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5.1: O que são Membranas?
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What are Membranes?
 
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5.1: What are Membranes?

5.1: O que são Membranas?

A key characteristic of life is the ability to separate the external environment from the internal space. To do this, cells have evolved semi-permeable membranes that regulate the passage of biological molecules. Additionally, the cell membrane defines a cell’s shape and interactions with the external environment. Eukaryotic cell membranes also serve to compartmentalize the internal space into organelles, including the endomembrane structures of the nucleus, endoplasmic reticulum and Golgi apparatus.

Membranes are primarily composed of phospholipids composed of hydrophilic heads and two hydrophobic tails. These phospholipids self-assemble into bilayers, with tails oriented toward the center of the membrane and heads positioned outward. This arrangement allows polar molecules to interact with the heads of the phospholipids both inside and outside of the membrane but prevents them from moving through the hydrophobic core of the membrane.

Proteins and carbohydrates contribute to the unique properties of a cell’s membrane. Integral proteins are embedded in the membrane, while peripheral proteins are attached to either the internal or external surface of the membrane. Transmembrane proteins are integral proteins that span the entire cell membrane. Transmembrane receptor proteins are important for communicating messages from the outside to the inside of the cell. When bound to an extracellular signaling molecule, transmembrane receptors undergo a conformational change that serves as an intracellular signal. Other proteins, such as ion channels, serve to regulate the passage of large or polar molecules across the hydrophobic membrane core.

Carbohydrates are bound to either lipids or proteins on the exterior face of the cell’s membrane. The unique patterns of glycoproteins and glycolipids present on a cell’s exterior surface allow cellular recognition to take place. Human immune cells are able to distinguish self from non-self by recognizing the carbohydrate modifications on cell surfaces. Together, the proteins, carbohydrates, and lipids present on a membrane create a functional and flexible boundary for cells.

Uma característica fundamental da vida é a capacidade de separar o ambiente externo do espaço interno. Para isso, as células desenvolveram membranas semi-permeáveis que regulam a passagem de moléculas biológicas. Além disso, a membrana celular define a forma de uma célula e as interações com o ambiente externo. As membranas celulares eucarióticas também servem para compartimentalizar o espaço interno em organelos, incluindo as estruturas endomembranares do núcleo, retículo endoplasmático e aparelho de Golgi.

As membranas são compostas principalmente de fosfolípidos compostos por cabeças hidrofílicas e duas caudas hidrofóbicas. Estes fosfolípidos organizam-se eles próprios em bicamadas, com caudas orientadas para o centro da membrana e cabeças posicionadas para fora. Este arranjo permite que as moléculas polares interajam com as cabeças dos fosfolípidos dentro e fora da membrana, mas impede que elas se movam através do núcleo hidrofóbico da membrana.

Proteínas e carboidratos contribuem para as propriedades únicas da membrana de uma célula. Proteínas integrais são incorporadas na membrana, enquanto que proteínas periféricas estão anexadas à superfície interna ou externa da membrana. Proteínas transmembranares são proteínas integrais que abrangem toda a membrana celular. Proteínas receptoras transmembranares são importantes para comunicar mensagens de fora para o interior da célula. Quando ligados a uma molécula de sinalização extracelular, os receptores transmembranares sofrem uma mudança conformacional que serve como um sinal intracelular. Outras proteínas, como canais iónicos, servem para regular a passagem de moléculas grandes ou polares através do núcleo hidrofóbico da membrana.

Os carboidratos estão ligados a lípidos ou proteínas na superfície exterior da membrana da célula. Os padrões únicos de glicoproteínas e glicolípidos presentes na superfície externa de uma célula permitem que o reconhecimento celular ocorra. As células imunitárias humanas são capazes de distinguir-se de si mesmas reconhecendo as modificações de carboidratos nas superfícies celulares. Juntos, as proteínas, carboidratos e lípidos presentes em uma membrana criam um limite funcional e flexível para as células.


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