AULA 06 biofisica das membranas

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Biofísica das membranas
Prof. Msc. Antonio Gomes da Silva Neto
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A Célula
Conceitos:
A unidade fundamental dos seres vivos.
A menor estrutura biológica capaz de ter vida autônoma.
Suficiência de alimento:
Autótrofos e Heterótrofos.
As células, tanto de seres vivos uni, como pluricelulares, são classificados em três tipos gerais, de acordo com o refinamento estrutural:
1. Procariócitos;
2. Eucariócitos;
3. Fotossintéticas.
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Os procariócitos são as menores células conhecidas, e compreendem as ricketsias, espiroquetas, certas algas e as eubactérias entre outras.
Os eucariócitos são muito maiores, e compreendem os fungos, protozoários, algas superiores, e as células dos seres superiores, tanto vegetais quanto animais.
As fotossintéticas são células vegetais, em sua maioria, e produzem glicose e amido.	
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Membrana plasmática ou celular
A membrana plasmática ou celular, separa o meio intracelular do extracelular e é a principal responsável pelo controle da penetração e saída de substâncias da célula.
(JUNQUEIRA; CARNEIRO 2005)
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Membranas Biológicas
		As membranas são os contornos das células, compostos por uma bicamada lipídica.	
		A Membrana plasmática e composta por uma bicamada de fosfolipídios e contém proteínas (algumas são proteínas intrínsecas, outras são proteínas transmembrana que transportam moléculas para dentro e para fora das células ou agem como receptores da superfície celular). Todas as membranas são compostas de uma bicamada lipídica que contém fosfolipídios compostos de ácidos graxos saturados e insaturados.
	
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Esquema da Membrana Plasmática
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Biomembranas
A membrana celular ou biomembrana, é um sistema aberto que permite o intercâmbio permanente de moléculas complexas e de espécimes iônicos entre o interior e o exterior da célula.
Sua espessura é da ordem de 7 a 10 nm.
A permeabilidade celular é resultado da atividade fisiológica da célula acompanhada de fenômenos elétricos na membrana.
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A biomembrana permite a separação de espécimes carregados gerando gradientes de concentração iônica e de carga elétrica.
As biomembranas são impermeáveis aos íons orgânicos complexos e semipermeáveis a alguns tipos de espécimes iônicos.
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A biomembrana separa dois meios denominados intracelular e extracelular.
Esses meios são líquidos em forma de solução com características salinas.
Moléculas suspensas nesses líquidos encontram-se ionizadas, movendo-se livremente, mesmo assim os líquidos são quase eletricamente neutros (a concentração de ânions é muito próxima à concentração de cátions).
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Transporte dos íons
Um fluxo iônico em virtude da influência de uma diferença de pressão;
Uma difusão iônica em decorrência de uma diferença de potencial químico;
Uma migração em um campo elétrico;
Um transporte ativo, ou seja, que ocorre em virtude de uma intervenção direta da membrana.
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Conceito de compartimentação
		No espaço sem barreiras, as trocas de energia e matéria se fazem livremente;
		A compartimentação é o estabelecimento de duas regiões no espaço, separadas fisicamente por uma barreira, e funcionalmente por um trânsito seletivo;
		Sem compartimentação, não há seres vivos. A estrutura fundamental para a compartimentação, nos seres vivos é a membrana biológica.	
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Modelos conceituais
Membrana Paucimolecular de Davson e Danielli: O método supõe a existência de poucas espécies de moléculas. 
	“Seria uma dupla camada lipídica, com as extremidades hidrofóbicas voltadas para dentro da membrana, e proteínas globulares adjacentes aos terminais hidrofílicos do lipídio.”
Membrana Unitária de Robertson: A proteína apresentaria-se esticada, e cada cadeia polipeptídica associada aos lipídios, formando uma unidade estrutural.
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Modelo do Mosaico Fluido: Sugerido por Singer e Nicholson, onde as proteínas da membrana estão engastadas na camada lipídica, do lado interno, do lado externo, ou atravessando completamente a membrana. Existe uma grande variedade de proteínas membranais. A fluidez está condicionada ao tipo de ligações intermoleculares da membrana.
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Evolução dos modelos
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O modelo de Singer e Nicholson responde a uma série de requisitos morfológicos necessários ao funcionamento celular.
Exemplos: As proteínas que, na matriz lipídica, flutuam parcialmente imersas e voltadas para o meio extracelular atendem às necessidades topológicas dos receptores de membrana para drogas e hormônios;
Enquanto aquelas de imersão parcial, mas voltadas para a superfície citoplasmática, atendem a requisitos posicionais de enzimas associadas à membrana celular.		
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Composição lipídica da membrana celular
Três tipos de lipídios estão presentes na membrana da célula animal:
Fosfolipídios: lecitina, esfingomielina, fosfatidilcolina, fosfatidileletanolamina, fosfatidilserina;
Glicolipídios;
Esteróides: colesterol.
(Segundo: ROUSER, NELSON & FLEISCHER)
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Estudos têm demonstrado que a zona mais central da membrana celular é dotada de fluidez;
As moléculas de colesterol são capazes de reduzir essa fluidez, enquanto os fosfolipídios tendem a aumentá-la.
A baixa temperatura, os íons Ca e Mg diminuem a fluidez;
Certos estados patológicos.
Fluidez da Membrana Celular
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Membrana morfofuncional - modelos
		Poros ou canais: São passagens que permitem a comunicação entre o lado externo e o interno da célula. Os canais podem ser olhados como uma “falha”na continuidade da membrana.
Os canais podem possuir carga positiva, negativa, ou serem destituídos de carga elétrica.
Além da carga, o diâmetro dos canais seleciona os passantes conforme o volume dos íons.
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Concentração dos íons e direção dos transportes
O trânsito, nos canais, é passivo, e se faz de acordo com o gradiente de concentração.
“Sempre do lado mais concentrado, para o menos concentrado”.
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		Zonas de difusão Facilitada (ZDF): São regiões que possuem moléculas de uma determinada espécie química, em alta concentração. Daí, moléculas afins se difundem com mais facilidade através dessas zonas.
Processos imunológicos: permeia antígenos e anticorpos.
Hormônios esteróides.
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		Receptores: São sítios capazes de receber moléculas específicas. Com a ligação dessas moléculas, uma mensagem é transmitida, e a célula aciona mecanismos de abertura ou fechamento de poros, entrada ou saída de substâncias.
	Exemplo: O receptor de insulina, ao receber essa molécula, inicia o processo de absorção da glicose pela célula, além de outros processos fisiológicos.
	Os receptores, frequêntemente estão associados aos operadores.
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Existem receptores na membrana e no citosol.
Membrana: são para a insulina, glucagon, hormônios protéicos, adrenalina, acetilcolina.
Citosol: reconhecem os hormônios lipídicos que atravessam facilmente a membrana, como os andrógenos, estrógenos e corticosteróides.
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		Operadores: São mecanismos capazes de realizar transporte ativo, isto é, contra gradientes de concentração, elétrico, ou ambos.
Os operadores utilizam ATP como fonte de energia;
O sentido normal do trânsito é unidirecional: operadores que introduzem substâncias na célula, não são os mesmos que excretam essas mesmas substâncias.
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Membrana celular e Parede celular
A membrana é responsável pelo potencial de estado fixo e potencial de ação, que resulta de distribuição assimétrica de ânions e cátions, sendo o exterior positivo.
A parede celular tem carga negativa devido a presença de glucídes, fosfolipídes e proteínas, é responsável pelas propriedades eletroforéticas de células, pela comunicação, reconhecimento, e adesão celular.
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DURAN, J. E. R. Biofísica: Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Prentice Hall Brasil, 2005.
HEINENE, I. F. Biofísica Básica. São Paulo: Atheneu Editora, 2002. 
GARCIA, E. A. C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002. 
JUNQUEIRA, Luiz
Carlos, José Carneiro. Biologia Molecular e Celular. 8a ed. – Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
Bibliografia