BIOA93 - Aula 03

Prévia do material em texto

Biologia Celular e Molecular 
BIOA93 
Medicina Veterinária 
Prof. Emilio Lanna 
 
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA 
 
AULA 04 
Programa da aula: 
1) Principais tipos de transportadores 
 
2) Principais tipos de transportes 
 
3) Funcionamento das proteínas de transporte 
 
4) Transporte de membranas e o estímulo nervoso 
 
 
Não deixem de pegar o texto para o miniteste da semana que 
vem na XEROX do IBIO. 
0
50
100
150
200
intracelular extracelular
m
M
 
Na+ 
0
2
4
6
intracelular extracelular
 m
M
 
Mg2+ 
0
50
100
150
intracelular extracelular
 m
M
 
K+ 
0
0,5
1
1,5
intracelular extracelular
m
M
 
Ca2+ 
0
2
4
6
8
intracelular extracelular
X
1
0
-5
m
M
 
H+ 
0
50
100
150
intracelular extracelular
 m
M
 
Cl- 
Concentração dos principais íons dentro e fora das células 
Princípios do transporte de membrana 
Princípios do transporte de membrana 
As bicamadas lipídicas são 
impermeáveis a solutos e íons 
Bicamadas são 1 bilhão de vezes 
mais permeáveis à água do que a 
íons. Alberts et al. 2011 
Princípios do transporte de membrana 
Alberts et al. 2011 
Princípios do transporte de membrana 
Proteínas de transporte podem ser transportadoras ou em canal. 
Transportadoras – mudam a conformação para permitir a passagem, mols grandes. 
 
Canal – possuem canal hidrofílico, mols pequenas. 
Alberts et al. 2011 
Princípios do transporte de membrana 
O transporte pode ser ativo ou passivo. 
Passivo – independe de energia. 
 
Ativo – necessita energia. 
Canais e muitos transportadores. 
Alberts et al. 2011 
Funções dos transportadores 
Transportadores são responsáveis pela passagem de pequenas moléculas. 
 são altamente seletivos. 
 diferentes transportadores para diferentes membranas. 
Alberts et al. 2011 
Funções dos transportadores 
Os gradientes de concentração e forças elétricas direcionam 
o transporte passivo: 
Altamente seletivos. 
A carga elétrica das moléculas também influencia 
na passagem das moléculas pelas bicamadas. 
Alberts et al. 2011 
Gradiente eletroquímico é a força 
motora que está relacionada ao 
gradiente de concentração da molécula 
e a polarização da membrana. 
Funções dos transportadores 
Alberts et al. 2011 
O transporte ativo move solutos contra seus gradientes 
eletroquímicos: 
Três maneiras possíveis: 
Desfavorável pra 
um, mas favorável 
para outro. 
Hidrólise do ATP Entrada de 
energia com fonte 
luminosa. 
Por que não unir os diferentes tipos de transportadores? 
 Sódio 
Funções dos transportadores 
Bomba de sódio-potássio usa ATP para bombear Na+ para o exterior. 
Alberts et al. 2011 
ATPase 
Células animais. 
 
Papel central – consumo ca. 
30% da energia. 
 
Opera de modo initerrupto. 
Potássio – concetração OK, mas 
força elétrica contrária. 
Funções dos transportadores 
Bomba de sódio-potássio é movida pela adição transitória de um P. 
Alberts et al. 2011 
Funções dos transportadores 
Bomba de sódio-potássio ajuda a manter o balanço osmótico. 
Alberts et al. 2011 
Pressão osmótica vs. osmose 
Nature Education 2012 
Aquaporinas! 
Nature Education 2012 
Funções dos transportadores 
Bomba de sódio-potássio ajuda a manter o balanço osmótico. 
Alberts et al. 2011 
A célula animal constantemente bombeia solutos indesejáveis (Na+). O 
potencial de membrana evita a entrada de Cl-. 
 
As diferentes células lidam de maneiras diferentes com os problemas 
osmóticos. 
 
 
Estômatos 
Funções dos transportadores 
Bomba de cálcio mantém baixa a [Ca2+]. 
Alberts et al. 2011 
Importante para o funcionamento de proteínas e usado 
para desencadear eventos intracelulares. 
Também é ATPase! 
 
Funções dos transportadores 
Transportadores acoplados exploram gradientes para adquirir 
nutrientes ativamente 
Alberts et al. 2011 
Funções dos transportadores 
Transportadores acoplados exploram gradientes para adquirir 
nutrientes ativamente 
Alberts et al. 2011 
Funções dos transportadores 
Em plantas, fungos e bactérias, os gradientes de H+ direcionam o 
transporte de membrana. 
Alberts et al. 2011 
Cria polaridade. 
 
Torna o meio externo mais ácido. 
 
Pode ser “movida à luz”. 
 
Pode ser encontrada nas mitocôndrias 
e outras organelas. 
Canais iônicos e potencial de membrana 
Canais iônicos permitem a passagem de pequenas 
moléculas hidrossolúveis. 
 
Formam poros aquosos transmembrânicos – permite 
o movimento passivo. 
 
Passagem rápida para dentro e para fora da célula. 
 
Porinas, junções comunicantes (gap)... 
 
Geralmente estreitos e seletivos – evitar “vazamento”. 
Cooper et al. 
Canais iônicos e potencial de membrana 
Canais iônicos são seletivos e controlados 
Canal de Na+ 
Canal de K+ 
Diâmetro – 
seletividade estrutural 
Distribuição de 
amino ácidos – 
seletividade química 
Cooper et al. 
Canais iônicos e potencial de membrana 
Canais iônicos são seletivos e controlados 
Alberts et al. 2011 
Não estão sempre abertos! 
 
Necessidade de estímulo! 
 
 
Passagem de muito mais moléculas do que proteínas transportadoras. 
 
Não podem acoplar o movimento a uma fonte de energia. 
 
Servem para tornar a membrana transitoriamente permeável a íons 
como Na+, K+, Ca2+ e Cl-. 
 
Criam o potencial de membrana: importantíssimo para a transmissão 
de sinais elétricos. 
Canais iônicos e potencial de membrana 
Como sabemos sobre o funcionamento desses canais? 
Alberts et al. 2011 
Técnica “patch-clamp” 
Mudança nas correntes elétricas. 
 
Possível medir o fluxo que passa 
através de uma única proteína. 
 
Exposição a diferentes voltagens 
indicam como funciona a 
abertura e o fechamento dos 
canais. 
Canais iônicos e potencial de membrana 
Estímulos diferentes influenciam o funcionamento dos canais 
A
lb
erts et al. 2
0
1
1
 
A audição dos vertebrados 
depende de canais controlados 
por estresse. 
Canais iônicos e potencial de membrana 
Canais iônicos controlados por voltagem respondem ao potencial de 
membrana 
Os próprios canais iônicos controlam o potencial de membrana. 
O potencial de membrana é governado pela permeabilidade da membrana a 
íons específicos. 
Em repouso, os canais de escape de K+ altera o 
equilíbrio nos dois lados da membrana. 
Alberts et al. 2011 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Alberts et al. 2011 
Neurônios são células especializadas em transmitir sinais. 
 
Sinais são transmitidos através de mudanças no potencial elétrico das 
membranas. 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Alberts et al. 2011 
Potencial de membrana propicia comunicação rápida à longa distância 
Impulso nervoso (estímulo elétrico) estimula a abertura/fechamento dos 
canais iônicos na membrana dos neurônios. 
Neurônios gigantes de lula 
serviram e servem para 
estudarmos os impulsos 
nervosos. 
Potenciais de ação são consequência direta das 
propriedades dos canais iônicos controlados 
por voltagem! 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Alberts et al. 2011 
Potenciais de ação: canais de sódio controlados por voltagem 
Súbita despolarização! estimulada por 
neurotransmissores. 
 
Abertura temporária dos canais de Na+ 
controlados por voltagem. 
Potencial no qual a força 
motora eletroquímica é igual a 
zero para o movimento de Na+ 
 
Se o potencial permanecesse 
assim: 
Esses canais apresentam um 
mecanismo que inativa a 
proteína até o potencial de 
membrana voltar ao normal. 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Potenciaisde ação: canais de sódio controlados por voltagem 
Alberts et al. 2011 
Canais de K+ controlados por voltagem 
permitem o retorno da concentração de 
potássio. 
 
Ficam abertas e inativas enquanto a 
membrana encontra-se despolarizada. 
Como resultado, trazem a polarização da 
membrana de volta. 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Potenciais de ação: canais de sódio controlados por voltagem 
Alberts et al. 2011 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Canais de cálcio controlados por voltagem convertem sinais químicos 
nos terminais nervosos 
Sinapses – transmissão do impulso nervoso entre as células. 
 
Neurotransmissores – pequenas moléculas sinalizadoras. 
 
A liberação dessas vesículas depende dos canais de Ca2+ controlados por 
voltagem. 
Alberts et al. 2011 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Canais de cálcio controlados por voltagem convertem sinais químicos 
nos terminais nervosos 
Alberts et al. 2011 Canais de Ca2+ controlados por 
voltagem concentram-se na 
membrana pré-sináptica. 
 
Ca2+ desencadeia a fusão das 
vesículas sinápticas com a 
membrana plasmática. 
 
Sinal elétrico é convertido em 
sinal químico. 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Canais controlados por transmissor nas células-alvo convertem sinais 
químicos novamente em sinais elétricos 
Alberts et al. 2011 A ligação ao receptor dispara 
uma mudança de potencial de 
membrana da célula-alvo. 
 
Neurotransmissor é removido da 
fenda sináptica, assegurando a 
fidelidade da passagem de 
informação. 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Canais controlados por transmissor nas células-alvo convertem sinais 
químicos novamente em sinais elétricos 
Alberts et al. 2011 
Receptores de neurotransmissores podem ser de vários tipos. 
 
Canais iônicos controlados por transmissor apresentam respostas mais rápidas. 
Neurônio - músculo 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Neurônios recebem estímulos de informação, tanto excitatórias como 
inibitórias 
Existem neurônios diferentes para cada uma das funções. 
 
Curare e estricnina agem de maneiras antagonista, mas 
são excelentes venenos. 
 
Ligam-se a diferentes receptores – define se é excitatório 
ou inibitório. 
 
Glutamato e acetilcolina – excitatórios – cátions. 
GABA e glicina – inibitórios – ânions. 
 
 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Neurônios recebem estímulos de informação, tanto excitatórias como 
inibitórias 
Na inibitória o influxo de cloro é naturalmente impedido porque a força motora 
no momento do estímulo é próxima a zero. Porém, quando o sódio começa a 
entrar, o potencial de membrana é alterado e o cloro começa a entrar na célula 
também. O cloro inibe a mudança do potencial de membrana e impede a 
transmissão do sinal. 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Neurônios recebem estímulos de informação, tanto excitatórias como 
inibitórias 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
Canais iônicos controlados por transmissor são os principais alvos de 
fármacos psicoativos. 
Valium, Ambien e Temazepan – canais controlados por GABA. 
Prozac – bloqueia a recaptação da serotonina (excitatório). 
 
Diferentes neurônios, diferentes receptores (embora parecidos). 
 
As conexões sinápticas são a base do funcionamento do cérebro. 
Por que não passar a informação sempre na forma elétrica? 
Combinação das sinapses. 
Canais iônicos e a sinalização nervosa 
A transmissão dos diferentes estímulos é dependente da diversidade 
de receptores e canais iônicos presentes em cada neurônio do cérebro. 
Dessa forma, cada célula vai interpretar e responder a um mesmo 
estímulo de maneiras distintas. Essa informação pode ser preservada, 
mantendo informações de eventos passados. Dessa forma, as 
memórias são armazenadas. 
Sinalização celular 
Próxima aula... 
Videos podem ser acessado nessa página: 
 
 
http://garlandscience.com/garlandscience_resources/book_r
esources.jsf?isbn=9780815341291&landing=student 
 
 
Escolham o Capítulo 12 – Transporte de membrana