1- Membranas

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Membranas
Estrutura proteica e transporte
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A membrana celular é um mosaico fluído. 
Apresenta permeabilidade seletiva, controlando a entrada e a saída de substâncias de acordo com a necessidade celular. 
Os lipídios possuem dois sítios distintos ou polos, um hidrofóbico e outro hidrofílico, o que permite a formação de uma fina camada lipídica.
 Nessa camada há proteínas que podem ser de canal, transportadoras ou receptores.
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A molécula de fosfolipídio possui uma característica bioquímica essencial para formar uma bicamada estável, ainda que fluida ela é uma molécula anfipática, pois possui uma região hidrofílica (polar) e duas caudas hidrofóbicas (apolares).
 
A molécula de fosfolipídio possui uma característica bioquímica essencial para formar uma bicamada estável: É uma molécula anfipática, pois possui uma região hidrofílica (polar) e duas caudas hidrofóbicas (apolares).
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Fluidez
A fluidez da membrana é controlada por diversos fatores físicos e químicos. A temperatura influencia na fluidez: quanto mais alta ou baixa, mais ou menos fluida será a membrana, respectivamente.
O número de duplas ligações nas caudas hidrofóbicas dos lipídios também influencia a fluidez: quanto maior o número de duplas ligações, mais insaturada a cauda e mais fluida se torna a membrana, pois menor será a possibilidade de interação entre moléculas vizinhas. 
Também a concentração de colesterol influencia na fluidez: em geral, quanto mais colesterol, menos fluida. Entretanto, o colesterol, por ser menor e mais rígido, interage mais fortemente com os lipídeos adjacentes, diminuindo sua capacidade de movimentação, o que poderá vir a comprometer a fluidez se a concentração aumentar.
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A Lei de difusão de Fick é obedecida nas membranas celulares;
 
Área da 
superfície [
A resistência da membrana é determinada pela composição lipídica, pelo tamanho e pala solubilidade lipídica da molécula que está se difundindo.
Espessura 
da membrana
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DIFUSÃO E LEI DE FICK
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Os mesmos princípios aplicam-se ao movimento de substâncias através das membranas plasmáticas com uma diferença: a substituição, na Lei de Fick, do coeficiente de difusão pelo Coeficiente de Permeabilidade membranar (P, cm2/s), uma vez que a espessura da membrana celular pode ser considerada uma constante:
 J = D x A x ∆C/ ∆x J = P x ∆C
Uma vez que a permeabilidade é uma propriedade da membrana, diferentes tipos de células têm diferentes constantes de permeabilidade para a mesma substância.
BARREIRA: As moléculas lipídicas constituem 50% da massa da maioria das membranas de células animais, sendo o restante, constituído de proteínas. A bicamada lipídica atua como barreira, permitindo que a célula mantenha as concentrações de solutos no citossol, que são diferentes do meio extracelular. 
VENCENDO A BARREIRA: A membrana desenvolveu mecanismos de transporte (proteínas carregadoras e de canal).
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A barreira semipermeável é seletiva:
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Funções: permeabilidade seletiva, reconhecimento celular, transporte ativo e passivo. 
Interação : ancoradas, periféricas ou transmembrana (integrais). 
Regiões polares e apolares, sendo também anfipáticas.
Proteínas
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 5 e 6
 Periféricas ligadas à membrana por interações com outras proteínas. 
Disposição das Proteínas na Membrana Plasmática
1 e 2 Transmembrana
3 e 4
 Periféricas ligadas 
ou ancoradas.
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Difusão simples é um processo de transporte de substâncias denominado de passivo, pois não há gasto de energia para transportar o soluto,  e se caracteriza pela movimentação de soluto, eletricamente neutro, de uma região de maior concentração para uma de menor concentração até que o equilíbrio seja alcançado. A velocidade da movimentação transmembrana é  proporcional  ao gradiente de concentração. 
Difusão facilitada
Também é um processo passivo de transporte porém  as moléculas atravessam  a membrana celular com o auxilio de proteínas transportadoras especificas, sem gasto de energia.
Difusão simples
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SEM GASTO 
ENERGÉTICO
DIFUSÃO
OSMOSE
TRANSPORTE
ATIVO
COM GASTO 
ENERGÉTICO
Exclusivamente
ÁGUA
Transporte de pequenas
moléculas;
SIMPLES: sem carreador
FACILITADA: com carreador
Transporte através de Membranas
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Os sistemas transportadores diferem no número de solutos (substratos) transportados e na direção em que ele é transportado. 
Observe que esta classificação não diz respeito a dependência de energia.
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Os dois modelos de proteínas de transporte
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Diagrama esquemático de um canal iônico. 
1 - domínios de canal (normalmente são quatro por canal),
2 - vestíbulo exterior, 
3 - filtro de seletividade, 
4 - diâmetro do filtro de seletividade, 
5 - lugar de fosforilação ou de outro controle interno,
6 - membrana celular.
Os canais têm três propriedades importantes: 
Conduzem íons: Permitem a passagem de grande quantidade de íonS em curto intervalo de tempo (até 100.000.000 íons por segundo) 
Reconhecem e selecionam os íons;
Abrem-se e fecham em resposta a estímulos elétricos, químicos ou mecânicos.
PROTEÍNAS CANAIS
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Seletividade dos canais iônicos
Propriedades dos Canais Iônicos:
Capacidade de abrir e fechar seletivamente.
Cinética de saturação.
Fluxo iônico no CANAL: 
O fluxo de íon por um canal iônico é Passivo.
Presença de canais de vazamento (resting channels)
 Ficam abertos permanentemente.
Canais com comportas
 Canais voltagem - dependentes
 Canais ligando - dependentes
Canais mecano – dependentes
Canais dependentes de fosforilação
PROTEÍNAS CANAIS
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Tipos de canais iônicos
1) sem comporta: estão permanentemente abertos
2) Com comporta: abrem-se mediante estímulos específicos
Estímulos químicos
Estímulos físicos
Mecanismos de ativação de canais
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Canal de sódio sensível ao ligante
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CANAL DE SÓDIO SENSÍVEL À VOLTAGEM
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Quando comparados, os canais de sódio, cálcio e potássio mostram grandes semelhanças, tanto na sequência quanto na estrutura. 
A sequência S4 é o sensor de voltagem em todos os canais, por exemplo.
Inibição do Fluxo Iônico
 Saturação: ligação do íon com sitio específico no interior do canal;
Inibição por bloqueio do canal.
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Atuam no canal de sódio: Toxinas obtidas de Peixes, tetrodoxina ( fugu e baiacu); do Plancton, saxitoxinas; ou de Sapo, batractoxina.
No canal de cálcio: Toxinas obtidas da Aranha: agatoxina e atracotoxinas
 
Do Escorpião, a tityustoxina , possui componentes que atuam no canal de potássio e no canal de sódio.
 
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Canais de sódio dependentes da voltagem podem existir em uma das três conformações diferentes: estado aberto, fechado ou repouso e estado inativado (refratário). 
Há uma sequência a ser obedecida:
Canais no estado aberto não retornam diretamente para o estado fechado, sem entrar no estado inativado em primeiro lugar. 
Canais inativos não podem entrar no estado aberto, sem voltar para o estado fechado em primeiro lugar. 
Ativável
Ativo
NÃO ativável
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Estado funcional do canal
Repouso: canal fechado e ativável
Ativo: canal aberto
Refratário: canal fechado e não ativável
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Doenças
 Miastenia gravis
 A miastenia grave é uma doença auto-imune caracterizada pelo funcionamento anormal da junção neuromuscular que acarreta episódios de fraqueza muscular. O sistema imune produz anticorpos que atacam os receptores localizados no lado muscular da junção neuromuscular. Os receptores lesados são aqueles que recebem o sinal nervoso através da ação da acetilcolina. Sintomas: fraqueza e fadiga inexplicável dos músculos voluntários. Piora com atividade física e esforço, melhora com repouso e drogas anticolinesterásicas. 
Esquema da junção neuromuscular normal. À esquerda, temos ao caso da miastenia gravis; À direita, temos os anticorpos ligados aos receptor
 Paralisia periódica hipercalemica: Defeito congênito dos canais
de sódio voltagem dependentes. A paralisia periódica é entidade caracter
 Fraqueza muscular relacionadas com alterações do nível sérico dos íons.
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Fibrose cística
 Defeito em canal de íons cloro de células epiteliais que não permite a saída desses íons.
Desordem congênita 
Produção abundante de secreções epiteliais. 
Prejuízo da produção de enzimas e do balanço eletrolítico. 
A análise do suor mostra níveis de cloro e sódio muito elevados, existe a possibilidade da doença
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Os defeitos no canal de cloreto regulado por AMPc (CTFR AMPc) são considerados a principal causa para a fibrose cística.
O canal de cloreto, controla o fluxo do íon Cloreto, é formado por uma proteína denominada CF- transmembrana reguladora (CFTR). 
A abertura e o fechamento do canal são controlados pela ligação do grupo fosfato do ATP. Depende também de fosfoquinase, AMP cíclico, de um fosfoproteina (EBP50) 
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Certos terminais nervosos, ao receberem a capsaicina, abrem canais de sódio, gerando um impulso elétrico que é propagado ao longo do sistema nervoso. 
Sensação de queimadura causada pela pimenta. A exposição a uma fonte de calor, esta molécula é liberada e ativa o mesmo sistema de resposta. Em ambos os casos, o SNC tem a mesma interpretação: está quente! O mecanismo, ou seja, a linguagem utilizada pelos terminais nervosos é a mesma. 
As proteínas carreadoras ou transportadoras
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Proteínas carreadoras
O mecanismo responsável por limitar a velocidade da difusão facilitada pela proteína carreadora fundamenta-se no fato da substância transportadora ligar-se a uma parte específica da proteína transportadora (um sítio específico). Dessa forma, quando todos esses sítios estiverem "ocupados", não adianta aumentar a concentração da substância a ser transportada.
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Difusão Facilitada
O transporte por proteínas (canal ou carreadora) segue a cinética de saturação:
 
	Quando a concentração da substância a ser transportada é pequena, a intensidade do transporte aumenta, em proporção direta, com o aumento da concentração. Todavia, em concentrações muito elevadas, o transporte tende a um valor máximo. A saturação é causada pela limitação da velocidade com que as reações químicas de fixação, liberação e alterações conformacionais do carreador podem ocorrer. Nas proteínas canal há saturação na ligação do íon com sitio específico no interior do canal.
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Um exemplo é a ATPase- sódio-potássio:
Responsável:
Manutenção das diferenças de concentração de sódio e de potássio;
Estabelecer um potencial elétrico negativo no interior das células ;
Estabelecer a diferença de carga elétrica entre os dois lados da membrana que é fundamental para as células musculares e nervosas ; 
Promover a entrada de aminoácidos e açúcares;
Controlar o volume das células.
Transporte ativo primário é executado pelas proteínas carreadoras do tipo bombas
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Caráter eletrogênico: gera déficit positivo interno, ao descarregar 3 cargas no citoplasma e depositar apenas 2 cargas positivas no interior.
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Bomba de sódio e potássio
OUTRA ATPase: Ca+ ATPase 
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Transporte ativo secundário: 
Utiliza o gradiente do íon, normalmente o sódio, para promover a entrada de outro substrato. Depende de Na+/K+ ATPase  . 
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Transporte ativo secundário
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A anidrase carbônica catalisa a reação entre o dióxido de carbono e água para formar ácido carbônico. 
Este ácido imediatamente se dissocia em íons de hidrogênio e bicarbonato. 
Os íons hidrogênio deixam a célula através de H + / K + ATPase. 
-40 mV a -70 mV 
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http://www.youtube.com/watch?v=HcEh1Rjmbdg
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[Na+]=15mM
[Na+]=145mM
ATP
3Na+
2K+
ADP+Pi
+++++++++++++++
 -------------------------
A.A.
Na+
H+
Na+
Ca2+
3Na+
D-Gli
Na+
2Cl-
Na+
K+
Nav
ENaC
Cl-
Na+
OUTROS EXEMPLOS
Carreadores simporte: Carreadores antiporte:
Sódio-glicose Sódio-próton
Sódio-aminoácidos Sódio-cálcio
Sódio-potássio -2cloreto
Sódio-sais biliares
Sódio-colina
Sódio-neurotransmissores