Biofísica das membranas

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Biofísica das Membranas
Prof. Cláudio Costa
claudio.monteiro@mauriciodenassau.edu.br
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1.Membrana celular
Estrutura elástica que circunda toda célula
Estrutura
Camada lipoproteíca
Barreira à passagem da água e solutos hidrosolúveis (camada lipídica)
Proteínas: “Poros”
Membrana separa o líquido intracelular no interior da célula do líquido extracelular
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Cell membrane
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2.Estruturas Básicas
Poros ou canais
Canais de Na+ etc. Seletividade iônica
“Single-channel”
“Gating”
 voltagem, neurotransmissores, moléculas de mensageiros citoplasmáticos ou por estímulos sensoriais de vários
Zonas de difusão facilitada
Alta concentração de moléculas de mesma espécie
Ex: Região para lípides tem alta concentração de moléculas lipídicas
Sistema imune Permeando Ag-Ac
Hormônios esteróides 
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Estruturas Básicas
Receptores
Substância se liga e causa uma série de processos celulares
Ex. Receptor para insulina, Glucagon
Hormônios protéicos, adrenalina, acetilcolina
Calmodulina: Ca+2
Atropina se liga aos receptores muscarínicos da acetilcolina e bloqueia os efeitos da Ach.
Operadores
Transporte de substâncias em sentido único
Transporte ativo
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3.Membranas e Transportes
Ciclo -glutamílico
-glutamil (glutadiona) + aa: interior da célula
Íons Ca+2
ATPase- Ca+2 (Contração muscular)
Ionóforos
Antibióticos
Difusão 
Simples
Facilitada
Transporte ativo
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Transporte através da membrana
Difusão
Movimento ao acaso de substâncias, causado pela energia cinética normal da matéria
Transporte ativo
Movimento de substâncias como resultado de processos químicos que transmitem energia para o movimento.
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Difusão
Difusão, em função dos gradientes de concentração: conceito de equilíbrio dinâmico.
Em I, os fluxos A  B > B  A ; em II, A  B = B  A: atingiu-se o equilíbrio dinâmico
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Diffusion:
is random movement 
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Diffusion across membrane
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Fatores que afetam a velocidade
Concentrações
Peso molecular
Distância
Área da seção
Temperatura
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Transporte Passivo
Difusão Passiva - Muitas substâncias penetram nas células ou delas saem por difusão passiva, isto é, como a distribuição do soluto tende a ser uniforme em todos os pontos do solvente, o soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior celular do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário. Neste processo não há consumo de energia. Ocorre a favor do gradiente.
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PASSAGEM ATRAVÉS DA MEMBRANA
DIFUSÃO : PASSAGEM DE ÍONS
	SIMPLES		FACILITADA
	 			 
SEM CARREADORES		PROTEÍNA CARREADORA
					PERMEAVILIDADE SELETIVA
					COMPORTAS
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Transporte através das membranas
Difusão passiva 
Ocorre através de um gradiente de concentração
Coeficiente de partição óleo/água
Lipossolubilidade e permeabilidade
Difusão facilitada
Sem gasto energético
Transporte ativo
Hidrólise de ATP
Gradiente eletroquímico
Pinocitose
Participação direta da membrana
Gasto de energia
Não necessita de transportadores
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Transporte Passivo
Difusão Facilitada
Algumas substâncias, como a glicose, galactose e alguns aminoácidos têm tamanho superior a 8 Angstrons, o que impede a sua passagem através dos poros. São, ainda, substâncias não solúveis em lipídios, o que também impede a sua difusão pela matriz lipídica da membrana. No entanto, estas substâncias passam através da matriz, por transporte passivo, contando, para isto, com o trabalho de proteínas carregadoras (proteínas transportadoras
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Difusão facilitada
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DIFUSÃO FACILITADA
Fatores que influenciam
Permeabilidade
Diferença de Concentração
Diferença de Pressão
Diferença de Potencial elétrico.
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Difusão Pelos poros
Dimensão dos poros
Efeito da diferença de concentração
Permeabilidade
Intensidade do transporte através da membrana para uma diferença de concentração determinada.
Carga elétrica dos íons sobre a capacidade de se difundir pelos poros da membrana
Canais de Na+ (canais revestidos por carga -)
Canais de K+
Canais de H2O
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Canais
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Osmose
Osmose
A água flui nos dois sentidos, (devido a uma diferença de concentração) mantendo o volume constante da célula
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Transporte Passivo
Osmose
É o fenômeno de difusão em presença de uma membrana semipermeável. Nele, duas soluções de concentrações diferentes estão separadas por uma membrana que é permeável ao solvente e praticamente insolúvel ao soluto. Há, então, passagem do solvente de onde está em maior quantidade (solução hipotônica) para onde está em menor quantidade (solução hipertônica).
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Osmose
Ao invés, a célula vegetal é vulnerável aos ambientes hipertónicos. A saída da água contida no seu vacúolo, provoca uma diminuição do volume celular e, consequentemente, o afastamento da membrana plasmática relativamente à parece celular. Este fenómeno designa-se comumente por plasmólise
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Pressão osmótica
Força necessária para interromper a osmose
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Pressão reversa
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Influência da pressão osmótica
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Osmose para dentro da célula
Osmose para fora da célula
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Equilíbrio osmótico entre líq. Intracelular e extracelular
Hiper
Hipo
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Equilíbrio
Célula colocada meio hipotônica
Passagem da água, por osmose através da membrana celular
Aumento do volume intracelular (Inchaço)
Diminuição do volume extracelular
Diluição das substâncias dissolvidas no intracelular
Concentração aumentada das substâncias dissolvidas no líquido extracelular
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Equilíbrio
Célula colocada em solução hipertônica
Passagem da água, por osmose, para fora da célula.
Diminuição do volume intracelular
Aumento do volume extracelular
Concentração do líquido intracelular
 Diluição do líquido extracelular
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Transporte Ativo
Transporte de substância contra um gradiente de concentração.
É a passagem de uma substância de um menos concentrado para um meio mais concentrado (contra o gradiente), que ocorre com gasto de energia
Utilização de um carreador
Proteínas
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Indigestão e digestão de nutrientes pela célula
Endocitose: englobamento de materiais 
Fagocitose: Matéria particulada
Bactéria
Outra célula
Partícula de tecido em degeneração
Pinocitose
Ingestão de quantidades diminutas de líquido extracelular e de substâncias nele dissolvidas.
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Transporte Ativo
Fagocitose:
 É o nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à formação de pseudópodos, engloba, no seu citoplasma, partículas sólidas. A fagocitose é um processo seletivo, conforme pode ser observado no exemplo da fagocitose de paramécios pelas amebas. Nos mamíferos, a fagocitose é feita por células especializadas na defesa do organismo, como os macrófagos. 
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Fagocitose
Células fagocíticas possuem carga eletronegativas (-)
Objetos que possuem carga eletronegativa são repelidos
Cargas eletropositivas são susceptíveis à fagocitose
Maioria dos objetos particulados normais do líquido extracelular possui carga negativa
Vírus, invasores: POSITIVOS
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Vesícula digestiva
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Transporte Ativo
Pinocitose
É nome dado ao processo pelo qual a célula, graças à delgadas expansões do citoplasma, engloba gotículas de líquido. Formam-se assim vacúolos contendo líquido. Muitas células exibem esse fenômeno, como os macrófagos e as dos capilares sangüíneos. 
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Pinocitose
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Transporte Ativo
Partículas sólidas
Partículas líquidas
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BOMBA SÓDIO POTÁSSIO ATPase
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Transporte Ativo
 Bomba de NA+ e K+ Este tipo de transporte se dá, quando íons como o sódio (Na+) e o potássio (K+), tem que atravessar a membrana contra um gradiente de concentração. 
Encontramos concentrações diferentes, dentro e fora da célula, para o sódio e o potássio. 
Na maioria das células dos organismos superiores a concentração do sódio (Na+) é bem mais baixa dentro
da célula do que fora desta. 
O potássio (K+), apresenta situação inversa, a sua concentração é mais alta dentro da célula do que fora desta. 
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Transporte Ativo
Juntos esses dois receberam o nome de bomba de sódio e potássio. 
Todo este mecanismo de transporte ativo que mantém tais distribuições iônicas é de suma importância para a transmissão do impulso nervoso.
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Bomba Na⁺/K⁺/ATPase e o Impulso nervoso