Seminário Bioquímica Membranas

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MEMBRANAS BIOLÓGICAS
TERESINA 2017.2
FACULDADE INTEGRAL DIFERENCIAL- FACID – DeVry
BACHARELADO EM MEDICINA- BLOCO I
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA
PROFESSORA: HELENA MARIA
Fonte: Google imagens
Membranas Biológicas
Definem limites externos e controlam o tráfego molecular e iônico.
Fundamental para conservação de energia e comunicação entre células.
Não são barreiras meramente passivas.
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Cada membrana possui lipídeos e proteínas próprios
Reflete a diversidade de papéis biológicos.
Presença de conjuntos característicos de lipídios.
Composição proteica ainda mais ampla: especialização funcional.
Algumas proteínas são covalentemente ligadas aos oligossacarídeos.
Algumas são ligadas a um ou mais lipídios de forma covalente: âncoras hidrofóbicas.
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As membranas compartilham algumas propriedades fundamentais
Permeabilidade polar x apolar
Modelo do mosaico fluido.
Orientação assimétrica das proteínas: laterização: funcional.
Fluidez: interações não covalentes.
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A bicamada lipídica é o elemento estrutural básico
Esfingolipídios e esteróis são insolúveis em água. Quando misturados com água formam agregados
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Tipos de proteínas de membrana
Integrais (intrínsecas): associadas à bicamada lipídica. São removíveis por agentes que interferem com as interações hidrofóbicas
Periféricas (extrínseca): associadas por interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio com domínios hidrofóbicos de proteínas integrais e grupos polares dos lipídios. Liberadas por carbonato com pH alto, por exemplo
Anfitrópicas: Encontradas tanto no citosol quanto em associação com as membranas
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A topologia de um proteína integral de membrana pode ser predita a partir de sua sequência de aminoácidos
A hidrofobicidade total de uma sequência de aminoácidos é estimada somando-se as energias livres de transferência dos resíduos presentes na sequência.
Índice de Hidropatia: para procurar em uma sequência polipeptídica segmentos que podem, potencialmente, atravessar a membrana
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Lipídios ligados de maneira covalente ancoram algumas proteínas de membranas
Algumas proteínas de membrana possuem um ou mais lipídios ligados de forma covalente:
Ácidos graxos de cadeia longa
Isoprenóides
Esteróis
Derivados glicosilados do fosfatidilinositol (GPI)
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Grupos acila na bicamada interior são ordenados em graus variados
A flexibilidade da bicamada lipídica depende da temperatura e da natureza dos lipídios:
Baixa-Fase gel semi-sólida
Intermediária- Estado líquido-desordenado
Alta-Estado líquido-ordenado
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A movimentação de lipídios através da bicamada requer catálise
A transposição de moléculas lipídicas de uma monocamada para outra é chamada de movimento transbicamada ou flip-flop
Proteína filipase: fornece uma via energeticamente mais favorável e rápida que a transposição não-catalisada.
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Os esfingolipídios e o colesterol reúnem-se em balsas na membrana
 Associações estáveis entre os esfingolipídios e o colesterol no folheto externo produz Microdomínios (balsas) 
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As caveolinas definem uma classe especial na membrana
Proteína integral com dois domínio globulares.
Prende o colesterol na membrana e sua presença força a bicamada a curvar-se => caveolae ( balsas incomuns: envolvem os dois folhetos)
Caveolae: tráfego para o interior das células e transdução de sinais.
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Algumas proteínas integrais de membranas medeiam as interações célula-célula e a adesão
Integrinas: heterodiméricas. OBS: mutação gene da integrina.
Caderinas: interações homofílicas
Proteínas semelhantes à imunoglobinas: sofrem interações homofílicas ou heterofílicas com integrina
Selectina: na presença de cálcio ligam-se a polissacarídeos. (células sanguíneas e endoteliais => coagulação)
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A fusão entre membranas é um fenômeno central em muitos processos biológicos
Reconhecimento
Superfícies justapostas.
Localmente rompidas (Hemifusão).
Fusão => bicamada contínua única
Tempo apropriado
Eventos mediados por proteínas de fusão
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Processos que envolvem fusão
Entrada na célula hospedeira de um vírus com membrana (gripe)
 Liberação neurotransmissores por exocitose.
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Transportes de Solutos Através das Membranas
O transporte passivo é facilitado por proteínas de membrana.
Exemplos: Bombas ATPases; Canais iônicos; Proteínas transportadoras.
Fonte: Bio-Neuro Psicologia PUC Rio
Transportes de Solutos Através das Membranas
Os transportadores podem ser agrupados em superfamílias com base em suas estruturas.
Carreadoras 
 Canais 
Cada superfamília possui propriedades estruturais similares.
Fonte: Google Imagens
Transportes de Solutos Através das Membranas
O transportador da glicose dos eritrócitos (GLUT1) medeia o transporte passivo.
Fonte: Universidade de Cambridge
Transportes de Solutos Através das Membranas
Transporte defeituoso da água e da glicose em duas formas de diabetes
Diabetes melito tipo I: GLUT4
Diabetes insípido: AQP-2
Fonte: Medicina Geriátrica
Transportes de Solutos Através das Membranas
O trocador cloreto-bicarbonato catalisa o cobre-transporte eletricamente neutro de ambos através da membrana plasmática
Fonte: Universidade Federal Fluminense
Transportes de Solutos Através das Membranas
A movimentação do soluto contra um gradiente de concentração é resultante de um transporte ativo
Transporte ativo primário 
Transporte ativo secundário 
Fonte: Racha Cuca
https://rachacuca.com.br/educacao/biologia/transporte-pelas-membranas/
As ATPases tipo P são fosforiladas durante seus ciclos catalíticos
Os inibidores potentes e específicos são: ouabina e palitoxina
Proteína integral
Importância da mudança conformacional
Transportadora de cátions reversivelmente
Na célula animal a enzima ATPase transporta íons sódio e potássio. 
Fonte: Bases-biológicas-blogger
Bombas de íon cálcio tipo P mantém a baixa concentração de cálcio no citosol
Os íons cálcio são bombardeados por citosol bomba de íons de cálcio da membrana plasmática
Os íons são bombardeados para dentro da sua luz: bomba de íons de cálcio do retículo endoplasmático e sarcoplasmático
A bomba de íon de cálcio é da membrana plasmática e as bombas SERCA são proteínas integrais que oscilam entre duas conformações em um mecanismo semelhante entre duas conformações.
Todos os transportadores ATPases do tipo P compartilham a mesma estrutura básica.
As ATPases tipo F são bombas de prótons repulsivos impulsionadas por ATP
O papel central nas relações conservadores de energia.
Reação catalisada reversível
Catalisam a passagem das transmembranas dos prótons
ATPases tipo V são transportadoras de prótons relacionados em forma estrutural com as ATPases tipo F
Quando a reação é inversa as ATPases tipo F recebem o nome de ATPases síntases.
Fonte: Articles/Physiological Reviews
Transportadores ABC usam ATP para impulsionar o transporte ativo de uma grande variedade de substratos
É uma proteína integral e alvo de projeção de novos medicamentos
ABC em humanos: transportador multidroga 
São transportadores dependentes de ATP
Os gradientes iônicos fornecem a energia para o transporte ativo secundário
Os gradientes iônicos formados pelo transporte primário de sódio iônico ou H+ podem fornecer a força de impulsão para o cotransporte de outros solutos
Transportador da lactose: é membro da superfamília de facilitadores principais (MFS) 
Cotransportadores Na+ e glicose (nas células epitelias do intestino)
Fonte:Ebah
CANAL IÔNICO DEFEITUOSO CAUSA FIBROSE CÍSTICA
Fonte: Lehninger terceira edição 
Doença hereditária relativamente comum e séria
Obstrução do fluxo de ar devido ao espessamento da camada de muco dos pulmões
Gene defeituoso: codifica uma proteína de membrana chamada de regulador da condutânciatransmembrana da FC
Problema: Canal de Cl
AS AQUAPORINAS FORMAM CANAIS HIDROFÍLICOS TRANSMEMBRANOSOS PARA A PASSAGEM DE ÁGUA
Fonte: Google imagens
Fonte: Google imagens
São proteínas integrais que fornecem canais para a movimentação rápida de moléculas de água através de todas as membranas plasmadas;
Reabsorvem água durante a formação da urina
O bloqueio de prótons se deve a estrutura;
CANAIS IÔNICOS SELETIVOS PERMITEM A RÁPIDA MOVIMENTAÇÃO DE IONS ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
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Determinam a permeabilidade da membrana plasmática
Canais iônicos diferem-se dos transportadores de íons devido:
Velocidade de fluxo 
Saturação
Dependentes : abertos ou fechados de acordo com algum evento celular
A FUNÇAO DO CANAL IÔNICO É MEDIDA ELETRICAMENTE
Fonte: Google imagens
Pinçamento de membrana
A ESTRUTURA DE UM CANAL DE K+ MOSTRA A BASE DE SUA ESPECIFICIDADE
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O CANAL NEURONAL DE NA+ É UM CANAL IONICO DEPENDENTE DE VOLTAGEM
Canais de Na+: sensíveis a variação nos gradientes elétricos
Velocidade do fluxo muito alto
Quanto maior a corrente maior o tempo de abertura
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O RECEPTOR DA ACETILCOLINA É UM CANAL IONICO DEPENDENTE DE UM LIGANTE
Sítios de ligação da ACh
NA + e CA 2+ 
Fonte: Google imagens
Receptor nicotínico da acetilcolina
É típico de muitos outros canais iônicos que produzem sinais elétricos ou a eles respondem