Membrana plasmática, transporte celular, junções e organelas: resumo

Membrana Plasmática

A Membrana Plasmática é identificada pelo método da microscopia eletrônica de transmissão (MET) como uma estrutura trilaminar, formada por duas lâminas elétron-densas (representadas pelas cabeças polares ou hidrofílicas dos lipídios) que delimitam uma área interna pálida ou elétron-lucente (que representam a área ou caudas apolares ou hidrofóbicas dos lipídios).

Constituição da Membrana Plasmática

Os lipídios da membrana se organizam em uma bicamada lipídica na qual a parte periférica são cabeças polares e a parte interna são regiões apolares formadas por ácidos graxos, principalmente.

Os carboidratos ou glicídios presentes nas membranas estão associados a proteínas (glicoproteínas) e a lipídios (glicolipídios). Eles são os mediadores da comunicação entre as células, sendo reconhecidos por proteínas que se ligam especificamente a carboidratos. Os glicolipídios da membrana são lipídios dotados de radicais glicídicos associados, restritos ao folheto externo, e têm diversas funções, podendo também atuar no reconhecimento celular.

Observação: Os principais fosfatidil-lipídios são a fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina (mais presente na membrana interna), fosfatidilcolina (mais presente na membrana externa) e esfingomielina.

Observação: Os lipídios conferem à membrana plasmática fluidez e uma permeabilidade seletiva em relação às moléculas que pretendem entrar na célula.

O Transporte através da Bicamada Lipídica

A bicamada lipídica é altamente permeável a gases e a compostos apolares (ou de natureza lipídica) como, por exemplo, hormônios esteroides; é relativamente permeável a moléculas pequenas e não-carregadas, como água, ureia e glicerol; e altamente impermeável a grandes moléculas e/ou moléculas carregadas (íons), como a glicose (que só entra na célula por difusão facilitada) e íons como Na⁺, H⁺ ou Ca²⁺.

Proteínas de Membrana

As proteínas de membrana funcionam como receptores de membrana (encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula), favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido e servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.

Transporte de Proteínas

• Transporte ativo primário: Proteínas que utilizam a energia obtida da degradação de ATP feita pelas ATPases.
• Transporte ativo secundário: Transporte acoplado de solutos no qual se utiliza a energia de um gradiente de concentração e leva “de carona” outro soluto. Exemplo: simporte de glicose e sódio.

Observação: A bomba de sódio e potássio é um exemplo de antiporte, onde 3 íons de sódio são colocados para o meio extracelular e 2 íons de potássio são colocados para o meio intracelular.

Criofratura

A criofratura é um método de microscopia eletrônica no qual as amostras são congeladas em nitrogênio líquido e então fraturadas para separar a camada superior da inferior. A camada superior é chamada de face E, voltada para o meio extracelular, e a camada inferior é chamada de face P, voltada para o meio intracelular (ou citoplasmático). Quando se realiza a técnica da criofratura, há predomínio de proteínas na face P. Isso é justificado pelo fato de a maioria das proteínas de membrana estar ancorada no meio intracelular.

Observação: Com esse método é possível uma melhor visualização do lado interno das membranas celulares, anteriormente desconhecido.

Glicocálice

O glicocálice é um conjunto de moléculas de carboidratos que tem como funções:

• a) Proteção contra enzimas digestivas (ex: células epiteliais intestinais);
• b) Lubrificação da superfície celular;
• c) Reconhecimento célula-célula;
• d) Adesão celular;
• e) Alteração da superfície em células cancerígenas;
• f) Especificidade do sistema sanguíneo ABO (ex: hemácias).

Mecanismos de Transporte

1. Endocitose

É o processo que permite a internalização de um conteúdo vindo do meio extracelular, através de uma invaginação da membrana plasmática e formação de vesículas de endocitose.

a) Fagocitose

É a internalização de partículas de grande tamanho como microrganismos, organelas a serem destruídas, etc. São realizados principalmente por células fagocitárias (macrófagos e neutrófilos). Estes iniciam com a formação de pseudópodes com a participação dos filamentos de actina do citoesqueleto. Quando ocorre a união dos pseudópodes, o material fagocitado encontra-se dentro da célula em fagossomos, que precisam encontrar outra vesícula (lisossomo ou endossomo) para realizar a digestão ou degradação desse material.

Observação: Esse processo ocorre com os glóbulos brancos que fagocitam materiais estranhos como bactérias ou até células danificadas.

b) Pinocitose

É um processo semelhante ao da fagocitose, pelo qual certas células ingerem líquidos ou pequenas partículas através de depressões e estrangulamentos que se formam em sua membrana plasmática. Quando as bordas desse canal se fecham, contendo o alimento em seu interior, forma-se uma bolsa membranosa.

Tipos de pinocitose:

• Pinocitose dependente de clatrina: São dependentes da formação de um envoltório (ou depressões) da proteína clatrina nas membranas, sofrendo depressão e estrangulamento. Exemplo: No organismo humano, as células do intestino delgado capturam gotículas de lipídios resultantes da digestão.
• Endocitose mediada por receptores: Nesse caso, é necessária uma proteína chamada DINAMINA, que se organiza como um anel ao redor do final da vesícula revestida de clatrina em formação e a estrangula, fazendo com que ela se solte da membrana plasmática. Exemplo: endocitose de LDL. (Obs: quando existe defeito nos receptores de LDL, a endocitose não é concluída e surgem placas de ateroma).

Observação: Nem todas as vesículas de pinocitose têm o envoltório de clatrina; existem vesículas formadas a partir de rafts lipídicos e estabilizadas por proteínas denominadas caveolinas.

2. Exocitose

É o processo inverso à endocitose, ou seja, o processo de fusão de uma vesícula de transporte com a membrana plasmática, liberando o conteúdo ao meio extracelular. A exocitose permite a excreção e secreção de substâncias e dá-se em três fases: migração, fusão e lançamento.

Sinalização Celular

Via do Cálcio

Na via do cálcio, uma molécula sinalizadora se liga e ativa os domínios proteína-quinase de um receptor dimerizado. A fosfolipase C (PLC) contém um domínio SH que medeia sua associação com o receptor tirosina-quinase de proteínas ativado. A PLC catalisa a hidrólise do PIP2 para produzir DAG e IP3. Então, o DAG ativa a proteína quinase C e o IP3 sinaliza a liberação de Ca²⁺ dos locais de armazenamento intracelular.

Via do AMPc

A via do AMPc resulta da formação do AMPc a partir do ATP pela enzima adenilato ciclase. Os efeitos intracelulares do AMPc são mediados pela proteína-quinase dependente de AMPc (PKA). Esta proteína inativa é um tetrâmero composto por duas subunidades reguladoras e duas catalíticas. A enzima fosfodiesterase degrada o AMPc. Após a ligação do AMPc, as subunidades catalíticas se dissociam e fosforilam resíduos de serina nas proteínas alvo ou migram para o núcleo.

Classes de Junções Intercelulares

1. Junções de Oclusão

Vedam o espaço intercelular entre as células epiteliais, tornando os epitélios barreiras com permeabilidade seletiva. Definem a polaridade celular e controlam a passagem de substâncias. Possuem distribuição em cinturão e são formadas por proteínas integrais transmembranares associadas a filamentos de actina.

2. Junções de Ancoragem ou de Adesão

Transmitem forças de estresse entre as células e a matriz extracelular e servem de ancoragem para o citoesqueleto.

• Desmossomo: Junção de ancoragem com distribuição em mancha. Composta por proteínas transmembranares e proteínas de associação ao citoesqueleto que se ligam a filamentos intermediários de queratina.
• Hemidesmossomos: Junções entre células epiteliais e a lâmina basal. Servem de ancoragem para filamentos intermediários, dando resistência a estresses mecânicos.
• Contatos ou adesões focais: Junções temporárias entre células não epiteliais e a matriz extracelular, importantes para a migração celular.

3. Junção Comunicante (GAP)

Conectam funcionalmente o citoplasma de duas células adjacentes. São formadas por conexons (compostos por seis conexinas), que permitem a passagem de pequenas moléculas e o acoplamento iônico.

Especializações de Superfície Livre

1. Microvilos

Projeções digitiformes estáveis da membrana plasmática formadas por feixes de filamentos de actina. Ampliam a superfície de contato para trocas. São encontradas no tubo digestório (borda estriada) e nos túbulos do néfron (borda em escova).

2. Cílios

Projeções móveis destinadas à movimentação de partículas (vias respiratórias, tuba uterina). Possuem um axonema central (arranjo 9+2 de microtúbulos) que, em presença de ATP, produz o batimento ciliar.

3. Estereocílios

Longas microvilosidades especializadas presentes em epitélios absortivos e secretores, como o do epidídimo e canal deferente.

Secreção e Síntese Celular de Macromoléculas

Secreção Celular: Pode ser constitutiva (abastecimento contínuo da membrana e meio extracelular) ou regulada (liberação mediante estímulo externo, como hormônios).

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

Rede de sáculos achatados com ribossomos aderidos. Identificados na MET como listras elétron-densas com pontos (ribossomos). São muito desenvolvidos em células secretoras, como as do pâncreas (enzimas), células caliciformes (muco) e alvéolos pulmonares (lipoproteínas).

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

Rede de túbulos sem ribossomos. Atua na síntese de esteroides, armazenamento de glicogênio e desintoxicação (ex: hepatócitos). É responsável pela produção de quase todos os lipídios das membranas celulares, como fosfatidilcolina e colesterol.

Hipótese do Sinal

Explica a translocação cotraducional. Proteínas a serem segregadas no RER possuem uma sequência sinal reconhecida pela Partícula de Reconhecimento do Sinal (PRS). A PRS pausa a tradução e conduz o ribossomo até o receptor de PRS no RER, próximo à proteína translocadora (SEC-61), onde a síntese e translocação são retomadas para o lúmen.

Glicosilação

Processo de adição de açúcares a proteínas no RE, formando glicoproteínas.

• Glicosilação N-ligada: Transferência de radicais glicídicos para resíduos de asparagina (N). Ocorre a partir do dolicol-fosfato pela ação da enzima oligossacaril-transferase.

Complexo de Golgi

Conjunto de sáculos empilhados (cisternas) que modificam produtos do RE.

• Face Cis: Recebe vesículas do RE.
• Face Trans: De onde partem as moléculas prontas para seus destinos.

No Golgi, ocorre a glicosilação terminal através de glicosil-transferases e glicosidases.

Lisossomos

Compartimentos com enzimas hidrolíticas (hidrolases ácidas) para digestão intracelular.

• Lisossomo primário: Vesículas com enzimas inativas que brotam da rede trans-Golgi.
• Lisossomo secundário: Formado pela fusão do lisossomo primário com endossomos; o pH diminui e as enzimas tornam-se ativas para a digestão.