V1 BIOFISICA

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P1- Biofisica
Descreva o modelo atual para a estrutura da membrana biológica e descreva com detalhe um experimento que comprova a mobilidade das proteínas de membrana.
R: A membrana biológica é uma estrutura dinâmica, fluida e possui uma bicamada lipídica (fosfolipídios). Na face extracelular encontram-se hidratos de C ligados a cabeça hidrofílica de fosfolipídios (glicolipídios) e as proteínas (glicoproteínas). Os fosfolipídios têm cabeças polares (hidrofílicas) que ocupam as superfícies (intra e extra) e caudas hidrofóbicas. Os lipídios são moveis e podem executar movimento lateral ou movimento flip-flop. Experimento de Frye e Edisin, onde criavam um heterocarion de célula humana + célula de camundungo, observaram através da fluorescência metade da membrana em verde, e metade em vermelho, correspondendo às proteínas que viram de cada célula, mas após certo tempo não foi possível distinguir as cores,provando a mobilidade das proteínas.
Explique porque o transporte de íons ocorre em membranas biológicas mas não em membranas lipídicas artificiais.
R: Porque em membranas biológicas há presença de proteínas integrais que facilitam a passagem de íons e moléculas polares
Qual a diferença entre canais dependentes de voltagem e dependentes de ligante? Exemplifique.
R: Dependentes de voltagem são transmembranares que são ativadas por diferença de potencial elétrico perto do canal. Exercem papel crucial no tecido neuronal e músculo excitáveis, permitem rápida e coordenada despolarização em resposta a alterações de voltagem. Esses canais propagam direcionalmente os sinais elétricos. Exemplo: canais de sódio e potássio dependentes de voltagem.
Os dependentes de ligante são canais onde o neurotransmissor liga-se e promove diretamente a abertura do canal. São promovidos potenciais pós-sinápticos excitatórios ou inibitórios. Receptores ionotrópicos são dependentes de ligante. Ex: GABA, 5-HT3, canal de acetilcolina.
Uma importante enzima de membrana é responsável pelo antiporte de 2 íons contra o gradiente de concentração. Proponha um experimento que explique como é possível determinar que o transporte de um íon é acoplado ao transporte do outro íon e que a energia para a realização do transporte é proveniente do metabolismo celular.
R:
 O transporte de colesterol pela circulação é feito através de partículas lipoproteicas denominadas LDL. Explique como estas partículas interagem com a célula-alvo e como o colesterol é transportado para o meio intracelular.
R: O receptor do LDL é proteína de membrana. A LDL é ligada por células de periferia e sofre endocitose. Após a endocitose, a conformação é alterada. É provocada a dissociação de LDL ligada. Por meio da endocitose de LDL, o conteúdo rico em colesterol é subtraído do sangue e reabsorvido pelas células.
[A partícula de LDL possui um sitio ( Apo proteína B), que vai se ligar ao receptor de LDL localizado na membrana. As clatrinas que são proteínas receptoras vão formar as vesículas para endocitose, depois elas acabam por se separar da vesícula. Os receptores de LDL também se separam da partícula, e esta é degradada pelo metabolismo.]
Os ligantes hidrofílicos e hidrofóbicos apresentam mecanismos de ação diferentes. Discuta esta afirmativa e exemplifique os dois casos.
R: Os hidrofílicos não entram na célula, mas passam a informação para o ambiente intracelular por meio de receptores localizados na membrana plasmática. Ex: canal associado a proteína G ou enzimáticos. Os ligantes hidrofóbicos são capazes de atravessar a membrana. Ex: NO, hormônios.
O que são proteínas G? Descreva como acontece o ciclo de ativação de um sistema efetor após a ativação de receptores metabotrópicos.
R: São proteínas importantes na transdução de sinais celulares. Primeiro o ligante do hormônio induz a mudança conformacional no receptor, o receptor ativado liga-se a subunidade G2. O ligante induz mudança conformacional da G2, dissocia do GDP e é substituído por GTP; G2 se dissocia de GBY. O hormônio se dissocia do receptor e G2 se liga a proteína efetora, ativando-a. A hidrolise do GTP para GDP causa dissociação do G2 da efetora e reassocia com GBY, iniciando um novo ciclo.
Explique como a ativação de um receptor metabotrópico pode aumentar a concentração de cálcio intracelular e ativar PKC.
R: O receptor metabotrópico é acoplado a proteína G, fazendo com que ADP seja substituído por ATP, assim, a subunidade 2 se desliga das B e Y e vai em direção a uma proteína alvo ativando-a. Esse (?) pode ser a PKC. Uma vez ativada, a PKC quebra PIP2 formando DAG e IP3. IP3 atua no reticulo sarcoplasmático, fazendo com que canais de cálcio sejam abertos, liberando cálcio para o citosol.
[A fosfolipase C entra em contato com o PIP2 liberando IP3 e diacilglicerol (DAG). O IP3 vai se ligar ao canal de cálcio o liberando no citosol e no reticulo endoplasmático. Uma vez no citosol o cálcio vai se ligar a PKC, o DAG pela presença do cálcio se liga também e a proteína realiza a fosforilação dos substratos.]
Os receptores ionotrópicos são considerados como canais dependentes de ligante. Os receptores de glutamato do tipo NMDA, no entanto, são também ativados de maneira dependente da voltagem transmembrana. Explique como ocorre o processo de ativação do receptor NMDA e como outros neurotransmissores podem influenciar no processo.
R: NMDA é ativado pelo glutamato. A ativação dos receptores de glutamato resulta na abertura de um canal iônico não seletivo, permitindo fluxo de sódio e pequena quantidade de cálcio para dentro da célula e potássio para fora da célula. Os NMDA formam um canal iônico cujo poro é bloqueado por magnésio, assim é necessário uma pré-despolarização para que haja a liberação do canal e sua ativação pelos agonistas glutamatérgicos. Essa pré-despolarização ocorre por ativação de receptores do tipo não NMDA em regiões adjacentes da membrana plasmática. 
Explique porque o receptor de insulina é considerado um receptor catalítico e descreva as etapas que levam a ativação da MAP kinase pela insulina.
R: Porque já é a própria enzima efetora, de modo que o ligante a ativa. Primeiro o receptor da insulina se liga a insulina e autofosforila no resíduo TYr, depois o receptor da insulina fosforila IRS-1 no resíduo TYr. O SH2 domina a ligação de Grb2 para P-Tyr de IRS-1. Só se liga a Grb2, depois seliga a Ras, causando GDP e GTP se liga a Ras. Ativação do ligante Ras e ativa Raf-1. A Raf-1 fosforila MEK em resíduos Ser, ativando-o. MEK fosforila ERK em Thr e resíduo Tyr, ativando-o. ERK se mov dentro do núcleo e fosforila fatores da transcrição nuclear, como E1K1, ativando-os. E1K1 junto com SRF estimula a transcrição e translação de um conjunto de genes necessários para a divisão celular.