Achieve Mastery of Medical Concepts

Study for medical school and boards with Lecturio

A Célula: Membrana Celular

A membrana celular (também conhecida como membrana plasmática ou plasmalema) é uma membrana biológica que separa o conteúdo da célula do ambiente externo. A membrana celular é composta por uma bicamada fosfolipídica e proteínas que protegem o ADN celular e mediam a troca de iões e moléculas. Além disso, a membrana celular permite que a célula comunique com outras células e ajuda também na formação de tecidos. As membranas são formadas quando glicerofosfolípidos e esfingolípidos interagem e expõem as suas cabeças polares ao ambiente aquoso extracelular, enquanto sequestram as suas caudas apolares em direção ao meio da membrana. As proteínas que estão ancoradas na membrana são responsáveis pela sinalização e pelas interações celulares, transporte transmembranar de substâncias, além de fornecerem a estrutura celular.

Última atualização: 3 May, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Características e Estrutura

Definição

A membrana celular (também conhecida como membrana plasmática ou plasmalema) é uma membrana biológica que separa o conteúdo da célula do ambiente externo.

Funções

  • Barreira que protege o conteúdo da célula do ambiente extracelular
  • Ancora o citoesqueleto e define a forma celular
  • Liga-se à matriz extracelular e auxilia na formação de tecidos
  • Transporta materiais dentro e fora da célula
  • Permite a comunicação celular
Citoesqueleto ligado à membrana plasmática - estrutura celular

Representação da fixação do citoesqueleto à membrana plasmática para fornecer estrutura celular

Imagem por Lecturio.

Composição

A composição da membrana celular pode mudar dependendo do ambiente e do estádio de desenvolvimento celular. Por peso, é composta por aproximadamente 50% de lípidos e 50% de proteínas.

Lípidos:

  • Fosfolípidos (> 50% de lípidos membranares):
    • Lípidos anfipáticos com uma cabeça de fosfato (polar) e 2 caudas de ácidos gordos (não polar)
    • Forma uma dupla camada (bicamada lipídica) com as cabeças polares voltadas para a água e as extremidades apolares voltadas uma para a outra (exclusão hidrofóbica)
    • A proporção de ácidos gordos saturados versus insaturados determina a fluidez da membrana.
  • Glicolípidos (aproximadamente 2%):
    • Lípido ligado ao carboidrato, voltado para fora
    • Desempenha um papel nas interações célula-célula
    • Determina o tipo sanguíneo ABO
    • Participa na formação do glicocálice
    • Resposta inflamatória
    • Reconhecimento viral de células hospedeiras
  • Colesterol:
    • Lípido anfipático com anel deesterol
    • O grupo hidroxilo interage com a água
    • Anel de esterol embutido na membrana
    • Diminui a fluidez da membrana
    • Aumenta a faixa de temperatura na transição de fase
    • Mantém a integridade da membrana sem a necessidade de uma parede celular
    • Também pode ser embalado em lipoproteínas para transporte através da corrente sanguínea

Proteínas:

  • Proteínas integrais de membrana:
    • Incorporadas na bicamada, geralmente abrangem toda a membrana (transmembranares)
    • Penetram na membrana para transportar substâncias
    • Canais iónicos, bombas de protões, recetores acoplados à proteína G
  • Proteínas periféricas: ligadas de forma reversível à membrana ou a proteínas integrais
    • Penetram parcialmente na membrana
    • Sinalização celular e interações proteína-proteína
    • Proteínas ligadas a glicosilfosfatidilinositol (GPI, pela sigla em inglês)
    • As proteínas do citoesqueleto, anquirina e espectrina, ligam-se à actina.
  • Proteínas ancoradas em lípidos:
    • Ligadas a lípidos que se inserem na membrana
    • Não são parte integrante da membrana
    • Exemplo: proteínas G
Proteínas da membrana celular - seção transversal

Corte transversal de uma membrana celular a demostrar numerosas estruturas

Imagem por Lecturio.

Propriedades

  • Assimétrica: As camadas interna e externa possuem fosfolípidos diferentes.
  • Não uniforme: tem domínios (e.g., lipid raft)
  • Conceito de “mosaico fluido”: A bicamada lipídica permite o movimento lateral livre de proteínas e lípidos.
  • Temperatura de transição (10°C–40°C):
    • A baixas temperaturas, a membrana muda para um estado sólido semelhante a um gel.
    • A membrana perde fluidez (torna-se mais rígida).
    • O colesterol ajuda a preservar a fluidez da membrana a baixas temperaturas.
  • Permeabilidade seletiva:
    • Permeável a:
      • Gases (CO2 , CO, O2)
      • Pequenas moléculas polares não carregadas (H2O, etanol, ureia)
    • Não permeável a:
      • Grandes moléculas polares não carregadas (e.g., glicose)
      • Iões (e.g., Na⁺, K⁺)
      • Moléculas polares carregadas (e.g., ATP, aminoácidos)

Transporte Membranar

Gradientes transmembranares

  • Gradiente de concentração de certos iões:
    • A concentração de Na⁺ é maior fora da célula.
    • A concentração de K⁺ é maior dentro da célula.
  • Potencial de membrana:
    • Gradiente elétrico através da membrana
    • O interior da célula é mais negativo do que o exterior.
  • Gradiente eletroquímico:
    • Mantido pela bomba Na⁺/K⁺: proteína que hidrolisa ATP e transporta 3 iões Na⁺ para fora da célula por cada 2 iões K⁺ movidos para dentro da célula
    • Gera uma combinação de gradientes elétricos e de concentração:
      • O Na+ move para dentro da célula com base na concentração e nos gradientes elétricos.
      • O K⁺ move-se para dentro da célula com base no gradiente elétrico e move-se para fora da célula com base no gradiente de concentração.

Proteínas de transporte

  • Canais:
    • Abertos ao ambiente em ambos os lados simultaneamente
    • Proteínas de canal iónico
    • Ao abrir/fechar provocam uma mudança considerável na concentração de iões
    • Difusão facilitada de iões
  • Carriers (Transportadoras):
    • Apenas abrem 1 lado (portão) de cada vez
    • Presença de sítios de ligação
    • Reconhecem moléculas específicas
    • As proteínas carrier de transporte membranar que transferem 2 ou mais moléculas através da membrana são chamadas de cotransportadores:
      • Simporte: movimento de 2 solutos na mesma direção
      • Antiporte: movimento de 2 solutos em direções opostas

Transporte membranar

  • O transporte passivo (difusão facilitada) move substâncias de zonas de alta concentração para baixa concentração (inferior ao gradiente de concentração):
    • Não requer entrada de energia
    • Os canais abrem-se e permitem que as moléculas se difundam na célula até que as concentrações se igualem.
    • Os canais iónicos são específicos para 1 ião cada.
  • O transporte ativo move substâncias de zonas de baixa concentração para alta concentração (contra o gradiente de concentração):
    • Requer proteínas transportadoras para se ligar ao substrato
    • O transporte ativo primário requer energia (geralmente ATP).
    • Transporte ativo secundário:
      • Usa o gradiente eletroquímico gerado por transporte ativo primário
      • Os cotransportadores movem uma molécula em direção a um gradiente enquanto, simultaneamente, movem outra molécula contra o gradiente.
      • Bomba de Na+ /Ca2+: usa o influxo de Na⁺ para mover o Ca2+ para fora da célula
  • Endocitose: envolve partículas ou iões através da formação de vesículas de membrana que se separam da membrana plasmática
  • Exocitose: excreção de certas substâncias pela fusão das vesículas de membrana com a membrana externa da célula

Relevância Clínica

Distúrbios da membrana plasmática

  • Esferocitose hereditária: doença hereditária autossómica dominante das hemácias, que se apresenta como uma alteração morfológica dos eritrócitos com os chamados esferócitos. As mudanças na forma da membrana plasmática estão associadas a mutações nas proteínas do citoesqueleto. Os esferócitos defeituosos são eliminados da circulação pelo baço, levando à anemia. O tratamento é realizado com ácido fólico e, quando necessário, esplenectomia.
  • Hemoglobinúria paroxística noturna: anemia hemolítica crónica adquirida rara e grave com exacerbações periódicas causadas por um defeito no gene PIGA. Os genes PIGA são responsáveis pela 1ª etapa na síntese da âncora GPI que liga um subconjunto de proteínas à superfície celular. As mais importantes dessas proteínas de superfície celular são o CD59 e o CD55, que protegem a célula da lise celular mediada pelo complemento.

Farmacologia

  • Bloqueadores de canais iónicos:
    • Alcaloides neurotóxicos do peixe-balão e de marisco bloqueiam os canais de Na⁺ dos neurónios.
    • As arritmias cardíacas são tratadas com bloqueadores de K⁺ e Na⁺.
    • Fármacos anti-hipertensores bloqueiam os canais de Na⁺.
  • Fármacos que abrem canais iónicos:
    • Vasodilatadores como o minoxidil, o diazóxido e o nicorandil abrem os canais K⁺.
    • Anticonvulsivantes como a retigabina e a flupirtina abrem canais K⁺ específicos.
    • As benzodiazepinas e os barbitúricos potenciam os recetores do ácido gama-aminobutírico (GABA, pela sigla em inglês), que são canais de iões Cl.
  • Ionóforos (transportadores lipídicos de iões através das membranas):
    • Ionóforos de K⁺:
      • Antibióticos que se ligam à célula bacteriana e interrompem o gradiente de K⁺
      • Valinomicina, nistatina, salinomicina
    • Ionóforos de protões (2,4-dinitrofenol):
      • Permitem que os protões vazem através da membrana mitocondrial
      • Interrompem a síntese de ATP
      • Altamente letal

Referências

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. (2002). Molecular Biology of the Cell (4th ed.). New York: Garland Science.
  2. Brodsky, R. (2014). Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria. Blood. https://doi.org/10.1182/blood-2014-02-522128
  3. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S., et al. (2000). Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman. Section 3.4, Membrane Proteins. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21570/
  4. Herrmann, T., Sharma, S. (2019). Physiology, Membrane. StatPearls. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30855799/

USMLE™ is a joint program of the Federation of State Medical Boards (FSMB®) and National Board of Medical Examiners (NBME®). MCAT is a registered trademark of the Association of American Medical Colleges (AAMC). NCLEX®, NCLEX-RN®, and NCLEX-PN® are registered trademarks of the National Council of State Boards of Nursing, Inc (NCSBN®). None of the trademark holders are endorsed by nor affiliated with Lecturio.

Estuda onde quiseres

A Lecturio Medical complementa o teu estudo através de métodos de ensino baseados em evidência, vídeos de palestras, perguntas e muito mais – tudo combinado num só lugar e fácil de usar.

Aprende mais com a Lecturio:

Complementa o teu estudo da faculdade com o companheiro de estudo tudo-em-um da Lecturio, através de métodos de ensino baseados em evidência.

User Reviews

¡Hola!

Esta página está disponible en Español.

🍪 Lecturio is using cookies to improve your user experience. By continuing use of our service you agree upon our Data Privacy Statement.

Details