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Como as células resistem à pressão do mar profundo

Por Humberto Marchezini


Para estudar as membranas celulares de animais de águas profundas, o bioquímico Itay Budin (centro) uniu forças com os biólogos marinhos Steve Haddock (à direita) e Jacob Winnikoff (à esquerda).

Fotografias: A partir da esquerda: Tamrynn Clegg; Geoffroy Tobe; John Lee

“Eles estão olhando para uma área que, em grande medida, não foi explorada”, disse Sol Grunerque pesquisa biofísica molecular na Universidade Cornell; ele foi consultado para o estudo, mas não foi coautor.

Os lipídios plasmogênicos também são encontrados no cérebro humano, e seu papel nas membranas do fundo do mar pode ajudar a explicar aspectos da sinalização celular. Mais imediatamente, a investigação revela uma nova forma como a vida se adaptou às condições mais extremas do oceano profundo.

Insano na Membrana

As células de toda a vida na Terra são cercadas por moléculas gordurosas conhecidas como lipídios. Se você colocar alguns lipídios em um tubo de ensaio e adicionar água, eles automaticamente se alinham costas com costas: as caudas gordurosas e que odeiam água dos lipídios se misturam para formar uma camada interna, e suas cabeças que gostam de água se organizam juntas para formar a camada externa. porções de uma membrana fina. “É como óleo e água se separando em um prato”, disse Winnikoff. “É universal para os lipídios e é o que os faz funcionar.”

Para uma célula, uma membrana lipídica externa serve como uma barreira física que, como a parede externa de uma casa, fornece estrutura e mantém o interior da célula. Mas a barreira não pode ser muito sólida: ela está repleta de proteínas, que precisam de algum espaço de manobra para realizar suas diversas funções celulares, como transportar moléculas através da membrana. E às vezes uma membrana celular se rompe para liberar substâncias químicas no meio ambiente e depois se funde novamente.

Para que uma membrana seja saudável e funcional, ela deve ser resistente, fluida e dinâmica ao mesmo tempo. “As membranas estão se equilibrando no limite da estabilidade”, disse Winnikoff. “Mesmo que tenha uma estrutura muito bem definida, todas as moléculas individuais que compõem as folhas de cada lado – elas estão fluindo umas em torno das outras o tempo todo. Na verdade, é um cristal líquido.”

Uma das propriedades emergentes desta estrutura, disse ele, é que o meio da membrana é altamente sensível à temperatura e à pressão – muito mais do que outras moléculas biológicas, como proteínas, DNA ou RNA. Se resfriarmos uma membrana lipídica, por exemplo, as moléculas se moverão mais lentamente, “e então, eventualmente, elas simplesmente se unirão”, disse Winnikoff, como quando você coloca azeite de oliva na geladeira. “Biologicamente, isso geralmente é uma coisa ruim.” Os processos metabólicos são interrompidos; a membrana pode até rachar e vazar seu conteúdo.

Para evitar isso, muitos animais adaptados ao frio possuem membranas compostas por uma mistura de moléculas lipídicas com estruturas ligeiramente diferentes para manter o fluxo do cristal líquido, mesmo em baixas temperaturas. Como a alta pressão também retarda o fluxo da membrana, muitos biólogos presumiram que as membranas do fundo do mar foram construídas da mesma maneira.



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