Membrana: Biofísica e Transporte de Íons

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Membrana – biofísica; 
 
 
@bomdialaura 
Mebrana 
Fórmulas importantes 
 
o D = coeficiente de difusão; 
o K = constante de Boltzmann; 
o T = temperatura; 
o r = raio da molécula; 
o η = viscosidade do meio; 
 
o T = tempo; 
o x = distância; 
o D = coeficiente de difusão; 
 
o J = fluxo de difusão; 
o D = coeficiente de difusão; 
o B = coeficiente de partição; 
o A = área da membrana; 
o ΔC = diferença de concentração; 
o Δx = espessura da membrana; 
Difusão na água 
 
Membrana plasmática 
 
 
 
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o Na dimensão celular e molecular, a componente elétrica 
é a mais relevante para definir como íons e moléculas irão 
se comportar; 
o A membrana plasmática é composta de fosfolipídios é 
impermeável a íons; 
o Para íons passarem pela membrana são necessárias 
estruturas que possibilitem essa passagem → canais 
iônicos; 
o Por ser hidrofóbica, forma-se um compartimento 
intracelular; 
o Compostos hidrofóbicos (como alguns esteroides) são 
naturalmente permeáveis na membrana plasmática; 
o No entanto, compostos polares (como íons) precisam de 
um meio específico para atravessar a membrana 
plasmática; 
o A membrana plasmática possui canais iônicos e trocadores 
que irão permitir a passagem seletiva de alguns íons; 
o A concentração específica de íons no lado intracelular 
(em relação ao meio extracelular) cria uma diferença de 
potencial; 
o Há ddp entre o interior e o exterior da célula → o meio 
interno é mais negativo que o externo; 
o O campo elétrico sai do meio positivo; 
Canais iônicos 
 
o Canais iônicos são formados por uma proteína 
transmembrana; 
o Canais iônicos fornecem uma rota para íons cruzarem a 
membrana plasmática; 
o Diferentes canais selecionam diferentes íons; 
o Canais podem abrir ou fechar em resposta a estímulos 
específicos → permeabilidade seletiva momentânea; 
֍ Se ligando a um agonista (transmissor); 
֍ Mudanças internas no metabolismo celular (segundo 
mensageiro); 
֍ Mudanças térmicas e mecânicas (ex. canais trp); 
֍ Mudança no potencial da membrana da célula; 
o Estrutura: canal iônico depende de voltagem: 
 
 
 
֍ Receptor iontrópico: 
 
 
 
֍ Aquaporina: 
 
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o Possuem permeabilidade seletiva; 
o Mede propriedades dos íons como hidratação, tamanho, raio, 
carga; 
o Um íon em meio aquoso nunca se encontra só; 
o Em meio aquoso, o íon se encontra rodeado por moléculas 
de água. Cada íon tem sua carga e tamanho, que influencia 
no tamanho da camada de hidratação; 
 
o O anel de hidratação de um íon menor de mesma carga é 
maior; 
o O poro contém a câmara interna e o filtro seletivo; 
o O filtro de seletividade age “disputando” por essa camada de 
hidratação, desidratando o íon; 
 
o A seletividade do canal por íons específicos se dá pelo 
tamanho, carga e energia de hidratação do íon; 
 
 
o Devido a permeabilidade de canais iônicos e a atividade de 
transportadores, a concentração de íons como K+, Na+, Cl- e 
Ca2+ são diferentes do meio intracelular e extracelular; 
 
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o O meio intracelular é primariamente neutro; 
o Meio aquoso não acumula carga, tendem a ficar 
eletricamente neutros; 
Equilíbrio eletroquímico 
 
o Quando a força de difusão e a força eletrostática são 
iguais ou muito próximas; 
o Ainda pode ocorrer movimento de íons para dentro e 
para fora, mas sem fluxo resultante; 
o Processo dinâmico multifatoriado: 
֍ Há íons mais concentrados que querem ir para o 
meio menos concentrado; 
֍ Há íons positivos que querem ir para o lado negativo; 
֍ Há íons negativos que querem ir para o lado positivo 
o Valor de equilíbrio de um único íon: equação de Nernst; 
 
o Potencial de membrana: equação GHK ou equação de 
Goldman: 
 
֍ Interior em relação ao exterior; 
֍ Tende-se a aproximar-se do equilíbrio; 
o Deve-se levar em consideração também a permeabilidade 
dos íons; 
֍ Quantidade de canais; 
֍ Configuração dos canais no momento (probabilidade 
de estar aberto ou fechado); 
o Neurônio em repouso: maior permeabilidade para K+ → 
mais canais de potássio abertos; 
o Equilíbrio eletroquímico na membrana: potencial de Nerst; 
 
o Ex: 
 
 
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Transportadores 
 
 
o Existem vários tipos de transportadores. A bomba de 
sódio/potássio é um dos mais conhecidos; 
o Alguns gastam energia (ATP). Comumente conhecidos 
como bombas; 
o Outros utilizam a tendencia de certos íons de entrar ou 
sair para co-transportar outras moléculas. Comumente 
conhecidos como co-transportadores; 
o Não possuem poro, por isso não são definidos como 
canais; 
o Transporte primário ativo → gasta energia. Ex: bomba 
de sódio e potássio; 
 
o Transporte secundário → não gasta energia, mas gasta 
gradiente de outro íon. Ativo. 
 
o Canais iônicos x transportadores: 
 
Energia Potencial na 
Membrana 
o Química: 
 
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o Elétrica: