Biofísica das membranas

2.532 visualizações

Publicada em

0 comentários
2 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
2.532
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
125
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
104
Comentários
0
Gostaram
2
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Biofísica das membranas

  1. 1. DISCIPLINA: FÍSICA E BIOFÍSICA PROFª. MARGARETH MAYER BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS: MECANISMOS DE TRANSPORTE E TRANSDUÇÃO DE SINAIS
  2. 2. FUNÇÕES NAS CÉLULAS As membranas biológicas são essenciais para a vida pois:  Definem os limites celulares (membrana plasmática);  Dividem as células em compartimentos discretos (organelas);  Organizam sequências de reações complexas;  Atuam na recepção de sinais internos e externos;  Participam de transformações de energia;
  3. 3. ESTRUTURA DAS MEMBRANAS MODELO DE SINGER & NICHOLSON – MOSAICO FLUIDO • • • COMPARTIMENTALIZAÇÃO DE ORGANELAS E ENZIMAS; REGULAÇÃO DO TRANSPORTE; DETECÇÃO E TRANSMISSÃO DE SINAIS INTRA E INTERCELULARES.
  4. 4. COMPOSIÇÃO • As membranas são compostas de proteínas e lipídios, em combinações variáveis que são específicas para cada espécie, tipo celular e organela; • A bicamada lipídica é a unidade estrutural básica das membranas biológicas; • As bicamadas se organizam nas membranas com as cadeias de ácidos graxos dos fosfolipídios orientados para o interior da bicamada
  5. 5. COMPOSIÇÃO - LIPÍDIOS • As interações hidrofóbicas dos lipídios tornam as bicamadas estruturas estáveis e flexíveis; • As células necessitam manter a fluidez da membrana constante mesmo quando as condições externas são alteradas; • A fluidez depende da temperatura, composição de ácidos graxos e conteúdo de esterol; • Os lipídios e a maioria das proteínas pode se difundir lateralmente na membrana; Molécula ANFIPÁTICA
  6. 6. ESTRUTURA DAS MEMBRANAS A FLUIDEZ DA MATRIZ LIPÍDICA É AFETADA POR FATORES COMO: CALOR QUE AUMENTA A ENERGIA CINÉTICA DAS MOLÉCULAS E POR EXCESSO LIGAÇÕES INSATURADAS NOS ÁCIDOS GRAXOS QUE DIMINUEM A PROXIMIDADE DAS CAUDAS HIDROFÓBICAS. A TRANSMISSÃO NERVOSA É GERADA PELO BOMBEAMENTO DE ÍONS. QUANDO A MEMBRANA É MUITO FLÚIDA ISSO INTERFERE COM OS CANAIS IÔNICOS (PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA) E EVITAM A PASSAGEM RÁPIDA DE ÍONS. ESSE É O MECANISMO DE AÇÃO DE ANESTÉSICOS LOCAIS COMO A LIDOCAÍNA.
  7. 7. COMPOSIÇÃO - PROTEÍNAS  As proteínas de membrana são de dois tipos: INTEGRAIS E PERIFÉRICAS;  As proteínas integrais estão ligadas firmemente à membrana, enquanto as proteínas periféricas ligam-se mais frouxamente;  As proteínas de membrana estão inseridas na bicamada lipídica com ladeamento específico (assimetria estrutural) o que torna a membrana funcionalmente assimétrica;
  8. 8. ESTRUTURAS FUNCIONAIS
  9. 9. ESTRUTURAS FUNCIONAIS
  10. 10. ESTRUTURAS FUNCIONAIS
  11. 11. PERMEABILIDADE DAS MEMBRANASTRANSPORTE E DIFUSÃO  A bicamada lipídica é impermeável a substâncias polares;  Substâncias polares cruzam as membranas biológicas apenas através de interação com moléculas específicas;  Proteínas podem formar canais iônicos que apresentam poros hidrofílicos através dos quais íons selecionados podem se difundir, movimentando-se na direção de seus gradientes eletroquímicos  Proteínas transportadoras específicas (transportadores) podem movimentar íons e compostos através das membranas biológicas;  O transporte através dessas proteínas pode ser passivo (independente de energia metabólica) ou ativo (dependente de energia metabólica); POROS SÃO FORMADOS POR PROTEÍNAS INTEGRAIS, HIDROFÓBICAS JUNTO À MATRIZ LIPÍDICA E HIDRÓFILAS NO INTERIOR – PERMITEM A PASSAGEM ÁGUA E SUBSTÂNCIAS HIDROSOLÚVEIS
  12. 12. PERMEABILIDADE DAS MEMBRANAS TRANSPORTE E DIFUSÃO AS MEMBRANAS SÃO MUITO HIDROFÓBICAS ENTÃO, COMO A ÁGUA E AS MOLÉCULAS HIDROSSOLÚVEIS A CRUZAM ? EXISTEM TRÊS PRINCIPAIS FORMAS: DIFUSÃO SIMPLES: SUBSTÂNCIAS PASSAM POR SIMPLES DIFUSÃO (NÃO MEDIADA) IMPULSIONADAS PELO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO; DIFUSÃO FACILITADA : O TRÂNSITO OCORRE COM A AJUDA DE PROTEÍNAS DA MEMBRANA, MAS IMPULSIONADAS PELO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO; TRANSPORTE ATIVO: O TRÂNSITO OCORRE COM A AJUDA DE PROTEÍNAS DA MEMBRANA CONTRA O GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO. DIFUSÃO SIMPLES: SUBSTÂNCIAS DE BAIXO PESO MOLECULAR E SEM CARGA ELÉTRICA COMO GASES E PEQUENAS MOLÉCULAS ORGÂNICAS COMO: • O2 • CO2 • ALCOOL • ANESTÉSICOS • PESTICIDAS
  13. 13. TRANSPORTE E DIFUSÃO A TAXA DE DIFUSÃO DEPENDE: • DO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO ENTRE O MEIO INTERNO E O EXTERNO •DO TAMANHO DA MOLÉCULA •DA SOLUBILIDADE DA MOLÉCULA NA MATRIZ LIPÍDICA •DA VISCOSIDADE DA FASE HIDROFÓBICA •DA ESPESSURA DA MEMBRANA. A VELOCIDADE DO FLUXO É DESCRITO PELA LEI DE FICK QUE RELACIONA OS SEGUINTES PARÂMETROS: dN ⁄ dt = − D A ∆C ⁄ x dN ⁄ dt = TAXA DE DIFUSÃO POR UNIDADE DE ÁREA D= COEFICIENTE DE DIFUSÃO A =ÁREA ∆C= VARIAÇÃO DE CONCENTRAÇÃO X = ESPESSURA DA FASE HIDROFÓBICA  O SINAL NEGATIVO INDICA O MOVIMENTO DO LADO MAIS CONCENTRADO PARA O MAIS DILUÍDO.
  14. 14. BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS DIFUSÃO FACILITADA – PORO ESPECÍFICO PARA A ÁGUA – CANAL HIDROFÍLICO - SELETIVIDADE PELO TAMANHO DIFUSÃO FACILITADA DIFERE DA DIFUSÃO SIMPLES POR: • ENVOLVE A AÇÃO DE UMA MOLÉCULA DE PROTEÍNA ESPECÍFICA • EXISTE ESPECIFICIDADE PARA A MOLÉCULA TRANSPORTADA EX. NÃO PASSA ALCOOL • MAIS RÁPIDA E APRESENTA CINÉTICA DE SATURAÇÃO • PODE SER REGULADO
  15. 15. BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS • MOLÉCULAS CARREGADAS DIFUNDEM A UMA TAXA MENOR E NÃO OBEDECEM À LEI DE FICK POIS RESPONDEM A DOIS GRADIENTES, O ELÉTRICO E O DE CONCENTRAÇÃO. EXISTE UM POTENCIAL ELÉTRICO ENTRE OS LADOS DA MEMBRANA SE NDO NEGATIVO O POTENCIAL DO LADO INTERNO DA MEMBRANA . ESSE POTENCIAL É MENOR EM CÉLULAS ANIMAIS -50 mV, QUE NAS CÉLULAS DE PLANTAS -200 mV. OS ÍONS DIFUNDEM POR CANAIS IÔNICOS IMPULSIONADOS PELO GRADIENTE ELETROQUÍMICO. • ESSES CANAIS SÃO ALTAMENTE SELETIVOS • A DIFUSÃO DO SÓDIO ATRAVÉS DA MEMBRANA É FACILITADA POR UM CANAL IÔNICO SELETIVO PELO TAMANHO DO PORO E CARGAS ELÉTRICAS EM AMINO ÁCIDOS DENTRO DO PORO. • K+ É MUITO GRANDE PARA PASSAR E O Cl− É MUITO NEGATIVO. O Li+ PASSA POIS É MENOR QUE O Na+. ELE É USADO PARA TRATAMENTO DE TRANSTORNOS MANÍACO DEPRESSIVOS QUE SÃO CAUSADOS POR PROBLEMAS NOS CANAIS DE Na+ e K+.
  16. 16. BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS TRANSPORTE ATIVO ÍON CÉLULA (mM) SANGUE (mM) K+ 139 4 Na+ 12 145 Cl− 4 116 0.0002 A CONCENTRAÇÃO DE ÍONS ATRAVÉS DA MEMBRANA NÃO ESTÁ EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO – A CÉLULA GASTA ENERGIA (ATP) PARA MANTER ESSES GRADIENTES. TRANSPORTE ATIVO DIFERE DA DIFUSÃO FACILITADA EM : BOMBEIA MOLÉCULAS CONTRA GRADIENTE ELETROQUÍMICO REQUER CONSUMO DE ENERGIA É SEMELHANTE EM: PRECISA DE PROTEÍNAS ESPECÍFICAS COMO CARREADORAS 1.8 Ca2 + A ATPase (Na+/k+) EXPORTA 3 NA+ E IMPORTA 2 K+ ATRAVÉS DA MEMBRANA POR ATP. OS ÍONS SÃO TRANSPORTADOS CONTRA GRADIENTE ELETROQUÍMICO. ESSA BOMBA MULTIFUNCIONAL É A PRINCIPAL GERADORA DO POTENCIAL DA MEMBRANA EM CÉLULAS ANIMAIS.

×