5ª aula

Prévia do material em texto

Bibliografia 
•  Houslay M.D. & Stanley K.K., Dynamics of Biological membranes – Influence on synthesis, structure and 
function, John Wiley & Sons Cap. 7, (1982). 
•  Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipursky S.L., Matsudaira P., and Darnell J., Molecular Cell Biology (4ª 
Ed.), Freeman W.H. and Company (USA), Cap 15 (2000). 
•  Berg, Stryer, Tymoczko - Biochemistry (6th edition), Freeman W.H. and Company (USA), Cap 12 (2011). 
Detergentes: classes; concentração micelar crítica; aplicações em investigação 
biológica. 
Lipossomas: Processos de produção de vários tipos de lipossomas. 
Aplicação dos lipossomas: investigação básica em membranologia; utilização em 
dermocosmética; aplicações farmacêuticas. 
O efeito hidrofóbico depende directamente das propriedades da água. 
Efeito Hidrofóbico
•  O efeito hidrofóbico não constitui uma força atractiva, antes representa a 
incapacidade relativa da água em “acomodar” espécies não-polares. 
•  Esta incapacidade resulta das características moleculares e físicas da água que tem 
a propriedade especial de estabelecer ligações de H que se estendem ordenadamente 
por toda a estrutura da água líquida na forma de uma rede de ligações de H. 
O Efeito Hidrofóbico 
Não surge por causa de forças atractivas directas 
entre duas moléculas não-polares 
Estrutura da água no estado sólido. Cada 
molécula encontra-se no centro de um 
tetraedro, ligando-se a 4 outras moléculas 
por ligações de H, dando origem a uma 
estrutura hexagonal. 
Água 
Malha hexagonal 
Água líquida. Malha quadrangular. 
“Rede de Ligações de Hidrogénio” 
Cada molécula de H2O pode ligar-se através de ligações de H a 4 
moléculas H2O vizinhas 
Em consequência, as moléculas de água tendem a existir numa estrutura 
bastante organizada. 
Devido a esta rede de ligações de hidrogénio existe uma enorme força de 
coesão entre as moléculas de . 
Água 
Água 
Como ex. a energia livre de interacção entre a água e o hexano é de ≈ – 40 ergs/cm2 
de área de contacto. 
H2O–Hexano === – 40 ergs/cm2 
Hexano–Hexano === – 40 ergs/ cm2 
H2O–H2O === –114 ergs/ cm2 
1 cal/mole = 6,9x10-17 ergs/molécula 
As forças atractivas entre as moléculas de H2O são muito maiores devido à 
regularidade geométrica da rede de ligações de H. 
As interacções Água-Água possuem uma força de atracção maior do que as 
interacções Hexano-Hexano ou Hexano-Água.
CH3CH2OH 
NH3+– C – COO- 
R 
H 
Quando se dissolve uma substância em água a estrutura 
organizada é desfeita e o contacto H2O–H2O diminui. 
Se a substância é polar não se destrói seriamente a rede 
organizada de ligações de H. 
Se a substância é apolar as ligações de H desfeitas não são compensadas 
por outras interacções que evitem a destruição da estrutura da H2O. 
Hexano clorofórmio 
As moléculas de H2O tendem a reorientar-se para compensar a 
destruição das ligações de H. 
Isso promove a restrição à mobilidade das moléculas de H2O que 
rodeiam a molécula hidrofóbica em forma de um “envoltório” — ∆S 
 ∆G = ∆H – T∆S 
A energia livre para a transferência é positiva 
— a transferência não é favorecida 
(processo energéticamente desfavorável) 
2ª Lei da Termodinâmica	
Molécula apolar
∆H ≈ 0 
∆S < 0 
/∆H/ < /T∆S/ 
 ∆G = ∆H – T∆S 
Na H2O a formação de interacções hidrofóbicas entre moléculas 
não polares é favorecida porque o nº de moléculas de H2O 
imobilizadas em redor da superfície molecular decresce. 
 ∆G = ∆H – T∆S 
A energia livre para a 
transferência é positiva — a 
transferência não é favorecida 
(processo energéticamente 
desfavorável)- Por isso… 
 ∆G = < ∆H – T∆S 
A organização em bicamada nas biomembranas resulta predominantemente das 
interacções dos fosfolípidos membranares (moléculas anfifílicas) com a água. 
Essas interacções são uma consequência directa do efeito hidrofóbico. 
•  O efeito hidrofóbico depende, assim, de considerações 
entrópicas. 
•  O efeito hidrofóbico contribui com a maior parte da energia 
de interação que estabiliza a organização em bicamada. 
A água exclui do seu seio estruturas apolares, um fator indispensável para 
a estrutura das membranas tal como elas se apresentam na célula viva 
Filme… (Efeito hidrofóbico) 
http://www.youtube.com/watch?v=nfZL0tmcIPM 
Filme… (Efeito hidrofóbico) 
http://www.youtube.com/watch?v=9oF0I__cVSA 
A água tende a hidratar a porção polar; ao mesmo 
tempo tende a excluir a porção apolar (hidrofóbica) 
A porção apolar força as moléculas de água 
circundantes a assumir um estado altamente ordenado 
De um modo geral, no entanto, as estruturas lipídicas 
tendem a agrupar-se, reduzindo a superfície em 
contacto com a água 
As porções apolares são estabilizadas por interações 
hidrofóbicas que resultam da tendência da água 
excluir porções apolares 
As micelas são um bom exemplo de estruturas que 
expõem à água apenas os grupos hidrofílicos (polares) 
e escondem completamente os grupos apolares 
Resumo
A libertação da água ordenada favorece a formação do 
complexo ENZIMA-SUBSTRATO
A ligação do substrato à enzima liberta 
alguma da água ordenada e o aumento em 
entropia resultante fornece o impulso 
termodinâmico em direcção à formação do 
complexo enzima-substrato. 
Extracção de Proteínas Membranares — Utilização de Detergentes 
Detergentes 
Comportamento dos Detergentes em Água: 
  Quando uma molécula com estrutura anfífilica é dissolvida em meio aquoso, 
o grupo hidrofóbico distorce a estrutura da água. 
  Em resultado desta distorção, algumas das moléculas do detergente são 
expelidas para a superfície do sistema com os seus grupos hidrofóbicos 
orientados de modo a minimizar os contactos com as moléculas de água. 
Nonpolar tail
Polar head
Formação de micelas: 
Quando a superfície da água começa a estar saturada a redução de 
energia global pode continuar através: 
•  Formação de micelas 
Concentração Micelar Crítica (CMC): 
CMC
CMC — Detergentes
Precipitam. Pq? Hemoglobina. Não precipita. Pq? 
Detergentes 
Detergentes 
Detergentes – classes 
Detergentes não-iónicos
Promovem a extracção das proteínas sem as desnaturarem!
SDS — dodecilsulfato de sódio 
Detergentes iónicos desnaturam as proteínas! 
(fórmula C12H25SO4Na) é um surfactante aniónico 
Detergentes Iónicos 
CMCágua = 8,2 mM
Detergentes Iónicos — Electroforese
Biureto!!! 
Electroforese
Electroforese em gel de poliacrilamida
Electroforese
Detergentes não-iónicos solubilizam as membranas sem desnaturar as proteínas 
Detergentes iónicos solubilizam as membrans e desnaturam as proteínas 
Detergentes estabilizam as proteínas membranares através de interacções hidrofóbicas
As proteínas extraídas das membranas podem ser integradas 
em LIPOSSOMAS
PROTEOLIPOSSOMAS
Um importante avanço na área do 
estudo das proteínas membranares 
envolvidas no transporte foi a 
descoberta de que as proteínas 
em presença de lípidos purificados 
se organizam espontaneamente 
em vesículas (“proteolipossomas”). 
“Lipossoma” indica uma vesícula 
formada por lípidos e “proteo” 
indica a presença de proteína. 
Detergentes 
Lipossomas 
Preparação de lipossomas 
Lipossomas 
Lipossomas formam-se unicamente em soluçõe aquosas muito diluídas 
Extracção dos lípidps 
Rever conhecimentos acerca de fosfolípidos, ácidos gordos, 
aminoácidos, etc. 
Importante para aulas futuras!!!!! 
A seguir estão alguns slides com informação relevante.
Glycerophospholipids 
Glycerophospholipids are phospholipids but not necessarily vice versa
pH = 7.0
Hydrophobic
interac0ons
are
the
main
factors
for
the
associa0on

of
fa4y
acidsin
an
aqueous
solvent