Resumo de Biofísica - Bioeletricidade

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Bioeletricidade 
Potencial elétrico de membrana 
֎ Todas as células do nosso organismo 
possuem a membrana carregada 
eletricamente, nomeado de potencial 
elétrico de membrana. 
 
֎ Por que ocorre? 
 Pela diferença de cargas entre o meio 
intracelular e extracelular. 
 Excesso de íons de carga positiva no 
meio extracelular. 
 Excesso de carga negativa e outras 
moléculas (principalmente proteínas) de 
carga total negativa no meio intracelular. 
 Equilibrado = potencial de repouso 
 
 
֎ Como se mantém? 
 Devido as proteínas de transporte 
(conjunto de proteínas integrais de 
membrana), essas medeiam o 
transporte de íons dos dois lados da 
membrana, fazendo com que ela seja 
carregada eletricamente. 
Transporte através da membrana 
֎ Estrutura da membrana plasmática: 
modelo do mosaico de fluidos 
(movimentos flip-flop e laterais). 
 
֎ Composição de membrana 
 Lipídeos de membrana: fosfolipídios / 
colesterol (moléculas anfipáticas, de 
cabeça polar (+) e 2 caudas 
hidrofóbicas). 
 Proteínas de membrana: integrais 
(cruzam a bicamada, ajudam no 
transporte) / periféricas (ocupam 
apenas uma parte da bicamada camada) 
 Oligossacarídeos: glicolipídios / 
glicoproteínas. 
Proteínas de membrana 
֎ Muitas das proteínas transmembrana. 
 
֎ Apresentam 3 domínios: 
 
 Domínio extracelular: rico nos 
aminoácidos serina e treonina (possui a 
parte amino terminal). 
 
 Domínio transmembrana: Região da 
proteína que cruza a bicamada lipídica 
(muitas vezes formato α-hélice – 
estrutura 2ª). 
 
 
 Domínio intracelular: possui a parte 
carboxila terminal. 
 
 
Proteínas integrais – Estrutura de barril 
֎ Domínios de hélices transmembranas 
se unem formando um canal na 
membrana. 
 
֎ O canal formado permite a passagem 
de moléculas. 
 
 
Tipos de transporte 
 
֎ Passivo: 
 Difusão simples: moléculas pequenas 
cruzam diretamente. 
 Osmose: moléculas de água que 
cruzam diretamente. 
 Difusão facilitada: mediado por 
proteínas facilitadoras (canais iônicos e 
permeasa (transportadores)). 
 
֎ As moléculas funcionam a favor do 
gradiente elétroquímico. 
 
֎ Transporte Ativo: 
 Bombas de ATP 
 
֎ Funciona também contra o gradiente 
eletroquímico. 
 
Canais Iônicos 
֎ Na maioria das vezes possuem formato 
de barril. 
 
֎ Tem como característica a sua 
especificidade (só passa um tipo de íon 
específico). 
 
֎ 4 tipos distintos: 
 
 Abertos: depende apenas do gradiente 
 
 Voltagem dependente: regulados pelo 
potencial de membrana. 
 
 Ligante dependente: regulados pela 
ligação de neurotransmissores. 
 
 Sinal dependentes: regulados pelas 
moléculas sinalizadoras. 
 
Canal voltagem-dependentes 
 
֎ Possui uma parte mais ampla e outra 
mais estreita. 
 
֎ A face interna do canal atrai o íon alvo 
por diferença de carga, utilizando 
aminoácidos de carga oposta a eles. 
֎ Outros íons de carga diferente até 
podem entrar, mas não conseguiriam 
atravessar pela parte mais estreita do 
canal, por conta da especificidade da 
carga, tamanho e formato, moldados 
para o íon específico. 
 
֎ Possuem uma região rica em 
aminoácidos carregados que mantém o 
canal fechado se voltando mais para o 
lado intracelular (atraindo-se pela carga). 
 
Estrutura do canal K+ voltagem-
dependente 
 
֎ 1 a 5 subunidades (300 a 5000 
aminoácidos). 
 
֎ Cada subunidade é formada por vários 
domínios transmembranas (hélices): ~ 
20 aminoácidos. 
 
Canal ligante dependente 
֎ Canal regulado com a ligação de um 
neurotransmissor. 
 
֎ Um exemplo é o canal de Na+ ligante 
dependente 
 Responde a ligação de acetilcolina (ACh) 
 
 Receptor de acetilcolina (nicotínico) 
 
 5 subunidades: 2 subunidades α 
(formadas por 4 hélices 
transmembrana) com um sítio de 
ligação à acetilcolina. 
 
֎ Quando a ACh não está ligada a 
subunidade α o canal não se abre e o 
Na+ não passa. 
 
Transportadores 
 
֎ Transporte passivo 
 
֎ Difusão facilitada 
 
 
Tipo Uniporte 
֎ Difusão facilitada 
 
֎ Transporte de solutos 
 Glicose; frutose; lactato; piruvato; 
esteroides; aminoácidos... 
 
 Cada soluto tem seu transportador 
específico 
 
֎ O que permite a abertura do canal? 
 A ligação da molécula alvo a um sítio 
específico. 
 
 O transportador passa por uma 
mudança em sua conformação e o 
transporte ocorre 
 
Tipo co-transporte (carregadores 
acoplados) 
֎ Simporte e Antiporte 
 
֎ Transporte ativo secundário 
Ex: simporte de Na+/Glucose; antiporte 
Na+/K+ ATPase. 
 
֎ Simporte: Transporte de duas 
moléculas em uma mesma direção, 
uma vai a favor do gradiente e outra 
em oposição. 
 
 
֎ Antiporte: Transporte de duas 
moléculas em sentidos opostos, uma 
indo a favor do gradiente e outra em 
oposição. 
 
 
֎ Quem faz o transporte ativo primário? 
As ATPases! Proteínas integrais ativadas 
por energia química (ATP) ou luminosa, 
chamadas também de bombas de ATP. 
 
ATPases: Bombas de ATP 
 
֎ Transporte ativo 
 
֎ 3 tipos: P, V e F 
 
 
 
֎ Para entender potencial elétrico de 
membrana, a que interessa é a do tipo 
P. 
 
֎ A principal que se envolve nas ATPases 
do tipo P fazem transporte do tipo 
Na+/K+. 
 
 
 
 
 
Bomba de Na+/K+ 
 
֎ Passos do processo de transporte 
Na+/K+: 
 1º: Abertura da proteína de transporte 
voltada para a parte intracelular com 3 
sítios de ligação de sódio expostos; 
 
 2º: 3 Na+ se ligam em seus sítios; 
 
 3º: Após a ligação dos 3 Na+ é exposto 
um domínio; 
 
 4º: O ATP no citoplasma é “quebrado” 
de tri para di-fosfato (ADP); 
 5º: O fosfato perdido pelo ATP é ligado 
ao domínio exposto pela ATPase; 
 
 6º: O canal, agora fosforilado, sofre uma 
mudança de conformação completa; 
 
 7º: Os 3 íons Na+ são transportados 
para o meio extracelular e se desligam 
da bomba de ATP; 
 
 8º: Ficam expostos 2 sítios de ligação 
para íons K+; 
 
 9º: Os K+ se ligam ao seu sítio; 
 
 10º: Enzimas fosfatases vão desfosforilar 
a bomba de ATP; 
 
 11º: Desfosforilada, a bomba volta a sua 
conformação inicial, levando os K+ para 
dentro da célula. 
 
 Os dois transportes vão contra o 
gradiente de concentração. 
. 
 
ATPase de Ca2+ 
֎ Liberação do cálcio do retículo 
sarcoplasmático nas células cardíacas: 
contração muscular. 
 
 
Transporte ativo: Primário X Secundário 
 Primário: Bombeamento das moléculas 
ou íons contra o gradiente de 
concentração com gasto de energia na 
quebra da molécula de ATP em ADP. 
(um exemplo fisiológico é a secreção 
de ácido pelo estômago). 
 
 Secundária: Cotransportes de tipo 
simporte e antiporte que se utilizam do 
gradiente criado para transportar 
moléculas (como a glicose) contra o seu 
gradiente de concentração.