Transporte de Membranas e Bioeletricidade

1. Transporte de Membranas e Bioeletricidade

2. Transporte passivo sem gasto de energia • DIFUSÃO SIMPLES : mecanismo de passagem natural de moléculas através da membrana – diferença de concentração ( canais ou poros ). Ex. gases oxigênio do alvéolo/capilar • DIFUSÃO FACILITADA : mediada por carreadores (proteínas) = substância penetrante se combina com uma molécula transportadora (permease) – ex. glicose e alguns aminoácidos/ antígenos-anticorpos • OSMOSE: Difusão do solvente – a água ( solvente) vai aonde está o soluto - O solvente vai até o soluto - Osmose nada mais é do que a difusão do solvente

3. TransporteativoCom gasto de energia • Sistemas de Receptores/Operadores • Ocorrepormeio de mecanismosquepermitem a entradaousaída de moléculas da célula, mesmo contra um gradiente de concentração. • Sitiosreceptoresparainsulina/permitem a entrada de glicosenacélula • Bomba de sódio e potássio • RECEPTOR/permite a ligação • OPERADOR/mecanismoquedesencadeia o transporteunidirecional • Transporte de macromoléculas ( endo e exocitose)

4. O transporteativopodeocorrer contra gradientes de concentração, contra um gradiente de pressãoou contra um gradienteelétrico!!

5. Endocitose • Fagocitose: • ( ex. Neutrófilo/bactéria) • Pinocitose: • (ex. Gordura/vasolinfáticos )

6. Exocitose (ex. Secreção de hormônios )

8. Forçasenvolvidas no trabalho de transporte das membranas ( Gasto de energia ) • GradienteOsmótico – Força de difusão • GradienteElétrico – Forçaelétrica

9. Antes , algumasinformações: • As célulasvivasapresentamdiferença de potencialelétrico ( cargas)entre osdoislados da membrana. • O interior é sempre negativo e o exterior sempre positivo! • A diferença de potencial elétrico, através da membrana plasmática de células em repouso, é denominada potencial de repouso da membrana. • Potencial de repouso= estadofixo, estacionário • Potencial de ação= variação e propragaçãobrusca do potencial de repouso – importantenacondução de impulsos.

10. Energia • Energia potencial – em repouso, armazenada • Energia cinética – emmovimento – trabalhando • A conversão de um estadoem outro é possível e ocorrefrequentementenosfenômenosuniversais e nossistemasbiológicos

11. Forçasenvolvidas no trabalho de transporte • Como exemplo a bomba de sódio e potássio: • Para manter o potencialelétrico das células: Devehaverpoucosódio e muitopotássioemseu interior!! • Potencialeletrico = capacidadeque um corpoenergizado tem de realizartrabalho, ousejaatrairourepeliroutrascargaseletricas • Aconteceque , normalmenteexistealtaconcentração de sódio e baixaconcentração de potássiofora das células . • Desta forma qual a tendência de difusãodeveocorrer???

12. Portanto, para manter as concentrações ideais dos dois íons, a bomba de sódio /potássio, bombeia sódio para fora da célula e potássio para dentro desta – transporte realizado contra gradientes de concentração

13. A bomba de sódio e potássio é umaproteína da membranacelular. • Para cada 3 íonsna + quesaem da célula, entram 2 íons K + • 98% do potássio de nossocorpoestádentro das células. • O interior da célula é pobreem outros íonscomosódio, cálcio e cloretopoisoscanaisexistentesnamembranaparaestassubstânciasestãofechados • A manutenção de alta concentração de potássio dentro da célula é importante para síntese de proteína , respiração e batimentos cardíacos.

14. Gradiente osmótico – Força de difusão • Ocorrequandoforças de concentraçãoestãoenvolvidas • O gradiente de concentração osmótico, empurra o íon Na+ para fora da célula com energia osmótica ( Eo ), pois fora desta existe alta concentração deste íon, portanto a tendência dele é entrar. • No caso do potássio, ocorre o contrário, ele é jogado para dentro da célula, pois precisa estar em alta concentração dentro da mesma • Gradiente elétrico– Força elétrica • Ocorrequandoforças de cargaselétricasdiferentesestãoenvolvidas – energiaelétrica ( EE ) • o Na+ é atraído para o lado negativo

15. Quandonãohámovimentação de cargasatravés da membranacelular, umavezque a resultante entre a força de difusão e a forçaelétrica é nula • Dizemosque a célulaestáemrepousoelétrico

16. Equação de Nernst • Equação utilizadaparacalcular a diferença de potencialelétriconascélulas. • ΔG = Go + RT InQ - Dá qual é a voltagem que mantém um sistema eletroquímico em equilíbrio (potencial de repouso).

17. O entendimento do potencial de repouso das células é fundamental para a compreensão do funcionamento de todo o nosso organismo, já que os processos biológicos, principalmente aqueles regidos pelo sistema nervoso, advém da modificação desse potencial.

18. Exercícios • 1- O que é potencialelétrico de umacélula? • 2 – O que é potencial de repouso de umacélula? O queele tem haver com o potencialelétrico da mesma? • 3 – O que é potencial de ação? • 4 – A energiapotencial e a cinéticasãoimutáveis? • 5- Definagradientesosmótico e elétrico: • 6 – Explique o funcionamento da bomba de sódio e potássio. Este é um tipo de transporte – qual? Quaisosgradientesestãoenvolvidos?

19. DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO • A modificação da diferença de potencialelétriconascélulas, é fundamental parafunçõescomo: • contração muscular • distribuição de informaçõespelosneurônios • transporte de substânciasnostúbulosrenais e na mucosa do tratodigestivo. • Resumindo: DDP é umagrandezaquemede a diferença de concentração de elétrons entre 2 pontosVoltagem

20. Exemplo da pilhaelétrica • Polo POSITIVO – região com déficit de elétrons • Polo NEGATIVO – região com excesso de elétrons • PILHA - a circulaçãoelétricaocorre do polo negativopara o polo positivo – ouseja de ondehámaiorconcentração de elétronsparaondehámenorconcentração de elétrons • Quantomaior a diferença de concentração de elétrons entre ospolospositivo e negativo, maior a força com queesteselétronsserãomovidos de um polo ao outro através da correnteelétrica Poristoquantomaior a DDP, maior a velocidade de trânsitodesseselétrons entre ospolos

21. Sem a DDP: • Osmúsculosesqueléticosnãopoderiam se contrair • O coraçãonãopoderiabombearsangue • Osnervosnãopoderiamtransmitirimpulsos

22. DDP = é a voltagem – nada mais é do que a medida da diferença de concentrção de elétrons entre doispolos de umapilha: • EXEMPLO :

23. Podemosconsiderarque a membranacelular se comportacomoumapilha, pelosseguintesmotivos: • Existeumadiferençanaconcentração de elétrons entre as faces interna e externa da membrana • Uma das faces é o polo negativo e outra o polo positivo • Entre ospoloselétricos da célulaháumadiferença de potencial ( DDP ) quevaria de -50 até -90 mV • Uma correnteelétrica entre as faces interna e externa da membranapodeocorrer, originandoassim, umaforçaelétrica entre osmeiosinterno e externo da célula • Quandoocorreumacorrenteelétrica, a DDP entre as superfíciesinterna e externa da membrana se altera, logo, ocorreumamodificação no valor da forçaelétrica entre as faces da membranaPotencial de ação

24. Fenômenoselétricos e a membranacelular • A correnteelétrica no casos das células, fluipormeio da soluçãoeletrolíticaouiônica ( compostaporágua e íons), existente entre as superfíciesinterna e externa da membrana – correnteelétricafluipormeio de íons • Íonsnegativos = ânions - ex.: cl- • Íonspositivos = cátions - ex.: K+ • A variação brusca do potencial de repouso da membrana plasmática ou seja mudançanesteequilíbrio da correnteelétrica é o potencial de ação!

25. Estímulosquepodemdeflagrar o potencial de ação: • Químicos – ação de substâncias como neurotransmissores, hormônios, medicamentos • Alteração de pH • Elétricos – alteração de campo elétrico • Mecânicos – tensão mecânica sobre a membrana • Há células especiais, auto-excitáveis, que geram ritmicamente o potencial de ação - exemplos células que compõem tecidos com movimentos biológicos repetitivos : batimentos cardíacos e frequência repiratória

26. Potencial de Ação • Ocorre através de um estímulo que excita a célula e ocorre em 3 fases: • 1 - DESPOLARIZAÇÃO = primeira fase do potencial de ação, ocorre um aumento da permeabilidade da membrana aos íons sódio. Nestecaso, devido a grandeentrada de íonssódioparadentro da célula, o meiointracelular se tornamaisricoemcargaspositivas, gerando um potencial de membranainversodaqueleencontrado no potencial de repouso normal da célula ( negativodentro e positivo for a) = Potencial de membranapassa a serpositivo ( + 45 mV )

27. 2 - REPOLARIZAÇÃO= ocorre logo em seguida a despolarização • Durante um curto período, a permeabilidade na membrana celular aos íons sódio retorna ao normal e, simultaneamente, ocorre agora um significativo aumento na permeabilidade aos íons potássio. Isso provoca um grande fluxo de íons potássio de dentro para fora da célula. • Enquanto isso ocorre, os íons sódio (cátions) que estavam em grande quantidade no interior da célula, vão sendo transportados ativamente para o exterior da mesma, pela bomba de sódio-potássio. • Tudo isso faz com que o potencial na membrana celular volte a ser negativo (mais cargas negativas no interior da célula e mais cargas positivas no exterior da mesma) • O potencial de membrana neste período passa a ser algo em torno de -95 mv. (ligeiramente mais negativo do que o potencial membrana em estado de repouso da célula.)

28. 3 - Repouso • É a terceira e última fase: É o retorno às condições normais de repouso encontradas na membrana celular antes da mesma ser excitada e despolarizada. • Nesta fase a permeabilidade aos íons potássio retorna ao normal e a célula rapidamente retorna às suas condições normais. O potencial de membrana celular retorna ao seu valor de repouso (cerca de -90 mv.). • As despolarizações e repolarizaçõespodemocorrer de 2 a 3 mil vezesporsegundo

29. Resumo do P.A 1 - Despolarização: • Aumento da permeabilidade da membranaaosíonssódio • Entrada de íonssódio – interior passa a ser POSITIVO • Potencial de membranapassa a ser POSITIVO ( + 45 mV ) 2 – Repolarização: • Permeabilidadeaosíonssódiovoltaao normal/ aumento da permeabilidadeaos ions potássio • Saída de íonspotássio – interior passa a ser NEGATIVO • Potencial de membranapassa a ser NEGATIVO ( - 95 mV )