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Membranas celulares 1 🏟 Membranas celulares O que são pontes de hidrogênio e como elas influenciam na arquitetura de um sistema aquoso? As ligações de hidrogênio, também conhecidas como pontes de hidrogênio, é uma atração eletrostática entre o átomo de oxigênio, fósforo ou nitrogênio de uma molécula e o hidrogênio de outra molécula. Elas influenciam na arquitetura de um sistema aquoso na medida em que a soma de todas as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água confere à água líquida uma grande coesão interna. Por que a água é líquida em temperatura ambiente, enquanto outras moléculas semelhantes (ex. H2S se encontram em estado gasoso? A água é líquida em temperatura ambiente devido às ligações de hidrogênio que ela faz e que outras moléculas por serem apolares não realizam, como o H2S. Essas ligações de hidrogênio conferem à agua uma grande coesão interna. Como moléculas polares interagem com a água? Moléculas polares, nas quais há uma diferença de eletronegatividade entre os átomos que as compõe Jan 15, 2021 Membranas celulares 2 possuindo dessa forma polos, formam ligações de hidrogênio com a água, já que seus polos interagem com os polos da água. Caso esse soluto também tenha carga, a parte carregada da molécula do soluto atrai eletricamente um dos polos da molécula de água. No caso das moléculas apolares, como se comportam na água? Compostos apolares em contato com a água formam soluções heterogêneas, tendo em vista que esses compostos não possuem carga ou polos, e consequentemente não têm regiões que interajam com a molécula de água. Desse modo, esses compostos são incapazes de fazerem interações energicamente favoráveis com a água. Como a água se estrutura na presença de componentes apolares? A água se orienta ao redor do soluto apolar formando uma "cadeia", o que representa um decréscimo na entropia do sistema. Para aumentar essa entropia do sistema, as moléculas de água fazem com que as moléculas apolares se agrupem, com isso a superfície de contato entre soluto e água é menor e, portanto, a rede de ligações de hidrogênio formada também. Membranas celulares 3 Como a água se estrutura em presença de moléculas anfipáticas? Compostos anfipáticos contêm regiões polares (ou carregadas) e regiões apolares. Quando um composto anfipático é misturado com água, a região polar hidrofílica interage favoravelmente com a água e tende a se dissolver, mas a região apolar hidrofóbica tende a evitar contato com a água. As regiões apolares das moléculas se aglomeram para apresentar a menor área hidrofóbica possível ao solvente aquoso, e as regiões polares são arranjadas de Membranas celulares 4 forma a maximizar suas interações com o solvente. Essas estruturas estáveis de compostos anfipáticos em água, chamados de micelas, podem conter centenas ou milhares de moléculas. As forças que mantêm as regiões apolares das moléculas unidas são chamadas de interações hidrofóbicas. Explique como se dá a formação de micelas. É um processo espontâneo? Compostos anfipáticos, tais como alguns lipídeos, possuem regiões polares (ou carregadas) e regiões apolares. Quando misturados em meio aquoso, a região hidrofílica polar tende a interagir positivamente com as moléculas de água que tende a dissolver estes compostos. A região hidrofóbica não polar, entretanto, tende a evitar o contato com a água, fazendo com que essas regiões não polares se agrupem. Assim, as regiões apolares adquirem uma menor área hidrofóbica ao solvente enquanto as estruturas polares são arranjadas para maximizar sua interação com este. Essas estruturas estáveis de compostos anfipáticos que formam as micelas. É espontâneo, tendo em vista que isso ocorre com aumento da entropia. Em caso de fosfolipídeos de cauda dupla, como se comportam em água? Por que a formação das micelas não é possível? Os fosfolipídios de cauda dupla formam, em contato com a água, um tipo de agregado lipídico conhecido como bicamada, na qual duas camadas monolipídicas formam uma lâmina bidimensional. As porções hidrofóbicas em cada monocamada, excluídas da água, interagem entre si. Membranas celulares 5 Os grupos polares hidrofílicos interagem com a água em cada superfície da bicamada. Se eles tentarem formar micelas, a estabilidade obtida pela interação das partes hidrofílicas não é capaz de superar a instabilidade devido ao impedimento estérico que é significativamente aumentado, pois agora temos quase o dobro da quantidade de parte hidrofóbica tentando ficar juntas. Assim, eles formam bicamadas, nas quais o impedimento estérico é muito menor, portanto, essa configuração é muito mais estável para essas moléculas de lipídios. O processo de formação dos lipossomas (que é idêntico à membrana celular) é espontâneo? Qual é a vantagem termodinâmica desta arquitetura? Sim, é espontâneo. Devido ao fato de as bordas das regiões hidrofóbicas estarem em contato com a água, a lâmina da bicamada é relativamente instável e dobra-se espontaneamente sobre si mesma para formar uma esfera oca, a vesícula. A superfície contínua das vesículas elimina a exposição de regiões hidrofóbicas, permitindo às bicamadas alcançarem o máximo de estabilidade quando em meio aquoso, ou seja, a vantagem termodinâmica se apresenta na estabilidade estrutural. Cite os demais componentes da membrana celular e como se dá sua interação com a membrana. Colesterol: deixa a membrana mais fluida. Proteínas: grande maioria são glicoproteínas e sua função está ligada à sua estrutura. Podem ser integrais ou periféricas. As integrais funcionais como poros, canais, ou como carreadoras. As periféricas estão ligadas às proteínas Membranas celulares 6 integrais no lado interno e funcionam como enzimas ou controladores de transporte. Com relação à solubilidade, é mais fácil atravessar pela membrana um componente hidrofílico ou hidrofóbico? Um componente hidrofóbico, tendo em vista que é necessário passar por uma camada hidrofóbica na membrana celular. Quais as vantagens em se administrar um fármaco hidrofílico e um fármaco hidrofóbico, sabendo-se que para sua ação, ambos têm que atravessar membranas celulares? Primeiramente é necessário diferenciar a atuação dos fármacos a nível corporal e a nível celular. Um fármaco hidrofóbico tem maior dificuldade de se espalhar no corpo através do sangue, entretanto, ao chegar na célula que ele vai atuar, ele tem maior facilidade de atravessar a membrana plasmática, que tem um caráter apolar na sua parte intermediária, assim como o fármaco que vai atravessa-la. Já um medicamento polar, tem facilidade e rapidez para circular no sangue e atingir o local de atuação, entretanto não consegue atravessar bicamada lipídica da membrana, se fazendo necessário o uso de proteínas que facilitem essa entrada.
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