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MÓDULO 2 – FUNÇÕES BIOLÓGICAS
SINALIZAÇÃO CELULAR - AULA
https://www.youtube.com/watch?v=opJ6CFuKNZc Guyton – Fisiologia humana, 12ed, capítulo 4. As células se comunicam, mandando sinais elétricos ou químicos, os quais regulam as atividades celulares, respostas a estímulos do meio ambiente e outras. Cada célula é programada para responder a combinações específicas de moléculas sinalizadoras. Se ela não responde a essas combinações, ocorre apoptose : morte programada da célula. Uma molécula sinal/substância indutora: traz informações para a célula. Para que moléculas externas adentrem a célula, elas precisam atravessar a membrana plasmática. MEMBRANA PLASMÁTICA Formada por bicamada lipídica: moléculas precisam ser lipossolúveis para atravessarem. Possui proteínas canais/transportadoras/carreadoras de membrana nessa bicamada lipídica Células interagem com seu ambiente através da interpretação de sinais extracelulares de proteínas que se localizam em sua membrana plasmática chamadas: receptores. Receptores são compostos de domínios extracelulares e intracelulares. O domínio extracelular transmite informações sobre o mundo exterior ao domínio intracelular que interage com outras proteínas de sinalização intracelular, retransmitindo a mensagem para uma ou mais proteínas efetoras. Proteínas efetoras dão a resposta apropriada. RECEPTORES EXTRACELULARES RECEPTORES INTRACELULARES PROTEÍNAS EFETORAS = RESPOSTA Nos organismos pluricelulares as células são interdependentes.
- Estímulos externos
- Resposta celular As células afetam as atividades de outras células por meio de moléculas sinalizadoras.
- Indução (sinalização)
- Substância indutora (ligante ou sinal)
- Célula indutora (sinalizadora)
- Célula induzida ou célula alvo
- Receptor Tipos de indução ou sinalização
- Endócrina: é uma sinalização de longa distância, pois os hormônios são liberados e atuam em um local distante de onde foi produzido. Hormônio é um mediador químico.
- Autócrina: a célula produz uma molécula sinal para se comunicar consigo mesma ou com uma igual a ela. Ex: células tumorais para crescerem desenfreadamente, se multiplicarem.
- Parácrina: sinalização com células vizinhas e diferentes. Ex: uma célula epitelial e uma conjuntiva.
- Sináptica/Neural: é um tipo de parácrina, mas especializada porque a fenda sináptica é muito curta. Temos um neurônio secretando o neurotransmissor no líquido extracelular que banha as duas células, ele e a célula alvo que é, necessariamente, sua vizinha.
- Neuroendócrina: o neurônio secreta hormônios como a ocitocina e o ADH no sangue e não na fenda sináptica/líquido extracelular.
- Dependente de contato: em células justapostas por junções comunicantes. As substâncias indutoras unem-se aos receptores com grande especificidade
- Adaptação induzida
- Saturabilidade
- Reversibilidade A interação substância indutora-receptor é a primeira de uma cadeia de reações. TRANSDUÇÃO DE SINAL É a capacidade das células receberem, reagirem e traduzirem os sinais oriundos do meio extracelular ou da interação ligante-receptor, resultando em uma resposta bioquímica celular que visa sempre a homeostase. “Tradução da linguagem” do sinal recebido para obter uma resposta.
PROTEÍNAS TRANSPORTE
Proteínas canais : apresentam espaços aquosos ao longo de sua molécula, permitindo o livre movimento de determinados íons ou moléculas; seletivas em relação aos tipos de íons ou moléculas que conseguem atravessá-las. Proteínas carreadoras : ancoram-se na membrana, se fixam às substâncias que serão transportadas e, em seguida, através da alteração de sua forma, transportam as substâncias para o outro lado da membrana; seletivas também. TIPOS DE TRANSPORTE Difusão Transporte ativo
DIFUSÃO OU TRANSPORTE PASSIVO
Todas as moléculas e íons nos líquidos corporais estão em constante movimento: possuem energia cinética. Movimento aleatório de substâncias, molécula a molécula, pelos espaços intermoleculares da membrana ou em combinação com uma proteína carreadora. A energia utilizada é a cinética normal da matéria.
DIFUSÃO ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR
A velocidade de difusão é diretamente proporcional à concentração da substância difusora/soluto, à temperatura, lipossolubilidade e número de canais proteicos na membrana. Inversamente proporcional à espessura da membrana e ao tamanho/diâmetro da molécula que quer atravessar. Difusão simples Movimento cinético das moléculas/íons ocorre pelos espaços intermoleculares da membrana, sem necessidade de proteínas carreadoras. Pode ocorrer de 2 maneiras:
- Pelos interstícios (pequenos espaços) da bicamada lipídica, se a substância difusora for solúvel em lipídios e, quanto maior sua lipossolubilidade, mais rápido atravessará a membrana.
- Por canais aquosos em proteínas canais. A intensidade de penetração da água por esses poros permite o transporte rápido de substâncias insolúveis em lipídios. Canais proteicos e suas “comportas” – Distinções
- São seletivamente permeáveis a determinadas substâncias. Isso influencia no diâmetro, forma e natureza das cargas elétricas (+/-) ao longo da superfície interna.
- Muitos deles podem ser abertos/fechados por comportas. As comportas funcionam como um mecanismo para o controle da permeabilidade dos canais e sua abertura/fechamento são regulados de dois modos principais: Regulação pela voltagem A membrana percebe que precisa regular a voltagem no interior da célula e abre/fecha as comportas para a passagem dos íons. Ex: sódio para dentro, potássio para fora. Essa mudança conformacional ocorre muito rápido. – Mecanismo do potencial de ação. Regulação química Os canais proteicos são abertos a partir da fixação de outra molécula à proteína, alterando sua forma e abrindo/fechando as comportas. – Importante para transmissão de sinais de uma célula neural para outra. Difusão facilitada As moléculas/íons precisam das proteínas carreadoras para serem transportadas através da membrana. Ex. de substâncias que se movem assim: glicose, galactose, frutose e a maioria dos aminoácidos. A insulina pode aumentar a velocidade da difusão facilitada de glicose de 10 a 20X e esse é p principal mecanismo pelo qual ela controla a utilização da glicose pelo nosso corpo. Na difusão facilitada, existe um valor máximo para a velocidade de difusão que não pode ser ultrapassado, diferentemente da difusão simples. Esse valor não pode ser ultrapassado na difusão facilitada porque a velocidade com que uma molécula é transportada não pode ser maior que a velocidade com que a proteína carreadora sofre alteração na sua forma.
FATORES QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DE DIFUSÃO
A velocidade de difusão é diretamente proporcional à concentração da substância difusora/soluto, à temperatura, lipossolubilidade e número de canais proteicos na membrana. Inversamente proporcional à espessura da membrana e ao tamanho/diâmetro da molécula que quer atravessar. Diferença de concentração O soluto move-se a favor do gradiente de concentração: do mais concentrado para o menos concentrado. A concentração de moléculas determina a quantidade delas que atingem as extremidades dos canais a cada segundo. Difusão efetiva Onde D é o coeficiente de difusão, e C as concentrações externas e internas. D(Ce – Ci) Cargas elétricas Opostos se atraem e iguais se repelem, gerando difusões efetivas até que a DDP e a diferença de concentração se contrabalancem. FEM: força eletromotriz (voltagem) entre as faces 1 e 2 da membrana; C1 e C2 são as concentrações. Trata-se da DDP que contrabalanceará precisamente uma concentração determinada de íons monovalentes na temperatura natural do corpo 37ºC. Medida em milivolts – mV. Equação de Nernst FEM = (+/- ) 61 X log c1/c2 Sendo + para íons negativos e – para íons positivos. Importante para a transmissão dos impulsos nervosos. Diferença de pressão Se tiver maior pressão no interior da célula, as substâncias difundem-se para o exterior. Lembrando que pressão é a força exercida pelas moléculas por unidade de área. Ex: seringa quando movemos o pistão criando pressão em seu interior, o conteúdo tende a extravasar.
Área da membrana Coeficiente de difusão Permeabilidade total da membrana = sua permeabilidade por área unitária X a área total da membrana. D = PxA.
TRANSPORTE ATIVO
Quando a membrana celular transporta moléculas contra o gradiente de concentração: do meio menos concentrado para o mais concentrado. Pode ser contra o gradiente de pressão/potencial elétrico também; Dependente de proteínas carreadoras. Transporte ativo primário Quando a energia utilizada é derivada da degradação de ATP (adenosina-trifosfato) ou de algum composto de fosfato com alta energia. Também possui ponto de saturação: velocidade máxima devido a limitação das velocidades das reações químicas de fixação, liberação e alterações conformacionais da proteína carreadora.
BOMBA DE SÓDIO-POTÁSSIO
É um mecanismo de transporte ativo primário : quando a energia utilizada é derivada da degradação de ATP (adenosina-trifosfato) ou de algum composto de fosfato com alta energia. Nesse processo, os íons sódio são bombeados para fora da célula, enquanto os íons potássio são bombeados para dentro. Esse processo ocorre mesmo contra o gradiente de concentração (os íons saem do meio menos concentrado para o mais concentrado), pois há mais Na+ no meio extracelular do que K+ , que predomina no interior da célula. A proteína transportadora de Na+ e K+ é uma enzima (tipo de proteína catalisadora), ATPase , que hidrolisa a molécula de ATP,"gerando" a energia necessária para o transporte desses íons através da membrana. A cada ciclo da bomba, uma carga positiva é removida do interior da célula e levada para fora dela. Existe em todas as células do corpo e é a responsável pela manutenção das concentrações de sódio e de potássio através da membrana celular, estabelecendo o potencial negativo intracelular – POTENCIAL DE REPOUSO: como o citoplasma contém menor quantidade de íons positivos que o líquido extracelular, a superfície interna da membrana é negativa em relação à externa, por isso a bomba é dita eletrogênica , ou seja, cria uma DDP entre as duas faces da membrana – interior e exterior. Essa bomba também é a base para a transmissão de sinais neurais por todo o sistema nervoso.
TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO DE ÍONS HIDROGÊNIO
Ocorre em dois lugares: Glândulas gástricas do estômago Túbulos distais terminais e túbulos coletores corticais dos rins.
Transporte ativo secundário
A energia é derivada, secundariamente, de energia que foi armazenada sob a forma de diferença de concentrações iônicas entre as duas faces da membrana que foram criadas pelo transporte ativo primário. COTRANSPORTE Ocorre quando os íons sódio são transportados para fora da célula mediante transporte ativo primário, cria-se um gradiente de concentração de sódio, ou seja, concentração muito alta fora da célula e muito baixa em seu interior e, por isso, o sódio tende a tentar difundir-se para o interior, podendo arrastar outras substâncias consigo através da membrana. Para isso, é necessário um mecanismo de acoplamento com o auxílio de outra proteína carreadora, fixando o sódio e a substância a ser transportada e, após a alteração no formato da proteína, o gradiente de energia do íon sódio faz com que ambos passem para o interior da célula. Cotransporte sódio-glicose São transportados para o interior da célula e a forma da proteína carreadora só se altera depois que o sódio e a glicose estiverem fixados. Ocorre nas células epiteliais do trato intestinal e dos túbulos renais, para facilitar a absorção sanguínea dessas substancias.
Sódio-aminoácidos Igual ao anterior, exceto por usar um conjunto diferente de proteínas de transporte bem específicas (5). Sódio-potássio-2 cloretos Potássio-cloreto Cotransporte de íons iodo, de ferro etc. CONTRATRANSPORTE Os íons sódio no meio extracelular tentam se difundir para o meio intracelular onde está presente a substancia a ser contratransportada. Esse processo ocorre por meio de uma proteína carreadora, no qual a energia do íon sódio o leva para o interior enquanto contratransporta a substancia para o exterior a célula.
