16ª AULA

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

•  Ca++-ATPase do retículo sarcoplasmático: caracterização e função. Reversibilidade da Ca++-ATPase e seu significado. 
•  (Na+-K+)ATPase: caracterização e função. Modelo operacioal da (Na+-K+)ATPase. 
•  Transporte activo primário e secundário. Exemplos de transporte activo secundário membranar e sua importância 
fisiologica. 
•  Caracterização dos sistemas transportadores do tipo uniporta, simporta e antiporta. 
•  Esteróides cardiotónicos. Mecanismo da inibição da Na+,K+-ATPase. Base da utilização clínica dos esteróides cardiotónicos. 
Permutador de Na+/Ca++: função fisiológica e características. H+-ATPase de bactérias , fungos e plantas: importância 
fisiológica. 
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). 
Papel da Ca++-ATPase do Retículo Sarcoplasmático 
Junção neuro-muscular (placa motora) 
O sensor de voltagem é um canal de cálcio (receptor de DHP-
dihidropiridinas) acoplado a um canal de cálcio do retículo 
sarcoplasmático (receptor de rianodina) 
Resumo do acoplamento no músculo 
•  Neurotranmissão na Junção Neuromuscular 
•  Potencial de acção propaga-se ao longo do sarcoloma e dos túbulos T 
•  Activação dos receptores de DHP e transmissão do sinal para o receptor de rianodina 
•  Libertação de Ca++ pelo receptor de rianodina 
•  Difusão e ligação do Ca++ à troponina C 
•  Remoção da inibição da ligação da miosina à actina — contacção muscular 
•  Captação do Ca++ pela Ca-ATPase do retículo sarcoplasmático 
•  Retorno às concentrações iniciais de Ca++ no sarcoplasma 
O acoplamento no músculo cardíaco difere do acoplamento no 
músculo esquelético 
Dihydropyridine Receptor 
In t-tubules of heart and skeletal muscle 
•  Nifedipine and other DHP-like molecules bind to the "DHP 
receptor" in t-tubules 
•  In skeletal muscle, DHP receptor is apparently a voltage-
sensing protein and probably undergoes voltage-dependent 
conformational changes 
•  In heart, DHP receptor is a voltage-gated Ca2+ channel 
Receptor de dihidropiridinas Receptor de rianodina 
Ryanodine Receptor 
The "foot structure" in terminal cisternae of SR 
•  Foot structure is a Ca2+ channel of unusual design 
•  Conformation change or Ca2+ -channel activity of DHP receptor 
apparently gates the ryanodine receptor, opening and closing 
Ca2+ channels 
•  Many details are yet to be elucidated! 
Myofibrils are surrounded by calcium-containing sarcoplasmic reticulum 
Review of thin and thick filament structure	
The Mechanism of Force Generation in Muscle 	
“End-on” view of 
thick & thin 
filaments, 
showing the effect 
of calcium ions 
after release from 
the S.R. 
Resumo 
Mecanismo de funcionamento da Ca++-ATPase 
do retículo 
Modelo Operacional da Ca++-ATPase nas Membranes do RS das Células do Músculo Esquelético 
O acoplamento entre a Hidrólise de ATP e o Transporte de Ca++ requer um 
MECANISMO CINÉTICO ORDENADO 
Locais de ligação 
de Ca de alta afinidade 
Locais de ligação de 
Ca de baixa afinidade 
Desacoplamento da Ca++-ATPase — gasto de ATP sem ocorrer transporte de Ca++ 
Reversibilidade das ATPases 
ATP 
Ca++ Ca++ 
ATP 
ADP 
+ 
Pi 
Experiência chave em BIOENERGÉTICA 
 Energia de gradientes iónicos pode ser utilizada para a síntese de ATP 
Ca++ 
∆p = µH+/nF = ∆Ψ – 60∆pH 
Fosforilação Oxidativa Mitocondrial	
Prémio Nobel 
Teoria Quimiosmótica 
Na+/K+ ATPase é uma ATPase da classe P 
Bomba de Sódio 
Na,K-ATPase 
•  Proteína grande – subunidades de 120 kD and 35 kD 
•  Mantém o Na+ baixo e o K+ alto, intracelulares 
•  Crucial para todos os orgãos, mas especialmente para o tecido 
neural e o cérebro 
•  A hydrólise de ATP promove a saída de Na+ e a entrada de K+ 
•  A subunidade alfa tem 10 hélices transmembranes com um largo 
domínio citoplasmático 
Na+/K+-ATPase 
Na+/K+-ATPase 
Sistema ANTIPORTA 
 
 ELECTROGÉNICO 
+ + 
– – 
+ + 
– – 
 
Modelo operacional da Na+/K+-ATPase da membrana plasmática 
Km(Na
+)= 0,6 mM 
12 mM citosol 
Km(K
+)= 0,2 mM 
4 mM fora 
Ciclo de Fosforilação Desfosforilação 
Mechanistic Steps 
 Na+-dependent ATP Phosphorylation of 
Aspartic Acid Side Chain 
 K+-dependent Hydrolysis of aspartil-phosphate 
Mechanism 
Transporte Activo 1º (directamente dependente de ATP) 
Transporte Activo 2º (dependente de gradiente iónico) 
2 Na+ 
1 ATP 
3 Na+ 
2 K+ 
1 Glicose 
Glicose 
Transporte Activo 1º (directamente dependente de ATP) 
Transporte Activo 2º (dependente de gradiente iónico) 
Bomba de Na+ 
Sistemas transportadores 
Evidência experimental para o transporte activo secundário do acúcar 
2 Na+ 
Glicose 
Glicose 
PERGUNTA: Que aconteceria 
se adicionasse ao meio de 
reacção Monensina? 
Voltando à (Na+/K+)-ATPase 
Esteróides Cardiotónicos – Inibição da Na+/K+-ATPase 
não contribui para a inibição 
Inibidores muito potentes (Ki = 10 nM) 
Esteróides Cardiotónicos 
 
Os Esteróides Cardiotónicos inibem a Na+/K+-ATPase – 
impedem a desfosforilação de E2-P 
ESTERÓIDES CARDIOTÓNICOS 
Aumento da força contractiva do coração 
Diminuição da frequência cardíaca 
Diminuição da fibrilação 
  Significado clínico 
  Tratamento da insuficiência 
 cardíaca congestiva 
William Withering 
1741-1799 
Withering was born in Wellington, Shropshire, trained as a physician and studied at the University of Edinburgh. He worked at 
Birmingham General Hospital from 1779. The story is that he noticed a person with dropsy (swelling from 
congestive heart failure) improve remarkably after taking a traditional herbal remedy; Withering became famous for recognising 
that the active ingredient in the mixture came from the foxglove plant. The active ingredient is now known as digitalis, after the 
plant's scientific name. In 1785, Withering published An Account of the Foxglove and some of its Medical Uses, which contained 
reports on clinical trials and notes on digitalis's effects and toxicity. 
Digitalis purpurea 
Composto activo — digitalis (digitálicos) 
3 Na+ 
1 Ca++ 
1 ATP 
3 Na+ 
2 K+ 
Esteróides Cardiotónicos – mecanismo de acção 
Aumento da força contráctil do coração 
Diminuição da frequência cardíaca 
Diminuição da fibrilação 
Ca++ 
3 Na+ 
1 Ca++ 
Reversão 
Digitalis 
Glicosídeos cardíacos - FARMACOLOGIA 
Aumento da força contráctil do coração 
Diminuição da frequência cardíaca 
Diminuição da fibrilação 
What are they used for?	
  Cardiac glycosides are cardiotonic drugs 	
  Used in the treatment of congestive heart failure 
and cardiac arrhythmia 	
Mechanism of Action – Digitálicos 
  Partial Inhibition of Na+/K+ 
ATPase 
  CICR from SR 
  Result: 
 - Increase in the strength of 
contraction 
Rianodina receptor 
Esteróides Cardiotónicos & Antiguidade 
Pepino do mar (Sul da Europa e Norte de África) foi usado pelos romanos e Egípcios 
(estimulante, expectorante, diurético) 
Chineses usaram a pele de certos sapos para produzirem medicamentos 
para o mesmo fim. 
Plantas domésticas 
dedaleira lírio do vale serralha oleandro (loendro, cevadilha) 
Muitas plantas tropicais produzem glicosídeos cardíacos – 
usadas por nativos (América do Sul e África) na preparação 
de setas envenenadas (combate
e caça) 
monarca 
vice-rei 
A borboleta MONARCA que concentra glicosídeos cardíacos no seu 
exoesqueleto é evitada pelas aves predadoras; as aves predadoras também 
evitam a borboleta VICE-REI, ainda que esta não contenha glicosídeos 
cardíacos e seja comestível, porque mimetiza na sua aparência a borboleta 
MONARCA. 
Na+,K+-ATPase 
 Hipertensão pode surgir em resultado da 
inibição da bomba de Na+. Inibição em células 
que revestem os vasos sanguíneos. 
 Ocorre a acumulação intracelular de Na+, Ca2+. 
 Estudos revelaram que o inibidor era a própria 
ubaína ou uma molécula próxima. 
3 Na+ 
1 Ca++ 
1 ATP 
3 Na+ 
2 K+ 
Esteróides Cardiotónicos 
Ca++ Na+ 
Cl- 
H2O 
+ 
+ + + - - - - 
Entumescimento celular 
Hipertensão 
Hipertensão 
Vaso sanguíneo 
3 Na+ 
1 Ca++ 
Na+ 
K+ 
Células Nervosas e Musculares 
+ 
+ + 
+ - - 
- - 
ELECTROFORÉTICO 
ELECTROGÉNICO 
ANTIPORTA 
Transporte Activo 2º 
1 ATP 
3 Na+ /1 Ca++ 
ATP H+ 
H+ 
Ca++ 
H+ Acúcares; aa 
H+ 
Na+ 
+ + - - 
ATPases – Classe P (outro exemplo) 
Bactérias, Fungos e Plantas 
 Não posuem Na+,K+-ATPase 
Bactérias anaeróbias (H+-ATPases) 
Transporte activo 1º 
H+-ATPase 
Transporte activo 2º 
H+ 
ATP H+ 
H+ 
Ca++ 
H+ Acúcares; aa 
H+ 
Na+ 
+ + - - 
Transporte activo 2º 
H+ 
H+-ATPase vs co-transporte