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Por que a mudança de temperatura torna a membrana celular tão flexível? Explore a fluidez da membrana!
Em biologia, a fluidez da membrana refere-se à viscosidade da bicamada lipídica de uma membrana celular ou de uma membrana lipídica sintética. A fluidez das membranas celulares é afetada por vários fatores, particularmente temperatura e composição lipídica. Assim como os dias chuvosos podem tornar as estradas escorregadias, a fluidez das membranas celulares também é afetada seletivamente pelo ambiente, especialmente pelas mudanças de temperatura, que são cruciais para manter o equilíbrio dentro da célula.
A fluidez da membrana não afeta apenas a estrutura das células, mas também desempenha um papel fundamental no transporte e na interação de biomoléculas.
Estudos demonstraram que o aumento da temperatura faz com que os lipídios absorvam energia térmica. Essa energia adicional torna os lipídios mais ativos na membrana, organizando-se e reorganizando-se aleatoriamente e, portanto, a fluidez da membrana aumenta. Pelo contrário, quando a temperatura diminui, os lípidos serão dispostos de forma ordenada e estável e combinam-se intimamente entre si, resultando numa diminuição da fluidez.
Neste processo, a saturação de ácidos graxos também desempenha um papel crucial. Os ácidos graxos saturados não possuem ligações duplas em suas cadeias de hidrocarbonetos, o que significa que podem ser compactados de forma mais compacta, tornando a membrana menos fluida. Os ácidos graxos insaturados possuem pelo menos uma ligação dupla. Essa estrutura faz com que a cadeia de hidrocarbonetos “dobre”, aumentando ainda mais a fluidez da membrana.
À medida que a pesquisa avançava, os cientistas descobriram que quatro ou mais ligações duplas apresentavam uma correlação positiva direta com a fluidez da membrana.
Além dos ácidos graxos, a adição de colesterol também é um fator chave na regulação da fluidez da membrana. O colesterol pode estabilizar a estrutura da membrana a altas temperaturas, mas a baixas temperaturas pode intervir entre os lípidos para consolidar as lacunas entre eles e evitar a agregação excessiva, mantendo assim a fluidez.
Fatores que determinam a fluidez da membrana
A fluidez da membrana é afetada tanto pelo ambiente quanto pela composição. Em relação aos fatores ambientais, as mudanças de temperatura são as mais intuitivas. Por exemplo, sob condições de alta temperatura, a atividade lipídica é significativamente aumentada e a fluidez da membrana aumenta significativamente. Quanto aos factores de composição, o comprimento e o grau de insaturação de vários lípidos também podem alterar significativamente as propriedades físicas da membrana.
O ponto de fusão de um filme (Tm) é definido como a temperatura na qual o filme muda de um estado cristalino para um estado fluido. Esta transição não é uma verdadeira transição de estado, mas uma transição da membrana celular entre os estados sólido e líquido. A 37 graus Celsius, a presença de colesterol pode tornar a estrutura da membrana mais estável e densa.
A fluidez das membranas celulares não afeta apenas as funções internas, mas também regula a transmissão de sinais e o transporte de materiais.
Heterogeneidade das propriedades físicas da membrana
Domínios lipídicos discretos de diferentes composições podem existir em membranas biológicas, e esses domínios diferem em fluidez, o que pode ser observado por microscopia de fluorescência. Fenômenos semelhantes são conhecidos como “jangadas lipídicas” nas membranas celulares, que se acredita desempenharem um papel importante na função biológica. Por exemplo, as estreitas conchas lipídicas em forma de anel que entram em contato com as proteínas integrais da membrana são menos móveis do que a maioria dos lipídios nas membranas biológicas.
Método de medição
A fluidez da membrana pode ser medida por métodos como ressonância de spin eletrônico, fluorescência, microscopia de força atômica ou espectroscopia de ressonância magnética nuclear de deutério. A vantagem de cada uma destas técnicas é o seu horizonte de tempo observável. Por exemplo, na ressonância de spin eletrônico, o comportamento da sonda de spin é usado para descrever a fluidez da membrana, enquanto as leis de fluorescência são analisadas através da anisotropia de estado estacionário da sonda.
Significado biológico
Os microrganismos frequentemente alteram a composição lipídica de suas membranas celulares quando expostos ao estresse térmico, o que representa uma capacidade de ajustar ativamente a fluidez da membrana para se adaptar ao ambiente. As propriedades de fluxo da membrana afetam funções biomoleculares relacionadas à estrutura da membrana, como a ligação de certas proteínas à membrana e a taxa de difusão de enzimas. Por sua vez, isso também pode afetar processos intracelulares importantes, como endocitose e transdução de sinal.
Esses vários fatores se combinarão para afetar a operação e a adaptabilidade das células, levando-nos a imaginar qual o impacto que a manutenção da fluidez ideal da membrana tem na saúde das células a longo prazo?
