biofisica - Membrana, bioeletrogênese, bioenergética, potencial de repouso e ação.

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SUMÁRIO
21	INTRODUÇÃO	�
31.1	MEMBRANA CELULAR	�
31.1.2	Constituição química da membrana plasmática	�
41.1.3	O modelo do mosaico fluído	�
51.1.4	Funções das proteínas na membrana plasmática	�
61.2	TIPOS DE TRANSPORTES DA MEMBRANA	�
61.2.1	Permeabilidade	�
61.2.2	Transporte Passivo	�
81.2.3	Transporte ativo	�
91.3	BIOENERGÉTICA	�
91.3.1	As leis da termodinâmica	�
101.3.2	Terapia Bioenergética	�
101.4	BIOELETROGÊNESE	�
111.4.1	Bomba de sódio e potássio em bioletrogênese	�
121.4.2	Potencial de ação em bioletrogênese	�
121.5	POTENCIAIS BIOLÓGICOS	�
121.5.1	Potencial de repouso/iônico	�
141.5.2	Origem e Oscilações	�
172	CONCLUSÃO	�
193	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	�
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1	INTRODUÇÃO
Este trabalho aborda conteúdos sobre membrana celular sua composição, funções e os tipos de transportes. Logo a bioenergética, ou seja, a energia fundamental para célula. E a bioeletrogênese e os potenciais de repouso, iônico e de ação. 
Todos voltados sobre a membrana plasmática, como resumo das aulas de biofísica de Biomedicina, tendo por finalidade complementar e revisar a matéria lecionada. 
1.1	MEMBRANA CELULAR 
Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta uma membrana que isola do meio exterior: a membrana plasmática. A membrana plasmática é tão fina (entre 6 a 9 nm) que os mais aperfeiçoados microscópios ópticos não conseguiram torná-la visível. Foi somente após o desenvolvimento da microscopia eletrônica que a membrana plasmática pode ser observada. Esta membrana é composta por uma dupla camada de fosfolipídios, que apresentam os seus grupos polares (grupos hidrófilos) voltados para as faces externa e interna, ou seja, opostos, e os grupos apolares (hidrófobos) adjacentes. No meio da matriz lipídica são encontradas moléculas de proteínas, com grande capacidade de movimentação e deslocamento.
1.1.2	Constituição química da membrana plasmática
Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica.
 
Membrana celular. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito5.php
1.1.3	O modelo do mosaico fluído
A disposição das moléculas na membrana plasmática, formam uma camada dupla e contínua de lipídeos, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido. 
Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As membranas plasmáticas de um eucariócitos contêm quantidades particularmente grandes de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteroides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.
 
Modelo do mosaico fluído. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito5.php
1.1.4	Funções das proteínas na membrana plasmática
As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.
Proteínas de adesão: em células adjacentes, as proteínas da membrana podem aderir umas às outras.
Proteínas que facilitam o transporte de substâncias entre células.
Proteínas de reconhecimento: determinadas glicoproteínas atuam na membrana como um verdadeiro “selo marcador”, sendo identificadas especificamente por outras células.
Proteínas receptoras de membrana.
Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias, ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.
Proteínas de ação enzimática: uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
Proteínas com função de ancoragem para o citoesqueleto.
1.2	TIPOS DE TRANSPORTES DA MEMBRANA
1.2.1	Permeabilidade
A permeabilidade da membrana é definida pela capacidade de uma substancia atravessa-la ou não.
Em uma solução há o solvente (meio liquido dispersante, água) e o solvente (partícula dissolvida). As membranas são classificadas em 4 tipos:
Permeável: permite a passagem de soluto e solvente
Impermeável: permite a passagem do solvente e do soluto
Semipermeável: permite a passagem do solvente e não a do soluto
Seletivamente permeável: permite a passagem do solvente e de alguns tipos de soluto
 A passagem de partículas ocorre sempre do lugar onde ele está mais concentrado para outro meio onde ele está menos concentrado. Isso acontece até que a distribuição esteja uniforme. Quando acontece o equilíbrio as trocas tornam-se proporcionais.
Para realizar esse transporte de partículas temos dois mecanismos: transporte passivo e transporte ativo.
1.2.2	Transporte Passivo
É a passagem natural de partículas através da membrana plasmática, em virtude da diferença de pressão de difusão entre os líquidos que estão nos dois lados da membrana, não envolvendo o gasto de energia.
Existem três tipo de transporte passivo:
Difusão simples: é a passagem de soluto através da bicamada lipídica da membrana plasmática, onde os solutos mais concentrados passam pra onde eles estão menos concentrados. Exemplo: oxigênio e gás carbônico 
Difusão simples. http://rachacuca.com.br/media/educacao/artigo/transporte-pelas-membranas/difusao-simples.png
Difusão facilitada: é a passagem do soluto de onde está mais concentrado, para onde ele está menos concentrado, porém não passa pela bicamada lipídica e sim pelas proteínas que estão presentes na membrana plasmática. Exemplo: aminoácidos e glicose.
Difusão facilitada. http://rachacuca.com.br/media/educacao/artigo/transporte-pelas-membranas/difusao-facilitada.png
Osmose: é a passagem de solvente do meio menos concentrado de soluto, para o meio mais concentrado de soluto. A água sempre vai se locomover pra onde tem uma maior concentração de soluto para fazer diluição. Exemplo: sal
Osmose. http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo/images/osmose-de-solvente-para-solucao.jpg
1.2.3	Transporte ativo
Ocorre do lugar de menor concentração para o de maior concentração, com isso, as substancias são transportadas com gasto de energia. O transporte ativo age como uma “porta giratória”, a molécula transportada se liga a proteína transportadora, após isso a proteína transportadora gira e libera a molécula para o outro lado da membrana e gira novamente voltando a posição inicial.
A bomba de sódio/potássio, expulsa o sódio da célula ao mesmo tempo que faz o potássio ingressar, utilizando a mesma proteína transportadora
Transporte ativo. http://www.sobiologia.com.br/figuras/Citologia/transporteativo.jpg
1.3	BIOENERGÉTICA 
Trata das alterações de energia. Bioenergética descreve a transferência e utilização de energia em sistemas biológicos. Está interessado apenas nos estados de energia iniciais e finais dos componentes de uma reação, nem o mecanismo ou o tempo necessário para a mudança química tem lugar. Pode ser:
Aberto: Onde existe troca de matéria e energia
Fechado/Isolado:Onde existe apenas troca de energia
Adiabáticos: Onde não há trocas.
A energia é a capacidade de um sistema tem de realizar trabalho, podendo ser cinética, mecânica, térmica, química ente outras.
1.3.1	As leis da termodinâmica
Primeira lei da Termodinâmica/ Lei da conservação de energia: Energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada.
Entalpia (H): Sua variação (ΔH) mede a conteúdo de calor de um sistema. 
ΔH>0 a reação recebe calor sendo endotérmica.
ΔH<0 a reação perde calor sendo exotérmica. 
Os seres vivos captam e armazenam diversas formas de energia para manter e ou ampliar suas estruturas. O ATP produzido nas células é utilizado para trabalhos biológicos como:
Trabalho químico ou biossintéticos: Engloba os gastos energéticos para a biossíntese de todas as moléculas fundamentais.
Trabalho transporte-acúmulo: Trabalho da célula para transportar e acumular substâncias. Exemplo: Bombas.
Trabalho Mecânico: Trabalho para realização dar movimentos. Exemplo: Contração muscular.
Todas as transformações energéticas dentro das células dependem da intermediação do ATP. Um controle rígido de sua concentração intracelular ocorre por meio de enzimas reguladoras que atuam principalmente sobre os processos de formação de ATP.
1.3.2	Terapia Bioenergética
 	A Bioenergética trabalha com as energias da vida, o homem esse elemento está profundamente ligado à respiração, que está conectada com os processos que envolvem os movimentos da nossa musculatura. O ato de respirar é o mais importante e essencial para a manifestação da vida no ser humano. Logo ao nascer nós já expressamos o mundo através de nossa respiração, e assim ativando todo o funcionamento de nosso corpo e organismo. 
Segundo Wilhelm Reich, “tudo o que vivemos e sentimos é registrado não só na nossa memória mental, mas também no corpo através de tensões musculares crônicas: as couraças musculares”. 
1.4	BIOELETROGÊNESE
Propriedade de certas células (neurônios e células musculares) gerar e alterar a diferença de potencial elétrico através da membrana.
Eletrodo. Profs. Oleg e Cláudio – UFPE. Potenciais bioelétricos (bioeletrogênese)
Para medir o potencial elétrico a equação de Nernst assume a diferença nula na energia química para um íon em ambos os lados da membrana, a diferença de potencial eletroquímico do íon (X) pode ser expressa como a soma das diferenças na energia osmótica e elétrica, ou seja:
Equação de Nernst. Profs. Oleg e Cláudio – UFPE. Potenciais bioelétricos (bioeletrogênese)
O potencial de Nernst para os principais íons pode ser calculado usando os dados de concentração dentro e fora da célula em repouso e adotando o potencial na solução extracelular igual a zero.
Podemos inicialmente considerar que: O potencial de repouso, é o potencial de Nernst = o potencial de equilíbrio do K+ ou do Cl-.
1.4.1	Bomba de sódio e potássio em bioletrogênese
Estão presentes em todos os tecidos, sendo uma bomba eletrogênica, ou seja, gerando uma diferença de potencial entre a parte intra e extracelular. É uma bomba auto reguladora. Ex: quanto mais íon sódio houver dentro da célula mais rápido ela ira bombear o mesmo para fora e ao mesmo tempo ira bombear o íon potássio para dentro da célula.
A célula expulsa os íons (Na+) que entraram ativamente, ao mesmo tempo que introduz, também ativamente, íon potássio (K+) , através da bomba de sódio-potássio ATPase, mas como sempre saem 3 íons sódio e entram apenas 2 íons potássio, temos uma carga positiva do lado externo e eletronegativa do lado interno.
1.4.2	Potencial de ação em bioletrogênese
Os impulsos nervosos são transmitidos através de potencial de ação, que é uma rápida variação do potencial de repouso, ou seja, do potencial negativo para o potencial mais positivo ou menos negativo.
1.5	POTENCIAIS BIOLÓGICOS
Por associação de mecanismos passivos e ativos, os biossistemas produzem e utilizam uma variada gama de potenciais elétricos.
Potencial de repouso e o potencial transmembrana são dominações se referem ao potencial medido no lado externo e interno da membrana. Este potencial é um mecanismo simples, de alternância entre transporte ativo e transporte passivo de pequenos íons.
1.5.1	Potencial de repouso/iônico
O potencial de repouso da membrana é uma carga elétrica de aproximadamente -75 milivolts (mV) que existe entre o lado interno e o lado externo da membrana. Esta pequena carga é a base de todos os fenômenos da bioeletricidade, isto é, a geração e uso de energia elétrica por células excitáveis, tais como o neurônio, para executar suas funções de armazenamento e transmissão de informação. Pode ser dito que o Potencial de Repouso é o potencial de membrana antes que ocorra a excitação da célula nervosa, ou o potencial gerado pela bomba de Na e K que joga 3 Na+ para fora e 2 K+ para dentro contra os seus gradientes de concentração, pela permeabilidade seletiva da membrana ao K+ e não ao Na+ e pelos ânions com carga negativa retidos no interior da célula pela membrana celular.
Potencial de repouso/iônico. http://www.uff.br/WebQuest/pdf/ionico.htm
Potencial de repouso/iônico. http://ead.uninove.br/ead/dps/biof02/imagens/a06_img04_biof02.jpg
Por tanto o potencial da membrana se separa em 3 fases:
1ª: os íons de Na+ entram passivamente na célula, através do gradiente de concentração;
2ª: a célula expulsa esses íons ativamente, ao mesmo tempo de introduz, também ativamente, um íon K+;
3ª: Esse íon K+ tem grande mobilidade, e volta passivamente para o lado externo da membrana, conferindo-lhe carga positiva. Do lado interno, íons fosfato e especialmente proteínas aniônicas fornecem a carga negativa.
1.5.2	Origem e Oscilações 
Nas células eletricamente excitáveis ocorrem os oscilações da diferença de potencial elétrico, em escala de tempo de ms, à transdução sensorial em receptores, à transmissão de informações em neurônios e células musculares e á transmissão de informações entre células nas sinapses. Tais oscilações são classificadas em:
Potencial de ação: com a excitação da células nervosa, por estímulos que atinjam o limiar de excitabilidade da célula ( -65mV), um potencial de ação será disparado dentro de um princípio denominado de “tudo ou nada”. O potencial de ação se caracteriza por três etapas distintas: Despolarização, repolarização e hiperpolarização.
Potencial de ação. http://www.uff.br/WebQuest/pdf/ionico.htm
Etapa de despolarização: etapa em que a membrana torna-se extremamente permeável aos íons Na+, ocorre portanto influxo de Na+ e conseqüente aumento de carga positiva no interior da célula. Nesta fase a célula parte de -75mVe atinge +35 mV.
Etapa de repolarização: etapa em que ocorre fechamento dos canais de Na+ e abertura dos canais de K+. Nesta fase a célula parte de +35 mV e atinge -75 mV.
Etapa de hiperpolarização: é um período de alguns milissegundos em que a célula não reage aos neurotransmissores pois estão com excesso de negatividade em seu interior o que impede a ocorrência de um novo potencial de ação. Nesta fase a célula parte de -75mv e chega até -90 mV.
Com base nessas informações fica fácil entender que uma SINAPSE EXCITATÓRIA utilizará a abertura dos canais de Na+ e uma SINAPSE INIBITÓRIA utilizará da abertura dos canais de K+.
Quanto maior for o estímulo maior será a frequência dos Potenciais de ação. Não ocorre aumento de intensidade do potencial, pois ele é sempre “tudo ou nada”.
Eventos da Geração de um Potencial de Ação. http://www.abcdamedicina.com.br/potenciais-de-membrana-acao-e-repouso-propagacao-e-transducao.html
2	CONCLUSÃO
A membrana plasmática é o envoltório e será o responsável pela forma da célula e pelas substâncias que entram e saem dela. A composição química é lipoprotéica (gordura + proteína) substância que atravessam a membrana plasmática: as hidrossolúveis e as lipossolúveis. Este processo de entrada e saída de substâncias através da membrana plasmática são conhecidos, como transporte passivo (difusãoe osmose) e transporte ativo (endocitose, fagocitose, exocitose).
Bioenergética é relacionado ao uso de energia do corpo para o processamento das funções, ou seja, é a vitalidade, aonde fica essencialmente cabível o uso de O2 e glicose para a formação do ATP. 
A bioeletrogênese é a voltagem presente na membrana plasmática e a diferença entre seu potencial de repouso ou em ação. O potencial de membrana é a diferença de potencial elétrico entre as faces externa e interna. O potencial de repouso corresponde a nenhum impulso, o que gera o potencial de repouso é a diferença de concentração de íons sódio (Na+) e potássio (K+) dentro e fora da célula (membrana está polarizada) e os íons Na+, do lado externo da célula. Como a membrana é mais permeável ao potássio do que ao sódio, a quantidade de íons K+ que sai por permeabilidade é maior do que a de íons Na+ que entram pelo bombeamento. Como resultado, a célula perde cargas positivas e as negativas ficam em excesso, deixando o interior da membrana negativo em relação ao lado externo e, consequentemente, transmite-se um impulso nervoso. A bomba de sódio potássio mantém a membrana polarizada (no potencial de repouso). No caso do potencial de ação, o que ocorre é que um estímulo provoca mudança de permeabilidade na membrana, abrindo uma porta de passagem para o sódio que penetra na célula abruptamente, despolarizando a membrana. Após segundo, as portas de passagem de potássio se abrem, permitindo sua saída. Com isso, a membrana é repolarizada, voltando à condição de repouso.
Por tanto, todos fazem parte de um ciclo para processamento das funções celulares, para manter a organização e por fim a estabilidade dos sistemas vitais.
3	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
COLA DA WEB. Membrana plasmática. Acessado em 18/10/2015. Disponível em: <http://www.coladaweb.com/biologia/biologia-celular/membrana-plasmatica>
SÓBIOLOGIA. Membrana celular. Acessado em 18/10/2015. Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito5.php>
USP. Bioenergética e Integração metabólica. Acessado em 18/10/2015. Disponível em:
<http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=3782>
Profs. Oleg e Cláudio – UFPE. Potenciais bioelétricos (bioeletrogênese)
SLIDESHARE. Biofísica das membranas. Acessado em:18/10/2015. Disponível em: <http://pt.slideshare.net/anakarolinecosta/biofisica-das-membranas?next_slideshow=1>
HENEINE, Ibrahim Felipe. Biofísica básica. São Paulo: Editora Atheneu, 2000. 
UFF. Potencial iônico e de ação. Acessado em 18/10/2015. Disponível em: <http://www.uff.br/WebQuest/pdf/ionico.htm>
ABC DA MEDICINA. Potenciais de Membrana – Ação e Repouso, Propagação e Canais Iônicos. Acessado em 18/10/15. Disponível em:
<http://www.abcdamedicina.com.br/potenciais-de-membrana-acao-e-repouso-propagacao-e-transducao.html>
TODA BIOLOGIA. Transporte passivo – Difusão e osmose. Acessado em 18/10/2015. Disponível em: <http://www.todabiologia.com/citologia/transporte_passivo.htm>
YOUTUBE. Membrana plasmática – Transporte ativo (Professor Paulo Jubilut). Acessado em 18/10/2015. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=XFTPlOih4vs>
YOUTUBE. Transporte Ativo – Citologia Aula 4. Acessado em 18/10/15. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=7SkML49ZlPc>
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