Qual é o modelo de mosaico fluido? - Ciência - 2023

science

Contente

o padrão de mosaico fluido afirma que as membranas celulares ou biomembranas são estruturas dinâmicas que apresentam fluidez de seus diferentes componentes moleculares, que podem se mover lateralmente. Ou seja, esses componentes estão em movimento e não estáticos, como se acreditava anteriormente.

Este modelo foi criado por S. Jonathan Singer e Garth. L. Nicolson em 1972 e hoje é amplamente aceito pela comunidade científica. Todas as células são contidas por uma membrana celular com particularidades em sua constituição e função.

Essa membrana define os limites da célula, permitindo a existência de diferenças entre o citosol (ou interior da célula) e o ambiente externo. Além disso, regula a troca de substâncias entre a célula e o exterior.


Nas células eucarióticas, as membranas internas também definem compartimentos e organelas com diferentes funções, como mitocôndrias, cloroplastos, o envelope nuclear, o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, entre outros.

Estrutura da membrana celular

Generalidades

A membrana celular consiste em uma estrutura impermeável a moléculas solúveis em água e íons entre 7 e 9 nanômetros de espessura. É observada em microfotografias eletrônicas como uma linha dupla contínua e fina que circunda o citoplasma da célula.

A membrana é composta por uma bicamada fosfolipídica, com proteínas embutidas em sua estrutura e dispostas na superfície.

Além disso, contém moléculas de carboidratos em ambas as superfícies (interna e externa) e, no caso de células animais eucarióticas, também possui moléculas de colesterol intercaladas dentro da bicamada.

Bicamada fosfolipídica

Fosfolipídios são moléculas anfipáticas que possuem uma extremidade hidrofílica - a extremidade da água - e uma extremidade hidrofóbica - que repele a água.


A bicamada fosfolipídica que compõe a membrana celular possui cadeias hidrofóbicas (apolares) dispostas em direção ao interior da membrana e extremidades hidrofílicas (polares) localizadas em direção ao ambiente externo.

Assim, as cabeças dos grupos fosfato dos fosfolipídios ficam expostas na superfície externa da membrana.

Lembre-se de que tanto o ambiente externo quanto o interno ou citosol, são aquosos. Isso influencia o arranjo da camada dupla de fosfolipídios com suas partes polares interagindo com a água e suas partes hidrofóbicas formando a matriz interna da membrana.

Colesterol

Na membrana das células animais eucarióticas, as moléculas de colesterol são encontradas embutidas nas caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios.

Essas moléculas não são encontradas nas membranas das células procarióticas, alguns protistas, plantas e fungos.

Membrana integral ou proteínas transmembrana

Intercaladas com proteínas de membrana integrais são encontradas dentro da bicamada fosfolipídica.


Estes interagem de forma não covalente através de suas partes hidrofóbicas, com a bicamada lipídica, localizando suas extremidades hidrofílicas em direção ao meio aquoso externo.

Configuração de proteínas de membrana

Eles podem ter uma configuração em forma de bastão simples, com uma hélice alfa hidrofóbica dobrada embutida no interior da membrana e com porções hidrofílicas estendendo-se para os lados.

Eles também podem ter uma configuração maior, tipo globular e com uma estrutura terciária ou quaternária complexa.

Este último geralmente atravessa a membrana celular várias vezes com seus segmentos de hélices alfa repetidas dispostos em zigue-zague através da bicamada lipídica.

Poros nas membranas

Algumas dessas proteínas globulares apresentam porções interiores hidrofílicas, formando canais ou poros por onde ocorre a troca de substâncias polares do exterior da célula para o citosol e vice-versa.

Proteínas periféricas

Na superfície da face citoplasmática da membrana celular, existem proteínas da membrana periférica, ligadas às partes salientes de algumas proteínas integrais.

Essas proteínas não penetram no núcleo hidrofóbico da bicamada lipídica.

Capa de carboidrato

Existem moléculas de carboidratos em ambas as superfícies da membrana.

Em particular, a superfície externa da membrana é abundante em glicolipídeos. Cadeias curtas de carboidratos também são vistas expostas e covalentemente ligadas às partes protuberantes da proteína, chamadas glicoproteínas.

Fluidez da membrana celular

Razão de ácidos graxos saturados versus insaturados

A fluidez da membrana depende principalmente da proporção de fosfolipídios de ácidos graxos saturados e insaturados presentes. A fluidez da membrana diminui à medida que aumenta a proporção de fosfolipídios das cadeias de ácidos graxos saturados em relação aos insaturados.

Isso se deve ao fato de que a coesão entre as cadeias longas e simples dos ácidos graxos saturados é maior, quando comparada à coesão entre as cadeias curtas e insaturadas dos ácidos graxos insaturados.

Quanto maior a coesão entre seus componentes moleculares, menos fluido a membrana apresentará.

Colesterol

As moléculas de colesterol interagem através de seus anéis rígidos com as cadeias de hidrocarbonetos dos lipídeos, aumentando a rigidez da membrana e diminuindo a permeabilidade da mesma.

Nas membranas da maioria das células eucarióticas, onde há uma concentração relativamente alta de colesterol, ele impede que as cadeias de carbono se liguem a baixas temperaturas. Isso permite o congelamento da membrana em baixas temperaturas.

Características especiais

Os diferentes tipos de membranas celulares apresentam particularidades na quantidade e tipo de proteínas e carboidratos, bem como na variedade de lipídios existentes.

Essas particularidades estão associadas a funções celulares específicas.

Não existem apenas diferenças constitutivas entre as membranas das células eucarióticas e procarióticas, e entre as das organelas, mas também entre as regiões de uma mesma membrana.

Função da membrana celular

Generalidades

A membrana celular delimita a célula e permite que ela mantenha uma condição estável no citosol, diferente da do meio externo. Isto, por meio da regulação ativa e passiva da passagem de substâncias (água, íons e metabólitos) entre si, mantendo o potencial eletroquímico necessário ao funcionamento celular.

Ele também permite que a célula responda aos sinais do ambiente externo por meio de receptores químicos na membrana e fornece locais de ancoragem para os filamentos do citoesqueleto.

No caso das células eucarióticas, também participa do estabelecimento de compartimentos internos e organelas com funções metabólicas específicas.

Função das proteínas na membrana

Existem diferentes proteínas de membrana com funções específicas, entre as quais podemos citar:

  • Enzimas que catalisam (aceleram) reações químicas,
  • Receptores de membrana envolvidos no reconhecimento e ligação de moléculas de sinalização (como hormônios),
  • Proteínas de transporte de substâncias através da membrana (em direção ao citosol e deste para o exterior da célula). Estes mantêm um gradiente eletroquímico graças ao transporte de íons.

Função da camada externa de carboidrato

Carboidratos ou glicolipídios participam da adesão das células entre si e do processo de reconhecimento e interação da membrana celular com moléculas como anticorpos, hormônios e vírus.

Referências

  1. Bolsaver, S. R., Hyams, J. S., Shephard, E. A., White H. A. e Wiedemann, C. G. (2003). Biologia Celular, um curso de curta duração. Segunda edição. Wiley-Liss pp 535.
  2. Engelman, D. (2005). As membranas são mais mosaico do que fluidas. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). O Modelo Fluido-Mosaico da Estrutura da Membrana. Ainda relevante para a compreensão da estrutura, função e dinâmica das membranas biológicas após mais de 40 anos. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Biologia. Sexta Edição. MGH. pp 1239.
  5. Singer, S. J. e Nicolson, G.L. (1972). O modelo de mosaico de fluidos da estrutura das membranas celulares. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720