Citologia

Membrana Plasmática: Função, estrutura – Resumo

A membrana plasmática de uma célula define o limite da célula e determina a natureza de seu contato com o ambiente. As células excluem algumas substâncias, absorvem outras e excretam outras, tudo em quantidades controladas. As membranas plasmáticas envolvem as bordas das células, mas, em vez de serem uma bolsa estática, elas são dinâmicas e estão constantemente em fluxo. Veja um vídeo e uma ula em slides e depois continue a leitura.

A membrana plasmática deve ser suficientemente flexível para permitir que certas células, como glóbulos vermelhos e glóbulos brancos, mudem de forma à medida que passam por capilares estreitos. Estas são as funções mais óbvias de uma membrana plasmática. Além disso, a superfície da membrana plasmática carrega marcadores que permitem que as células se reconheçam, o que é vital à medida que tecidos e órgãos se formam durante o desenvolvimento inicial, e que mais tarde desempenha um papel na distinção “eu” versus “não-eu”. a resposta imune.

A membrana plasmática também transporta receptores, que são locais de ligação para substâncias específicas que interagem com a célula. Cada receptor é estruturado para se ligar a uma substância específica. Por exemplo, os receptores de superfície da membrana criam mudanças no interior, tais como mudanças nas enzimas das vias metabólicas.

Essas vias metabólicas podem ser vitais para fornecer energia à célula, fabricando substâncias específicas para a célula ou decompondo resíduos celulares ou toxinas para descarte. Receptores na superfície externa da membrana plasmática interagem com hormônios ou neurotransmissores, e permitem que suas mensagens sejam transmitidas para dentro da célula.

Alguns sites de reconhecimento são usados ​​por vírus como pontos de conexão. Embora sejam altamente específicos, patógenos como vírus podem evoluir para explorar receptores para ganhar acesso a uma célula, imitando a substância específica que o receptor deve ligar. Essa especificidade ajuda a explicar por que o vírus da imunodeficiência humana (HIV) ou qualquer um dos cinco tipos de vírus da hepatite invade apenas células específicas.

Modelo de mosaico fluido

Em 1972, SJ Singer e Garth L. Nicolson propuseram um novo modelo da membrana plasmática que, em comparação com o entendimento anterior, melhor explicava tanto as observações microscópicas quanto a função da membrana plasmática.

Isso foi chamado de modelo de mosaico fluido. O modelo evoluiu um pouco ao longo do tempo, mas ainda é o melhor responsável pela estrutura e funções da membrana plasmática como as entendemos agora. O modelo de mosaico fluido descreve a estrutura da membrana plasmática como um mosaico de componentes – incluindo fosfolipídios, colesterol, proteínas e carboidratos – nos quais os componentes são capazes de fluir e mudar de posição, mantendo a integridade básica da membrana. A

mbas as moléculas fosfolipídicas e proteínas incorporadas são capazes de se difundir rapidamente e lateralmente na membrana. A fluidez da membrana plasmática é necessária para as atividades de certas enzimas e moléculas de transporte dentro da membrana. As membranas plasmáticas variam de 5 a 10 nm de espessura. Como comparação, os glóbulos vermelhos do sangue humano, visíveis através de microscopia de luz, têm aproximadamente 8 µm de espessura, ou aproximadamente 1, 000 vezes mais espessa que uma membrana plasmática. (Figura )

Ilustração de componentes da membrana plasmática, incluindo proteínas integrais e periféricas, filamentos do citoesqueleto, colesterol, carboidratos e canais
O modelo em mosaico fluido da estrutura da membrana plasmática descreve a membrana plasmática como uma combinação fluida de fosfolipídios, colesterol, proteínas e carboidratos.

A membrana plasmática é composta principalmente de uma camada dupla de fosfolipídios com proteínas incorporadas, carboidratos, glicolipídios e glicoproteínas e, em células animais, colesterol. A quantidade de colesterol nas membranas plasmáticas dos animais regula a fluidez da membrana e muda com base na temperatura do ambiente da célula. Em outras palavras, o colesterol age como anticongelante na membrana celular e é mais abundante em animais que vivem em climas frios.

O tecido principal da membrana é composto de duas camadas de moléculas fosfolipídicas, e as extremidades polares dessas moléculas (que se parecem com uma coleção de bolas na representação de um artista do modelo) ( Figura ) estão em contato com o fluido aquoso dentro e fora fora da célula. Assim, ambas as superfícies da membrana plasmática são hidrofílicas. Em contraste, o interior da membrana, entre suas duas superfícies, é uma região hidrofóbica ou não polar devido às caudas de ácidos graxos. Esta região não tem atração por água ou outras moléculas polares.

As proteínas formam o segundo maior componente químico das membranas plasmáticas. Proteínas integrais são incorporadas na membrana plasmática e podem abranger toda ou parte da membrana. Proteínas integrais podem servir como canais ou bombas para mover materiais para dentro ou para fora da célula. As proteínas periféricas são encontradas nas superfícies externas ou internas das membranas, ligadas a proteínas integrais ou a moléculas fosfolipídicas. Ambas as proteínas integrais e periféricas podem servir como enzimas, como anexos estruturais para as fibras do citoesqueleto, ou como parte dos locais de reconhecimento da célula.

Os carboidratos são o terceiro maior componente das membranas plasmáticas. Encontram-se sempre na superfície exterior das células e ligam-se a proteínas (formando glicoproteínas) ou a lípidos (formando glicolípidos). Essas cadeias de carboidratos podem consistir de 2 a 60 unidades de monossacarídeos e podem ser retas ou ramificadas. Juntamente com as proteínas periféricas, os carboidratos formam locais especializados na superfície celular que permitem que as células se reconheçam.

EVOLUÇÃO EM AÇÃO

Como os vírus infectam órgãosespecíficos Moléculas de glicoproteínas específicas expostas na superfície das membranas celulares das células do hospedeiro são exploradas por muitos vírus para infectar órgãos específicos. Por exemplo, o HIV é capaz de penetrar nas membranas plasmáticas de tipos específicos de células brancas do sangue chamadas células T auxiliares e monócitos, bem como algumas células do sistema nervoso central. O vírus da hepatite ataca apenas as células do fígado.

Esses vírus são capazes de invadir essas células, porque as células têm locais de ligação em suas superfícies que os vírus têm explorado com glicoproteínas igualmente específicas em suas camadas. ( Figura). A célula é enganada pelo mimetismo das moléculas do invólucro do vírus, e o vírus é capaz de entrar na célula. Outros locais de reconhecimento na superfície do vírus interagem com o sistema imunológico humano, levando o organismo a produzir anticorpos.

Anticorpos são produzidos em resposta aos antígenos (ou proteínas associadas a patógenos invasivos). Esses mesmos sites servem como locais para anticorpos para anexar e destruir ou inibir a atividade do vírus. Infelizmente, esses sites sobre o HIV são codificados por genes que mudam rapidamente, tornando muito difícil a produção de uma vacina eficaz contra o vírus. A população de vírus dentro de um indivíduo infectado evolui rapidamente através de mutação em diferentes populações, ou variantes, diferenciadas por diferenças nesses locais de reconhecimento.

Esta ilustração mostra a membrana plasmática de uma célula T. Receptores CD4 se estendem da membrana para o espaço extracelular. O vírus HIV reconhece parte do receptor CD4 e se liga a ele.
O HIV entra e se liga ao receptor CD4, uma glicoproteína na superfície das células T, antes de entrar ou infectar a célula. (crédito: modificação do trabalho pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA / Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas)

Resumo da seção

O entendimento moderno da membrana plasmática é referido como o modelo de mosaico fluido. A membrana plasmática é composta de uma camada dupla de fosfolipídios, com suas caudas de ácidos graxos hidrofóbicas em contato umas com as outras.

A paisagem da membrana é repleta de proteínas, algumas das quais abrangem a membrana. Algumas dessas proteínas servem para transportar materiais para dentro ou para fora da célula. Carboidratos são ligados a algumas das proteínas e lipídios na superfície voltada para fora da membrana. Estes formam complexos que funcionam para identificar a célula para outras células.

A natureza fluida da membrana deve-se à configuração das caudas de ácidos graxos, à presença de colesterol embutido na membrana (em células animais) e à natureza em mosaico das proteínas e complexos proteína-carboidrato, que não estão firmemente fixados em Lugar, colocar.

Referências:

Glossário

Modelo de mosaico fluido
um modelo da estrutura da membrana plasmática como um mosaico de componentes, incluindo fosfolipídios, colesterol, proteínas e glicolipídios, resultando em um caráter fluido e não estático

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