14ª AULA

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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). 
•  Ionóforos: valinomicina, gramicidina, nigericina, monensina, A23187, ionomicina, 
dinitrofenol, FCCP. Atributos e utilidade em investigação básica. 
•  Ionóforos formadores de canais: anfotericina B, cecropina, melitina e magainina. 
3. COLESTEROL reduz a fluidez da bicamada
•  Através do aumento do nível do colesterol reduz-se a fluidez e neutraliza-se o efeito 
das temperaturas elevadas na homeostase membranar. 
–  O COLESTEROL associa-se às cadeias acil dos ácidos gordos reduzindo o seu 
movimento rotacional; a fluidez membranar é reduzida. 
Regulação da fluidez membranar 
•  Quando a temperatura aumenta: 
A MEMBRANA PLASMÁTICA contém um elevado conteúdo em colesterol
Colesterol aumenta a fluidez da bicamada quando as 
temperaturas baixam 
Por outro lado... 
Transições de fase membranares 
A ”fusão” dos lípidos membranares 
•  Abaixo de uma certa temperatura de transição, os lípidos membranares 
são rígidos e fortemente empacados 
•  Acima da temperatura de transição, os lípidos são mais flexiveis e móveis 
•  A temperatura de transição é característica dos lípidos na membranares 
Controlo da Fluidez 
•  A fluidez das membranas é rigorosamente regulada 
–  Muito elevada ou muito baixa – perda da função 
das proteínas membranares, (e.g. transporters) 
•  Temperatura afecta a fluidez 
–  Os lípidos sofrem altreações de fase em resposta 
às alterações de temperatura 
•  Alterações de fase causam a perda da selectividade da 
permeabilidade membranar 
Importância da natureza fluida da bicamada 
•  É uma característica que é crítica para a vida da célula 
•  Razão: 
–  Atua como um solvente 2-dimensional para as proteínas membranares 
•  Protéinas membranares desempenham funções vitais 
 e.g., transportadores, enzimas, moléculas sinalizadoras 
–  citosol actua como um solvente 3-dimensional para as proteínas solúveis 
As membranas biológicas são excelentes 
matrizes para a actividade metabólica 
Animais hibernantes 
A fluidez membranar esta sujeita a regulação metabólica 
Aumentam o nível dos ácidos gordos insaturados e de cadeia curta
Composição membranar e adaptação a baixas temperaturas 
 – micro-organismos psicrófilos – 
Amostra de gelo – mar Antártico
Alga da neve Chlamydomonas nivalis
Elevado conteúdo em ácidos gordos insaturados (poli- e 
mono-insaturados) e de cadeia curta 
Elevado conteúdo em ácidos gordos saturados e de 
cadeia longa 
Composição membranar e adaptação a altas temperaturas 
 – micro-organismos termófilos – 
As células regulam a sua composição lipídica para 
conseguirem uma fluidez membranar constante 
Voltando aos IONÓFOROS 
4 resíduos repetidos 3x 
TRANSPORTADOR MÓVEL 
Valinomicina 
Um transportador móvel clássico 
•  Molécula com ligações peptidicas e ester alternadas 
•  Vários oxigénios de grupos carbonilo no centro da estrutura em anel 
•  Potásssio e outros iões coordenam os oxigénios 
•  O complexo Valinomicina-K+ difunde livremente e rapidamente através das 
membranas 
 Rb+ > K+ > Cs+ > NH4+ > Na+ ≈ Li+ 
Energia livre de hidratação: 
 
 
 Na+ — - 72 Kcal/mol 
 K+ — - 52 Kcal/mol 
É energeticamente mais dispendioso retirar H2O do Na+! 
Selectividade 
 Ajuste a K+ mais perfeito
 
 
Raio Iónico
 
 
 
 
Na+ 
0.95 A°
 
 
 
 
K+ 
1.33 A°
Valinomicina — Escolhe K+ preferencialmente a Na+. Pq? 
Carbonyl 
Oxygen Atom
Selectivity of Valinomycin 
•  K + bind tightly, but affinities for Na + is about a thousand-fold lower 
•  Radius of the ions is one consideration 
•  Hydration is another 
•  It "costs more" energetically to desolvate Na+ than K+ 
K+
 Na+
•  Peptídeo linear de 15-resíduos - alterna D & L 
•  Dímero organizado em hélice end-to-end 
•  Iões migram através do poro central (4 A°) 
Gramicidina
Ionóforo formador de canais típico 
  Dois monómeros ligados pelos terminais formil formam espontaneamente um canal. 
  A formação do canal é um processo reversível. 
Bacillus brevis 
formil
etanolamina
Poro = 4 A° 
Valinomicina vs Gramicidina 
K+
K+
Monensina — Ionóforo para Na+ 
Sistema Antiporta (ELECTRONEUTRO) 
Streptomyces (fungo) 
Na+ 
H+ 
Na+ 
Utilização da Monensina na pesquisa experimental 
Qual o efeito da monensina? 
Na+ 
NT 
Ionóforos para Ca++: A23187 e Ionomicina 
A utilização dos ionóforos de Ca++ contribuiu decisivamente para a compreensão do papel do Ca++ nos 
processos celulares.
Estes ionóforos podem ser utilizados quando se pretende introduzir o Ca++ em células ou organitos.
Muitas respostas fisiológicas normalmente accionadas pela ligação de hormonas a receptores membranares 
superficiais podem ser deduzidas através da utilização de ionóforos de Ca++, utilizados para elevar o nível 
do Ca++ citosólico.
A23187 -ionóforo de Ca++ 
Permuta electroneutra 2 A23187 / 1 Ca++ (2 H+ / 1 Ca++) 
2 H+
1Ca+
Ionóforos carboxílicos
(antiporta)
Mecanismo de Acção dos Protonóforos 
– Hipótese Quimiosmótica – 
Fosforilação Oxidativa Mitocondrial 
– molécula c/ baixa densidade de carga 
– carga deslocalizada 
– lipossolúvel 
Desacopladores da fosforilação oxidativa 
AH = A- + H+ 
Fosforilação Oxidativa Mitocondrial 
– Hipótese Quimiosmótica – 
Transportadores de eletrões da cadeia respiratória 
Dinitrofenol (DNP) dissipa o gradiente de H+ transportando 
os H+ através da membrana mitocondrial interna por difusão 
simples a favor do gradiente de concentração. 
Ionóforos 
H+
ESTRUTURA E MECANISMOS DE ACÇÃO 
DE ALGUNS IONÓFOROS 
Nigericina 
(Ionóforo para K+) 
sistema electroneutral
Gramicidina — ionóforo formador de canias
Outros ionóforos formadores de canais ! 
Ionóforos formadores de canais!
Ionóforos formadores de canais!
Passagem a aniões hidratados 
10 A° 
Anfotericina B 
Nistatina 
Natureza anfipática da molécula 
Outros ionóforos formadores de canais!
Hélices Anfifílicas 
formam Canais Iónicos transmembranares 
•  Muitos peptídeos naturais formam canais oligoméricos 
transmembranares 
•  Os peptídeos formam α-helices anfifílicas. 
•  Agregados destas hélices formam canais que têm uma 
superfície hidrofóbica e um centro polar 
•  Melitina (veveno de abelha), magainina (sapos) and 
cecropina (mariposa de cecropia), são exemplos 
•  Melittin - bee venom toxin - 26 residues 
•  Cecropin A - cecropia moths - 37 residues 
•  Magainin 2 amide - frogs - 23 residues 
•  helical wheel presentation 
 of the amphipathic helix 
Os Peptídeos de Magainina 
•  Descobertos por Michael Zasloff 
•  Zasloff notou que feridas no Xenopus laevis (sapo de garras 
africano) saravam sem ocorrer infecção, mesmo em aquários 
de água repletos de bactérias. 
•  Zasloff deduziu que os sapos produziam uma substância 
protectora que evitava a infecção! 
Cecropinas!
•  Produzidas pela Hyalophora cecropia (a mariposa da cecropia) 
•  Induzida quando a mariposa está sujeita a infecções bacterians 
•  Estes peptídeos formam agregados de α-helices nas membranas, 
formando um canal iónico no centro do agregado 
Ao contrário dos humanos os insectos não têm um sistema 
imunitário funcional.Por isso, dependem da produçãodestes 
peptídeos que actuam como antibióticos. 
Melitina – mecanismo de acção 
  Melitina (50%)
  Fosfolipase A2
  Hialuronidase
  Fosfatase ácida
  Proteínas ácidas
  Apamina
Melitina– mecanismo de acção 
Nociceptores terminais nervosos que detetam estímulos nocivos 
A formação de poros pela melitina depende do ∆Ψm dos 
nociceptores (∆Ψm= -70mV). 
  Quando a membrana está polarizada formam-se tetrâmeros de melitina 
(oligomerização); a membrana fica permeável a Cl-; o efluxo de Cl- da 
célula despolariza a membrana. 
  A despolarização da membrana estimula o terminal nervoso a accionar 
 uma resposta de dor e, simultaneamente, induz a dissociação dos 
 tetrâmeros de melitina. 
  Quando o ∆Ψm é restabelecido, os tetrâmeros de melitina 
reformam-se e o ciclo vai-se repetindo 
A melitina na membrana despolarizada é monomérica; não forma poros 
FREQUÊNCIA– 18 NOVEMBRO