Aula Bioeletrogênese 17

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BIOELETROGÊNESE
Raphael de Souza Pinto
OBJETIVOS
Elucidar o papel da bioeletrogênese
e sua aplicação em processos biológicos em 
diversos tipos celulares
BIOELETROGÊNESE
Síntese de 
eletricidade no 
organismo
MEMBRANA CELULAR
MEMBRANA CELULAR
• Modelo Mosaico Fluido
• Lipídios
• Esteróis
• Proteínas
LIPÍDIOS DA MEMBRANA
• Fosfolipídeos
• Glicolipídeos
• Colesterol
FOSFOLIPÍDIOS
• São a classe principal dos lipídios de membranas
Ácido Graxo
Ácido Graxo
G
L
I
C
E
R
O
L Fosfato Álcool
FOSFOLIPÍDIOS
• Responsável pela formação da
bicamada lipídica;
• Responsável pela permeabilidade
passiva das membranas
FOSFOLIPÍDIOS
Tipos de fosfolipídios em membranas
GLICOLIPÍDIOS
Tem funções de receptores ou de 
antígenos
ESTERÓIS
• Manutenção da fluidez da
membrana plasmática
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
Incluem enzimas, proteínas de transporte, receptores para 
hormônios e neurotransmissores
• Divididos em dois grupos:
• Integrais
• Periféricas
PROTEÍNAS INTEGRAIS DE 
MEMBRANA
• São aquelas firmemente associadas com as membranas e são
removíveis apenas pelo uso de agentes que interferem com as
interações hidrofóbicas.
PROTEÍNAS PERIFÉRICAS DE 
MEMBRANA
• São aquelas que se associam com as membranas por meio de
interações eletrostáticas e pontes de hidrogênio que
estabelecem com proteínas integrais ou grupos polares dos
lipídios de membrana.
GLICOPROTEÍNAS
• Possui um oligossacarídeo ligado a um aminoácido da cadeia
polipeptídica da proteína de membrana.
CONSTITUINTES DA MEMBRANA 
PLASMÁTICA
Carboidrato
Glicoproteína
Glicolipídio
Fluido
Extracelular
Colesterol
Citoplasma
Filamentos do 
citoesqueleto
Proteína 
Periférica Proteína 
Intríseca
Características das membranas
1. Fluidez da membrana
- Fluidez bidimensional
- Composição dos fosfolípides
- Colesterol
2. Assimetria da Bicamada Lipídica
3. Permeabilidade a Bicamada lipídica
Fluidez da membrana
Composição dos fosfolípides 
Fluidez:
• Caudas curtas > longas
• Insaturados > Saturados
Colesterol
• Quanto mais colesterol, mais rígida a bicamada lipídica
tornando-a menos fluida e menos permeável
• Motivo: devido as seus rígidos anéis planos de esteroide
Assimetria da Bicamada Lipídica
• Diferenças na composição da bicamada entre 
as faces intracelular e extracelular
Permeabilidade da MP
Funções
• Determinar a composição diferencial entre o citosol e 
o meio extracelular
• Importação e exportação de substâncias
• Barreira Seletiva
• Sistemas enzimáticos
• Sinalização celular
• Mobilidade celular
Permeabilidade Seletiva
A entrada e saída de substâncias vai depender
- tamanho da partícula
- grau de solubilidade em lipídios
- reconhecimento químico por receptores específicos
Partículas pequenas e/ou solúveis em lipídios - atravessam a
membrana sem deformações através  Transporte passivo
Transporte ativo
Partículas maiores- deformações da membrana Endocitose
TIPOS DE TRANSPORTE
FAGOCITOSE
PINOCITOSE
ENDOCITOSE MEDIADA POR RECEPTORES
GLUT-2
Glicose
K+
K+
Ca++
+
+
+
+
+
+
+
+
Glicose - P
Glicose
ATP
ATP/ADP
Glicólise
Adenilato 
ciclase cAMP
PKA
Fosfolipase C
PKC
IP3
DAG
Ca++
IP2
Ca++...
Secreção de insulina 
- Exocitose
Acetilcolina
Glucagon
GLP1
Β adrenérg
SS
 adrenérg
TIPOS DE TRANSPORTE – Mediados por 
proteínas
Transporte passivo- sem gasto de energia
• Processo de difusão: deslocamentos das 
moléculas de acordo com a CONCENTRAÇÃO
Maior Menor
A favor do gradiente de concentração
Partículas grandes e 
densas se difundem 
mais lentamente do 
que pequenas e 
densas.
Aumento de 
temperatura, 
aumenta a 
velocidade da 
difusão 
Difusão simples
• Soluto do meio mais concentrado para o 
menos concentrado
Difusão facilitada
• Açúcares, aminoácidos e certas vitaminas
necessitam de enzimas transportadoras
chamadas permeases ou transportadores.
©2008 by National Academy of Sciences
Mecanismo de Ação
β β
α α
G
L
IC
O
S
E
Meio Extracelular
Meio Intracelular
Grb2
SoS
GTP- rasGDP- ras
raf
MAPKK
MAP quinase
Expressão gênica
Crescimento
Dif celular
PP
P
PP
PP P
IRS-1
PShc P
GLUT4
PKC atípica
p70S6K Síntese de proteínas
PDK-1
Akt
PI3-quinase
PI
PI3-P
PI3,4-P2
PI3,4,5-
P3
Canal de Vazamento
Abre e fecha aleatoriamente
Encontrado em todas as células
Não gastam ATP, pois transporta íons a favor do
gradiente de concentração.
É 100x mais permeável ao potássio que para o
sódio
K+
Canal Controlado por ligantes
Estímulo químico (neurotransmissores, hormônios
e íons)
Existentes em alguns neurônios sensoriais,
dendritos e soma de interneurônios e neurônios
motores
K+
acetilcolina Ca2+
Na+
Abre o canal com a mudança no 
potencial de membrana
Canal Mecanicamente Controlado
Abre e fecha aleatoriamente
Estímulo mecânico na forma de vibração,
toque, pressão ou estiramento de tecido
Canal Controlado por voltagem
K+
-70mV-50mV
Transp. Ativo – com gasto de energia
Contra o gradiente 
de concentração
Bomba Sódio – Potássio ATPase
Transporte ativo secundário 
Outros tipos de ATPase
• Existem três classes principais:
 ATPase do tipo-P
 ATPase do tipo-V
 ATPase do tipo-F
ATPase do tipo-F (ATP sintetase)
Sinalização Neuronal
Sinais elétricos nos neurônios
• Excitabilidade elétrica- potencial de ação ou impulso 
nervoso. 
• Movimento de íons (sódio e potássio) nos canais 
iônicos na membrana plasmática do neurônio com 
velocidade constante que variam entre 0,5 a 130 
metros/segundo ou 1,6 a 448 km/h.
• Dois tipos: Potenciais graduados (curtas distâncias) e 
Potenciais de ação (longas distâncias)
Potencial de Ação muscular ≠ Potencial de Ação nervoso
POTENCIAL DE MEMBRANA
Voltímetro
Sinais Elétricos no Sistema Nervoso
• Pulsos hiperpolarizantes = ação local
• Pulsos despolarizantes sublimiar = ação
local
• Pulsos despolarizantes acima do limiar =
Potencial de ação propagado
Limiares de Excitabilidade
Potencial de ação e período 
refratário
Impulsos eléticos para
despolarização
Períodos refratários curtos
Período refratário
absoluto/ relativo
Fases do Potencial de ação
1- Despolarização 
2- Repolarização
Potencial de ação
Impulso Nervoso
• Polarização da membrana por uma troca de íons
BIOELETROGÊNESE
Potencial Eletroquímico
Bomba Na/K ATPase
Condução saltatória
• Potencial de ação que ocorre mais rapidamente pela 
distribuição desigual dos canais controlados por voltagem em 
axônios mielinizados
• Os canais encontram-se principalmente no nó de Ranvier
onde não existe bainha de mielina.
A corrente elétrica flui pelo líquido 
extracelular circundando a bainha de 
mielina e pelo citosol de um nó para outro.
O P.A. no primeiro nó geram correntes 
iônicas no citosol que despolarizam a 
membrana até o limiar, abrindo os canais 
de Na+ no segundo nó.
Velocidades de transmissão do 
impulso nervos
Esclerose
Múltipla
Transmissão Sináptica
• Elétricas
– Gap junctions ou junções comunicantes
– Correntes iônicas
• Químicas
– Fenda Sináptica
– Mediadores Químicos (Neurotransmissores)
Sinapse
Elétrica
Química
Sinapses
• Essenciais para a homeostasia, infiltrando e 
integrando a informação
Neurônio PRÉ-ganglionar Neurônio PÓS-ganglionar
DIREÇÃO DO SINAL
sinapseDoenças e distúrbios psiquiátricos resultam de problemas na 
sinapse. Drogas e medicamentos também agem nessa ligação 
neuromuscular
Classificação de acordo com local de 
sinapse
• Axodendrítica: 
axônio → dendrito
• Axossomática: 
axônio → corpo celular
• Axoaxônica : 
axônio → axônio
Sinapse elétrica
• Potencial de ação passam diretamente entre células 
adjacentes, através de estruturas chamadas de junções 
comunicantes ou gap.
• Cada junção contém centenas de conexonas tubulares que 
atuam como túnel conectando o citosol das duas células 
possibilitando a troca de íons
• Comuns nos músculos cardíaco , liso visceral e no embrião
Vantagens:
Comunicação mais rápida- passagem 
direta pelas junções comunicantes
Sincronização de fibras musculares com 
grupos neuronais
Sinapse Química
• As membranas dos neurônios estão muito próximas, mas não 
se tocam. Separadas pela fenda sináptica num espaço 
preenchido pelo líquido intersticial. 
• Forma indireta de transmissão de informação: neurônio pré-
sináptico libera neurotransmissores (sinal químico) que são 
captados pelos receptores do neurônio pós-sináptico. 
• Transmissão mais lenta dos sinais nervosos
Sinapse Química e Junção
Neuromuscular
Receptores pós-sinápticos
Ionotrópicos Metabotrópicos
A interação entre os neurotransmissores e os receptores
ocorre por um processo do tipo “chave e fechadura” que 
causa geralmente a abertura de um canal iônico
Ionotrópicos
Sítio de ligação no neurotransmissor + canal iônico na 
mesma proteína
Metabotrópicos
• Os receptores metabotrópicos não
possuem canais iônicos, mas estão
ligados a proteínas G no lado
interior da membrana celular que é
esponsável por passar a mensagem
ao interior da célula.
Pós-sináptico excitatório e inibitório
Efeito pós-sináptico diferentes para os mesmos transmissores. 
• Excitatório – neurotransmissor que despolariza a membrana. 
Normalmente, se inicia um impulso com mais de um potencial 
pós-sináptico excitatório (PPSE)
• Inibição- neurotransmissor que hiperpolariza dificultando a 
geração do impulso, pois a o interior torna-se mais negativo e 
longe do limiar de repouso (PPSI)
Ex: Acetilcolina 
Receptor ionotrópico → canais de cálcio → PPSE
Receptor metabotrópico → canais de potássio → PSSI
Neurotransmissores
• São conhecidos aproximadamente 100 substâncias 
neurotrasmissores, resultando na excitação ou 
inibição dos neurônios pós-sinápticos. 
• Divididos em 2 classes de acordo com o tamanho:
Molécula pequena Neuropeptídeos
• Acetilcolina
• Aminoácidos
• Aminas biogênicas (aminoácidos 
descarboxilados. Ex: dopamina, 
serotonina, epinefrina)
• ATP 
• Purinas 
• Óxido nítrico
Constituídos de 3 a 40 aminoácidos ligados 
por ligação peptídica
•Sustância P (dor)
•Endorfinas
•Angiotensina II
•Colecistoquina
Doenças ligadas aos neurotransmissores
Doença de Parkinson
A rigidez muscular que ocorre 
nesta doença, é decorrente da 
degeneração dos neurônios que 
liberam dopamina. 
Neurotransmissor responsável 
pelo tônus muscular.
Depressão
Pesquisas sugerem que essa 
patologia esteja ligada ao 
desequilíbrio da serotonina, 
norepinefrina e dopamina no 
encéfalo. Tratamento 
medicamentoso é feito com 
inibidores de recaptação de 
serotonina, prolongando a 
sua atividade na sinápse.
Anestesia
• Provocam perda reversível da percepção sensitiva numa área
restrita do corpo;
• Bloqueiam a geração e condução dos impulsos nervosos em
todas as partes do neurônio com as quais entram em contado. 
CONCLUSÃO
A Bioeletrogênese é um mecanismo 
celular desencadeado por uma 
alteração na permeabilidade da 
membrana que permite diversos 
mecanismos na transdução de 
sinais em células musculares, 
nervosas e endócrinas
Obrigado
• raphasouzapinto@hotmail.com
• rspinto@usp.br