Biofísica de membrana

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Biofísica de Membranas | Vitória Abdalla 1° período
Biofísica de membrana 
- Canais iônicos são importantes para a parte de bioeletricidade 
Origem da membrana
-O seu surgimento foi primordial para o surgimento da vida
-Bilhões de anos atrás existiram moléculas orgânicas na atmosfera
-CHNON
-Com o tempo elas foram se ligando com o átomos
- Foram se juntando para formar moléculas maiores
- Duas partes : boa afinidade com a água (hidrofílicas – polares) e não tinha afinidade cm a água (hdrofóbicas – apolares)
- Estrutura : parte polar e apolar
-Parte externa é hidrofílica
-Parte interna é hidrofóbica
-Formam a micela 
-Com a evolução , foi possível que entrasse água lá dentro , partes foram mudando de direção e formou o fosfolipídio , que formou uma camada bilipídica
- Essa formação foi necessária para permitir um espaço aquoso restrito para prender moléculas.
-Essa estrutura começou a ser uma célula
-A bicamada foi importante e provavelmente desenvolveu estruturas que permitiu uma interligação do meio externo com o meio interno.
- A vida em uma célula se deu por conta dessa delimitação de espaço entre o meio externo e o meio interno
Propriedades da molécula
- Permeabilidade seletiva (apenas as moléculas que possuem uma afinidade)
-Entram : O2 e nutrientes
-Saem : Co2 e excretadas
 - Delimitação de espaço : delimita o que vai ficar dentro dela , deixa as condições adequadas para as reações metabólicas necessárias (Ph, qntd de íons e água ...)
- Comunicação celular: na sua membrana existe estruturas (moléculas) que permitem ter uma interação com o meio externo. Algo externo se acopla a uma membrana que e de acordo com o encaixamento desse receptor, vai transmitir sinais dentro da célula 
Agonista : permite a entrada
Antagonisto: bloqueio molécular
 
A membrana
- Estrutura: bicamada de lipídios 
- Parte hidrofílica dentro
-Parte hidrofóbica : fora
 -Proteínas integrais : as moléculas se acoplam nessa parte e levam a sinalização para a parte interna da célula
-Proteínas periféricas : função de proteínas de catalização 
- Natureza: lipídios e proteínas
- A função das organelas tem uma correlação com a porcentagem de lipídios e proteínas
 
 - Tem muito mais lipídios do que proteínas
 - Mitocôndrias: precisa de ATP, energia tem muita proteína 
Lipídios
- Grupo hidrofílico na parte hidrofílica
E uma cadeia cheia de carbonos hidrogênio (apolar)
- As ligações diferem 
- Ligações simples: ácido graxos saturadas
 - Ligações duplas :ácidos graxos insaturadas
 A estrutura dos hidrocarbonetos mudam a flexibilidade
 - Ácidos graxos saturados : os ´´retos´´ tem uma estrutura mais homonegêneas e tem maior interação entre as moléculas
- Ácidos graxos insaturados: maior flexibilidade faz com que ocorra uma menor interação entre as moléculas , a fluidez faz com que permite que essas estruturas se movimente livremente.
- Lipídios : assimetria da bicamada lipídica: as composições interna e externa são diferentes.
Parte externa : variação
Parte interna: mais homogênea
- O colesterol ajuda na fluidez da membrana ele ajuda a atingir o equilíbrio.
 
Características da membrana:
- Fluidez
- Movimentação térmica ( a temperatura ajuda na fluidez da membrana)
- Difusão lateral (movimentação dos fosfolipídios dentro da camada lateral)
- Flipo – Flop: movimentação entre uma camada e outra
 O aumento da temperatura vai fazer com que aumentasse a fluidez entre a membrana, fazendo que haja uma menor interação entre elas. O aumento exagerado na fluidez é evitada pelas bactérias que sitentizam os ácidos graxos saturados que fazem ligações simples e fazem um equilíbrio.
Proteínas integrais (ou intrínsecas):
- As membranas tem que ter algo compatível com a parte hidrofílicas e hidrofófobicas
- Tem dois tipos de aminoácidos
 - Ocorre uma formação de alfa hélice
Transporte de membrana
 As moléculas hidrofóbicas passam, já a hidrofílicas tem dificuldade nessa passagem.
- Camada hidrofóbica : passa livremente
- Molécula não é hidrofóbica:
É grande ? Não cruza a membrana
Possui caga? Não cruza
-Só passam as moléculas que sejam pequenas e não possuam carga
 - Aquelas que não cruzam precisam de um transporte
- A água passa livremente devagar
- Moléculas polares grandes não passam
- íons são importante para entrar mas não passam livremente.
· Transportes Passivos: Difusão , Osmose
· Transporte Ativos : Bomba de Na e K
· Mediados por vesículas (endocitose e exocitose:
Transporte passivo: sempre se move a favor do gradiente, ocorre sem gasto de energia. (+ pro -)
Transporte ativo: vai sempre o gradiente de concentração, ocorre sempre com gasto energético (ATP) (-- pro +)
 - Gradiente de concentração: é um espalhamento aleatório de soluto. Se movimentam no sentido de expandir e espalhar o sempre no movimento de sentido do sistema
- Extremidade A : muito concentrado 
-Extremidade A/B: Médio concentrado
-Extremidade B: pouca concentração
 - No segundo caso tem que haver um gasto de ATP (transporte ativo)
Difusão: promeve a passagem
Difusão simples: natural , do + pro _, sem proteínas
 Difusão facilitada: precisa de proteína para passar 
Lei de difusão de Flick:
O fluxo de difusão é quantificado pela primeira lei de Difusão de Flick:
 É proporcional a área e diretamente proporcional ao delta (que é a variação entre as partículas)
- Diretamente proporcional a área e variação
-Inversalmente proporcional a 
Difusão facilitada
-Precisa de uma interação com uma proteína transportadora
-Proteínas integrais
-Proteínas carregadoras : tem o poder de modificação para transportar a molécula
Exemplo: glicose
- Ela não passa tranquilamente, é uma molécula grande hidrofílica e precisa de uma proteína especifica para passar
Transporte mediado e não mediado
· Difusão mediado : preciso de um carregador
· Difusão não mediado: não precisa da proteína carregadora
A – mediado(facilitada): porque ocorre um aumento da taxa de difusão em relação da B e ocorre uma saturação (quando elas estão ocupadas, estão saturadas e se estão ocupadas = não passam)
B- não mediado(simples): o fluxo é contínuo e constante, não precisa de ninguém.
- Velocidade:
-Saturação:
- Especificidade , no caso do mediado tem que ter uma especificidade para ocorrer o transporte.
-Inibição por competição: (difusão facilitada) a sacarose e a glicose possuem uma ´´competição´´ por utilizar o mesmo transportador então ambos competem pelo mesmo transportador. 
Proteína Canal
Proteína formadora de canal iônica: são hidrofílica, pequenas e possuem cargas em suas fronteiras Ela tem uma estrutura diferente
- Lei do + para o –
Nomenclaturas:
- Passa de um ponto para uma única direção:
- duas moléculas passa pela mesma proteína no mesmo sentido : SIMPORTE
- duas moléculas no sentido contrário: ANTIPORTE
 Propriedades dos canais iônicos:
Seletividade: (passagem de íons)
a) Alta seletividade - a interação canal íonico e íon ocorre via sitio especifico (geralmente tem quatro subunidades
b) Moderada seletividade- são envoltos por 5 unidades, a interação canal iônico e íon vão ocorrer devido a carga. 
c) Baixa seletividade- tem 6 domínios, a interação do canal íonico e íon vão acontecer pelo tamanho.
Alta seletividade: sítio específico
-Os íons normalmente estão sempre hidratados e ligados com moléculas de água.
- Potássio (K+) está sempre ligado com 4 molécula de água.
- Sódio (Na) vai estar com as 4 moléculas de água mas vai ter uma distância entre o oxigênio e hidrogênio
- Qnd o K+ passa no ourifícios do canal iônico, ele se desliga das 4 molécula de àgua e ele se une com a molécula de carbonila do ourificio e tem a mesma distância, permitindo que ele passa da parte extracelular para a parte intracelular. Assim que ele passa a H2o tmb passa.
-Qnd o Na for passar, a ligação do sódio com as carbonilas no ouríficio não vai ser a mesma distância que o K+ tem , o Na não consegue ter uma estabilidade com as outras carboxílicas e ele não consegue passar nesse ourificio e entrar na membrana. 
Moderada seletividade: seletividade pela carga
Somente os cátions que passam
Baixaseletividade : seletivo pelo tamanho
 
Mecanismo que desencadeia a ativação do canal iônico / mecanismo de operação
- Reguláveis por estímulos: mecânico, voltagem, fosforilação/proteína intracelular, ligante químico. 
Modelos físicos para fechar os canais iônicos:
Alteração estrutural generalizada: há uma alteração da estruturação dela (aberta e fechada) 
Na bloqueadora: eu tenho uma partícula que vai bloquear (fase de inativação do canal)
Modelos físicos para abertura dos canais:
 B- o canal encontra fechado e qnd uma molécula de sódio se liga em uma parte intracelular ele altera a conformidade de água.
Alteração de voltagem:
As células possuem cargas elétricas
Modelo pelos qual o canal se torna inativado:
O canal de sódio que tem essa particularidade de abrir e depois de um tempo estar inativado
 -Essa variação ativa determinados canais e o sódio é um deles.
-Esses íons passam pelo canal e ao medido que eles vão passando essa partícula bloqueadora começam a ser inativados, Posteriormente, ele retorna para a parte aberta.
O canal de sódio tem as três particulades: aberto, inativo ou fechado.
-Apenas o canal de sódio poder ser inativado
 Moléculas agonistas: faz com que a função do canal seja receptado e ele se abre
Molécula antagonista: o canal vai continuar fechado 
-Venenos: ele funciona de forma de antagônica, impedido que a função do canal seja recebida, impede a execção normal, impede a execução agonista
-Pode ter o antagonista reversível, ele se liga a passagem e bloqueia o sitio de agonista e impede que ele se abre.
A4: o antagonista se liga de irreversível , ele liga e bloqueia a reação do agonista ficando fechada por um tempo.
 Os mecanismos que regulam os canais iônicos são 4: depende do ligante, voltagem dependente , mecanismo de pressão e fosforilação ou sinalização intracelular (como exemplo da molécula de Na)
Todos: Aberto e fechado
Na: Aberto, inativado e fechado.
 São altamente seletivo (específico, apenas uma enzima) , moderadamente seletivo (grupo de cátions) e tamanho molecular.
Transporte Ativo
Existe várias bombas, chamadas de ATPases
 A bomba sempre se abre a parte interna, para o acoplamento de íons sódio (3) essa entrada vai estar ligada com o acoplamento da molécula de ATP
-Qnd há a mudança conformacional (2) ela vai fechar para o meio extra e abrir para o meio instracelular, acontece a hidrólise, três sódio vai sair e entram duas moléculas de potássio (3)
- Saem as 2 molécula de potássio, acoplam a molécula de ATP
- SEMPRE ENTRADE DE 3 NA+ E ENTRAM 2 K+
- O sódio vai do meio intra para o extra
-Potássio do meio extra para intra 
- Tem mais Na no meio extracelular ( contra do gradiente, com gasto de energia)
- Sempre Na+ no meio extracelular e sempre K+ no meio intracelular 
Osmose
- Passagem de água
Meio hipertônico e hipotônico
-Não tem gasto de ATP
 a colina é importante pq exerce uma pressão ,chamada de pressão osmótica , ou seja, é uma pressão necessária para impedir o movimento da osmose de um lado para o outro.
-É a passagem de solvente do meio que é hipotônico para o meio hipertônico.
-Pressão osmótico: pressão para não ocorrer essa osmose, evita que passe essa água. 
 Tem uma lei chamada LEI DE VAN´HOFF 
Para manter esses valores é necessário a permissão das proteínas entre as membranas.
-os canais é necessário para a maior concentração do potássio dentro da célula e sódio fora da célula