Plasma Membranas

A membrana plasmática é uma estrutura da célula vegetal que forma uma barreira semipermeável, ou selectiva, entre o interior da célula e o ambiente externo; elas também funcionam no transporte das moléculas para dentro e para fora da célula.
Além de formar a barreira estrutural entre o conteúdo interno de uma célula e o ambiente externo, as membranas plasmáticas contêm proteínas envolvidas no transporte de moléculas e outras substâncias para dentro e para fora da célula, e contêm proteínas e outras moléculas que são essenciais para receber sinais do ambiente e de hormônios vegetais que direcionam o crescimento e a divisão.
Os carboidratos associados à membrana plasmática são marcadores do tipo celular. Nas plantas, a membrana plasmática é o local de síntese da celulose.

Moléculas lipídicas fornecem a estrutura da membrana plasmática, que é descrita pelo modelo de mosaico fluido como um oceano dinâmico de lipídios no qual outras moléculas flutuam.
Fosfolípidos são os lipídios mais abundantes das membranas plasmáticas, e estão organizados em uma camada de fosfolípidos fluidos, na qual esteróis, proteínas e outras moléculas são intercaladas. Os fosfolipídios são moléculas anfhipáticas, contendo regiões amantes de água (hidrofílicas) e regiões assustadoras de água (hidrofóbicas).
Cada fosfolipídeo consiste de uma espinha dorsal de três carbonos de glicerol; dois dos carbonos estão ligados a moléculas de ácido graxo de cadeia longa, e o terceiro carbono está ligado a um grupo que contém fosfatos. Como os ácidos graxos são não-polares e hidrofóbicos, eles tendem a agregar e excluir a água.
Esta agregação permite que os fosfolípidos formem uma estrutura de bico que tem os ácidos gordos de ambas as camadas no meio e os grupos contendo fosfatos carregados em direcção ao exterior.
Esta estrutura de camada de bico permite que uma superfície da membrana plasmática interaja com o ambiente externo aquoso, enquanto a outra interage com o ambiente celular interno aquoso.
Os esteróis também são encontrados dentro das membranas plasmáticas das células vegetais. O esterol principal encontrado nas membranas plasmáticas das células vegetais é o estigmasterol (em oposição ao colesterol, que é encontrado nas membranas plasmáticas das células animais). Os esteróis encontrados nas células vegetais são importantes economicamente como material de partida para drogas baseadas em esteróides, como pílulas anticoncepcionais.
Proteínas e Carboidratos da Membrana
Proteínas de algumas membranas que cobrem todo o comprimento da camada de fosfolípidos e são chamadas de proteínas de membrana trans. As proteínas de membrana trans são às vezes chamadas de proteínas de membrana integral e têm estruturas e funções variadas.

Podem passar pelo bocal lipídico apenas uma vez, ou podem ser proteínas de membrana trans de “múltipla passagem”, tecendo para dentro e para fora da membrana muitas vezes.
A porção de uma proteína de membrana trans que passa pelo interior da membrana consiste frequentemente de aminoácidos que têm cadeias laterais não polares (grupos R) e é conhecida como domínio da membrana trans.
A porção da proteína da membrana trans que está na superfície externa da membrana e interage com o ambiente aquoso frequentemente contém aminoácidos carregados, ou polares, em sua seqüência.
As proteínas da membrana são frequentemente importantes para receber sinais do ambiente externo como receptores da membrana. Por exemplo, hormônios proteicos ou peptídeos interagem com receptores de proteína trans da membrana na membrana plasmática. As proteínas da membrana também estão envolvidas na recepção de sinais, como fótons leves.
Proteínas da membrana formam poros que permitem a passagem de íons (partículas carregadas) através do interior da membrana. As proteínas da membrana chamadas transportadoras são essenciais para trazer moléculas nutrientes como açúcares simples para a célula.
Nem todas as proteínas dentro da membrana são proteínas trans da membrana. Algumas são apenas vagamente associadas à membrana, presas a outras proteínas, ou ancoradas na membrana por uma cauda lipídica. Estas proteínas, que não abrangem ambos os lados da membrana, são frequentemente chamadas de proteínas periféricas da membrana.
Além das proteínas, a membrana plasmática contém moléculas de carboidratos. As moléculas de carboidratos são geralmente fixadas às proteínas da membrana ou às moléculas lipídicas dentro da camada do bico. Os carboidratos fornecem informações importantes sobre o tipo e identidade celular.
Transporte através das membranas
Transporte de moléculas para dentro e para fora das células é uma função importante da membrana plasmática. Moléculas hidrofóbicas, como o oxigênio, e pequenas moléculas não carregadas, como o dióxido de carbono, atravessam a membrana por simples difusão.
Estas moléculas utilizam a energia potencial de um gradiente químico para conduzir o seu movimento de uma área de maior concentração de um lado da membrana para uma área de menor concentração do outro lado.
A difusão funciona melhor quando este gradiente de concentração é íngreme. Por exemplo, em células que não têm a capacidade de realizar fotossíntese, o oxigênio é utilizado quase tão rapidamente quanto entra na célula.

Isso mantém um gradiente acentuado de moléculas de oxigênio através da membrana, de modo que as moléculas fluem continuamente da área de maior concentração de oxigênio fora da célula para a área de menor concentração dentro da célula.
Moléculas que são polares são excluídas da área hidrofóbica do bico. Dois fatores influenciam o transporte deste tipo de moléculas: o gradiente de concentração e o gradiente elétrico. As camadas lipídicas separam as diferenças de carga elétrica de um lado da membrana para o outro, atuando como uma espécie de condensador biológico.
Se o interior da célula é mais negativo que o exterior da célula, os íons com carga negativa teriam que se mover de dentro para fora da célula para viajar com o gradiente elétrico. A combinação da concentração e gradientes elétricos é chamada de gradiente eletroquímico.
O transporte de moléculas carregadas ou polares requer o auxílio de proteínas dentro da membrana, conhecidas como transportadores. As proteínas do canal formam poros dentro da membrana e permitem que pequenas moléculas carregadas, geralmente íons inorgânicos, fluam através da membrana de um lado para o outro.
Se a direção de deslocamento do íon estiver abaixo de seu gradiente eletroquímico, o processo não requer energia adicional e é chamado de transporte passivo.
Proteínas portadoras mudam de forma para depositar uma pequena molécula, como um açúcar, de um lado de uma membrana para o outro. Bombas são proteínas dentro da membrana que utilizam energia de adenosina trifosfato (ATP) ou luz para transportar moléculas através da membrana. Quando a energia é usada no transporte, o processo é chamado de transporte ativo.
Cellulose Biossíntese
Em plantas, a membrana plasmática é o local para a síntese de celulose, o biopolímero mais abundante na terra. Estudos com microscópio eletrônico sugerem que a membrana celular da planta contém estruturas de rosetas que são complexos de muitas proteínas e são os locais de síntese da celulose.
Estudos em bactérias, plantas de algodão, e a arabidopose thaliana da erva daninha permitiram aos cientistas isolar o gene que realmente realiza as reações químicas que ligam as moléculas de glicose à estrutura da microfibrilha da celulose longa.
Este gene codifica uma proteína chamada glicosil transferase. Anticorpos contra a subunidade catalítica, ou ativa, da glicosil transferase rotulam especificamente estas estruturas de roseta.
Duas destas moléculas de transferase agem simultaneamente de lados opostos para adicionar duas glucoses de cada vez à microfibrilha em crescimento, contabilizando a rotação das glucoses alternadas nas moléculas de celulose.