De forma simples, podemos definir a membrana plasmática como envoltório celular. Este envoltório será o responsável pela forma da célula e pelas substâncias que entram e saem dela (permeabilidade seletiva). Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta membrana plasmática. Ela é tão fina (entre 6 a 9 nm) que os mais aperfeiçoados microscópios ópticos não conseguiram torná-la visível. Foi somente após o desenvolvimento da microscopia eletrônica que a membrana plasmática pode ser observada. Nas grandes ampliações obtidas pelo microscópio eletrônico, cortes transversais da membrana aparecem como uma linha mais clara entre duas mais escuras, delimitando o contorno de cada célula.
Composição e outras características
Sua composição química é lipoprotéica (colesterol + proteínas), porém, esta não se dá de forma homogênea. Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que, além dos componentes sitados anteriormente, um dos componentes mais abundantes são fosfolipídios.
Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As membranas plasmáticas de um eucariócitos contêm quantidades particularmente grande de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.
Modelo do Mosáico Flúido
A disposição das moléculas na membrana plasmática foi elucidada recentemente, sendo que os lipídios formam uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido.
Permeabilidade Seletiva da Membrana PLasmática
Há dois tipos de substância que atravessam a membrana plasmática: as hidrossolúveis e as lipossolúveis. As substâncias hidrossolúveis chegam ao interior das células somente após atravessarem os poros contidos nas proteínas transportadoras. Contudo, este transporte somente ocorrerá se estas substâncias forem menor do que o tamanho do poro desta proteína.
No caso das substâncias lipossolúveis, estas atravessam a membrana plasmática bem mais facilmente, pois a maior parte da membrana plasmática é formada por lipídeo. Aqui, as substâncias não necessitam ser pequenas, necessariamente, para chegarem ao interior da célula.
Este processo de entrada e saída de substâncias através da membrana plasmática são conhecidos como transporte passivo (difusão e osmose) e transporte ativo (endocitose, fagocitose, exocitose).
Curiosidade
As substâncias hidrossolúveis que atravessam a membrana plasmática são: água (H2O), oxigênio (O2), gás carbônico (CO2), uréia, vitamina C, glicose, ácido salicílico, ácido láctico, proteínas pequenas (menores que o tamanho dos poros das proteínas transportadoras), aminoácidos e sais minerais.
Funções das proteínas na membrana plasmática
As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.
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Proteínas de adesão: em células adjacentes, as proteínas da membrana podem aderir umas às outras.
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Proteínas que facilitam o transporte de substâncias entre células.
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Proteínas de reconhecimento: determinadas glicoproteínas atuam na membrana como um verdadeiro “selo marcador”, sendo identificadas especificamente por outras células.
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Proteínas receptoras de membrana.
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Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias, ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.
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Proteínas de ação enzimática: uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
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Proteínas com função de ancoragem para o citoesqueleto.
Transporte pela Membrana Plasmática
A capacidade de uma membrana de ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define sua permeabilidade. Em uma solução, encontram-se o solvente (meio líquido dispersante) e o soluto (partícula dissolvida). Classificam-se as membranas, de acordo com a permeabilidade, em 4 tipos:
a) Permeável: permite a passagem do solvente e do soluto;
b) Impermeável: não permite a passagem do solvente nem do soluto;
c) Semipermeável: permite a passagem do solvente, mas não do soluto;
d) Seletivamente permeável: permite a passagem do solvente e de alguns tipos de soluto.
Nessa última classificação se enquadra a membrana plasmática.
A passagem aleatória de partículas sempre ocorre de um local de maior concentração para outro de concentração menor (a favor do gradiente de concentração). Isso se dá até que a distribuição das partículas seja uniforme. A partir do momento em que o equilíbrio for atingido, as trocas de substâncias entre dois meios tornam-se proporcionais.
A passagem de substâncias através das membranas celulares envolve vários mecanismos, entre os quais podemos citar:
Transporte passivo
Ocorre sempre a favor do gradiente, no sentido de igualar as concentrações nas duas faces da membrana. Não envolve gasto de energia.O transporte passivo através da membrana celular se divide em três tipos: osmose, difusão simples e difusão facilitada .
Osmose
É a passagem do solvente de uma região pouco concentrada em soluto para uma mais concentrada em soluto, sem gasto de energia.
Podemos observar este processo quando temperamos uma salada de tomate com sal, por exemplo. Logo após um tempo há o acumulo de uma solução aquosa no recipiente, que é a água que as células perderam para o meio, que estava hipertônico em relação à célula.
Para entendermos a osmose é importante conhecermos os seguintes conceitos:
Solução hipertônica: Solução que está mais concentrada em soluto que o meio;
Solução hipotônica: Solução que está menos concentrada em soluto que o meio;
Solução Isotônica: Quando a concentração de soluto na célula e no meio são iguais.
Difusão Simples
Não somente a água pode atravessar a membrana sem gasto de energia, algumas outras moléculas de soluto conseguem passar do local de maior para o local de menor concentração, até estabelecer um equilíbrio. É um processo lento, exceto quando o gradiente de concentração for muito elevado ou as distâncias percorridas forem curtas. A passagem de substâncias, através da membrana, se dá em resposta ao gradiente de concentração.
Referências
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito5.php. Acessado em 12 de Março de 2016.
http://www.todabiologia.com/citologia/membrana_plasmatica.htm. Acessado em 12 de Março de 2016.
http://pt.slideshare.net/ClaraVinhas/memb-e-transporte-presentation. Acessado em 20 de Março de 2016
http://www.infoescola.com/citologia. Acessado em 20 de Março de 2016
Difusão Facilitada
Elevado número de moléculas polares de dimensões consideráveis , como a glicose, os aminoácidos ou algumas vitaminas, atravessam a membrana celular a favor do gradiente de concentração, mas a uma velocidade superior à esperada se o fizessem por difusão simples . Este fato deve-se à existência de proteínas transportadoras na membrana, que auxiliam a passagem destas moléculas, sendo este um tipo de transporte mediado. As proteínas transportadoras são específicas para cada tipo de substância e denominam-se permeases.
Transporte Ativo
Este tipo de transporte corre quando a membrana celular transfere moléculas ou íons contra um gradiente de concentração, ou contra um gradiente elétrico ou de pressão.
Dentre as diversas substâncias que são transportadas ativamente, através das membranas celulares, encontram-se os íons sódio, potássio, cálcio, ferro, hidrogênio, cloreto, iodeto, urato, diversos açúcares e grande parte dos aminoácidos.
Deste modo, o transporte ativo é um tipo de transporte mediado , que se realiza com dispêndio de energia para a célula e contra o gradiente de concentração.
Além dos mecanismos de difusão e transporte de pequenas moléculas através da membrana plasmática, as células possuem ainda outros recursos que possibilitam o transporte, para o interior (endocitose) ou o exterior (exocitose), de macromoléculas, partículas com maiores dimensões ou mesmo de pequenas células.
Endocitose (endo = interior + kytos = célula)
O material é transportado através de invaginações da membrana. Essas invaginações progridem para o interior e separam-se da membrana, constituindo vesículas endocíticas . Distinguem-se dois tipos de endocitose : a fagocitose e a pinocitose.
Fagocitose (fago = comer + kytos = célula)
Na fagocitose, a célula emite prolongamentos, denominados pseudópodes, que englobam a partícula, formando uma vesícula fagocítica que se destaca da membrana para o interior do citoplasma. A fagocitose constitui o processo digestivo de muitos organismos unicelulares como a amiba , mas também pode ser observada em células animais como os macrófagos do sistema imunitário (mecanismo de defesa contra bactérias, células cancerosas e outras partículas estranhas ao organismo).
Pinocitose (pino = beber + kytos = célula)
A pinocitose constitui um processo semelhante, no qual as substâncias que entram na célula são substâncias dissolvidas ou fluidos , pelo que as vesículas pinocíticas são de menores dimensões. Este tipo de transporte de materiais ocorre, por exemplo, no epitélio intestinal.
Exocitose (exo = exterior + kytos = célula)
É o processo inverso da endocitose, no qual as células libertam para o meio extracelular substâncias armazenadas em vesículas exocíticas. Na exocitose , as vesículas de secreção fundem-se com a membrana plasmática, libertando o seu conteúdo para o meio extracelular. A exocitose é fundamental para a célula se livrar de resíduos da digestão intracelular, que se tornariam tóxicos para a mesma se não fossem excretados. No corpo humano, as enzimas digestivas no pâncreas são segregadas por exocitose.
Como é possível observar pelas imagens acima, na exocitose as vesículas exocíticas contendo macromoléculas movem-se até à membrana, onde se efectua a fusão da membrana da vesícula com a membrana celular. Em seguida, o conteúdo da vesícula liberta-se para o meio extracelular.
