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BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS: MECANISMOS DE TRANSPORTE E TRANSDUÇÃO DE SINAIS
DISCIPLINA: FÍSICA E BIOFÍSICA
 
FUNÇÕES NAS CÉLULAS
	As membranas biológicas são essenciais para a vida pois:
	Definem os limites celulares (membrana plasmática);
	Dividem as células em compartimentos discretos (organelas);
	Organizam sequências de reações complexas;
	Atuam na recepção de sinais internos e externos;
	Participam de transformações de energia;
ESTRUTURA DAS MEMBRANAS
	COMPARTIMENTALIZAÇÃO DE ORGANELAS E ENZIMAS; 
	REGULAÇÃO DO TRANSPORTE;
	DETECÇÃO E TRANSMISSÃO DE SINAIS INTRA E INTERCELULARES.
MODELO DE SINGER & NICHOLSON – MOSAICO FLUIDO
COMPOSIÇÃO
	As membranas são compostas de proteínas e lipídios, em combinações variáveis que são específicas para cada espécie, tipo celular e organela;
	A bicamada lipídica é a unidade estrutural básica das membranas biológicas; 
	As bicamadas se organizam nas membranas com as cadeias de ácidos graxos dos fosfolipídios orientados para o interior da bicamada
	As interações hidrofóbicas dos lipídios tornam as bicamadas estruturas estáveis e flexíveis;
	As células necessitam manter a fluidez da membrana constante mesmo quando as condições externas são alteradas;
	A fluidez depende da temperatura, composição 
de ácidos graxos e conteúdo de esterol;
	Os lipídios e a maioria das 
proteínas pode se difundir
lateralmente na membrana;
COMPOSIÇÃO - LIPÍDIOS
Molécula ANFIPÁTICA
ESTRUTURA DAS MEMBRANAS
A FLUIDEZ DA MATRIZ LIPÍDICA É AFETADA POR FATORES COMO: CALOR QUE AUMENTA A ENERGIA CINÉTICA DAS MOLÉCULAS E POR EXCESSO LIGAÇÕES INSATURADAS NOS ÁCIDOS GRAXOS QUE DIMINUEM A PROXIMIDADE DAS CAUDAS HIDROFÓBICAS.
A TRANSMISSÃO NERVOSA É GERADA PELO
BOMBEAMENTO DE ÍONS. QUANDO A MEMBRANA
É MUITO FLÚIDA ISSO INTERFERE COM OS 
CANAIS IÔNICOS (PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA) 
E EVITAM A PASSAGEM RÁPIDA DE ÍONS. ESSE 
É O MECANISMO DE AÇÃO DE ANESTÉSICOS 
LOCAIS COMO A LIDOCAÍNA.
	As proteínas de membrana são de dois tipos: INTEGRAIS E PERIFÉRICAS;
	As proteínas integrais estão ligadas firmemente à membrana, enquanto as proteínas periféricas ligam-se mais frouxamente;
	As proteínas de membrana estão inseridas na bicamada lipídica com ladeamento específico (assimetria estrutural) o que torna a membrana funcionalmente assimétrica;
COMPOSIÇÃO - PROTEÍNAS
ESTRUTURAS FUNCIONAIS
ESTRUTURAS FUNCIONAIS
ESTRUTURAS FUNCIONAIS
PERMEABILIDADE DAS MEMBRANAS-TRANSPORTE E DIFUSÃO
POROS SÃO FORMADOS POR PROTEÍNAS
INTEGRAIS, HIDROFÓBICAS JUNTO À MATRIZ 
LIPÍDICA E HIDRÓFILAS NO INTERIOR – 
PERMITEM A PASSAGEM ÁGUA 
E SUBSTÂNCIAS HIDROSOLÚVEIS
	A bicamada lipídica é impermeável a substâncias polares;
	Substâncias polares cruzam as membranas biológicas apenas através de interação com moléculas específicas;
	Proteínas podem formar canais iônicos que apresentam poros hidrofílicos através dos quais íons selecionados podem se difundir, movimentando-se na direção de seus gradientes eletroquímicos
	Proteínas transportadoras específicas 
(transportadores) podem movimentar íons
e compostos através das membranas 
biológicas;
	O transporte através dessas proteínas
pode ser passivo (independente de energia
metabólica) ou ativo (dependente de 
energia metabólica);
TRANSPORTE E DIFUSÃO
AS MEMBRANAS SÃO MUITO HIDROFÓBICAS ENTÃO, COMO A ÁGUA E AS MOLÉCULAS HIDROSSOLÚVEIS A CRUZAM ? EXISTEM TRÊS PRINCIPAIS FORMAS: 
DIFUSÃO SIMPLES: SUBSTÂNCIAS PASSAM POR SIMPLES DIFUSÃO (NÃO MEDIADA) 
IMPULSIONADAS PELO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO;
DIFUSÃO FACILITADA : O TRÂNSITO OCORRE COM A AJUDA DE PROTEÍNAS DA MEMBRANA, 
MAS IMPULSIONADAS PELO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO; 
TRANSPORTE ATIVO: O TRÂNSITO OCORRE COM A AJUDA DE PROTEÍNAS DA MEMBRANA 
CONTRA O GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO.
DIFUSÃO SIMPLES: SUBSTÂNCIAS DE BAIXO 
PESO MOLECULAR E SEM CARGA ELÉTRICA 
COMO GASES E PEQUENAS MOLÉCULAS 
ORGÂNICAS COMO:
	O2
	CO2
	ALCOOL
	ANESTÉSICOS 
	PESTICIDAS
PERMEABILIDADE DAS MEMBRANAS
TRANSPORTE E DIFUSÃO
A TAXA DE DIFUSÃO DEPENDE:
	DO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO
ENTRE O MEIO INTERNO E O EXTERNO
	DO TAMANHO DA MOLÉCULA
	DA SOLUBILIDADE DA MOLÉCULA NA 
MATRIZ LIPÍDICA
	DA VISCOSIDADE DA FASE HIDROFÓBICA
	DA ESPESSURA DA MEMBRANA. 
A VELOCIDADE DO FLUXO É DESCRITO PELA 
LEI DE FICK QUE RELACIONA OS SEGUINTES PARÂMETROS:
dN ⁄ dt = − D A ∆C ⁄ x
dN ⁄ dt = TAXA DE DIFUSÃO POR UNIDADE DE ÁREA
D= COEFICIENTE DE DIFUSÃO
A =ÁREA 
∆C= VARIAÇÃO DE CONCENTRAÇÃO
X = ESPESSURA DA FASE HIDROFÓBICA
	O SINAL NEGATIVO INDICA O MOVIMENTO DO LADO MAIS 
CONCENTRADO PARA O MAIS DILUÍDO. 
BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS
DIFUSÃO FACILITADA – PORO
ESPECÍFICO PARA A ÁGUA – CANAL
HIDROFÍLICO - SELETIVIDADE PELO TAMANHO
DIFUSÃO FACILITADA DIFERE DA DIFUSÃO SIMPLES POR:
	ENVOLVE A AÇÃO DE UMA MOLÉCULA DE PROTEÍNA ESPECÍFICA
	EXISTE ESPECIFICIDADE PARA A MOLÉCULA TRANSPORTADA EX. NÃO PASSA ALCOOL 
	MAIS RÁPIDA E APRESENTA CINÉTICA DE SATURAÇÃO
	PODE SER REGULADO
	MOLÉCULAS CARREGADAS DIFUNDEM A UMA TAXA MENOR E NÃO OBEDECEM À LEI DE FICK POIS RESPONDEM A DOIS GRADIENTES, O ELÉTRICO E O DE CONCENTRAÇÃO. EXISTE UM POTENCIAL ELÉTRICO ENTRE OS LADOS DA MEMBRANA SE NDO NEGATIVO O POTENCIAL DO LADO INTERNO DA MEMBRANA . ESSE POTENCIAL É MENOR EM CÉLULAS ANIMAIS -50 mV, QUE NAS CÉLULAS DE PLANTAS -200 mV. OS ÍONS DIFUNDEM POR CANAIS IÔNICOS IMPULSIONADOS PELO GRADIENTE ELETROQUÍMICO.
	ESSES CANAIS SÃO ALTAMENTE SELETIVOS
	A DIFUSÃO DO SÓDIO ATRAVÉS DA MEMBRANA É FACILITADA POR UM CANAL IÔNICO SELETIVO PELO TAMANHO DO PORO E CARGAS ELÉTRICAS EM AMINO ÁCIDOS DENTRO DO PORO.
	K+ É MUITO GRANDE PARA PASSAR E O Cl− É MUITO NEGATIVO. O Li+ PASSA POIS É MENOR QUE O Na+. ELE É USADO PARA TRATAMENTO DE TRANSTORNOS MANÍACO DEPRESSIVOS QUE SÃO CAUSADOS POR PROBLEMAS NOS CANAIS DE Na+ e K+. 
BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS
	ÍON
	CÉLULA
(mM)
	SANGUE
(mM)
	K+
	139
	4
	Na+
	12
	145
	Cl−
	4
	116
	Ca2+
	0.0002
	1.8
BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS
TRANSPORTE ATIVO
A CONCENTRAÇÃO DE ÍONS ATRAVÉS DA MEMBRANA
NÃO ESTÁ EM EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO – A CÉLULA 
GASTA ENERGIA (ATP) PARA MANTER ESSES GRADIENTES.
	TRANSPORTE ATIVO DIFERE DA DIFUSÃO FACILITADA EM :
	BOMBEIA MOLÉCULAS CONTRA GRADIENTE ELETROQUÍMICO
	REQUER CONSUMO DE ENERGIA
	É SEMELHANTE EM:
PRECISA DE PROTEÍNAS ESPECÍFICAS COMO CARREADORAS
A ATPase (Na+/k+) EXPORTA 3 NA+ E IMPORTA 2 K+ 
ATRAVÉS DA MEMBRANA POR ATP. OS ÍONS SÃO 
TRANSPORTADOS CONTRA GRADIENTE 
ELETROQUÍMICO. ESSA BOMBA MULTIFUNCIONAL 
É A PRINCIPAL GERADORA DO POTENCIAL 
DA MEMBRANA EM CÉLULAS ANIMAIS.

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