A fluidez da membrana celular é caracterizada pela capacidade de movimento das moléculas componentes dessa estrutura. Os seres vivos mantêm essa propriedade de duas formas: controlando a temperatura e/ou alterando a composição lipídica da membrana.

Neste último aspecto, o tamanho e o grau de insaturação das caudas hidrocarbônicas dos fosfolipídios, conforme representados na figura, influenciam significativamente a fluidez. Isso porque quanto maior for a magnitude das interações entre os fosfolipídios, menor será a fluidez da membrana.

Assim, existem bicamadas lipídicas com diferentes composições de fosfolipídios, como as mostradas de I a V.

Qual das bicamadas lipídicas apresentadas possui maior fluidez?

A) I

B) II

C) III

D) IV

E) V

As células devem manter um ambiente interno adequado para que possam realizar as várias reações que garantem a vida. Isso é possível porque as células são delimitadas por uma membrana plasmática que as separa fisicamente do exterior.

Por regular o fluxo de compostos químicos para dentro e para fora da célula, a membrana plasmática contribui para manter um ambiente interno que possibilita a vida.

A membrana plasmática é constituída predominantemente por fosfolipídios, moléculas orgânicas que se assemelham a triglicerídeos. Em um triglicerídeo, três ácidos graxos se ligam a uma molécula de glicerol (que exibe três carbonos). Entretanto, em um fosfolipídio, o glicerol liga-se a apenas dois ácidos graxos.  O terceiro carbono está ligado a um grupo fosfato que se encontra associado a átomos adicionais.

Essa estrutura molecular confere aos fosfolipídios propriedades incomuns em relação à água.

A região do fosfato, com sua natureza química polar, tem afinidade pela água, ou seja, é hidrofílica. Essa porção da molécula recebe a denominação de “cabeça polar”. Já a região contendo as duas longas cadeias de ácidos graxos possui afinidade muito reduzida pela água. Sendo assim, essa área da molécula é hidrofóbica (caudas hidrofóbicas).

Por exibirem regiões hidrofílica (polar) e hidrofóbica (apolar), os fosfolipídios são classificados como moléculas anfipáticas. Devido a essa característica, em meio aquoso essas moléculas espontaneamente adquirem uma organização em duas camadas: a bicamada fosfolipídica.

A membrana plasmática consiste não somente de uma bicamada fosfolipídica, mas também de proteínas e outras moléculas. Para descrever a estrutura da membrana plasmática utiliza-se o modelo do “mosaico fluido”. De acordo com ele, muitas das moléculas, especialmente as proteínas (representam as partes do mosaico), flutuam lateralmente na bicamada.

A fluidez da membrana plasmática é influenciada por alguns fatores, que podem ser ambientais ou relativos à própria estrutura desse componente celular. Os principais determinantes da fluidez da membrana plasmática são: comprimento das cadeias carbônicas das caudas hidrofóbicas (ácidos graxos); a temperatura; a quantidade de colesterol (presente na membrana plasmática de células animais) e a saturação ou instauração das cadeias carbônicas dos ácidos graxos.

1. Comprimento das caudas hidrofóbicas (ácidos graxos)

Fosfolipídios que possuem, em sua estrutura, ácidos graxos cujas cadeias carbônicas são mais longas, contribuem para reduzir a fluidez da membrana plasmática. Os ácidos graxos estabelecem entre si interações hidrofóbicas que aumentam a coesão entre eles e isso, como consequência, reduz a fluidez da membrana.

Por sua vez, os fosfolipídios cujos ácidos graxos exibem cadeias carbônicas mais curtas, estabelecem menor número de interações, resultando em maior fluidez.

2. Temperatura

Em temperaturas mais baixas a energia cinética das moléculas é menor e, no caso dos fosfolipídios, essa condição contribui para que fiquem agrupados mais proximamente, favorecendo a formação de interações moleculares entre eles. O resultado é a redução da fluidez da membrana plasmática.

Na situação oposta, ou seja, temperaturas mais altas, os fosfolipídios têm energia cinética suficiente para superar as interações intermoleculares e se afastarem. Como consequência, a fluidez da membrana plasmática aumenta.

3. Quantidade de colesterol

O colesterol é o esteroide encontrado na composição das membranas plasmáticas em células animais. Essa molécula atua como um estabilizador, evitando que a fluidez da membrana torne-se extremamente reduzida (por exemplo, em baixas temperaturas) ou extremamente elevada (altas temperaturas, por exemplo).

Em baixas temperaturas, os fosfolipídios tendem a se agrupar, mas, a presença de moléculas de colesterol entre eles evita que as interações intermoleculares sejam muito intensas (ou muito numerosas), o que reduziria muito a fluidez da membrana.

Sob temperaturas elevadas, os fosfolipídios exibem a tendência de se afastarem, entretanto, o colesterol atrai essas moléculas impedindo um aumento acentuado da fluidez da membrana plasmática.

4. Grau de saturação dos ácidos graxos

A fluidez da membrana é também afetada pela estrutura dos fosfolipídios. As cadeias hidrocarbonadas dos ácidos graxos podem, ou não, apresentar duplas-ligações entre os carbonos. Caso apresente dupla-ligação, o ácido graxo é classificado como insaturado. Por sua vez, na ausência de duplas-ligações, o ácido graxo é saturado.

As cadeias saturadas são retilíneas, enquanto as insaturadas exibem “dobras” na região da dupla-ligação. Os ácidos graxos saturados (cadeias retilíneas) agrupam-se mais proximamente, estabelecendo mais interações entre si e, com isso, reduzem a fluidez da membrana. Já os insaturados, devido às “dobras” resultantes das duplas-ligações entre carbonos em suas cadeias, encontram-se mais afastados uns dos outros. Nessa situação, há menos interações entre essas moléculas, resultando em maior fluidez.

Então, membranas plasmáticas com maior proporção de fosfolipídios cujos ácidos graxos são instaturados, têm mais fluidez do que aquelas com predomínio de fosfolipídios com ácidos graxos saturados.

A questão proposta aborda alguns dos fatores (tamanho e grau de instauração das cadeias hidrocarbônicas dos fosfolipídios) que influenciam o estado de fluidez da membrana plasmática.

A membrana plasmática, um dos componentes fundamentais das células, exibe em sua estrutura uma bicamada de fosfolipídios associada a proteínas, esteroides e outras moléculas. A fluidez da membrana depende, basicamente, de quatro fatores: comprimento das cadeias carbônicas das caudas hidrofóbicas (ou seja, dos ácidos graxos), temperatura, quantidade de colesterol e do grau de instauração das cadeias carbônicas dos ácidos graxos.

Todos esses fatores influenciam a fluidez das membranas por aumentar ou diminuir as interações hidrofóbicas entre os ácidos graxos formadores dos fosfolipídios. Quando a quantidade de interações hidrofóbicas entre esses ácidos aumenta, os fosfolipídios passam a apresentar um arranjo mais compacto e, com isso, a membrana plasmática fica menos fluida. Por outro lado, se a há diminuição das interações hidrofóbicas, os fosfolipídios ficam mais afastados, resultando em aumento da fluidez da membrana.

A presença de ácidos graxos com cadeia insaturada (isto é, com dupla-ligação) promove o aumento da fluidez. Isso acontece porque a presença da dupla-ligação na cadeia carbônica do ácido graxo faz com que ela se “dobre” afastando as moléculas de fosfolipídios. Tal fato diminui as interações hidrofóbicas entre os fosfolipídios e resulta em maior fluidez da membrana. Já os ácidos graxos saturados apresentam cadeia carbônica retilínea. Sendo assim, os fosfolipídios ficam mais próximos uns dos outros e estabelecem mais interações hidrofóbicas, reduzindo a fluidez.

Fosfolipídios com ácidos graxos com cadeia carbônica longa têm arranjo mais compacto pois o número de interações hidrofóbicas entre tais cadeias é maior. Esses fosfolipídios contribuem para reduzir a fluidez da membrana. Por outro lado, fosfolipídios cujos ácidos graxos apresentam cadeia carbônica mais curta estabelecem menos interações hidrofóbicas, o que faz com que a membrana plasmática se torne mais fluida.

Analisando a composição de fosfolipídios das bicamadas I, II, III, IV e V apresentadas pela questão proposta, podemos afirmar que a II é a que exibe a maior fluidez (resposta: alternativa B). Tal conclusão está fundamentada em dois aspectos:

a) os fosfolipídios dessa bicamada possuem ácidos graxos de cadeia carbônica curta (quando comparados com IV e V);

b) todos os fosfolipídios dessa bicamada apresentam um ácido graxo com cadeia carbônica insaturada (com “dobra”).