Resultados da aprendizagem
- Descrever a estrutura das membranas celulares
- Identificar os componentes da membrana celular, incluindo fosfolípidos, colesterol, proteínas e hidratos de carbono
A membrana plasmática de uma célula define a célula, delineia as suas fronteiras e determina a natureza da sua interação com o meio ambiente. As células excluem algumas substâncias, absorvem outras e excretam outras ainda, tudo em quantidades controladas. A membrana plasmática tem de ser muito flexível para permitir que certas células, como os glóbulos vermelhos e brancos, mudem de forma ao passarem por capilares estreitos.Para além disso, a superfície da membrana plasmática contém marcadores que permitem que as células se reconheçam umas às outras, o que é vital para a formação de tecidos e órgãos durante o desenvolvimento inicial e que, mais tarde, desempenha um papel na distinção entre "próprio" e "não próprio" da resposta imunitária.
Entre as funções mais sofisticadas da membrana plasmática encontra-se a capacidade de as proteínas integrais complexas, os receptores, transmitirem sinais. Estas proteínas actuam como receptores extracelulares de entrada e como activadores do processamento intracelular. Estes receptores de membrana fornecem locais de ligação extracelular para agentes como hormonas e factores de crescimento e activam cascatas de resposta intracelular quandoOcasionalmente, os vírus sequestram os receptores (o VIH, vírus da imunodeficiência humana, é um exemplo) que os utilizam para entrar nas células e, por vezes, os genes que codificam os receptores sofrem mutações que provocam um mau funcionamento do processo de transdução de sinais com consequências desastrosas.
Modelo de mosaico de fluidos
Os cientistas identificaram a membrana plasmática na década de 1890 e os seus componentes químicos em 1915. Os principais componentes identificados foram os lípidos e as proteínas. Em 1935, Hugh Davson e James Danielli propuseram a estrutura da membrana plasmática. Este foi o primeiro modelo amplamente aceite pela comunidade científica. Baseava-se no aspeto de "carris" da membrana plasmática nos primeirosDavson e Danielli teorizaram que a estrutura da membrana plasmática se assemelha a uma sanduíche, fazendo a analogia entre as proteínas e o pão e os lípidos e o recheio. Nos anos 50, os avanços na microscopia, nomeadamente a microscopia eletrónica de transmissão (TEM), permitiram aos investigadores verificar que o núcleo da membrana plasmática era constituído por uma camada dupla e não simples.e Garth L. Nicolson propuseram um novo modelo que fornece observações microscópicas e explica melhor a função da membrana plasmática.
A explicação, a modelo de mosaico fluido O modelo do mosaico fluido descreve a estrutura da membrana plasmática como um mosaico de componentes - incluindo fosfolípidos, colesterol, proteínas e hidratos de carbono - que conferem à membrana um carácter fluido. As membranas plasmáticas têm uma espessura de 5 a 10 nm. Para comparação,Os glóbulos vermelhos humanos, visíveis através de microscopia ótica, têm cerca de 8 µm de largura, ou seja, cerca de 1000 vezes mais largos do que uma membrana plasmática. A membrana parece-se um pouco com uma sanduíche (Figura 1).
Figura 1: O modelo de mosaico fluido da estrutura da membrana plasmática descreve a membrana plasmática como uma combinação fluida de fosfolípidos, colesterol, proteínas e hidratos de carbono.
Os principais componentes da membrana plasmática são os lípidos (fosfolípidos e colesterol), as proteínas e os hidratos de carbono ligados a alguns dos lípidos e proteínas. Um fosfolípido é uma molécula constituída por glicerol, dois ácidos gordos e um grupo principal ligado a um fosfato. O colesterol, outro lípido composto por quatro anéis de carbono fundidos, está situado ao lado dos fosfolípidos no núcleo da membrana.As proporções de proteínas, lípidos e hidratos de carbono na membrana plasmática variam com o tipo de célula, mas para uma célula humana típica, as proteínas representam cerca de 50% da composição em massa, os lípidos (de todos os tipos) representam cerca de 40% e os hidratos de carbono compreendem os restantes 10%. No entanto, a concentração de proteínas e lípidos varia com as diferentes membranas celulares.A membrana interna da mitocôndria contém 76% de proteínas e apenas 24% de lípidos. A membrana plasmática dos glóbulos vermelhos humanos tem 30% de lípidos. Os hidratos de carbono estão presentes apenas na superfície exterior da membrana plasmática e estão ligados a proteínas,formação glicoproteínas ou ligados a lípidos, formando glicolípidos .
Como os vírus infectam órgãos específicos
Figura 2. O VIH liga-se ao recetor CD4, uma glicoproteína na superfície das células T, antes de entrar ou infetar a célula. (crédito: modificação do trabalho dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA/Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas)
Os padrões de glicoproteínas e glicolípidos nas superfícies das células dão a muitos vírus uma oportunidade de infeção. Os vírus do VIH e da hepatite infectam apenas órgãos ou células específicas do corpo humano. O VIH consegue penetrar nas membranas plasmáticas de um subtipo de linfócitos chamado células T-helper, bem como de alguns monócitos e células do sistema nervoso central. O vírus da hepatite ataca as células do fígado.
Estes vírus são capazes de invadir estas células, porque as células têm sítios de ligação nas suas superfícies que são específicos e compatíveis com certos vírus (Figura 2). Outros sítios de reconhecimento na superfície do vírus interagem com o sistema imunitário humano, levando o corpo a produzir anticorpos. Os anticorpos são produzidos em resposta aos antigénios ou proteínas associados a agentes patogénicos invasivos, ou emEstes mesmos locais servem para os anticorpos se ligarem e destruírem ou inibirem a atividade do vírus. Infelizmente, estes locais de reconhecimento no VIH mudam rapidamente devido a mutações, tornando muito difícil uma vacina eficaz contra o vírus, uma vez que este evolui e se adapta. Uma pessoa infetada com VIHEsta rápida mudança de marcadores de superfície diminui a eficácia do sistema imunitário da pessoa no ataque ao vírus, porque os anticorpos não reconhecem as novas variações dos padrões de superfície. No caso do VIH, o problema é agravado porque o vírus especificamenteinfecta e destrói as células envolvidas na resposta imunitária, incapacitando ainda mais o hospedeiro.
Em resumo: Estrutura da membrana celular
A membrana plasmática é composta por uma bicamada de fosfolípidos, com as suas caudas hidrofóbicas de ácidos gordos em contacto umas com as outras. A paisagem da membrana está repleta de proteínas, algumas das quais atravessam a membrana. Algumas destas proteínas servem para transportar materiais para dentro ou para fora da célula.Os hidratos de carbono estão ligados a algumas das proteínas e lípidos na superfície externa da membrana, formando complexos que funcionam para identificar a célula com outras células. A natureza fluida da membrana deve-se à configuração das caudas dos ácidos gordos, à presença de colesterol incorporado na membrana (em células animais) e à natureza em mosaico das proteínas e dos lípidos proteicos.As membranas plasmáticas encerram as fronteiras das células, mas, em vez de serem um saco estático, são dinâmicas e estão em constante mudança.
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