O que a membrana plasmática faz
A membrana plasmática marca o limite entre o que é célula e o que é ambiente. Ela existe em todas as células, de bactérias a neurônios humanos. Células vegetais, fúngicas e bacterianas têm ainda uma parede por fora, mas a membrana fica logo abaixo dela e continua sendo a barreira que realmente controla as trocas.
Esse controle é seletivo. A membrana deixa passar com facilidade algumas substâncias, dificulta outras e só admite certas moléculas com ajuda de proteínas especializadas. É essa seletividade que permite à célula acumular o que precisa e manter para fora o que não deve entrar.
A membrana também serve de superfície de comunicação. Receptores presentes nela reconhecem hormônios, moléculas sinalizadoras e outras células, e transmitem a informação para o interior.
A bicamada de lipídios
A base da membrana é uma dupla camada de lipídios, os fosfolipídios. Cada molécula tem uma cabeça que se dá bem com a água e duas caudas que a evitam. Em meio aquoso, essas moléculas se organizam espontaneamente: as caudas ficam voltadas umas para as outras, no miolo da camada dupla, e as cabeças ficam voltadas para a água, dentro e fora da célula.
Esse arranjo cria uma região interna oleosa. Ela funciona como barreira para íons e para moléculas grandes ou carregadas, que têm dificuldade de atravessá-la. Moléculas pequenas e sem carga, como o oxigênio e o gás carbônico, passam com mais facilidade.
Nas células animais, o colesterol se intercala entre os fosfolipídios. Ele ajuda a regular quanto a membrana é firme ou flexível, de modo que ela não fique rígida demais nem frouxa demais.
O que se vê ao microscópio
A membrana é fina demais para ser resolvida de forma clara ao microscópio óptico. Ao microscópio eletrônico de transmissão, em cortes muito finos e preparados com corantes para elétrons, ela aparece como duas linhas escuras separadas por uma faixa mais clara. Esse aspecto de três camadas é uma observação direta e foi decisivo para a ideia de que a membrana tem uma estrutura em camadas.
A espessura da membrana é da ordem de nanômetros, milhares de vezes menor que o diâmetro de uma célula típica. O que se enxerga, portanto, é uma imagem do contorno, e não a molécula individual. A interpretação de que as duas linhas escuras correspondem às cabeças dos lipídios vem de outros experimentos e do modelo, e não apenas da imagem.
O modelo do mosaico fluido
O modelo mais aceito para descrever a membrana é o do mosaico fluido, proposto por S. J. Singer e Garth Nicolson em 1972. Ele propõe que a bicamada se comporta como um fluido, em que lipídios e proteínas podem se deslocar lateralmente, e que as proteínas estão inseridas ou ancoradas na bicamada como peças de um mosaico.
É importante separar o que é modelo do que é observação. Ninguém vê a membrana inteira se movendo ao microscópio comum. O modelo reúne resultados de vários métodos, como medidas de difusão de moléculas marcadas, e explica esses resultados de modo coerente. Desde 1972 ele foi refinado: sabe-se, por exemplo, que a membrana é bem mais cheia de proteínas e mais organizada em regiões do que a versão original sugeria.
Algumas proteínas atravessam a bicamada de lado a lado, outras ficam presas só a uma das faces. Também há carboidratos ligados a lipídios e proteínas na face externa, que participam do reconhecimento entre células.
Como as substâncias atravessam
Na difusão simples, uma substância se move do lugar onde está mais concentrada para onde está menos concentrada, sem gasto de energia pela célula. A água também atravessa a membrana, e o movimento da água através de uma membrana seletiva é chamado de osmose.
Moléculas polares maiores e íons costumam depender de proteínas. Algumas formam canais, outras são transportadoras que mudam de forma para levar a substância de um lado ao outro. Quando o movimento ocorre a favor do gradiente de concentração, chama-se difusão facilitada.
Quando a célula precisa levar uma substância contra o gradiente, ela usa o transporte ativo, que exige energia. Partículas maiores entram ou saem em bolsas de membrana, por endocitose e exocitose.
Um exemplo com glóbulos vermelhos
Os glóbulos vermelhos mostram bem o papel da membrana. Em um meio com concentração de solutos muito menor que a do interior da célula, a água tende a entrar e a célula incha. Em um meio muito concentrado, a água tende a sair e a célula encolhe e enruga. Esse comportamento pode ser acompanhado ao microscópio óptico em uma demonstração de laboratório e ilustra a osmose de forma visível.
Em células vegetais, a perda de água faz a membrana se afastar da parede, fenômeno chamado de plasmólise, também observável ao microscópio óptico.
Regiões especializadas: uma hipótese em debate
Uma ideia discutida há anos propõe que certos lipídios e proteínas se agrupem em pequenas regiões da membrana, às vezes chamadas de jangadas lipídicas, que funcionariam como plataformas de sinalização. O tamanho, a duração e até a existência dessas estruturas em células vivas ainda são debatidos entre pesquisadores.
Por isso o tema aparece aqui como hipótese e não como fato consolidado. O que está bem estabelecido é que a membrana não é uniforme, mas o grau e a forma dessa organização seguem em investigação.