Bioquímica da Olfação, gustação e audição

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BMF III – Bioquímica Módulo 6 - Aula 8 Cecilia Antonieta 82 A 
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OLFAÇÃO 
TRANSDUÇÃO SENSORIAL converte sinais do ambiente 
em sinais elétricos. 
Odor: proteína G. 
Sistema neural para odor e paladar compartilham várias 
características. 
Possuem conexões em áreas do cérebro que controlam 
emoções, regulam entrada de alimento e água. Células 
do sistema olfativo: neurônios. 
Moléculas odorantes e substâncias do meio ambiente 
entram através das narinas e interagem com os 
neurônios sensoriais localizados no epitélio olfativo. 
Sinais químicos são transformados em impulsos 
elétricos que se propagam ao longo dos axons no nervo 
olfativo e são analisados no cérebro. 
As substâncias odorizantes são detectadas no epitélio 
olfativo principal no topo da cavidade nasal onde estão 
localizados cerca de um milhão de neurônios sensoriais. 
NEURÔNIOS SENSORIAIS 
Receptores de olfação são neurônios sensoriais ciliados 
na parte alta da cavidade nasal. 
Renovadas a cada 60 dias e possuem axon na localização 
correta no cérebro. 
Os neurônios da olfação possuem cílios longos que vão 
estendendo de um ponto da célula até o muco que 
recobre a célula. 
Os cílios apresentam uma larga interação com os sinais 
olfativos. 
Olfação é mediada por proteínas de membrana ciliar da 
família dos receptores serpentínicos. 
As células receptoras que possuem o mesmo tipo de 
receptor enviam seu sinal (sinapse) para um mesmo 
glomérulo. 
A informação coletada no glomérulo é direcionada a 
outras partes do cérebro onde a informação de vários 
receptores olfativos é combinada formando um matiz 
(padrão). 
GLOMÉRULOS distintos micro-domínios no bulbo 
olfativo (área olfativa primária do cérebro). Ocorre 
processamento nervoso e contato com o nível acima 
(células mitrais). 
CÉLULAS MITRAIS neurônios localizados no bulbo 
olfativo. Seus axons transferem a informação para áreas 
do cérebro que incluem córtex piriforme, córtex 
entorrinal e amidala. 
SENSIBILIDADE E ESPECIFICIDADE EM 
HUMANOS 
Humanos podem detectar cerca de 10000 odores, 
mesmo que estejam em concentrações da ordem de 
partes por trilhões. 
Uma grande variedade de substâncias orgânicas é 
detectadas por olfação. 
Amaioria das susbtâncias odoríferas são substâncias 
orgânicas voláteis. 
PROPRIEDADES DAS MOLÉCULAS 
Forma da molécula. 
O odor produzido por uma substância não depende 
somente de suas propriedades físicas, mas 
principalmente da interação substância, ligante 
(proteína receptora). 
A região central, transmembrânica é altamente variável, 
sendo esta a região em ocorre a ligação com a 
substância odorífera. 
RECEPTORES OLFATIVOS 
Proteínas OR (odorant receptors) apresentam 20% de 
homologia com as dos receptores adrenérgicos. Os 
receptores apresentam entre si várias regiões 
conservadas, sendo as hélices 4 e 5 que apresentam 
maior variabilidade. 
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Do genoma humano 500-700 genes expressam 
receptores olfativos. A maioria deles pseudo-genes. 
CASCATA 
Odorante chega até a camada de muco e se liga 
diretamente a um receptor olfativo ou a uma proteína 
de ligação que o transporta até o OR. 
O OR ativado catalisa a troca GDP-GTP em uma proteína 
G, causando dissociação das subunidades. 
A subunidade alfa ativa a adenilil-ciclase que catalisa a 
síntese de cAMP. 
Canais de Ca2+ controlados por cAMP abrem e cálcio 
entra. 
Canais de cloreto controlados por Ca2+ abrem. A saída 
de Cl- despolariza a célula, emitindo um sinal elétrico ao 
cérebro. 
O Ca2+ reduz a afinidade do canal de cátions por cAMP, 
diminuindo a sensibilidade do sistema ao odorante. 
Golfalfa hidrolisa o GTP a GDP. A PDE hidrolisa o cAMP. A 
cinase do receptor fosforila o OR, inativando. O 
odorante é removido pelo metabolismo. 
DECODIFICAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS ODORÍFERAS 
Experimento em que tecido foram tratados com dife-
rentes substâncias. Caso a substância liga-se a um OR, 
aquele neurônio pode ser detectado no microscópio por 
mudanças na fluorescência causada pela entrada de 
cálcio. 
Praticamente cada substância odorífera ativa um 
conjunto de receptores, mas cada um é ativado com 
intensidade diferente. 
Cada receptor é ativado por mais de uma substância, 
mas cada substância ativa uma combinação única de 
receptores. 
MECANISMO COMBINATORIAL 
Cada célula receptora olfativa possui um único tipo de 
receptor odorífico. 
Cada receptor pode detectar um número limitado de 
substâncias odoríficas. 
Os receptores olfativos humanos são altamente 
+++SLIDE 41+++ 
RESSONÂNCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL 
-Quando uma parte específica do cérebro é ativada, os 
vasos relaxam permitindo maior fluxo de sangue, 
ficando a região rica em hemoglobina oxigenada. 
-O átomo de ferro no grupo heme da hemoglobina 
apresenta mudanças estruturais quando a molécula de 
O2 se liga. Tais mudanças estão associadas com o 
rearranjamentos dos elétrons de ferro. 
Desoxihemoglobina atua como forte ímã e a 
hemoglobina oxigenada não possui propriedade 
magnética. 
As diferenças de propriedades magnéticas das duas 
formas de hemoglobina podem ser utilizadas para obter 
uma imagem de atividade cerebral. 
GUSTAÇÃO 
Três tipos de células contendo receptores de paladar 
ocupam distintas regiões da língua. 
Uma papila circunvalada contém múltiplos botões 
gustativos. 
Um botão gustativo contém multíplos receptores 
celulares, alguns com sinapses com fibras nervosas. 
Sabores: doce (glicose), salgado (íon sódio), umami 
(glutamato), amargo (quinina) e azedo (íon hidrogênio). 
Os neurônios gustativos também possuem receptores 
serpentínicos que são acoplados à proteína G 
heterotrímera gustaducina (muito semelhante à 
transducina das células bastonetes e cone da visão). 
Na olfação cada neurônio expressa um único gene OR e 
os neurônios expressando o mesmo Or convergem para 
sítios específicos no cérebro, permitindo percepção 
específica de diferentes odorantes. Na gustação, cada 
neurônio expressa muitos genes para receptores 
amargos (Apenas?), portanto a identidade do gosto é 
perdida na transmitida. 
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SABORES 
DOCE 
Móleculas se ligam ao SR (sweet-taste receptor) 
ativando a Ggust. 
A subunidade alfa ativa a adenilil ciclase da membrana 
apical. 
A PKA ativada pelo AMPc fosforila canais de K+ na 
membrana basolateral, provocando fechamento. O 
influxo reduzido de K+ despolariza a célula. 
Adoçantes artificiais se ligam a apenas uma das duas 
subunidades do receptor, os açúcares naturais se ligam 
às duas. 
SALGADO 
Não são detectados por receptores do tipo 7TM. 
Detectado diretamente pela passagem de Na+ através 
de canais de íons (classe de canais sensíveis a amilorida) 
na superfície das células da língua. 
AZEDO 
Detectado por direta interação com canais de voltagem. 
Em ausência de sódio, o fluxo de íons H+ pode induzir 
correntes transmemrbânicas através dos canais 
sensíveis a amilorida. 
AMARGO 
Proteínas T2R. 
IP3 
UMAMI 
Glutamato monossódico usado como enriquecedor de 
sabor. 
Existem várias classes de receptores para glutamato. 
Dentre os receptores metabotrópicos estão os 
envolvidos no paladar. 
Foi encontrada botões gustativos um gene do receptor 
de glutamato que codifica o receptor metabotrópico 
glutamato 4 (mGlutR4), esse não possui a domínio de 
alta afinidade (high-affinity glutamate-binding). 
AUDIÇÃO