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.

Qual é o modelo de mosaico fluido? 1

Figura 1. Diagrama do modelo de mosaico de fluidos. Fonte: Por LadyofHats Mariana Ruiz, tradução Pilar Saenz [Domínio público], via Wikimedia Commons

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

  1. Bolsover, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA e Wiedemann, CG (2003). Biologia Celular, um curso breve. Segunda edição Wiley-Liss, pp. 535.
  2. Engelman, D. (2005). As membranas são mais mosaico que fluido. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. 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
  4. Raven, J. (2002). Biologia Sexta Edição MGH 1239.
  5. 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

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