Membrana plasmática: Carboidratos de membrana (GLICOCALIX ou GLICOCALICE)

Você provavelmente já ouviu falar sobre o sistema de grupos sanguíneos ABO. Mas você sabe o que esse sistema tem a ver com os carboidratos presentes na membrana plasmática? Se você quiser saber a resposta dessa pergunta, fica aqui nesse vídeo porque a gente vai falar sobre os carboidratos da membrana plasmática que formam o que a gente chama de glicocálice ou glicocálix.

E aí pessoal, tudo bem com vocês?

Eu sou Mirian Kurauti professora, mestre, doutora e criadora do canal MK Fisiologia, um canal que tem como principal objetivo descomplicar a fisiologia humana. Por que como eu sempre digo, fisiologia não precisa ser difícil. Então se você tá precisando entender de verdade a fisiologia, já se inscreve no canal e ative as notificações pra você não perder os próximos vídeos que a gente postar por aqui.

Agora sem mais delongas, bora finalizar a nossa discussão sobre a composição e organização estrutural da membrana plasmática?

Nos vídeos anteriores, a gente desmontou uma membrana plasmática e pra ir remontando ela aos poucos. Primeiro a gente colocou todos os lipídeos que como vimos tão organizados em uma bicamada lipídica fluida. Depois a gente colocou todas as proteínas que como vimos podem estar inseridas ou associadas à bicamada de lipídeos.

Embora algumas proteínas de membrana possam estar confinadas ou imobilizadas em algumas regiões especificas da membrana plasmática, a maioria das proteínas de membrana estão livres e podem “navegar” pelo “mar de lipídeos” que é a bicamada lipídica, formando um verdadeiro mosaico fluido. Mas ainda falta colocar um componente da membrana plasmática, os carboidratos.

Então, preste bastante atenção!

Todos os carboidratos, encontrados nas membranas das células, principalmente na membrana plasmática, vão estar ligados fortemente, através de ligações covalentes a alguns lipídeos e proteínas presentes na membrana.

Como esses lipídeos e proteínas tão ligados à carboidratos, que também são chamados de glicídios, esses lipídeos e proteínas podem ser chamados de glicolipídeos e glicoproteínas.

Os glicolipídeos presentes na membrana plasmática são parecidos com os fosfolipídeos, isto é, eles têm uma cabeça hidrofílica que gosta de água e duas caudas hidrofóbicas que não gostam de água. Só que ao invés de terem um grupo fosfato ligado nesses lipídeos, formando a cabeça hidrofílica, eles têm um ou mais carboidrato ou açúcar ligado nesses lipídeos, formando a cabeça hidrofílica.

Esses glicolipídeos são esfingolipídeos, pois a sua parte lipídica é basicamente uma esfingosina ligada a um ácido graxo. Se a esfingosina tiver ligada a apenas um carboidrato, ou melhor, um monossacarídeo, como a glicose ou a galactose, esse glicolipídeo é chamado de cerebrosídeo, como é o caso do glicocebrosídeo que tem apenas uma glicose ligada na sua esfingosina e o galactocerebrosídeo que tem apenas uma galactose ligada na sua enfingosina, como ilustrado aqui nessa imagem.

Mas, se a esfingosina tiver ligada a um oligossacarídeo, isto é, a um conjunto de carboidratos ligados uns aos outros, esse glicolipídeo é chamado de gangliosídeo, como é caso do GM1 que tem um oligossacarídeo formado por um conjunto específico de carboidratos.

Como é de se esperar esse conjunto de carboidratos pode variar, formando vários tipos de gangliosídeos que podem ser encontrados na membrana plasmática. Mas independente do tipo de glicolipídeos presentes na membrana plasmática, todos vão estar localizados na camada externa da bicamada lipídica, ou seja, todos os carboidratos desses glicolipídeos vão estar voltados pra fora da célula, pro espaço extracelular.

Podemos dizer então que a bicamada lipídica é assimétrica, isto é, as suas camadas não são espelhadas, elas são diferentes na sua composição, inclusive, nos tipos de fosfolipídeos que tem nessas camadas.

Na camada externa voltada pro espaço extracelular, além dos glicolipídeos encontramos principalmente os fosfolipídeos fosfatidilcolina e esfingomielina, enquanto na camada interna voltada pro citosol, ou camada citosólica, encontramos principalmente os fosfolipídeos fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina e fosfatidilinositol. A única exceção é o colesterol que tá distribuído nas duas camadas mais ou menos na mesma proporção.

Mas a questão é:

"Porque existe essa assimetria na composição das bicamadas de lipídeos que formam as membranas plasmáticas?"

De maneira simplificada, essa diferença existe porque a membrana plasmática precisa realizar funções específicas na superfície externa e interna, então é justo ter composições diferentes para realizar essas funções específicas.

Além disso, a distribuição de proteínas na superfície externa e interna da membrana plasmática também é diferente, ou seja, também é assimétrica. E nessa assimetria de proteínas destacamos as glicoproteínas, cujos carboidratos estão todos ligados na porção da proteína que fica voltada pra fora da célula, pro espaço extracelular, assim como os carboidratos dos glicolipídeos. E todos esses carboidratos acabam formando uma camada externa ou um revestimento externo de carboidratos na membrana plasmática que a gente chama de glicocálice ou glicocálix.

"Tá mas pra que serve toda essa camada de carboidratos revestindo a membrana plasmática, pra que serve o glicocálice?"

Umas das funções do glicocálice é proteger a célula de danos mecânicos e químicos.

"Como assim?"

Os carboidratos são muito hidrofílicos, gostam muito de água e por isso eles atraem água na superfície da célula formando uma fina camada aquosa que ajuda a lubrificar a membrana plasmática, evitando danos mecânicos, como os que poderiam acontecer nas células que revestem o interior do tudo digestório onde o alimento que você ingere passa raspando no interior desse tudo.

Além disso, o glicocálice, e essa camada aquosa que ele ajuda a formar sobre a membrana das células, pode ajudar a proteger as células que ficam expostas a um meio muito ácido e/ou a um meio que contenha enzimas digestivas como é o caso das células que revestem o interior do estômago.

Mas, uma função do glicocálice que eu queria destacar aqui é a sua participação no reconhecimento e adesão celular.

Embora os oligossacarídeos dos glicolipídeos e das glicoproteínas tenham no máximo 15 carboidratos ligados uns nos outros, o número de combinações possíveis desses carboidratos é muito grande. Dessa forma cada tipo de célula pode ter uma combinação diferente de oligossacarídeos no seu glicocálice. Então pense no glicocálice como se fosse o “uniforme” das células.

Por exemplo, as células musculares do seu coração têm um “uniforme” diferente das hemácias que formam o sangue, ou seja, elas têm um padrão de oligossacarídeos diferentes no seus glicocálices, que pode ser reconhecido por outras células.

É assim que as células musculares do seu coração reconhecem outras iguais a ela e se juntam pra formar o tecido muscular cardíaco, por exemplo.

Outra coisa importante a saber, é que nas hemácias o “uniforme”, ou melhor, o glicocálice, pode ser um pouco diferente nas hemácias de indivíduos diferentes.

"Como assim? "

Por exemplo, nos glicolipídeos e glicoproteínas presentes na membrana plasmática das hemácias de diferentes indivíduos, esse carboidrato aqui, dessa posição nos oligossacarídeos desses lipídeos e proteínas, pode ser diferente.

Em alguns indivíduos, tem um açúcar chamado N-acetilgalactosamina, e o sangue desses indivíduos é considerado do tipo A. Em outros indivíduos no lugar desse carboidrato tem na verdade uma galactose, e o sangue desse indivíduo é considerado do tipo B. E em outros indivíduos no lugar desses carboidratos, não tem nenhum outro carboidrato, e o sangue desse indivíduo é considerado do tipo O.

"Ah professora, mas e quem tem o sangue do tipo AB?"

Nessas pessoas, as hemácias tem na sua membrana glicolipídeos e glicoproteínas com o padrão de oligossacarídeos tanto do tipo A quanto do tipo B. Simples assim.

Portanto, é o glicocálice das hemácias que ajudam a determinar o tipo sanguíneo de um indivíduo.

"Professora, eu ouvi dizer que pessoas que tem sague tipo O não pode receber sangue de pessoas que tem sangue tipo A, tipo B e nem tipo AB. Por que professora?"

Essa questão de compatibilidade do tipo sanguíneo tem a ver com os anticorpos que o seu sistema imunológico produz pra reconhecer células estranha ao organismo. Por exemplo, uma pessoa que tem o sangue do tipo O, vai produzir anticorpos anti A e anti B. Por isso se essa pessoa com sangue do tipo O receber sangue A, B ou AB, os seus anticorpos vão reconhecer e se ligar nos oligossacarídeos do tipo A e B das hemácias recebidas, e essa ligação vai promover uma aglomeração ou aglutinação dessas hemácias, e imagina só um monte de hemácia aglutinando na sua circulação sanguínea, pode dar muito ruim.

Mas em uma pessoa que tem o sangue do tipo AB, como as suas hemácias tem os oligossacarídeos do tipo A e B, ela não vai produzir anticorpos anti A e nem anti B, e, portanto, ela pode receber qualquer tipo de sangue, porque não vai ter anticorpos pra aglutinar as hemácias.

Seguindo a mesma lógica, uma pessoa que tem sangue do tipo A, não pode receber nenhum sangue que tenha oligossacarídeo B, porque ela tem o anticorpo anti B, e uma pessoa que tem sangue tipo B, não pode receber nenhum sangue que tenha o oligossacarídeo A, porque ela tem o anticorpo anti A.

E é assim que os oligossacarídeos do glicocálice das hemácias determinam o sistema ABO de tipo sanguíneo.

Agora se o sangue é positivo ou negativo, aí vai entrar em cena a presença ou ausência de uma glicoproteína específica chamada de fator Rh. Mas isso você vai estudar em um outro momento.

Aqui concentre-se na importância do glicocálice no reconhecimento celular e adesão celular.

Agora, vamos imaginar que você cortou o dedo, e nesse corte entrou umas bactérias. Pra combater essa infecção algumas células do seu sistema imunológico como por exemplo os neutrófilos que ficam circulando na corrente sanguínea, vão precisar sair da circulação pra chegar no local infectado.

Mas imaginem só uma célula livre leve e solta pela circulação, como ela vai parar no local certo?

Presta atenção, olha que incrível.

Quando um local é infectado, ocorre uma série de sinalização e essa informação chega nas células que revestem o interior dos vasos sanguíneos mais próximos. Essas células dos vasos sanguíneos então colocam na sua membrana proteínas chamadas de lectinas que reconhecem e se ligam a oligossacarídeos específicos presentes no glicocálice dos neutrófilos. Essa ligação promove a adesão dessas células nas células dos vasos sanguíneos, e através de outras interações célula-célula, o neutrófilo consegue passar por entre as células desse vaso e sair da circulação e chegar até o local infectado, mostrando assim a importância do glicocálice no reconhecimento e adesão celular.

Bom então resumindo os carboidratos da membrana plasmática, lembre-se que:

• Os carboidratos dessa membrana se encontram ligados aos glicolipídeos e glicoproteínas, mas todos na superfície externa da membrana plasmática, voltados pro lado de fora da célula, voltados pro espaço extracelular, formando uma camada de carboidratos que a gente chama de glicocálice ou glicocálix.

• Esse glicocálice pode atrair moléculas de água pra lubrificar e proteger a célula de danos mecânicos e químicos.

• Além disso, lembre-se que os oligossacarídeos do glicocálice das células podem variar bastante, servindo assim como uma forma de “marcação das células” pra serem reconhecidas por outras células do organismo, além de servirem também pra adesão celular.

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Bom, a gente vai ficando por aqui. Qualquer dúvida pode deixar aí nos comentários que a gente tenta responder, beleza? A gente se vê num próximo vídeo. Abraço!

Sobre a autora

Mirian Ayumi Kurauti é apaixonada pela fisiologia, com uma trajetória acadêmica admirável. Ela se formou em Biomedicina pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), fez mestrado e doutorado em Biologia Funcional e Molecular com ênfase em Fisiologia pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e ainda atuou como pesquisadora de pós-doutorado na mesma instituição. Além disso, já lecionou fisiologia humana na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e biologia celular na UEL. Atualmente, é professora de fisiologia humana na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR) e a mente criativa por trás do MK Fisiologia.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando fisiologia. Ela está sempre buscando aprender algo novo não só sobre fisiologia, mas sobre qualquer coisa sobre a vida, o universo e tudo mais. Por isso, é uma consumidora compulsiva de conteúdos de divulgadores científicos. Nas horas vagas, você pode encontrá-la na piscina, treinando e participando de competições de natação. Para Mirian, a vida só tem graça, se ela tiver desafios a serem superados. Hoje, o seu maior desafio é ajudar o maior número de estudantes a entender de verdade a fisiologia humana.