13ª AULA

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Bibliografia 
•  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). 
•  Campbell N.A., Reece J.B., and Mitchell L.G., BIOLOGY (5ª Ed.), Addison-Wesley, 1999. 
•  Nelson D.L., and Cox M.M., Lehninger – Principles of Biochemistry (4ª Ed.), Freeman W.H. and Company 
(USA), pp 406-408 (2005). 
•  Transportadores de gligose e cancro; 
•  Ionóforos: transportadores móveis e formadores de canais (como distinguir?). 
•  Temperatura média de transição de fase & fosfolípidos 
•  Fluidez membranar & colesterol 
•  Fluidez membranar – regulação	
Cancro e transportadores de glicose 
As células cancerígenas crescem a uma velocidade que é superior àquela a que os 
vasos sanguíneos as alimentam, o que leva a que sejam incapazes de obter 
oxigénio eficientemente à medida que os tumores crescem. Por outras palavras, os 
tumores começam a sofrer hipóxia. Nestas condições, a glicólise, que promove a 
fermentação a ácido láctico, passa a ser a fonte primária de ATP. 
As células tumorais sob estresse hipóxico (baixa pressão parcial de oxigénio, PO2) 
secretam o factor de crescimento endotelial vascular (VEGF-A) em resposta à 
activação do factor de transcrição (HIF - hypoxia-inducible factor). Em cooperação 
com outros factores, o VEGF promove a proliferação de novos vasos sanguíneos 
que penetram na massa tumoral e restabelecem o fornecimento de oxigénio e 
nutrientes às células tumorais. 
Alteração da Expressão Genética em Tumores devido à Hipóxia 
As condições de hipóxia no interior da massa tumoral promove a activação 
do HIF-1 (factor induzido pela hipóxia – que induz uma adaptação metabólica 
(aumento das enzimas glicolíticas e de GLUT1 e GLUT3) e activa factores 
angiogénicos (VEGF) que estimulam o crescimento de novos vasos 
sanguíneos 
Angiogénese	
Proteínas do metabolismo da glicose codificadas por genes 
regulados pelo HIF-1 
Cancro 
transportadores de glicose 
enzimas da glicólise 
Difusão simples	
Difusão facilitada	
Transporte a favor do gradiente de concentração	
Durante muitos anos, as proteínas transportadoras (que promovem a difusão 
facilitada) foram vistas como transportadores móveis que se moviam através 
da membrana ou que rodavam na membrana	
ESTES MODELOS FORAM ULTRAPASSADOS!	
No entanto, moléculas móveis podem explicar as propriedades de 
pequenos peptídeos (antibióticos) que facilitam o transporte ou difusão 
de certos iões (a favor do gradiente).	
Vamos falar de IONÓFOROS	
Modelos para as proteínas transportadoras membranares 
permeases	
MODELO CONFORMACIONAL	
MODELO ROTATÓRIO	
MODELO TRANSPORTADOR MÓVEL	
(Alguns ionóforos são transportadores móveis)	
Ionóforos 
1. Transportadores móveis 
2. Formadores de canais 
  Pequenos peptídeos (200-2000 daltons) usualmente sintetizadas por micorganismos – 
actuam como defesa contra microrganismos competidores (actuam como antibióticos); 
  Instrumentos em membranologia 
Ionóforos 
Transportadores móveis ou poros (canais) 
•  Como distinguir? Temperatura! 
•  Poros não serão grandemente afectados pela temperatura, por isso as 
velocidades de transporte são aproximadamente iguais numa ampla gama de 
temperaturas. 
•  Transportadores móveis dependem da fluidez da membrana, por isso as 
velocidades de transporte são altamente sensíveis à temperatura, especialmente 
perto da transição de fase dos lípidos mebranares. 
Formador de canais	
Transportador móvel	
Lipossomas	
Tm	
Ionóforos	
 Transportadores móveis	
Formadores de canais	
Formador de canais	
Transportador móvel	
Lipossomas	
Lipossomas – produzidos a partir de um único fosfolípido!	
Tm	
K+	
Formador de canais	
Transportador móvel	
Transportador móvel	
Temperatura 	
 Fluidez Difusão	
Tm K+	
Lipossomas	
Lipossomas 
Alterações de fluidez de uma bicamada fosfolipídica 
(um único tipo de fosfolípido) 
•  Cada fosfolípido tem uma temperatura de transição 
de fase característica (Tm) 
  Acima desta temperatura, os lípidos estão na fase líquida-
cristaliana & bicamada fluída. 
  Abaixo desta temperatura, os lípidos estão na fase de gel & 
bicamada rígida. 
Os lípidos membranares estão normalmente na fase líquido-cristalina! 
Estado líquido-cristalino (fluido)	
Estado cristalino (gel)	
Lipossomas	
Tm – temperatura média de transição de fase 	
Estado líquido-cristalino (fluido)	
Lipossomas com um único fosfolípido	
Estado cristalino (gel)	
Ácidos gordos saturados, compridos	
Ácidos gordos insaturados, curtos	
A transição é endotérmica; 
calor é absorvido 
Lipossomas	
Calorímetro	
Configurações trans e gauche e duplas ligaçãos cis e trans 
Alterações da química das caudas dos ácidos gordos alteram as 
propriedades físicas da membrana	
Tm 	
(Temp. média de transição de fase)	
Pontos de Fusão de Ácidos Graxos Saturados 
Os Ácidos Gordos — Propriedades Físicas 
Pontos de Fusão de Ácidos Graxos Insaturados 
Os Ácidos Gordos — Propriedades Físicas 
Calorimetria diferencial de varrimento — Tm	
O ácido gordo + longo exerce maior efeito 
qd ligado ao C2 do glicerol 
Temperaturas de Transição 
Melting point of fatty acids 
•  Temperature at which the fatty acid undergoes 
transition from solid to liquid state. 
•  The length of the acyl chain and the number of 
double bonds will determine the melting point: 
–  longer chains → higher melting point 
(longer chains means more van der Waals interactions) 
–  more double bonds → lower melting point 
(double bonds inhibit packing into solid state) 
Higher the proportion of saturated fatty acid, 
higher is the transition temperature.	
Polar and hydrophilic end 
Long, nonpolar, 
hydrophobic 
fatty-acid chains 
Ácido gordo 
saturado 
Ácido gordo 
(mono)insaturado 
Fosfolípido	
Ácidos Gordos	
ác. gordos	
 fosfolípidos	
Colesterol e Tm 
Efeito do colesterol na fluidez membranar 
K+	
Lipossomas+colesterol	
K+	
Lipossomas 
A, formula 
B, schematic drawing 
C, space-filling model 
Amphipathic	
Colesterol	
  
Cholesterol is oriented in the membrane between phospholipid molecules with its polar 
end (rigid, plate-like steroid) close to phospholipid head groups of the monolayer (this 
partially immobilizes these regions what makes the membrane less deformable in these 
regions); 
the hydrophobic end of cholesterol projecting into the interior of the membrane makes 
the membrane more deformable in these regions. 
Efeito do colesterol na Tm 
Lipossomas	
Colesterol content of a membrane has 2 
effects on membrane fluidity"
Below the transition temperature: Insertion of rigid planar 
sterol prevents highly ordered packing of fatty acid side chains 	
Membrane fluidity	
Above the transition temperature: Rigid planar sterol reduces 
the freedom of neighboring fatty acid side chains 	
Membrane fluidity	
How is membrane fluidity regulated during 
temperature fluctuations? 
•  Less of an issue for warm-blooded creatures 
•  Big issue for bacteria and plants (no internal temperature regulation) 
  Achieved by changing the lipid composition of membranes in response 
to temperature change to achieve fluidity homeostasis 
Os fosfolípidos membranares normalmente possuem 
temperaturas de transição de fase abaixo de ~ 12 °C 
Assim, enquanto a temperatura for superior a 12 °C a membrana 
permanecerá exclusivamente líquida-cristalina (sem perda da 
permeabilidade
selectiva se a temperatura não subir exageradamente) 
How is membrane fluidity regulated? 
•  When temperature is lowered: 
1.  New phospholipids with short chain fatty acids are made 
•  these have less length for Van der Waals attractive forces & remain 
fluid at low temperatures 
•  phase transition temperature is lower than 
 for lipids with long fatty acid chains 
cont…	
How is membrane fluidity regulated? 
•  When temperature is lowered: 
2.  New phosholipids with more unsaturated fatty acids are made & 
inserted into the membrane 
•  Cis double bonds produce kinks and make it more difficult for the 
fatty acid side chains to pack 
–  Reduces Van der Waals attractive forces 
–  Remains more fluid at low temperatures 
–  Lowers the phase transition temperature 
Duplas ligações — trans e cis