Slides da Aula de Biologia Geral - Membranas Celulares Funções (PB)

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9/25/2013
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Membrana 
plasmática:
Transporte e 
Transdução de sinais
Funções da membrana 
plasmática
 Estrutura
 Isolar o citoplasma do ambiente externo;
 Regular a troca de substâncias;
 Comunicação com outras células;
Aula passada...
Transporte de substâncias
... OU: COMO A CÉLULA DECIDE O QUE ENTRA E O 
QUE SAI?
Concentração intracelular vs
extracelular
 A bicamada lipídica das membranas celulares serve como
uma barreira à passagem de moléculas
 Permitindo um diferente concentração de soluto entre o
citosol e o meio extracelular
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O que passa e o que não 
passa pela membrana?
 Quanto menores e 
mais hidrofóbicas, 
mais rápido a 
molécula se difunde
 Impermeável a 
moléculas 
carregadas 
(hidratadas), não 
importa o tamanho 
Concentração intracelular vs
extracelular
 Ocorre a passagem de moléculas apolares por
difusão simples
 A barreira resultou no desenvolvimento diferentes
mecanismos para o transporte de moléculas
hidrossolúveis e íons específicos através da
membrana plasmática
 PROTEÍNAS DE TRANSPORTE DE MEMBRANA
Proteínas transportadoras Proteínas de canal
Proteínas de transporte: 
transportadoras e canais
 Transportadora: ligação específica e mudança
conformacional para transferência do soluto
 Canal: formação de poro, quando aberto
permite a difusão de moléculas específicas
Transporte passivo vs ativo
 Passivo: moléculas sem carga, segue gradiente de
concentração
 Todas as proteínas de canal e muitas transportadoras
 Ativo: moléculas com carga, os transportadores captam
energia para realizar o transporte
 Proteínas transportadoras
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Gradiente eletroquímico
 Devido às diferenças de cargas 
entre o interior e o exterior da 
célula, cria-se um POTENCIAL 
ELÉTRICO, também chamado 
de POTENCIAL DE MEMBRANA
 As diferenças de concentração 
de solutos intra e extracelulares 
gera um gradiente e 
consequentemente um 
POTENCIAL QUÍMICO
 O resultado dos dois potenciais 
é chamado de POTENCIAL 
ELETROQUÍMICO
Proteínas de transporte
Funções dos 
transportadores
Tipos de transportadores ativos
 Três modelos para o acoplamento de energia às 
proteínas transportadoras
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Tipos de transportadores 
acoplados
Cotransporte de Na+ e Glicose
 No intestino
 Dieta rica em açúcares  absorção 
 Dieta pobre em açúcares  células perderiam 
glicose
A bomba de Na+-K+
Hidrolisa ATP em ADP + fosfato e utiliza a energia liberada para 
transportar um soluto através da membrana, antiporte acionado por 
ATP
30% da energia de uma célula é gasta com essas bombas: 
manutenção dos gradientes eletroquímicos
Osmose e pressão osmótica
 A bomba de Na+-K+ auxilia a regulação osmótica
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Bombas de Ca++ e sinalização 
celular
 O Ca2+ é um importante sinalizador celular (2º mensageiro)
 É importante a manutenção em baixas quantidades no interior da célula
 Em células musculares esqueléticas
 Retículo endoplasmático reservatório de Ca++
 Liberado no citosol durante uma contração muscular
 A bomba transporta o Ca++ de volta ao retículo
Proteínas de Canal Canais iônicos
 Formados por poros hidrofílicos através das membranas
 Permitem a utilização de potenciais eletroquímicos para a
realização de funções celulares
 Não são apenas poros forte seletividade + estado de
aberto/fechado
 Transporte passivo
 Transporte de íons inorgânicos: Na+, K+, Cl-, Ca2+
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Canais abrem e fecham 
dinamicamente
Assim como em uma represa, a abertura de um canal permite 
a passagem de muitos íons a favor do gradiente eletroquímico
Filtro de seletividade: o poro possui uma dimensão específica, 
somente os íons de tamanho e carga apropriados podem 
passar
Controle dos canais
 Existem diferentes estímulos para a abertura de 
um canal iônico
Aquaporina
 Difusão facilitada de água  auxilia o transporte 
de água sem depender da passagem pela 
membrana
Potencial de membrana
 É resultado de uma diferença na carga elétrica 
entre os dois lados de uma membrana 
 O fluxo de íons altera o potencial de membrana
 Voltagem inicial (em repouso), aprox. -60 mV;
 Na+diminui a voltagem (e pode chegar e invertê-
la)
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Manutenção do 
potencial de membrana
 Canais do tipo “leak” (vazamento) de K+;
Canais controlados por 
voltagem
 Transmissão do impulso elétrico!
Transdução de sinal
... OU: COMO A CÉLULA IDENTIFICA O QUE ESTÁ 
OCORRENDO DO LADO DE FORA
Viagem pela membrana 
plasmática
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Transdução de sinais
 É a comunicação celular inermediada por 
receptores protéicos presentes na membrana 
plasmática são transdutores de sinal
 Quando ativos, esses receptores geram uma 
cascata de sinais intracelulares que alteram o 
comportamento da célula
 4 tipos de receptores:
 Canal iônico
 Receptor enzimático (fosforilação, p.e.)
 Receptor serpentiante (proteína G, p.e.)
 Receptor esteroide  núcleo
Integração de sinais
 Cada tipo celular
exibe um conjunto
de receptores que
as tornam capazes
de responder a
diferentes estímulos,
que de forma
coordenada,
regulam o
comportamento da
célula
Transdução de sinal
Tipos de transdutores de sinal 
de membrana
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Características dos sistemas 
de transdução de sinais
 Especificidade (a)
 Dessensibilização (b)
 Amplificação (c)
 Integração (d)
(a) (b)
(c)
(d)
(a+b+c)
Receptores associados à 
canais iônicos
 Moléculas sinal, como neurotransmissores, abrem ou 
fecham o canal
 Estão envolvidos na sinalização sináptica entre as 
células nervosas 
 Células-alvo eletricamente excitáveis, como os 
neurônios e as células musculares
Receptores enzimáticos
 Geralmente são proteínas transmembrana com o sítio
catalítico ou de ligação à uma enzima do lado interno
 Atividade enzimática intrínseca ou enzima associada
Receptor associado à proteína G
 Os receptores regulam a atividade de uma enzima alvo
indiretamente, através de um terceiro elemento: a proteína G
 Proteína G: Proteínas que se ligam a nucleotídeos de guanidina (GDP
e GTP
 A ativação da proteína-alvo altera a concentração mediadores
intracelulares
 alteram o comportamento de outras proteínas de sinalização na
célula
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Propagação do sinal
 Os sinais recebidos por receptores enzimáticos ou 
receptores acoplados à proteína G geralmente são 
transmitidos adiante por:
MEDIADORES INTRACELULARES OU SEGUNDOS MENSAGEIROS
 Gerados em grande quantidade após estímulo do receptor
 Difundem-se rapidamente
cAMP, IP3 e Ca++ (hidrossolúveis)
Diacilglicerol (lipossolúvel)
Etapas da transdução de sinal
Ativação do 
Receptor
Enzimas 
ou 
GPCRs
1º 
Mensageiro
Ativação de 
outras enzimas
Amplificação do sinal
PI3 Quinase, 
Fosfolipase C, 
Adenilato
ciclase, etc.
Geração 
do 2º 
Mensageiro
O cAMP ativa PKA (Proteína Kinase
dependente de cAMP), a qual fosforila
proteínas alvo (sinalização ou efetoras)
Fosforilação
Ativação 
de várias 
proteínas 
alvo!!!
P.s.: Cafeína (café) e teofilina (chá) 
Inibem as enzimas responsáveis pela 
degradação do cAMP Prolongação dos 
efeitos excitatórios;
Proteína G também ativa 
fosfolipase C
 Fosfolipase C 
hidrolisa seu alvo 
gerando 
diacilglicerol e IP3
 PKC fosforila
proteinas alvo 
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Retroalimentação (feedback) A sensibilidade das células a 
estímulos externos pode ser 
regulada
Dessensibilização das GPCRs: 
GRK e arrestina
GRK fosforilam os receptores GPCR ativos, resultando na ligação de 
uma arrestina, o que impede a ligação da proteína G