Em 1972, foi apresentada a teoria de que uma membrana parcialmente permeável envolve a célula e realiza uma série de tarefas vitais, e a estrutura e função das membranas celulares são questões significativas em relação ao bom funcionamento de todas as células do corpo. A teoria celular tornou-se difundida no século XVII, juntamente com a invenção do microscópio. Ficou conhecido que os tecidos vegetais e animais são compostos de células, mas devido à baixa resolução do aparelho, era impossível ver quaisquer barreiras ao redor da célula animal. No século 20, a natureza química da membrana foi estudada com mais detalhes, descobriu-se que os lipídios são sua base.
Estrutura e função das membranas celulares
A membrana celular envolve o citoplasma das células vivas, separando fisicamente os componentes intracelulares do ambiente externo. Fungos, bactérias e plantas também possuem paredes celulares que fornecem proteção e impedem a passagem de grandes moléculas. As membranas celulares também desempenham um papelformação do citoesqueleto e fixação à matriz extracelular de outras partículas vitais. Isso é necessário para mantê-los juntos, formando os tecidos e órgãos do corpo. As características estruturais da membrana celular incluem permeabilidade. A principal função é a proteção. A membrana consiste em uma camada de fosfolipídios com proteínas incorporadas. Esta parte está envolvida em processos como adesão celular, condução iônica e sistemas de sinalização e serve como superfície de fixação para várias estruturas extracelulares, incluindo a parede, o glicocálice e o citoesqueleto interno. A membrana também mantém o potencial da célula agindo como um filtro seletivo. É seletivamente permeável a íons e moléculas orgânicas e controla o movimento das partículas.
Mecanismos biológicos envolvendo a membrana celular
1. Difusão passiva: Algumas substâncias (pequenas moléculas, íons), como dióxido de carbono (CO2) e oxigênio (O2), podem se difundir através da membrana plasmática. A casca atua como uma barreira para certas moléculas e íons que podem ser concentrados em ambos os lados.
2. Canal transmembranar e proteína transportadora: Nutrientes como glicose ou aminoácidos devem entrar na célula e alguns produtos metabólicos devem sair.
3. A endocitose é o processo pelo qual as moléculas são absorvidas. Uma leve deformação (invaginação) é criada na membrana plasmática, na qual a substância a ser transportada é engolida. Isso requerenergia e, portanto, é uma forma de transporte ativo.
4. Exocitose: ocorre em várias células para remover resíduos não digeridos de substâncias trazidas pela endocitose a fim de secretar substâncias como hormônios e enzimas e transportar a substância completamente através da barreira celular.
Estrutura molecular
A membrana celular é uma membrana biológica, constituída principalmente por fosfolipídios e separando o conteúdo de toda a célula do ambiente externo. O processo de formação ocorre espontaneamente em condições normais. Para entender esse processo e descrever corretamente a estrutura e as funções das membranas celulares, bem como as propriedades, é necessário avaliar a natureza das estruturas fosfolipídicas, caracterizadas pela polarização estrutural. Quando os fosfolipídios no ambiente aquático do citoplasma atingem uma concentração crítica, eles se combinam em micelas, que são mais estáveis no ambiente aquático.
Propriedades da membrana
- Estabilidade. Isso significa que após a formação da membrana é improvável que entre em colapso.
- Força. A membrana lipídica é confiável o suficiente para impedir a passagem de uma substância polar; tanto substâncias dissolvidas (íons, glicose, aminoácidos) quanto moléculas muito maiores (proteínas) não podem passar pela borda formada.
- Caráter dinâmico. Esta é talvez a propriedade mais importante quando se considera a estrutura da célula. A membrana celular podeestar sujeito a várias deformações, pode ser dobrado e dobrado sem desmoronar. Em circunstâncias especiais, como a fusão de vesículas ou brotamento, ele pode ser rompido, mas apenas temporariamente. À temperatura ambiente, seus constituintes lipídicos estão em constante movimento caótico, formando uma fronteira fluida estável.
Modelo de Mosaico Líquido
Falando sobre a estrutura e funções das membranas celulares, é importante notar que na visão moderna, a membrana como um modelo de mosaico líquido foi considerada em 1972 pelos cientistas Singer e Nicholson. Sua teoria reflete três características principais da estrutura da membrana. As proteínas integrais da membrana fornecem um modelo de mosaico para a membrana e são capazes de movimento lateral no plano devido à natureza variável da organização lipídica. As proteínas transmembranares também são potencialmente móveis. Uma característica importante da estrutura da membrana é a sua assimetria. Qual é a estrutura de uma célula? Membrana celular, núcleo, proteínas e assim por diante. A célula é a unidade básica da vida, e todos os organismos são compostos de uma ou mais células, cada uma com uma barreira natural que a separa de seu ambiente. Essa borda externa da célula também é chamada de membrana plasmática. É composto por quatro tipos diferentes de moléculas: fosfolipídios, colesterol, proteínas e carboidratos. O modelo de mosaico líquido descreve a estrutura da membrana celular da seguinte forma: flexível e elástica, semelhante em consistência ao óleo vegetal, de modo que tudoas moléculas individuais simplesmente flutuam no meio líquido e todas são capazes de se mover lateralmente dentro dessa concha. Um mosaico é algo que contém muitos detalhes diferentes. Na membrana plasmática, é representado por fosfolipídios, moléculas de colesterol, proteínas e carboidratos.
Fosfolipídios
Fosfolipídios compõem a estrutura básica da membrana celular. Essas moléculas têm duas extremidades distintas: uma cabeça e uma cauda. A extremidade da cabeça contém um grupo fosfato e é hidrofílica. Isso significa que ele é atraído por moléculas de água. A cauda é composta de átomos de hidrogênio e carbono chamados cadeias de ácidos graxos. Essas cadeias são hidrofóbicas, não gostam de se misturar com moléculas de água. Esse processo é semelhante ao que acontece quando você despeja óleo vegetal na água, ou seja, ele não se dissolve nela. As características estruturais da membrana celular estão associadas à chamada bicamada lipídica, que consiste em fosfolipídios. As cabeças de fosfato hidrofílico estão sempre localizadas onde há água na forma de fluido intracelular e extracelular. As caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios na membrana são organizadas de forma a mantê-los longe da água.
Colesterol, proteínas e carboidratos
Quando as pessoas ouvem a palavra "colesterol", geralmente pensam que é ruim. No entanto, o colesterol é realmente um componente muito importante das membranas celulares. Suas moléculas consistem em quatro anéis de átomos de hidrogênio e carbono. Eles são hidrofóbicos e ocorrem entre as caudas hidrofóbicas na bicamada lipídica. A sua importância residemantendo a consistência, reforçam as membranas, evitando o cruzamento. As moléculas de colesterol também impedem que as caudas fosfolipídicas entrem em contato e endureçam. Isso garante fluidez e flexibilidade. As proteínas da membrana atuam como enzimas para acelerar reações químicas, atuam como receptores para moléculas específicas ou transportam substâncias através da membrana celular.
Carboidratos, ou sacarídeos, são encontrados apenas no lado extracelular da membrana celular. Juntos, eles formam o glicocálice. Proporciona amortecimento e proteção à membrana plasmática. Com base na estrutura e no tipo de carboidratos no glicocálice, o corpo pode reconhecer as células e determinar se elas devem estar lá ou não.
Proteínas de membrana
A estrutura da membrana celular de uma célula animal não pode ser imaginada sem um componente tão significativo como a proteína. Apesar disso, eles podem ser significativamente inferiores em tamanho a outro componente importante - os lipídios. Existem três proteínas de membrana principais.
- Integral. Eles cobrem completamente a bicamada, o citoplasma e o ambiente extracelular. Eles realizam uma função de transporte e sinalização.
- Periférico. As proteínas são ligadas à membrana por ligações eletrostáticas ou de hidrogênio em suas superfícies citoplasmáticas ou extracelulares. Eles estão envolvidos principalmente como um meio de ligação para proteínas integrais.
- Transmembrana. Desempenham funções enzimáticas e de sinalização e também modulam a estrutura básica da bicamada lipídica da membrana.
Funções das membranas biológicas
O efeito hidrofóbico, que regula o comportamento dos hidrocarbonetos na água, controla as estruturas formadas por lipídios de membrana e proteínas de membrana. Muitas propriedades das membranas são conferidas por transportadores de bicamadas lipídicas, que formam a estrutura básica de todas as membranas biológicas. As proteínas integrais da membrana estão parcialmente escondidas na bicamada lipídica. As proteínas transmembranares têm uma organização especializada de aminoácidos em sua sequência primária.
Proteínas de membrana periférica são muito semelhantes às solúveis, mas também são ligadas à membrana. As membranas celulares especializadas têm funções celulares especializadas. Como a estrutura e as funções das membranas celulares afetam o corpo? A funcionalidade de todo o organismo depende de como as membranas biológicas estão dispostas. A partir de organelas intracelulares, interações extracelulares e intercelulares de membranas, são criadas as estruturas necessárias para a organização e desempenho das funções biológicas. Muitas características estruturais e funcionais são comuns a bactérias, células eucarióticas e vírus envelopados. Todas as membranas biológicas são construídas sobre uma bicamada lipídica, que determina a presença de uma série de características comuns. As proteínas de membrana têm muitas funções específicas.
- Controle. As membranas plasmáticas das células definem os limites da interação da célula com o meio ambiente.
- Transporte. As membranas intracelulares das células são divididas em vários blocos funcionais com diferentescomposição interna, cada uma das quais é suportada pela função de transporte necessária em combinação com a permeabilidade de controle.
- Transdução de sinal. A fusão de membranas fornece um mecanismo para notificação vesicular intracelular e impede que vários tipos de vírus entrem livremente na célula.
Significado e conclusões
A estrutura da membrana celular externa afeta todo o corpo. Desempenha um papel importante na proteção da integridade, permitindo que apenas substâncias selecionadas penetrem. Também é uma boa base para ancorar o citoesqueleto e a parede celular, o que ajuda a manter a forma da célula. Os lipídios constituem cerca de 50% da massa da membrana da maioria das células, embora isso varie dependendo do tipo de membrana. A estrutura da membrana celular externa dos mamíferos é mais complexa, contém quatro fosfolipídios principais. Uma propriedade importante das bicamadas lipídicas é que elas se comportam como um fluido bidimensional no qual moléculas individuais podem girar livremente e se mover lateralmente. Essa fluidez é uma propriedade importante das membranas, que é determinada dependendo da temperatura e da composição lipídica. Devido à estrutura do anel de hidrocarbonetos, o colesterol desempenha um papel na determinação da fluidez das membranas. A permeabilidade seletiva das membranas biológicas a pequenas moléculas permite que a célula controle e mantenha sua estrutura interna.
Considerando a estrutura da célula (membrana celular, núcleo e assim por diante), podemos concluir queque o corpo é um sistema auto-regulador que não pode se prejudicar sem ajuda externa e sempre procurará maneiras de restaurar, proteger e funcionar adequadamente cada célula.
