O modelo de mosaico fluido é uma teoria que descreve a estrutura da membrana plasmática das células. Segundo essa teoria, a membrana é composta por uma bicamada lipídica fluida, na qual as proteínas estão inseridas de forma fluida e dinâmica, como se fossem “mosaicos” flutuantes. Esse modelo propõe que a membrana é uma estrutura dinâmica e flexível, com as proteínas desempenhando funções específicas de acordo com sua localização e interações com outras moléculas. O modelo de mosaico fluido revolucionou a forma como entendemos a estrutura e função das membranas celulares.
Modelo do mosaico fluído: qual é?
O modelo do mosaico fluido é uma teoria que descreve a estrutura da membrana celular. Segundo esse modelo, a membrana é composta por uma bicamada lipídica fluida, na qual estão inseridas proteínas que se movem livremente. Essas proteínas podem ser integrais, atravessando toda a espessura da membrana, ou periféricas, ligadas apenas à superfície.
Além das proteínas, o modelo do mosaico fluido também inclui glicolipídios e glicoproteínas na membrana, que desempenham papéis importantes na comunicação celular e no reconhecimento de moléculas. A fluidez da membrana permite que as moléculas se movam lateralmente, interagindo entre si e desempenhando suas funções de maneira eficiente.
Essa organização permite a comunicação e o transporte de moléculas de forma eficaz, contribuindo para a função adequada da célula.
Por que a membrana celular é fluida?
A membrana celular é fluida devido ao seu modelo de mosaico fluido, proposto por Singer e Nicolson em 1972. Esse modelo descreve a estrutura da membrana como uma bicamada lipídica com proteínas inseridas, o que confere a ela sua fluidez.
As moléculas de fosfolipídios que compõem a bicamada são anfipáticas, ou seja, possuem uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica. Isso faz com que elas se organizem de forma a manter a estabilidade da membrana, mas também permitindo movimentos e flexibilidade.
Além dos fosfolipídios, as proteínas presentes na membrana também contribuem para sua fluidez. Elas podem se mover lateralmente na bicamada, interagindo entre si e com outras moléculas. Isso possibilita a comunicação celular, o transporte de substâncias e a resposta a estímulos do ambiente.
Outro fator importante para a fluidez da membrana é a presença de colesterol. Ele atua regulando a fluidez, mantendo a membrana estável em diferentes condições ambientais. Em temperaturas mais baixas, o colesterol impede que as moléculas de fosfolipídios se empacotem demais, garantindo a fluidez.
Essa fluidez é essencial para o funcionamento adequado das células, permitindo a interação com o meio externo e a realização de diversas funções vitais.
Qual é o modelo de membrana mais aceito e por que é preferido?
O modelo de mosaico fluido é o modelo de membrana mais aceito atualmente. Ele é preferido por ser mais dinâmico e representar melhor a estrutura e função da membrana celular.
O modelo de mosaico fluido foi proposto por Singer e Nicolson em 1972. Segundo esse modelo, a membrana celular é composta por uma bicamada lipídica na qual estão inseridas proteínas que flutuam livremente, como se fossem icebergs em um mar de lipídios. Essas proteínas podem se mover lateralmente na membrana, conferindo-lhe sua fluidez.
Esse modelo é preferido porque ele explica como a membrana celular pode ser seletivamente permeável, permitindo a passagem de algumas substâncias enquanto impede a passagem de outras. Além disso, ele também explica como as proteínas da membrana podem interagir entre si e com o meio extracelular para desempenhar suas funções específicas.
Modelo de Singer e Nicholson: A apresentação da membrana plasmática de forma simplificada.
O modelo de mosaico fluido, proposto por Singer e Nicholson, descreve a estrutura da membrana plasmática de maneira simplificada. Segundo essa teoria, a membrana é composta por uma bicamada lipídica na qual estão inseridas proteínas de forma fluida e dinâmica.
As moléculas de lipídios na membrana são organizadas de forma a criar uma barreira semi-permeável, permitindo a passagem seletiva de substâncias. Já as proteínas, que podem se mover lateralmente na bicamada, desempenham diversas funções, como transporte de substâncias, reconhecimento celular e transdução de sinais.
Esse modelo enfatiza a fluidez e a flexibilidade da membrana plasmática, destacando a interação dinâmica entre lipídios e proteínas. Essa estrutura em constante movimento permite que a célula se adapte às mudanças do ambiente e desempenhe suas funções de forma eficiente.
Qual é o modelo de mosaico fluido?
O modelo de mosaico fluido sugere que as membranas celulares ou biomembranas são estruturas dinâmicas que possuem 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 estão 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 celular) 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 , envelope nuclear, retículo endoplasmático , 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 com 7 a 9 nanômetros de espessura. É observado nas fotomicrografias eletrônicas como uma linha fina dupla contínua que circunda o citoplasma celular.
A membrana é composta por uma bicamada fosfolipídica, com proteínas incorporadas ao longo de sua estrutura e dispostas na superfície.
Além disso, contém moléculas de carboidratos em ambas as superfícies (interna e externa) e, no caso de células eucarióticas de animais, também possui moléculas de colesterol intercaladas no interior da bicamada.
Bicamada fosfolipídica
Os fosfolipídios são moléculas anfipáticas que têm uma extremidade hidrofílica – final para a água – e outra hidrofóbica – que repele a água -.
A bicamada fosfolipídica que se conforma à membrana celular possui cadeias hidrofóbicas (apolares) dispostas no interior da membrana e extremidades hidrofílicas (polares) localizadas em direção ao ambiente externo.
Assim, as cabeças do grupo fosfato fosfolipídico são expostas na superfície externa da membrana.
Lembre-se de que os meios externo e interno ou citosol são aquosos. Isso influencia o arranjo da dupla camada fosfolipídica, 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 inseridas nas caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios.
Essas moléculas não são encontradas nas membranas das células procarióticas, alguns protistas, plantas e fungos.
Proteínas integrais de membrana ou transmembrana
As proteínas da membrana integral são intercaladas no interior da bicamada fosfolipídica.
Estes interagem de forma não covalente através de suas partes hidrofóbicas, com a bicamada lipídica, colocando suas extremidades hidrofílicas em direção ao meio aquoso externo.
Configuração de proteínas de membrana
Eles podem ter uma configuração simples em forma de bastão, com uma hélice alfa hidrofóbica dobrada e embutida dentro da membrana, e com partes hidrofílicas estendidas para os lados.
Eles também podem ter uma configuração maior, tipo globular e estrutura terciária ou quaternária complexa.
Estes últimos atravessam muitas vezes a membrana celular com seus segmentos de hélices alfa repetidos e dispostos em zigue-zague pela bicamada lipídica.
Poros nas membranas
Algumas dessas proteínas globulares possuem porções internas hidrofílicas, formando canais ou poros através dos quais a troca de substâncias polares ocorre da célula externa para o citosol e vice-versa.
Proteínas periféricas
Na superfície da face citoplasmática da membrana celular, existem proteínas periféricas da membrana, ligadas às partes salientes de algumas proteínas integrais.
Essas proteínas não penetram no núcleo hidrofóbico da bicamada lipídica.
Cobertura de carboidratos
Existem moléculas de carboidratos em ambas as superfícies da membrana.
Particularmente, a superfície externa da membrana possui uma abundância de glicolipídios. Também são observadas cadeias curtas de carboidratos expostos e covalentemente ligadas às partes protéicas pendentes, chamadas glicoproteínas.
Fluidez da membrana celular
Proporção de ácidos graxos saturados versus insaturados
A fluidez da membrana depende principalmente da proporção entre fosfolipídios de ácidos graxos saturados e insaturados presentes. Essa fluidez da membrana diminui à medida que a proporção de fosfolipídios nas cadeias saturadas de ácidos graxos aumenta, em comparação com as cadeias não saturadas.
Isso ocorre porque a coesão entre as cadeias longas e simples de ácidos graxos saturados é maior, com relação à coesão entre as cadeias curtas e insaturadas de 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 lipídios, aumentando a rigidez da membrana e diminuindo sua permeabilidade.
Nas membranas da maioria das células eucarióticas, onde há uma concentração relativamente alta de colesterol, impede que as cadeias de carbono se unam a baixas temperaturas. Isso permite o congelamento da membrana a baixas temperaturas.
Particularidades
Os diferentes tipos de membranas celulares têm particularidades em sua quantidade e tipo de proteínas e carboidratos, bem como na variedade de lipídios existentes.
Essas particularidades estão associadas a funções celulares específicas.
Existem não apenas diferenças constitutivas entre as membranas das células eucarióticas e procarióticas e entre as organelas, mas também entre as regiões da 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 ambiente externo. Isto, através da regulação ativa e passiva da passagem de substâncias (água, íons e metabólitos) entre si, mantendo o potencial eletroquímico necessário para o funcionamento celular.
Também permite que a célula responda a sinais do ambiente externo através de receptores químicos da 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.
Papel das proteínas na membrana
Existem diferentes proteínas de membrana com funções específicas, dentre as quais podemos mencionar:
- Enzimas que catalisam (aceleram) reações químicas,
- Receptores de membrana que participam do reconhecimento e ligação de moléculas de sinalização (como hormônios),
- Proteínas de transporte de substâncias através da membrana (para o citosol e a partir para a célula externa). Estes mantêm um gradiente eletroquímico graças ao transporte de íons.
Função externa de casca 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
- Bolsover, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA e Wiedemann, CG (2003). Biologia Celular, um curso breve. Segunda edição Wiley-Liss, pp. 535.
- Engelman, D. (2005). As membranas são mais mosaico que fluido. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
- Nicolson, GL (2014). A estrutura do modelo mosaico fluido-membrana. Ainda relevante para entender a 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
- Raven, J. (2002). Biologia Sexta Edição MGH 1239.
- Singer, SJ e Nicolson, GL (1972). O modelo de mosaico fluido da estrutura das membranas celulares. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720