Membrana Celular

Definição de Membrana Celular

As membranas celulares são o órgão celular mais externo e atuam como barreira e portão para controlar o transporte de materiais e informações entre o citoplasma e o ambiente externo.

A membrana celular ou a membrana plasmática de uma célula define os limites da célula e determina a natureza de seu contato com o ambiente. As células excluem algumas substâncias, absorvem outras e excretam ainda outras, tudo em quantidades controladas. As membranas plasmáticas envolvem as bordas das células, mas, em vez de serem um saco estático, são dinâmicas e em constante fluxo.

A membrana celular ou a membrana plasmática deve ser suficientemente flexível para permitir que certas células, como os glóbulos vermelhos e os glóbulos brancos, mudem de forma à medida que passam por capilares estreitos.

Apesar das diferenças na estrutura e função, todas as células vivas em organismos multicelulares têm uma membrana celular circundante. Assim como a camada externa da pele separa o corpo do ambiente, a membrana celular (também conhecida como membrana plasmática) separa o conteúdo interno de uma célula de seu ambiente externo.

Esta membrana celular fornece uma barreira protetora ao redor da célula e regula quais materiais podem entrar ou sair.

O que é uma membrana celular?

Em termos simples, a membrana celular pode ser considerada a pele ou a barreira protetora da célula. Ele mantém todos os componentes internos – ou citoplasma – de uma célula dentro dela, e os itens externos fora dela. Seu objetivo principal é manter a integridade da célula e determinar o que pode entrar e sair da célula.

A membrana celular é composta por uma bicamada lipídica. As moléculas de lipídios são formadas em duas fileiras, cada fileira é uma imagem espelhada da outra fileira.

Duas partes compõem a estrutura das moléculas de lipídios – uma seção hidrofóbica e uma seção hidrofílica.

A seção hidrofóbica evita água e moléculas semelhantes à água e fica voltada para dentro formando o centro da bicamada lipídica, enquanto a seção hidrofílica atrai água ou moléculas semelhantes à água e fica voltada para fora. Assim, a base do modelo de mosaico fluido pode ser estabelecida.A membrana celular contém várias proteínas que estão completa ou parcialmente incorporadas

O modelo de mosaico fluido da membrana celular foi descoberto em 1972. Ele descreve o arranjo das proteínas dentro ou na bicamada lipídica. As proteínas são inseridas nele de muitas maneiras diferentes, formando um mosaico de proteínas. As proteínas que cruzam a bicamada lipídica são importantes para o transporte de pequenas moléculas através da membrana.

Como a membrana celular é semipermeável, apenas certas moléculas pequenas podem passar para frente e para trás através da membrana por meio de um processo denominado difusão. No entanto, antes que a difusão possa ocorrer, a membrana deve ser permeável, ou aberta, à pequena molécula que está tentando atravessar – como uma porta aberta. Se a membrana não for permeável, a pequena molécula não poderá passar – e a porta pode ser considerada fechada. Além disso, uma pequena molécula só pode passar de uma área mais populosa para uma área menos populosa. Por exemplo, se um aminoácido quer se mover através de uma membrana para dentro de uma célula, e a membrana celular é permeável ao aminoácido, deve haver mais aminoácidos fora da célula e menos aminoácidos dentro da célula para que o aminoácido entrar na célula por difusão.

Outro processo que ocorre através da membrana celular é o transporte facilitado. Para algumas moléculas pequenas, as proteínas que se situam dentro da membrana também podem ajudar essas moléculas a atravessar a membrana. É quase como se as proteínas os acompanhassem. Assim como a difusão, o transporte facilitado só pode ocorrer se as moléculas estiverem se movendo de uma área de maior concentração para uma menor concentração – ou, de uma área com mais moléculas para uma área com menos moléculas.

Por último, as moléculas podem atravessar uma membrana celular por meio de transporte ativo.

No transporte ativo, as moléculas viajam de áreas de menor concentração para maior concentração – opostas aos processos de difusão e transporte facilitado – contra o gradiente de concentração.

Para ir contra o gradiente, a energia é necessária na forma de trifosfato de adenosina (ATP).

O ATP pode ser usado para várias atividades celulares diferentes, desde o movimento até a reprodução.

Membrana Celular – Estrutura

Diagrama 3D da membrana celular

A membrana celular (membrana do plasma) é uma membrana semi-permeável fina que envolve o citoplasma de uma célula.

A sua função é a de proteger a integridade do interior da célula, permitindo que certas substâncias para a célula, enquanto mantendo a outras substâncias.

É também serve como uma base de fixação para o citoesqueleto em alguns organismos e a parede celular em outras. Assim, a membrana da célula, também serve para ajudar a suportar a célula e ajudar a manter a sua forma. células animais, células vegetais, células procarióticas e células fúngicas têm membranas celulares.

A membrana celular é composta principalmente de uma mistura de proteínas e lipídios. Dependendo da localização da membrana e função no corpo, lípidos pode fazer-se em qualquer lugar de 20 a 80 por cento da membrana, com o restante sendo proteínas. Enquanto os lípidos das membranas ajuda a dar a sua flexibilidade, proteínas monitorizar e manter o clima química da célula e auxiliar na transferência de moléculas através da membrana.

A estrutura e função das células são criticamente dependentes de Membrana Celular, o que não só separam o interior da célula a partir do seu meio ambiente, mas também definem os compartimentos internos de células eucarióticas, incluindo o núcleo e organelos citoplásmicos.

A formação das Membrana Celular biológicas é baseado nas propriedades de lípidos, e todas as membranas celulares partilham uma organização estrutural comum: bicamadas de fosfolípidos com associadas proteínas.

Estas proteínas de membrana são responsáveis por muitas funções especializadas; alguns agem como receptores que permitem que a célula para responder a sinais externos, alguns são responsáveis pelo transporte seletivo de moléculas através da membrana, e outros participam no transporte de electrões e fosforilação oxidativa.

Além disso, as proteínas da membrana controlar as interações entre as células de organismos multicelulares.

Proteínas da membrana celular

As proteínas estruturais ajudam a dar o apoio e forma da célula. Proteínas receptoras da membrana celular ajudam as células se comunicar com seu ambiente externo através do uso de hormônios, neurotransmissores e outras moléculas sinalizadoras proteínas.

Transporte, tais como proteínas globulares, as moléculas de transporte através das membranas celulares por meio de difusão facilitada. Glicoproteínas ter uma cadeia de carboidratos ligados a eles.

Eles são incorporados na membrana celular e ajudar na célula para célula de comunicação e transporte molecular através da membrana.

Membrana Celular – Tipos

A Membrana Celular é a fronteira entre a célula e o seu meio ambiente. Ela regula o que entra e sai da célula.

A Membrana Celular é constituída por uma dupla camada fosfolipídica.

As porções polares dos fosfolípidos contatam o solvente aquoso e as suas longas porções hidrofóbicas  situam-se no interior da membrana, longe da água.

Na membrana encontram-se proteínas de dois tipos:

Periféricas – encontram-se associadas à superfície da membrana, normalmente por interações não covalentes. Não atravessam a membrana. Muitas vezes podem ser removidas por tratamento das membranas com concentrações crescentes de sal, que enfraquecem as ligações iónicas entre estas proteínas e os fosfolípidos e/ou outros componentes membranares.
Integrais  – encontram-se profundamente embebidas na membrana, atravessando-a e  contatando simiultaneamente com o citoplasma e com o meio extracelular. A sua remoção exige a utilização de detergentes.

A pH fisiológico, as macromoléculas que se encontram no Fluido IntraCelular (FIC) possuem na sua quase totalidade carga negativa.

Para contrabalançar estas cargas negativas, o FIC possui também elevadas concentrações de catião potássio (K+). A grande concentração destes solutos no FIC significa que se o Fluido ExtraCelular (FEC) não contivesse solutos, haveria uma grande tendência para a água se mover do FEC para o FIC, provocando aumento do volume celular para além da elasticidade da membrana, i.e., ruptura membranar e consequente morte da célula (choque osmótico).

O FEC deve possuir portanto solutos em quantidade suficiente para evitar a ocorrência de choque osmótico. Os solutos mais abundantes no FEC são o catião sódio (Na+) e o anião cloreto (Cl-). No entanto, os iões inorgânicos têm uma certa facilidade em atravessar a membrana, e portanto existe uma tendência para as suas concentrações se tornarem iguais no FEC e no FIC.

Como as macromoléculas não atravessam facilmente a membrana e ficam retidas dentro da célula isto significa que na situação de equilíbrio existe maior concentração de solutos no FIC do que no FEC, o que mais uma vez provoca choque osmótico. A célula deve portanto possuir mecanismos que evitem o choque osmótico.

Em células animais, existe uma proteína cuja função é manter as concentrações de iões inorgânicos longe da posição de equilíbrio, evitando assim a sua acumulação no FIC e posterior choque osmótico: a bomba de Na+/K+ ( Na+-K+ ATPase).

A bomba de Na+/K+ é uma proteína mebranar cuja função é expulsar Na+ do FIC e recolher K+ do FEC. Para realizar este trabalho é necessária energia, porque a proteína vai ter de transportar os iões de zonas em que se encontram em baixas concentrações para zonas em que se encontram em grandes concentrações, i.e. contra a sua “tendência natural”.

Esta energia é fornecida pelo ATP.

Membrana Celular – Proteínas

As proteínas de desempenham a maioria das funções específicas das membranas. São elas que conferem as propriedades funcionais características de cada tipo de membrana.

As proteínas de membrana podem ser:

Proteínas transmembrana: atravessam a bicamada lipídica e são anfipáticas. Elas podem atravessar a membrana uma única vez (proteína transmembrana de passagem única) ou então atravessando várias vezes a membrana (proteína transmembrana multipassagem. As proteínas transmembrana podem ser em a hélice ou arranjados como barris b (figura abaixo).

Podem ter a função de transportar íons, funcionar como receptores ou como enzimas.

A grande maioria das proteínas de membrana multipassagem das células eucarióticas e da membrana bacteriana é formada por a hélices transmembrana, enquanto as barris b se restringem principalmente às membranas externas das bactérias, das mitocôndrias e dos cloroplastos.

Proteínas periféricas: se prende a superfície interna e externa da membrana plasmática através de vários mecanismos.

Estudos realizados com eritrócitos (células vermelhas do sangue) revelaram que a maioria das proteínas periférica ligada a membrana dos eritrócitos, ligada ao lado citosólico da bicamada lipídica é a espectrina, uma proteína longa, fina, em forma de bastão, sendo o principal componente do citoesqueleto subjacente à membrana, mantendo a integridade estrutural e a forma bicôncava desta célula

A glicoforina é uma glicoproteína transmembrana dos eritrócitos, de passagem única com a maior parte de sua massa na superfície externa da membrana. Sua função ainda é desconhecida.

A proteína banda 3 é uma proteína multipassagem que tem a importante função de transportar O2 dos pulmões para os tecidos e auxiliar o transporte de CO2 dos tecidos para os pulmões. O CO2 é transportado no plasma sanguíneo como bicarbonato (HCO3-), a proteína banda 3 atua como transportador de ânions que permite que o HCO3- atravesse a membrana em troca do Cl-.

As proteínas de membrana estão geralmente associadas a carboidratos, que são encontrados como cadeias de oligossacarídeos ligadas covalentemente às proteínas (glicoproteínas) e a lipídeos (glicolipídeos), ou como cadeias de polissacarídeos de moléculas de proteoglicanas. O glicocálice é uma zona onde se encontra vários desses carboidratos na superfície da membrana.

Fonte: www.ncbi.nlm.nih.gov/biology.about.com/www.ebah.com.br/www2.ufp.pt