Membrana celular (latim: Plasmalemma)
Também chamada membrana plasmática
- Visão geral
- Estrutura (Bicamada fosfolipídica, Proteínas de membrana, proteínas transmembrana, proteínas periféricas, proteínas ancoradas a lipídios, Cadeias de açúcar, ligadas a proteínas, ligadas a lipídios, Colesterol)
- Fluidez
- P: Os fosfolipídios da membrana são renovados constantemente?
- Sites de referência
- (Wikipedia, sites com ilustrações)
Visão geral
da
célula
- Membrana celular : bicamada fosfolipídica, proteínas de membrana, cadeias de açúcar
- Citoplasma
- Citosol : água, eletrólitos, enzimas metabólicas, aminoácidos livres, intermediários metabólicos
- Organelas : mitocôndrias, retículo endoplasmático, centrossomo, aparelho de Golgi, lisossomos, peroxissomos, vesículas (algumas fontes não consideram as vesículas organelas)
- Citoesqueleto : microtúbulos, filamentos de actina, filamentos intermediários
- Núcleo : envelope nuclear, nucleoplasma, cromatina, nucléolo; o núcleo também é contado entre as organelas

Estrutura
A estrutura da membrana celular pode ser dividida, em linhas gerais, nas quatro partes a seguir.
básica
da membrana
celular
- Bicamada fosfolipídica : as cabeças hidrofílicas ficam voltadas para fora, e as caudas hidrofóbicas, para dentro.
- Proteínas de membrana : receptores, canais, transportadores, enzimas e outras.
- Cadeias de açúcar : (glicolipídios, glicoproteínas) participam do reconhecimento e da adesão celulares.
- Colesterol : regula a fluidez da membrana.
A superfície celular tem uma estrutura complexa, e suas características diferem de um tipo de célula para outro.

Bicamada fosfolipídica
lipídio
- Cabeça : quase esférica, com cerca de 0,8–1,0 nm de diâmetro. Constituição: grupo fosfato, esqueleto de glicerol, grupo polar.
- Caudas : duas cadeias de ácido graxo; em geral, uma é de ácido graxo saturado e a outra, de ácido graxo insaturado.
Bicamada: os fosfolipídios das camadas superior e inferior ficam dispostos com as caudas voltadas umas para as outras, formando duas camadas.
Funções:
· Forma o limite básico da célula.
· É seletivamente permeável e bloqueia substâncias hidrossolúveis. É fluida, o que permite o funcionamento das proteínas de membrana e o transporte de vesículas.
Sobre a fluidez:
Renovação das moléculas da membrana: as moléculas antigas de fosfolipídios são substituídas por novas, produzidas principalmente no retículo endoplasmático; as moléculas substituídas muitas vezes são reutilizadas na célula.
Fluidez significa que a membrana não é uma placa sólida: suas moléculas podem se mover em seu plano, como em um líquido. Por isso:
· as proteínas de membrana podem funcionar;
· os receptores e transportadores podem se agrupar ou se separar;
· a membrana pode ser reparada, fundir-se com outras membranas e dividir-se.

O que significa a cabeça hidrofílica:

· Um site com uma ilustração que mostra em detalhe a estrutura das cabeças e das caudas (Microbe Notes, em inglês)
Proteínas de membrana
de membrana
- Proteínas transmembrana : um tipo muito comum; atravessam a membrana e atuam como canais, transportadores e receptores. Na membrana plasmática, suas partes que atravessam a membrana são quase sempre alfa-hélices.
- Proteínas de superfície da membrana
- Proteínas periféricas : ligadas temporariamente à superfície da membrana.
- Proteínas ancoradas a lipídios : a própria proteína fica fora da camada lipídica e é fixada à membrana por um lipídio que atua como âncora.
- Nota : estrutura em alfa-hélice (espiral): muitas ilustrações desenham as proteínas de canal sem espiral, mas isso é um desenho simplificado; as partes que atravessam a membrana das proteínas transmembrana da membrana plasmática humana são alfa-hélices. (Proteínas de membrana em barril beta ocorrem nas membranas externas das mitocôndrias.)

〈 Funções das proteínas transmembrana 〉
· Transporte de substâncias (canais iônicos, transportadores de glicose e outros).
· Recepção de sinais (receptores acoplados à proteína G (GPCRs), receptores tirosina quinase).
· Adesão entre células (caderinas, integrinas).
Características: ligam os ambientes externo e interno da célula e são estruturalmente bem ancoradas na membrana.
〈 Funções das proteínas periféricas 〉
· Retransmissão de sinais (p. ex., quinases, proteínas G).
· Ligação ao citoesqueleto (p. ex., proteínas de ligação à actina).
· Controle da atividade de enzimas.
Características: podem se soltar da membrana e são muito móveis; são adequadas para a regulação e a sinalização.
〈 Funções das proteínas ancoradas a lipídios 〉
· Transmissão de sinais (p. ex., Ras, Src).
· Agrupamento e fixação locais na membrana.
· Manutenção de sua função como receptores ou enzimas.
Características: permanecem de modo estável na membrana e muitas vezes atuam em regiões específicas dela.
Cadeias de açúcar
De longe, a maioria das cadeias de açúcar está ligada covalentemente a proteínas (glicoproteínas).
〈 Ligadas a proteínas 〉
1. Definição: cadeias de açúcar ligadas covalentemente a uma proteína.
Posição: em regra, projetam-se do lado externo da célula.
Exemplos: ligação N: a cadeia de açúcar está ligada à cadeia lateral da asparagina (Asn). Ligação O: a cadeia de açúcar está ligada à cadeia lateral da serina (Ser) ou da treonina (Thr).
2. Formas de ligação
(1) Ligação N: ligada ao grupo amida da cadeia lateral da asparagina; as cadeias de açúcar se ramificam e se espalham de maneira complexa. Exemplos: imunoglobulinas, domínios externos de receptores.
(2) Ligação O: ligada ao grupo hidroxila da serina ou da treonina; as cadeias de açúcar são relativamente curtas e simples. Exemplo: mucinas (proteínas protetoras das mucosas).
3. A quais proteínas se ligam
· Proteínas transmembrana: receptores (GPCRs, receptores tirosina quinase e outros), canais iônicos e transportadores.
· Proteínas periféricas: proteínas que se ligam ao citoesqueleto e proteínas auxiliares da sinalização.
· Proteínas ancoradas a lipídios: uma cadeia de açúcar pode estar presa na parte ligada ao lipídio.
〈 Ligadas a lipídios 〉
1. Tipos de lipídio: esfingolipídios (como a esfingomielina) e, com menor frequência, glicerolipídios.
2. Local de ligação: a cadeia de açúcar está ligada covalentemente a um grupo hidroxila ou à parte fosfato do lipídio.
3. Localização: o folheto externo da membrana celular (a camada da bicamada voltada para fora da célula); as cadeias geralmente se projetam da superfície da membrana.
4. Função: importantes para a adesão celular, por exemplo, a ligação a selectinas; encontradas em células nervosas, em antígenos de grupos sanguíneos e em outros locais.
Nota: as cadeias de açúcar são encontradas, em regra, apenas no lado externo da célula.
〈 Funções 〉
1. Reconhecimento e identificação celulares
· Distinção entre o próprio e o não próprio (sistema imune).
· Antígenos de grupos sanguíneos (os grupos A, B e O diferem em suas cadeias de açúcar).
2. Adesão celular
Participam da adesão a outras células e à membrana basal. Exemplo: ligação a selectinas.
3. Transmissão de sinais
· Estabilização de receptores e de outras moléculas de superfície.
· Auxílio ao reconhecimento de fatores de crescimento e hormônios.
4. Proteção e lubrificação
· Cobrem a superfície celular como um revestimento protetor.
· Protegem a membrana contra enzimas e estresse mecânico.
Colesterol
· Origem: é produzido no retículo endoplasmático liso e chega à membrana celular por transporte vesicular e não vesicular.
· Núcleo esteroide: uma estrutura plana e rígida; restringe o movimento das caudas e regula a estabilidade e a rigidez da membrana.
· Grupo hidroxila: hidrofílico; interage com a região próxima às cabeças dos fosfolipídios e atua como uma âncora que fixa a posição do colesterol.
· Cadeia de hidrocarboneto: hidrofóbica; entrelaça-se com as caudas e estabiliza e ajusta finamente o interior da membrana.


〈 Principais funções 〉
1. Regulação da fluidez da membrana: em temperatura alta, impede que os lipídios fiquem moles demais; em temperatura baixa, impede que fiquem rígidos demais.
2. Estabilização da membrana: "liga" a bicamada lipídica e ajusta a espessura e a rigidez da membrana.
3. Apoio à função das proteínas: estabelece o ambiente local das proteínas transmembrana e dos receptores e participa de sinalizações específicas (nas balsas lipídicas).
4. Formação de microdomínios de membrana (balsas lipídicas): junto com os esfingolipídios, forma domínios especiais da membrana, que servem de plataformas para a sinalização e o transporte pela membrana.
Fluidez
A membrana celular é fluida: seus lipídios e proteínas de membrana estão em movimento.

· Quanto mais curtas as caudas dos fosfolipídios (cadeias de hidrocarboneto), maior a fluidez.
· Na temperatura corporal, quanto mais colesterol na membrana, menor a fluidez.
· Quanto mais caudas com ligações duplas, maior a fluidez. Ligação dupla, aqui, é uma ligação dupla carbono-carbono (C=C) em uma cauda de ácido graxo (um ácido graxo insaturado); ela cria uma dobra nessa cauda, de modo que os lipídios não conseguem se compactar firmemente.
Nem todas as proteínas de membrana se movem livremente.
P: Os fosfolipídios da membrana são renovados constantemente?
P: Os fosfolipídios que formam a membrana estão sendo renovados constantemente?
R: Sim. Os fosfolipídios da membrana são renovados constantemente (produzidos, degradados e trocados), mas a própria membrana não é degradada e reconstruída.
1. O que é trocado
Trocados: as próprias moléculas de fosfolipídios, a composição de suas cadeias de ácidos graxos e, indiretamente, os tipos de cabeças polares. Não trocados: a estrutura básica da bicamada lipídica e a continuidade da membrana. A membrana não é um objeto fixo, mas uma estrutura que mantém sua forma enquanto suas moléculas fluem e são substituídas.
2. Como ela é dinâmica
Movimento para os lados (difusão lateral): os fosfolipídios se movem livremente e com muita rapidez no plano da membrana. Renovação em nível molecular: síntese no retículo endoplasmático, em seu lado citoplasmático, degradação e reconstrução por fosfolipases e outras enzimas; as moléculas são renovadas em um período de minutos a dias.
3. Como são trocados
Síntese: principalmente no retículo endoplasmático (RE), de onde os lipídios chegam a cada membrana por transporte vesicular e por proteínas de transferência de lipídios. Degradação e reutilização: são degradados por fosfolipases, e os ácidos graxos e as cabeças polares muitas vezes são reutilizados.
4. Por que a renovação é necessária
Os lipídios da membrana são danificados por oxidação; a composição de ácidos graxos é alterada para ajustar a fluidez da membrana; e os lipídios são usados na sinalização (por exemplo, de PI a PIP2). A membrana precisa ser dinâmica para funcionar.
5. Como a assimetria é mantida
Os fosfolipídios não passam sozinhos entre as camadas interna e externa; flipases, flopases e escramblases controlam esse movimento, de modo que a composição lipídica diferente das duas camadas é mantida mesmo com a renovação dos lipídios.
Sites de referência
[Wikipedia]
· Membrana plasmática, Wikipedia.
· Bicapa lipídica, Wikipedia.
· Membrane fluidity, Wikipedia (em inglês).
[Sites com ilustrações]
· Cell membrane, detailed diagram (Wikimedia Commons, em inglês)
· Phospholipid bilayer (Microbe Notes, em inglês)