A Membrana Plasmática Celular – Função e Estrutura

A membrana plasmática é uma estrutura altamente diferenciada, que delimita a célula e lhe permite manter a sua individualidade relativamente ao meio externo. Constitui uma barreira seletivamente permeável, com sistemas de transporte que regulam a composição iônica e molecular do meio intracelular, e ainda controla os fluxos de informação entre as células.

1 – CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS

Uma vez formulado a teoria celular, ficou claro que todo ser vivo era formado por células. Entretanto, cada ser vivo é diferente de outro. Será que cada um possui o mesmo tipo celular?

Os primeiros grandes citologistas notaram que havia diferenças entre as células estudadas de indivíduos de espécies diferentes. Entretanto, notou-se que todas as células possuíam sempre três estruturas, independente do seu tamanho ou função. As três partes fundamentais são: um líquido viscoso denominado citoplasma, uma membrana envolvente denominada de membrana plasmática, e uma estrutura ovóide ou esférica, o núcleo.É bom que ressaltemos um ponto de suma importância. Existem algumas células, como as hemácias e as células vegetais denominadas elementos crivados que não possuem núcleo, embora sejam células.

Os estudos mostraram que havia basicamente dois tipos celulares: células procarióticas e as células eucarióticas. O quadro abaixo resume bem as principais diferenças entre elas:

 Principais Diferenças
Células Procarióticas Células Eucarióticas
 Quanto ao Tamanho da
Célula
 São bem menores.  São bem maiores que as
procarióticas.
 Compartimentalização  Não apresenta membranas
internas.
  Apresenta membranas internas.
 Quanto ao Número de
Células
 Unicelulares.  Multicelulares.
 Quanto ao Material
Genético
 Fica imerso no líquido
citoplasmático nucleóide.
 Fica mergulhado no núcleo da
célula.
 Exemplos  Bactérias; Arqueobactérias.
 Demais seres vivos.


Tabela 1. Principais Diferenças entre Eucariontes e Procariontes.


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Figura 1.
Esquema de uma Célula Procariótica.

Célula Eucariótica - Citologia
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Figura 2. Esquema de uma Célula Eucariótica.


2 – MEMBRANA PLASMÁTICA

A) CONSTITUIÇÃO DA MEMBRANA PLASMÁTICA E SUAS FUNÇÕES

A membrana plasmática é uma fina película que reveste todas as células. Sua constituição é fundamentalmente fosfolipoprotéica, ou seja, formada por fosfolipídios e proteínas. Os lipídeos estabelecem a integridade física da membrana e criam uma barreira efetiva para uma rápida passagem de materiais hidrofílicos tais como água e íons. Entretanto, a membrana das células animais, também apresenta em sua constituição, pequenas moléculas de colesterol.

O modelo mais aceito para a constituição dessa membrana, foi formula por Singer e Nicolson, em 1972 e denominado de modelo do mosaico fluido. Os fosfolipídios, componentes predominantes da membrana, são anfipáticos, isto é, possuem uma parte da molécula que é hidrofílica (com afinidade pela água) e outra hidrofóbica (sem afinidade pela água). Quando em contato com a água esses fosfolipídios tendem a formar bicamadas concêntricas, semelhantes à membrana plasmática. Nessas bicamadas as moléculas de lipídios se arranjam de tal forma que as partes hidrofílicas ficam em contato com a água (tanto na monocamada externa quanto na interna) e as hidrofóbicas ficam em contato entre si. Nota-se que, desta forma, que se forma uma região hidrofóbica no “interior” da bicamada que impede a passagem de substâncias hidrossolúveis.

Modelo Mosaico Fluido - Citologia
Figura 3. Representação Esquemática da Membrana Plasmática Seguindo o Modelo de Mosaico Fluído.

A membrana plasmática como visto acima, possui uma formação tal que, nem tudo consegue passar pela membrana. Por isso, dizemos que a membrana plasmática possui uma permeabilidade seletiva, ou seja, é semipermeável. Ela cumpre uma vasta gama de funções.

A primeira função, do ponto de vista da própria célula é que ela dá individualidade a cada célula, definindo meios intracelulares e extracelulares; Outra função é a capacidade da membrana em formar ambientes únicos e especializados, cuja composição e concentração molecular são conseqüência de sua permeabilidade seletiva e dos diversos meios de comunicação com o meio extracelular. Além de delimitar o  ambiente celular, compartimentalizando moléculas, a membrana plasmática representa o primeiro elo de contato entre os meios intra e extracelular, traduzindo informações para o interior da célula e permitindo que ela responda a estímulos externos que podem, inclusive, influenciar no cumprimento de suas funções biológicas. Também nas interações célula-célula e célula-matriz extracelular a membrana plasmática participa de forma decisiva. É, por exemplo, através de componentes da membrana que células semelhantes podem se reconhecer para, agrupando-se, formar tecidos.


B) TRANSPORTE CELULAR PELAS MEMBRANAS

Como dissemos anteriormente, certas substâncias podem atravessar a membrana plasmática. Mas como se dá esse transporte? Há gasto de energia? Essa resposta é bem simples.

Algumas moléculas conseguem ultrapassar a membrana de forma espontânea, ou seja, sem gasto de energia. Este tipo de transporte é denominado transporte passivo. Entretanto, outras moléculas requerem certo valor energético para que possam passar pela membrana. Este tipo de transporte, por sua vez, é denominado transporte ativo.

Para entendermos melhor os transportes que ocorrem precisamos revisar um conceito de concentração. A concentração é definida como sendo a razão entre massa do soluto pelo volume do solvente. A concentração no interior de uma célula pode ser maior, menor ou igual à concentração do meio em que esta se encontra. Ao compararmos duas soluções quanto à concentração, chamamos de hipertônica aquela solução que é mais concentrada em solutos, ou seja, a quantidade de solutos é bem maior que a outra. Entretanto, chamamos de hipotônica aquela solução que é menos concentrada em solutos, ou seja, que possui uma menor quantidade de solutos dissolvidos. Contudo, se ambas apresentam a mesma concentração dizemos que são soluções isotônicas.

O transporte passivo é aquele transporte em que não há gasto de energia. Ele pode ser basicamente de três tipos: Osmose, Difusão e Difusão facilitada.

A OSMOSE é um tipo de transporte em que apenas o solvente (água) se difunde através da membrana. Esse transporte ocorre do meio HIPOTÔNICO para o meio HIPERTÔNICO.

Osmose - Citologia


Figura 4. Osmose.


A DIFUSÃO é um tipo de transporte em que apenas o soluto (partículas) se difunde através da membrana. Esse transporte sempre ocorrerá da região HIPERTÔNICA para a região HIPOTÔNICA. Ou seja, ocorrerá da região onde as partículas estão mais concentradas para a região onde as partículas estão menos concentradas. Para que ocorra a difusão deve haver uma diferença na concentração de substâncias dentro e fora da célula. A Difusão simples é um processo que ocorre somente com células menores. A DIFUSÃO FACILITADA compreende o mesmo processo da difusão simples. A diferença é que na difusão facilitada a passagem ocorre com ajuda de uma proteína especial a proteína carregadora. Ocorre o transporte de moléculas maiores como aminoácidos e íons.

Mecanismo Difusão Simples - Citologia
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Figura 4. Mecanismo de Difusão Simples.

Transporte Atraves da Membrana - Citologia
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Figura 5. Tipos de Transporte Através da Membrana.


No caso da célula animal, a entrada excessiva de água, pode levar ao rompimento da célula, o que não ocorre em células vegetais. Uma célula vegetal pode sofrer o processo de PLASMÓLISE que é a separação da membrana plasmática da parede celular. Esse processo ocorre quando a célula perde muita água, ou seja, esteja em meio hipertônico. O processo inverso da plasmólise chama-se DEPLASMÓLISE, que ocorre quando a célula plasmolizada é colocada em água pura ou em meio hipotônico. A água que sai da célula vegetal provém praticamente toda de uma estrutura chamada VACÚOLO, que possui uma membrana lipoprotéica chamada TONOPLASTO.

Osmose em Células Sanguíneas

 

Figura 6. Células Sanguíneas Sofrendo Osmose.

Células Vegetais em Plasmolise - Citologia
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Figura 7. Plasmólise em Células Vegetais.


O transporte ativo é aquele em que há gasto de energia. O transporte ativo mais conhecido é o denominado de BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO. Nesse tipo de transporte observa-se o movimento de solutos contra o gradiente de concentração, ou seja, da solução menos concentrada para a mais concentrada. Na célula há mais íons Na+ no meio extracelular e há mais íons K+ no meio intracelular. Os íons atravessam normalmente a membrana pelo processo de difusão facilitada, ou que poderia fazer com que a concentração de sódio e potássio se igualasse. O processo ativo bomba de sódio e potássio faz com que as concentrações destes dois íons se mantenham diferentes. Com uso de energia, os íons sódio que entram na célula saem para o meio extracelular novamente. Os íons potássio que saem da célula entram novamente, também com gasto de energia, para a célula. O bombeamento de sódio para fora da célula e de potássio para dentro da célula é realizado por uma proteína de transporte, com gasto de energia.

A manutenção das diferenças de concentrações destes íons é fundamental para o metabolismo celular. Os íons potássio são importantes em alta concentração na célula, pois são necessárias na síntese de proteínas. O bombeamento de sódio para fora da célula serve para compensar a necessidade de alta concentração de potássio dentro da célula, resolvendo então um problema osmótico.

Bomba de Sódio e Potássio - Citologia
Figura 8. Bomba de Sódio e Potássio.
Além dos transportes ativo e passivo, certas substâncias entram e saem das células pelas formações de bolsas na membrana plasmática. São os processos denominados de endocitose. Esse processo consiste no englobamento de partículas, atuando como uma espécie de defesa do organismo. Esse tipo de transporte pode ser de dois tipos: Fagocitose ou pinocitose. A FAGOCITOSE é o processo de ingestão de partículas grandes como microorganismos. É usado por muitos protistas, em especial as amebas, para a obtenção de alimentos (pseudópodes). Nos multicelulares é exercida apenas por células especializadas, como nos glóbulos brancos. Todo material ingerido fica em uma vesícula o FAGOSSOMO. A PINOCITOSE é a ingestão de moléculas dissolvidas em água. Ocorre praticamente em todos os tipos celulares. As partículas ingeridas ficam no interior de uma vesícula os PINOSSOMOS.

A exocitose por sua vez, é um processo de eliminação de certas substâncias. É realizado para a eliminação de resíduos da digestão intracelular, e é também o processo pelo qual células glandulares secretam seus produtos.

Fagocitose e Pinocitose
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Figura 9. Esquema de Fagocitose e Pinocitose.


Esquema Exocitose - Citologia

 

Figura 10. Esquema de Exocitose.


C) ENVOLTÓRIOS EXTERNOS DA MEMBRANA

A membrana plasmática também possui envoltórios externos que auxiliam no desenvolver de suas funções. Esses envoltórios são: Glicocálix e as paredes celulares. O GLICOCÁLIX é a primeira estrutura que encontramos, sem precisar penetrar na célula. Ele pode ser comparado a uma “malha de lã”, que protege a célula das agressões físicas e químicas do meio externo. Mas também mantêm um microambiente adequado ao redor de cada célula, pois retêm nutrientes e enzimas importantes para a célula. É formado, basicamente, por carboidratos e está presente na maioria das células animais. As principais funções são: proteção, reconhecimento celular, estimular formação de anticorpos e aumentar adesão entre as células. Em relação às PAREDES CELULARES temos a parede bacteriana e a parede celular. A parede bacteriana é uma estrutura resistente responsável pela forma das bactérias, e sua principal função é evitar que a bactéria se rompa quando em meios hipotônicos. A parede celular está presente em células vegetais e possui a função de fornecer rigidez às plantas.

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