Membranas Biologicas e Transporte

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Membranas biológicas e mecanismos de transporte
Profa. Ana Rita Breier
Profa. Carolina Didonet Pederzolli
Universidade do Vale do Rio dos Sinos
Ciências da Saúde – Curso de Farmácia
Disciplina de Fisiologia Humana
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Membranas Biológicas e Mecanismos de Transporte
Roteiro de Aula
Membrana Plasmática
Estrutura
Composição
Mecanismos de transporte através da membrana plasmática
Transporte passivo
Difusão passiva
Difusão facilitada
Transporte ativo
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Membrana Plasmática
Estrutura delgada e elástica com espessura entre 7,5-10 nm que reveste inteiramente toda a célula
Lipídeos, proteínas e carboidratos 
Principais componentes
Lipídeos – estrutura característica e seletividade (natureza lipídica –permeabilidade seletiva)
Proteínas – função das membranas (comunicação e transporte)
Receptores, canais e transportadores
Pequena quantidade de carboidratos – reconhecimento 
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Membrana Plasmática
Funções
Isolamento físico- barreira que separa conteúdo intracelular do líquido extracelular
Regulação de trocas com meio externo - transporte de íons e nutrientes e eliminação de resíduos e produtos
Reconhecimento e comunicação intercelular – proteínas permitem reconhecer e responder a moléculas ou mudanças no meio externo alterando funções celulares
Morfologia (supore estrutural) e movimento celular – proteínas da membrana fixam o citoesqueleto (rede estrutural do interior das células para manter sua forma)
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Bicamada lipídica
Mosaico fluido
Bicamada lipídica
Proteínas (integrais e periféricas) imersas na bicamada lipídica
Alto grau de organização
Estabilidade e fluidez
Permeabilidade Seletiva
Diferentes graus de permeabilidade
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Colesterol – molécula compacta, rígida e hidrofóbica
Constituinte de membranas, fonte de ácidos biliares e hormônios esteroidais (progesterona, testosterona, estrógenos)
Componentes
1) Lipídeos de Membrana – composição variável 
Esfingolipídeos
Esfingosina e diidroesfingosina = base dos esfingolipídeos
Ceramida = ácido graxo + esfingosina
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Glicerofosfolipídeos – mais abundantes
Moléculas ANFIPÁTICAS = terminação polar e apolar
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Transporte de moléculas
Canais e transportadores, sem (a) ou com (b) gasto de energia (ATP)
2) Proteínas de Membrana – múltiplas funções
Transdução de sinal
Receptor específico (sítio de ligação a ligantes específicos)
Hormônios, NTs
Atividade enzimática
Sítio ativo voltado ao meio intracelular
Reconhecimento intercelular
Glicoproteínas= “etiqueta” de identificação
Reconhecida por receptores específicos
Função estrutural
Adesão intercelular
Manutenção da coesão celular
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3) Carboidratos de Membrana
Um ou mais sacarídeos ligados covalentemente a proteínas (glicoproteínas) ou lipídeos (glicolipídeos)
Encontram-se na superfície extracelular da membrana plasmática
Açúcares presentes: glicose, galactose, manose, fucose, N-acetilgalactosamina, N-acetilglicosamina e ácido N-acetilneuramínico (ácido siálico)
Glicoproteína
Função: reconhecimento intercelular, adesão e ação receptora (resposta imunitária)
Sítio de ligação para hormônios e toxinas bacterianas (tétano e cólera) e vírus (Influenza)
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Influenza A (H1N1)
Vírus de RNA (fita simples), envelopado
Envolto em membrana plasmática (bicamada lipídica) do hospedeiro = capacidade de “disfarce”
Causa infecção viral aguda no sistema respiratório
Febre alta repentina ≥ 38oC, calafrios, cefaléia intensa, tosse, congestão nasal, coriza, mialgia
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Subtipos determinados pelas suas glicoproteínas de superfície 
Hemaglutinina (H) – subtipos H1 – H16
Reconhece receptor → Ligação do vírus à receptores na membrana da célula hospedeira (glicoproteína contendo ácido N-acetilneuramínico), facilitando sua ENTRADA para replicação na célula 
Neuraminidase (N) – subtipos N1 – N9 
Cliva resíduos de ácido N-acetilneuramínico do receptor glicoprotéico, permitindo a SAÍDA das novas partículas virais da célula hospedeira → liberação de vírions → infestação
Papel essencial na replicação viral
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Mecanismo de replicação viral e infecção
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Tratamento
Fosfato de oseltamivir (Tamiflu,Roche) = pró-fármaco
Nova classe de medicamentos = glicomiméticos
Ácido N-acetilneuramínico
Tamiflu
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Mecanismo de Ação
Anti-viral inibidor da neuraminidase
Atividade importante tanto para a entrada do vírus em células não-infectadas quanto para a liberação de novas partículas virais
Bloqueia a liberação das novas partículas virais da superfície da célula infectada, impedindo que a infecção se alastre
Reduz replicação e patogenicidade viral
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Mecanismo de ação do Tamiflu
Moscona, 2005
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Transporte através da membrana
Natureza lipídica = restringe a difusão de moléculas através da membrana
Compostos lipossolúveis = difundem prontamente através da membrana
Íons inorgânicos, moléculas polares, macromoléculas = não atravessam livremente a membrana
Necessitam de mecanismos de transporte específicos
Proteínas integrais de membrana
Mecanismos de transporte
Transporte passivo – difusão simples/facilitada
Transporte ativo – primário/secundário
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Transporte Passivo - Difusão Simples
Moléculas de alta permeabilidade
Moléculas LIPOSSOLÚVEIS
Hormônios esteróides, colesterol, vitaminas
Gases
CO2, N2 , NO, CO, H2S e O2
Moléculas polares neutras muito pequenas
Etanol 
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Meio externo
Meio interno
Envolve EQUILÍBRIO DE CONCENTRAÇÃO entre os meios intra e extracelular
Ocorre sempre da maior para a menor concentração
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Transporte Passivo - Difusão Facilitada
Moléculas de média e baixa permeabilidade
H2O e alguns íons (Na+, Cl-)
Através de canais ou póros na membrana
Moléculas orgânicas neutras (Glicose)
Transporte mediado por carreadores = GLUTs
Ocorre a favor do gradiente de concentração
Sem gasto energético
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Também envolve EQUILÍBRIO DE CONCENTRAÇÃO entre os meios intra e extracelular
Também ocorre da maior para a menor concentração
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Canais iônicos
Canais iônicos sem comporta
- Estão permanentemente abertos
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2) Canais iônicos COM comporta
 Abrem-se mediante estímulos específicos, direta ou indiretamente
 Abertura de canais é rápida (envolvidos na condução nervosa e contração muscular)
Estímulos químicos
Estímulos físicos
Ligante-dependentes
Voltagem-dependentes
Sensor no canal detecta alterações no potencial de membrana, transferindo energia ao canal para controlar abertura/fechamento
Ligação de agonista abre o canal
Acetilcolina (Ach) em receptor nicotínico abre canal de Na+ = importante para transmissão elétrica neuronal 
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Transporte Ativo
Moléculas de baixíssima permeabilidade
Moléculas HIDROSSOLÚVEIS
Polares carregadas e macromoléculas
Aminoácidos, ATP, proteínas, polissacarídeos, ácidos nucléicos
Íons (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-)
Ocorre CONTRA o gradiente de concentração
Ocorre COM gasto energético
A energia para o transporte é proveniente da hidrólise do ATP
ATPases
Transporte mediado por transportadores
Específicos para cada soluto
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ANTIPORTE
Substâncias transportadas simultaneamente em direções opostas
SIMPORTE
Substâncias transportadas simultaneamente na mesma direção
Mecanismos de co-transporte
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Hidrólise do ATP
Alterações conformacionais
Bombeamento de Na+
Bombeamento de K+
Ion potássio
Ion sodio
Bicamada lipídica
Meio intracelular
Meio extracelular
Extraído de http://www.ibiblio.org/virtualcell/index.htm
Na+,K+-ATPase
Transporte ativo primário para manter o potencial elétrico celular = Antiporte de Na+ e K+
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DEVLIN, T.M. Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations. 4a. Ed. New York: Wiley-Liss, 1997. 
GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 11a. Ed. Rio de Janeiro: Elsevier,
2006. 
DE CLERCQ, E. Antiviral agents against Influenza A viruses. Nature Reviews Drug Discovery 5(12): 1015-1025, 2006.
MOSCONA, A. Neuraminidase inhibitors for Influenza. The New England Journal of Medicine 353: 1363-1373, 2005.
SANTOS, A.A.M., VEROTTI, M.P., SANMARTIN, J.A., MESIANO, E.R.A.B. Importância do álcool no controle de infecções em serviços de saúde. Disponível em: www.anvisa.gov.br/servicosaude/controle/controle_alcool.pdf 
WATTS, G. A/H1N1 Influenza virus – The Basics. British Medical Journal 339: b3046, 2009.
Bibliografia
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Ministério da Saúde do Brasil
	 http://www.saude.gov.br
Secretaria de Vigilância em Saúde (SVS) 
	 http://www.saude.gov.br/svs
Organização Mundial de Saúde http://www.who.int/csr/disease/swineflu/en/index.html
Centro de Controle de Doenças
 http://www.cdc.gov/h1n1flu/
Informações sobre a gripe suína
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