transporte de solutos através da membrana contra seus gradientes eletroquímicos. É sempre mediado por proteínas carreadoras
26/03/19
15
Comparação entre o transporte passivo ao longo de um gradiente eletroquímico e o transporte aMvo contra um gradiente eletroquímico
Tipos de proteínas carreadoras envolvidas no transporte passivo ou aMvo através da membrana
●uniportadoras
transportam um único soluto de um lado a outro da membrana
●transportadores acoplados
o transporte de um soluto depende da transferência simultânea ou sequencial de um segundo soluto, na mesma direção (SIMPORTE) ou na direção oposta (ANTIPORTE)
26/03/19
16
Três Mpos de transporte mediado por carreador
A Na+ -‐K+ ATPase
Essa proteína carreadora bombeia a/vamente Na+ para fora e K+ para dentro da célula contra seus gradientes eletroquímicos
26/03/19
17
Dois tipos de carreadores de glicose permitem às células do epitélio intestinal transferir glicose através do revestimento intestinal.
Canais Iônicos e Propriedades Elétricas das Membranas à Poros hidrofílicos através da membrana. Duas propriedades importantes distinguem os canais iônicos de simples poros aquosos: 1 – seletividade iônica = apenas íons de tamanho e carga apropriados.
2 – não são continuamente abertos (“portões”) = abrem em resposta a um estímulo específico:
- voltagem; tensão mecânica; ligante - neurotransmissor; íon, nucleotídeo.
26/03/19
18
Canais iônicos respondem a diferentes tipos de estímulos.
COMUNICAÇÃO CELULAR
26/03/19
19
Princípios Gerais da comunicação Celular
1. Uma molécula sinalizadora se liga a um receptor
2. Ativação da cadeia de sinalização
3. Uma ou mais proteínas sinalizadoras interagem com proteína alvo
4. Alteração da proteína alvo - efeito
Etapas da Sinalização
Resposta celular
1) Síntese e liberação da molécula sinalizadora pela
célula sinalizadora
2) Transporte da molécula sinalizadora até
a célula alvo
3) Detecção do sinal pela célula alvo através de um
receptor específico
4) Modificação do metabolismo, da função ou do desenvolvimento celular acionada pelo complexo sinal-receptor
26/03/19
20
Sinalização Contato-Dependente (Importante durante o desenvolvimento e resposta imune)
Proteínas ligadas à membrana plasmática de uma célula podem
interagir com receptores de uma célula adjacente. Ex: Fator de crescimento epidérmico (EGF)
Proteína
Célula sinalizadora
Receptor
Célula-alvo
Resposta celular
Meio extracelular
Receptor
Sinalização Parácrina As moléculas sinalizadoras (mediadores locais) agem em
múltiplas células-alvo, próximas do local de sua síntese. Ex: fatores de crescimento, citocinas, interleucinas, eicosanóides e
neurotransmissores
Célula-alvo
Célula-alvo
Célula-alvo
Célula sinalizadora
Receptor
Receptor
Resposta celular Resposta
celular
Resposta celular
26/03/19
21
Sinalização Autócrina
A célula responde a substâncias liberadas por ela mesma. As
moléculas sinalizadoras são os mediadores locais, como por exemplo alguns fatores de
crescimento
Receptor
Meio extracelular
Resposta celular
Sinalização Endócrina A molécula sinalizadora (hormônio) age na célula alvo distante
do sítio de síntese
Célula (glândula) endócrina
Corrente sanguínea
Célula-alvo
Receptor
Resposta celular
26/03/19
22
Fenda Sináptica
Célula pós-sináptica
Receptor
Sinapse
Sinalização Sináptica A molécula sinalizadora (neurotransmissor) age em uma célula
alvo próxima de onde ela foi formada.
Axônio
Neurônio pré-sináptico
Vesícula Sináptica
Resposta celular
26/03/19
23
Um mesmo sinal pode causar diferentes efeitos em diferentes células
Célula muscular cardíaca
Célula muscular esquelética
Célula de glândula salivar
acetilcolina
acetilcolina
acetilcolina
acetilcolina
Diminuição na contração
contração
secreção
Cada célula é programada para responder a combinações específicas de moléculas sinalizadoras
26/03/19
24
Princípios Gerais da comunicação Celular
1. Uma molécula sinalizadora se liga a um receptor
2. Ativação da cadeia de sinalização
3. Uma ou mais proteínas sinalizadoras interagem com proteína alvo
4. Alteração da proteína alvo - efeito
Receptores
A maioria das moléculas sinalizadoras são hidrofílicas e se ligam a receptores na superfície celular. Algumas podem se difundir pela membrana (hidrofóbicas) e chegar ao núcleo, transportadas por carreadores.
Receptores intracelulares
Receptores na superfície celular
26/03/19
25
Diferentes tipos de proteínas de sinalização intracelular
Sinalização celular Moléculas
Sinalizadoras
extracelulares
Sinalização por
receptores
Tipos de sinais
Necessitam de receptores extracelulares (não atravessam a membrana livremente): proteínas, peptídeos, neurotransmissores, etc.
Atravessam livremente a membrana: moléculas pequenas hidrofóbicas (gases, hormônios)
Endócrinos
Parácrinos Autócrinos Dependentes de contato
Sinápticos
superfície celular
Intracelulares
Associados a canais iônicos
Associados à proteína G
Associados a enzimas Tirosina-quinase/ou associados Serina/treonina-quinase Guanilil ciclase