Membrana plasmática: Lipídeos de membrana

A membrana plasmática tem várias funções. Uma dessas funções é delimitar a célula e controlar o que entra e o que sai de uma célula. Mas como ela é capaz de realizar essas e outras funções? Pra entender como a membrana plasmática realiza suas funções, é preciso entender a sua composição e organização estrutural que a gente vai falar nesse vídeo.

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 bora começar a falar sobre a composição e organização estrutural da membrana plasmática?

Bom, indo direto ao ponto, não se esqueça que a membrana plasmática, também chamada de membrana celular, é a membrana que delimita as células. Porém, não se esqueça que as células eucariontes animais também apresentam outras membranas internas que delimitam o núcleo e as organelas.

Embora aqui nesse vídeo a gente vai falar sobre a membrana plasmática, é importante lembrar que as demais membranas das células, vão apresentar composição e organização estrutural semelhante, mas não igual. Essas diferenças entre a membrana plasmática e as demais membranas das células, você vai ver quando estudar mais sobre o núcleo e sobre as demais organelas.

Mas então falando sobre a membrana plasmática que delimita as células, ela é composta basicamente por lipídeos, proteínas e carboidratos.

Pra ficar mais didático, a gente pode desmontar uma membrana plasmática, separando os lipídeos, as proteínas e os carboidratos que formam essa membrana pra então ir montando essa estrutura colocando primeiro os lipídeos, depois as proteínas, e por último os carboidratos. E conforme a gente vai montando a membrana plasmática, a gente vai falando um pouco sobre a importância de cada componente no funcionamento da membrana plasmática, ou melhor, na fisiologia da membrana plasmática.

Então pra começar a montar a membrana plasmática, vamos pegar os lipídeos, que são os componentes que formam a base da membrana plasmática. Os principais lipídeos encontrados na membrana plasmática são os fosfolipídeos.

"Tá professora, mas o que são exatamente esses fosfolipídeos? "

Presta atenção no nome, fosfolipídeos, são basicamente lipídeos que tem um grupo fosfato na sua estrutura. Pra quem não sabe, o grupo fosfato é um átomo de fósforo ligado a 4 átomos de oxigênio, beleza?

Os fosfolipídeos mais comuns da membrana plasmática, são os fosfoglicerídeos, que tem esse nome pois o fosfato é ligado a um glicerídeo. Pra quem não sabe, um glicerídeo é um tipo de lipídeo que tem uma molécula de glicerol ligado a uma, duas ou três moléculas de ácido graxo. No caso dos fosfoglicerídeos, o glicerol tá ligado a duas moléculas de ácidos graxos que nada mais são do que cadeias de hidrogênio e carbono, cujo número de átomos de carbono pode variar de 14 a 24 átomos.

O grupo fosfato dos fosfoglicerídeos, além de se ligar ao glicerídeo, se liga também a uma estrutura química específica, como a colina, serina, inositol ou etanolamina, formando assim os principais fosfoglicerídeos encontrados na membrana plasmática:

• fosfatidilcolina,

• fosfatidilserina,

• fosfatidilinositol,

• e fosfatidiletanolamina que não está ilustrada nessa imagem (ver imagem no vídeo).

Agora repare que eu disse que os fosfoglicerídeos são os fosfolipídeos mais comuns encontrados na membrana plasmática, mas não são os únicos.Temos ainda um outro tipo de fosfolipídeo, um esfingolipídeo, a esfigomielina.

Nesse tipo de fosfolipídeo, o grupo fosfato tá ligado a uma colina e a uma esfingosina, que tá ligada ainda a uma molécula de ácido graxo. Por isso, a esfingomielina é considerada um tipo de esfingolipídeo e não um fosfoglicerídeo.

Aqui eu não quero que você decore os nomes e as estruturas de cada um desses fosfolipídeos, o que eu quero é que você pelo menos entenda que existem vários tipos de fosfolipídeos que compõe a membrana plasmática e demais membranas das células.

Agora uma coisa que você precisa saber é que todos esses fosfolipídeos tem essa estrutura básica: uma cabeça, que contém o grupo fosfato ligado a uma estrutura química que como vimos pode variar, formando assim uma cabeça polar que tem afinidade pela água, ou seja, hidrofílica,

"hidro = água"

"filia = gostar"

uma cabeça que gosta de água, que gosta de coisas polares ou hidrofílicas, que vai tá ligada a um lipídeo, com duas caudas de hidrogênio e carbono que são apolares que não tem afinidade pela água, ou seja, hidrofóbicas,

"hidro = água"

"fobia = medo"

duas caudas que tem medo de água, duas caudas hidrofóbicas, que gostam apenas de coisas apolares ou hidrofóbicas.

Então, se você parar pra pensar, os fosfolipídeos tem uma região hidrofílica e outra hidrofóbica, e quando uma molécula tem essas duas regiões com diferentes afinidades pela água, nós falamos que a molécula é anfipática ou anfifílica,

"anfi = ambos"

"filia = gostar"

que gosta de ambos, que gosta de coisas polares ou hidrofílicas e também de coisas apolares ou hidrofóbicas.

"Tá professora, mas pra que é importante eu saber que os fosfolipídeos são anfipáticos e tem uma cabeça hidrofílica e caudas hidrofóbicas?"

Esse conhecimento é importantíssimo pra entender a organização dos fosfolipídeos na membrana plasmática, que se organizam em duas camadas de lipídeos, ou melhor, em uma bicamada de lipídeos. Como assim?

Pra entender essa organização dos fosfolipídeos, a gente vai uma bacia com água e tacar todos os fosfolipídeos da membrana plasmática que a gente tinha desmontado.

Bom, como as cabeças são hidrofílicas, “gostam de água”, elas ficam de boa na água, mas e as caudas hidrofóbicas que “não gostam de água”?

Elas vão começar a interagir umas com as outras pra tentar se “esconder” da água. Hidrofóbico com hidrofóbico se dá bem, e assim acaba se formando uma bicamada de lipídeos, em que as cabeças hidrofílicas ficam em contato com a água enquanto as caudas hidrofóbicas ficam em contato umas com as outras pra “fugir” da água.

Só que se você parar pra pensar, as caudas hidrofóbicas que tão na extremidade dessa bicamada, ainda estão em contato com a água e precisam se esconder. Então sabe o que acontece?

A bicamada acaba se fechando completamente pra que as todas as caudas hidrofóbicas não fiquem em contato com a água. E esse fechamento acaba formando um compartimento, delimitado pela bicamada de lipídeos, como podemos observar aqui nessa imagem em 2D, e nessa imagem em 3D, pra visualizar melhor, o fechamento da bicamada lipídica (ver imagens no vídeo).

É importante lembrar que como essa bicamada apresenta uma região intermediária só com as caudas hidrofóbicas, ela pode impedir a passagem de moléculas hidrofílicas, como a própria água, mas pode deixar passar moléculas hidrofóbicas se dão bem com as caudas hidrofóbicas.

Assim, a bicamada de lipídeos funciona como uma barreira seletiva, ou seja, uma barreira que tem permeabilidade seletiva, não é qualquer coisa que pode atravessar essa bicamada de fosfolipídeos que formam a membrana plasmática. Essa informação vai ser importantíssima quando a gente for estudar os mecanismos de transporte que acontecem através da membrana plasmática.

Bom, mas focando aqui na nossa bicamada lipídica, uma coisa que você precisa saber que essa bicamada não é sólida, na verdade, lembre-se que ela tem uma certa fluidez. Isso porque a interação entre os fosfolipídeos não é tão forte e os fosfolipídeos não ficam “presos” ou “colados” uns nos outros, na verdade, parecem que tem “formiga na bunda”, não conseguem ficar parados, e podem sair “andando” por entre os fosfolipídeos da mesma camada, fazendo um movimento que a gente chama de difusão lateral.

Além disso, os fosfolipídeos podem ainda ficar meio que balançando, igual criança que não para quieta, fazendo um movimento que a gente chama de flexão, ou ainda, ficar rodando no seu próprio eixo fazendo um movimento que a gente chama de rotação.

Por fim, alguns fosfolipídeos ainda mais ousados, podem fazer um movimento mais difícil, o "flip-flop".

Flip-flop é uma palavra em inglês que significa chinelo de dedo, a nossa famosa Havaiana, mas também pode significar “dar uma reviravolta” e é nesse sentido que o termo flip-flop é usado pra se referir a esse movimento em que os fosfolipídeos troca de camada. E só pra constar esse movimento é muito raro, porque as cabeças hidrofílicas tem que passar pela região das caudas hidrofóbicas, o que não é nada favorável. No entanto, existem proteínas chamadas de flipases que podem favorecer esse tipo de movimento na bicamada de lipídeos.

Enfim, todos esses movimentos dão fluidez pra bicamada, ou seja, a bicamada de fosfolipídeos é fluida, e isso é importante pra várias funções da membrana plasmática, como você vai perceber ao longo do estudo da fisiologia celular.

Então manter uma fluidez adequada é super importante pra membrana plasmática funcionar de forma adequada. A membrana não pode ser muito fluida, mas também não pode ter a sua fluidez reduzida demais.

"Tá professora, mas o que pode alterar a fluidez da bicamada de lipídeos?"

Presta atenção, uma coisa muito importante que pode alterar a fluidez dessa bicamada é a temperatura. Baixas temperaturas diminuem a fluidez e altas temperaturas aumentam a fluidez da bicamada lipídica. É só pensar na manteiga, que é basicamente lipídeos, na geladeira ela é sólida, mas se a gente coloca ela na panela quente, ela derrete e se torna fluida.

A temperatura do nosso corpo não sofre grandes alterações como nesse exemplo, e a fluidez da bicamada lipídica vai depender principalmente dos tipos de lipídeos que tem na bicamada.

"Ué, mas não é basicamente fosfolipídeos que formam essa bicamada? "

Sim, mas lembra que tem vários tipos de fosfolipídeos, certo?

Por exemplo, a fosfatidilcolina tem um ácido graxo que é insaturado, ou seja, que tem uma ligação dupla do tipo cis entre dois carbonos da sua cadeia de hidrogênio e carbono. Como essa ligação dupla é uma ligação cis e não trans, ela causa uma “dobra” na cadeia de hidrogênio e carbono do ácido graxo. Ou seja, uma das caudas hidrofóbicas da fosfatidilcolina está “dobrada”.

Essa “dobra” acaba diminuindo a interação entre as caudas hidrofóbicas vizinhas, e isso deixa os fosfolipídeos mais afastados e mais “soltos”, ou melhor, mais livres para realizar os movimentos que a gente acabou de discutir. Com mais movimento, maior será a fluidez da bicamada de lipídeos.

Então lembre-se que quanto mais insaturação, isto é, ligações duplas nas caudas hidrofóbicas, mais fluida será a bicamada lipídica.

Agora, se você pegar a fosfatidilserina que não tem insaturação nas suas caudas hidrofóbicas, ou seja, nenhum carbono faz ligação dupla sendo, portanto, considerado uma cadeia de hidrogênio e carbono saturada, suas caudas hidrofóicas não se “dobram”, ficam mais “retas”. Isso acaba aumentando a interação entre as caudas hidrofóbicas vizinhas, deixando os fosfolipídeos mais próximos e mais “presos”, o que diminui o movimento dos fosfolipídeos e deixa a bicamada menos fluida.

O mesmo vale pra fosfolipídeos com caudas hidrofóbicas mais longas, isto é, com ácidos graxos contendo uma cadeia de hidrogênio e carbono maior. Quanto maior for essa cadeia, maior vai serão as caudas hidrofóbicas, e se essas caudas forem muito longas e “retas” maior será a área de interação entre elas, diminuindo assim a fluidez da bicamada lipídica. E o contrário também vale, quanto mais curta forem as caudas hidrofóbicas, menor será a interação entre elas, aumentando assim a fluidez da bicamada lipídica.

Portanto, como podemos ver, a saturação e o comprimento das caudas hidrofóbicas dos fosfolipídeos, influenciam na fluidez da bicamada lipídica que formam a membrana plasmática.

Mas, lembre-se que na membrana plasmática das células eucariontes animais, não tem só fosfolipídeos, temos também um outro tipo de lipídeo, o colesterol. Assim como os fosfolipídeo o colesterol também é uma molécula anfifílica ou anfipática, tem uma cabeça hidrofílica que é basicamente um oxigênio ligado a um hidrogênio, que a gente chama de grupo hidroxila; uma estrutura mais rígida formada por anéis de carbono e hidrogênio que é hidrofóbica; e finalmente uma pequena cauda hidrofóbica formado por uma pequena cadeia de hidrogênio e carbono. Por ser menor que os fosfolipídeos, o colesterol pode se encaixar entre os fosfolipídeos insaturados, preenchendo os espaços criados pelas “dobras” das caudas hidrofóbicas.

Sabendo disso, o que você acha que o colesterol faz na fluidez da bicamada lipídica?

Como ele pode se encaixar bem nos espaços criados pelas “dobras” das caudas hidrofóbicas insaturadas, ele pode interagir com essas caudas. A interação agora deixa os fosfolipídeos menos “soltos” e mais “presos”, diminuindo assim a fluidez da bicamada lipídica.

Além disso, como o colesterol tem essa estrutura de anéis que é mais rígida, ele pode dar mais rigidez e sustentação pra bicamada de lipídeos. Isso é muito importante pra não deixar a bicamada fluida e frágil demais, a ponto de se romper diante de qualquer estresse físico. Então se por algum motivo a temperatura subir, lembra que os fosfolipídeos tendem a se afastar, tipo a gente quando tá muito calor, todo mundo quer ficar longo um do outro. Porém o colesterol que vai tá lá no meio dos fosfolipídeos, ajuda a segurar esses fosfolipídeos, evitando que eles se afastem demais, evitando assim que a bicamada fique fluida demais.

Mas se por algum motivo a temperatura diminuir, lembra que os fosfolipídeos tendem a se aproximar, tipo a gente quando tá cin muito frio, todo mundo quer ficar perto um do outro pra compartilhar um calor humano. Porém, o colesterol que vai tá lá no meio dos fosfolipídeos, evita que os fosfolipídeos se aproximem demais, solidificando a bicamada, ou seja, o colesterol ajuda a evitar que a bicamada fique sólida caso a temperatura diminua, mantendo uma certa fluidez necessária para as funções da membrana plasmática.

Então lembre-se que colesterol age como se fosse um “tampão de fluidez” ao se intercalar com os fosfolipídeos, evitando uma fluidez excessiva em temperaturas mais altas e uma perda de fluidez em temperaturas mais baixas.

"Tá professora, mas porque é importante eu saber que a fluidez depende muito da composição de lipídeos da bicamada?"

A composição de lipídeos da bicamada que forma as membranas nem sempre é homogênea, tem alguns microdomínios das membranas, isto é, micro regiões das membranas, onde encontramos mais fosfolipídeos com caudas hidrofóbicas saturadas e longas, e mais colesterol, sendo, portanto, regiões menos fluidas e mais rígidas, que são como se fossem “barcos” ou “balsas” sobre o “mar de lipídeos” que é a bicamada, sendo por isso chamadas de “balsas lipídicas”.

Nessas balsas, encontramos proteínas que ficam inseridas no meio desses lipídeos, e como nessas micro regiões da membrana não tem muita fluidez, essas proteínas ficam “presas” nas balsas lipídicas e isso é muito importante quando a gente considera proteínas que não atuam sozinhas e na verdade precisam de outras proteínas para realizar a sua função.

Imagine se essas proteínas ficassem boiando isoladas no “mar de lipídeos”, seria muito difícil uma proteína encontrar a outra proteína que ela precisa se associar pra realizar a sua função. Por isso, é melhor colocar essas proteínas em uma mesma balsa lipídica, assim elas já vão estar todas no “mesmo barco” e podem interagir umas com as outras mais facilmente.

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

• O principal tipo de lipídeo encontrado na membrana plasmática são os fosfolipídeos, os quais se organizam em uma bicamada lipídica juntamente com o colesterol.

• Por apresentar uma região hidrofóbica, essa bicamada de lipídeos forma uma barreira com permeabilidade seletiva que delimita as células.

• Uma propriedade muito importante dessa bicamada lipídica é que ela é fluida, e a sua fluidez depende da temperatura e da composição de lipídeos. Quanto mais fosfolipídeos com caudas hidrofóbicas saturadas e longas, e quanto mais colesterol, menos fluida é a bicamada, como acontece nas balsas lipídicas, onde podemos encontrar proteínas que podem interagir umas com as outras pra realizar as suas funções.

No próximo vídeo, a gente fala mais sobre as proteínas que encontramos nas membranas plasmáticas, não perca!

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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.