Permeabilidade das membranas vegetais

Bacharel em Ciências Biológicas (UNIFESP, 2015)

As células vegetais possuem uma série de membranas que compartimentalizam o microambiente intracelular permitindo o pleno funcionamento metabólico. A membrana citoplasmática envolve toda a célula, separando o ambiente externo e interno, protegendo assim as organelas e criando um meio bioquimicamente favorável para todas as reações que ocorrem na célula. A membrana ou envelope nuclear reveste o material genético contido no núcleo, sendo essencial na preservação e manutenção do DNA. Ambas estas membranas são comuns a todas as células eucarióticas, porém, as plantas possuem ainda a parede celular, uma camada que fica externa a membrana citoplasmática composta por celulose, hemicelulose, pectina e lignina. A parede celular é uma composição importante para a estruturação, formato e rigidez dos tecidos vegetais, atuando na proteção da célula, nos mecanismos de comunicação intracelulares e nas interações com fungos e bactérias.

Cada uma das membranas da célula vegetal possui permeabilidades diferentes devido às suas composições e funções. A parede celular permite a entrada da maior parte das moléculas pequenas (menores que 50 kDa). Sua principal função é limitar o excesso de água que entra na célula, restringindo o aumento da turgidez e delimitando eficientemente o tamanho da célula (função de suporte e manutenção de forma com elasticidade limitada). A parede celular é essencial na manutenção da viabilidade celular em diferentes meios. Quando imersas em condições isotônicas (em que o meio intra e extracelular possuem concentrações semelhantes) a parede mantem a forma da célula enquanto a taxa de entrada e saída de água e substâncias é mantida constante. Em soluções hipotônicas, a entrada de água é facilitada uma vez que o meio intracelular é mais concentrado que o externo. A célula atinge seu ponto de máxima turgidez, expandindo a parede celular até o seu limite, evitando que haja rompimento da célula. Na situação oposta, quando o meio é hipertônico, a célula perde água (evidenciado pela redução drástica no volume do vacúolo aquoso) e a membrana plasmática se desprende da parede celular, reduzindo o volume celular. Caso esta condição não se mantenha por um longo período, a célula recupera seu volume e funcionamento normais.

Em relação a membrana plasmática, a troca de substâncias com o meio ocorre através de difusão majoritariamente, estabelecendo gradientes de concentração que levam a entrada de muitas moléculas (especialmente aquelas denominadas permeáveis). A permeabilidade de uma molécula é determinada por sua carga elétrica e polaridade. Sabendo que a membrana possui características hidrofóbicas, ela facilita a passagem de substâncias pequenas e apolares (como o CO2) e dificulta a entrada de moléculas grandes e com cargas. Para conseguir absorver tais substâncias, a célula emprega uma série de estratégias, seja o uso de vesículas que alterem as condições de pH e, assim, modifiquem as características físico-químicas da molécula ou seja através de transporte ativo.

Algumas características da composição da membrana influenciam em sua permeabilidade e na passagem de moléculas. Proteínas integrais e canais iônicos, por exemplo, atuam ativamente no bombeamento de partículas para dentro e para fora da célula, agindo muitas vezes contra os gradientes de concentração das moléculas. É importante ressaltar que a permeabilidade das membranas pode ser modulada de acordo com as condições do citoplasma, possuindo uma série de cascatas de sinalização envolvidas nos transportes de membrana.

Referências:

Fleming, A.J., McQueen-Mason, S., Mandel, T. and Kuhlemeier, C., 1997. Induction of leaf primordia by the cell wall protein expansin. Science, 276(5317), pp.1415-1418.

Lockhart, J.A., 1965. An analysis of irreversible plant cell elongation. Journal of theoretical biology, 8(2), pp.264-275.

Nikaido, H., 2003. Molecular basis of bacterial outer membrane permeability revisited. Microbiology and molecular biology reviews, 67(4), pp.593-656.

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