17.3: membranas e lípidos de membrana

todas as células vivas estão rodeadas por uma membrana celular. As células vegetais (figura \(\PageIndex{1A}\)) e as células animais (figura \(\PageIndex{1B}\) contêm um núcleo celular que também está rodeado por uma membrana e contém a informação genética para a célula. Tudo entre a membrana celular e a membrana nuclear—incluindo fluidos intracelulares e vários componentes subcelulares, como a mitocôndria e ribossomas—é chamado citoplasma. As membranas de todas as células têm uma estrutura fundamentalmente similar, mas a função da membrana varia tremendamente de um organismo para outro e até mesmo de uma célula para outra dentro de um único organismo. Esta diversidade surge principalmente da presença de diferentes proteínas e lípidos na membrana.

Figura \(\PageIndex{1}\): (A) Uma Célula De Planta Idealizada. Nem todas as estruturas mostradas aqui ocorrem em todos os tipos de células da planta. B) Uma Célula Animal Idealizada. As estruturas mostradas aqui raramente serão encontradas em uma única célula animal.

os lípidos nas membranas celulares são altamente polares, mas têm características duais: parte dos lípidos é iónica e, portanto, dissolve-se em água, enquanto o resto tem uma estrutura de hidrocarbonetos e, portanto, dissolve-se em substâncias não-polares. Muitas vezes, a parte iônica é referida como hidrofílica, significando “amante da água”, e a parte não-Solar como hidrofóbica, significando “temendo a água” (repelida pela água). Quando permitido flutuar livremente na água, lipídios polares espontaneamente agrupam-se em qualquer um dos três arranjos: micelas, monocamadores e bilayers (figura \(\PageIndex{2}\)).

Figura \(\PageIndex{2}\): Espontaneamente Formado Polar Lipídios Estruturas em Água: camada única, Micelle, e Bicamada

Micelas são agregações em que os lipídios’ caudas de hidrocarbonetos—estar hidrofóbico—estão voltados para o centro do conjunto e fora da água ao redor, enquanto as cabeças hidrofílicas são direcionadas para fora, em contato com a água. Cada micela pode conter milhares de moléculas lipídicas. Os lípidos polares também podem formar uma camada monolayer, uma molécula espessa na superfície da água. As cabeças polares ficam viradas para a água, e as caudas não-polares ficam no ar. Os “Bilayers” são camadas duplas de lípidos dispostas de modo que as caudas hidrofóbicas sejam colocadas entre uma superfície interna e uma superfície exterior constituída por cabeças hidrofílicas. As cabeças hidrofílicas estão em contacto com a água de ambos os lados do colector, enquanto as caudas, sequestradas no interior do colector, são impedidas de ter contacto com a água. Bilayers como este compõem todas as membranas celulares (figura \(\PageIndex{3}\)).

figura \(\PageIndex{3}\): diagrama esquemático de uma membrana celular. A membrana que envolve uma célula animal típica é uma bicamada fosfolípida com moléculas de colesterol e proteínas incorporadas. Cadeias de oligossacarídeos curtas estão ligadas à superfície exterior.

no interior da camada intermédia, as caudas hidrofóbicas (ou seja, as porções de ácidos gordos das moléculas lipídicas) interagem por meio de forças de dispersão. As interacções são enfraquecidas pela presença de ácidos gordos insaturados. Como resultado, os Componentes da membrana são livres de moer até certo ponto, e a membrana é descrita como fluido.

os lípidos encontrados nas membranas celulares podem ser categorizados de várias maneiras. Os fosfolípidos são lípidos que contêm fósforo. Os glicolípidos são lípidos que contêm açúcar. Estes últimos são encontrados exclusivamente na superfície exterior da membrana celular, atuando como marcadores de superfície distintivos para a célula e, portanto, servindo no reconhecimento celular e comunicação célula-a-célula. Esfingolípidos são fosfolípidos ou glicolípidos que contêm a esfingosina insaturada de amino álcool, em vez de glicerol. As estruturas diagramáticas dos lípidos de membrana representativos são apresentadas na figura \(\PageIndex{4}\).

figura \(\PageIndex{4}\): As estruturas componentes de alguns lípidos de membrana importantes

Fosfoglicéridos (também conhecidos como glicerofosfolípidos) são os fosfolípidos mais abundantes nas membranas celulares. Eles consistem de um glicerol unidade com ácidos graxos ligados ao primeiro de dois átomos de carbono, enquanto que uma unidade de ácido fosfórico, esterificados com uma molécula de álcool (geralmente um amino-álcool, como na parte (a) da Figura \(\PageIndex{5}\)) é anexado para o terceiro átomo de carbono de glicerol (parte (b) da Figura \(\PageIndex{5}\)). Note – se que a molécula de fosfoglicérido é idêntica a um triglicérido até à unidade de ácido fosfórico [parte (b) Da Figura \(\PageIndex{5}\)].

existem dois tipos comuns de fosfoglicéridos. Os fosfoglicéridos que contêm etanolamina como amino álcool são denominados fosfatidiletanolaminas ou cefalinas. As cefalinas são encontradas no tecido cerebral e nos nervos e também têm um papel na coagulação do sangue. Os fosfoglicéridos que contêm colina como unidade de amino álcool são chamados fosfatidilcolinas ou lecitinas. As lecitinas ocorrem em todos os organismos vivos. Como as cefalinas, são constituintes importantes do tecido nervoso e cerebral. Gemas de ovos são especialmente ricas em lecitinas. Lecitinas de qualidade comercial isoladas da soja são amplamente utilizadas em alimentos como agentes emulsionantes. Um agente emulsionante é usado para estabilizar uma emulsão-uma dispersão de dois líquidos que normalmente não se misturam, como óleo e água. Muitos alimentos são emulsões. O leite é uma emulsão de gordura de manteiga na água. O agente emulsionante no leite é uma proteína chamada caseína. Maionese é uma emulsão de óleo de salada em água, estabilizada por lecitinas presentes na gema de ovo.

Esfingomielinas, os esfingolípidos mais simples, cada um contém um ácido gordo, um ácido fosfórico, esfingosina e Colina (figura \(\Pagindex{6}\)). Como contêm ácido fosfórico, também são classificados como fosfolípidos. As esfingomielinas são constituintes importantes da bainha de mielina em torno do axon de uma célula nervosa. A esclerose múltipla é uma das várias doenças resultantes de danos na bainha de mielina.

a maioria das células animais contém esfingolípidos chamados cerebrosidos (figura \(\PageIndex{7}\)). Os cerebrosidos são compostos de esfingosina, um ácido gordo, e galactose ou glicose. Eles, portanto, se assemelham a esfingomielinas, mas têm uma unidade de açúcar no lugar do grupo de fosfato de colina. Os cerebrosidos são componentes importantes das membranas das células nervosas e cerebrais.

Figura \(\PageIndex{7}\): Cerebrosides. Os cerebrosidos são esfingolípidos que contêm uma unidade de açúcar.

os esfingolípidos chamados gangliósidos são mais complexos, geralmente contendo uma cadeia ramificada de três a oito monossacáridos e / ou açúcares substituídos. Devido à considerável variação em seus componentes de açúcar, cerca de 130 variedades de gangliósidos foram identificados. A maioria dos processos de reconhecimento e comunicação célula-a-célula (e.g., antigénios do grupo sanguíneo) dependem das diferenças nas sequências de açúcares nestes compostos. Os gangliósidos são mais prevalentes nas membranas externas das células nervosas, embora também ocorram em pequenas quantidades nas membranas externas da maioria das outras células. Como os cefalópodes e os gangliósidos contêm grupos de açúcar, eles também são classificados como glicolípidos.