MEMBRANAS BIOLÓGICAS

Goiânia2014

Prof. Me. Farm. Rodrigo Caixeta

Faculdade Unida de Campinas

Curso de Farmácia

Membranas BiológicasEnvolvem a célula como um todo e orgânulos citoplasmáticos.

MODELO MOSAICO FLUIDO(Singer e Nicholson, 1972)

• 50-75% Proteínas• 25-50% Lipídios

Principais Funções:- Movimento - Crescimento- Reprodução - Metabolismo- Proteção - Transporte- Revestimento - Reconhecimento

Considerações Gerais

1. São estruturas trilaminares (6nm–10nm)

2. Glicocálix (Glicolipídeos e Glicoproteínas)

3. Moléculas anfifílicas pequenas

4. Com água formam: micelas, bicamadas e lipossomos

5. Diversidade de funções proteicas

6. Lipídios e Proteínas ligados por interações não-covalentes

7. Eletricamente polarizadas

Lipídios de MembranaGlicerofosfolipídios – Esfingolipídios – Glicoesfingolipídios - Colesterol

Ácidos Graxos :• Alifáticos• C16 a C18• 50% Insaturados• Configuração cis

Colesterol (30%): Modifica a fluidez da membrana e controla a microestrutura

RADICAL FOSFATO

Micelas e Bicamadas Lipídicas

Glicocálix

Ligação O-glicosídica Ligação N-glicosídica

Proteínas de Membrana

Interações Hidrofóbicas

Interações EletrostáticasPontes de Hidrogênio

Ligações Covalentes

Proteínas Integrais• Glicoforina: Constituem antígenos dos sistemas ABO e MN

Além disso, são importante acopladores bacterianos e virais

Proteínas Integrais• Canais de Ânions: Realiza o desvio de cloreto

Proteínas Integrais• Porinas:

Proteínas Periféricas• Espectrina: Ligação à Banda 4.1

• Ankirina: Proteína de canal iônico

• Banda 4.1: Proteína estrutural

Proteínas ligadas à Lipídios

Miristoilação Palmitolilação Prenilação

GlicosilFosfatidilInositol (GPI)

Anel Hexágono Variável

AG’s Variáveis

Propriedades de Membrana1. Fluidez da Membrana (AG Insaturados e Colesterol)

a) Difusão Lateral:

b) Movimento flip-flop:

Propriedades de Membrana2. Permeabilidade Seletiva (Proteínas, Glicocálix e AG)

(A)Totalmente Permeável (B) Impermeável

(C) Permeável (D) Seletivamente Permeável

Permeação

1- Substâncias com MAIOR capacidadeO2 e CO2 - Etanol - Água

Moléculas pequenas (< 0,8nm) - Lipídicas

2- Substâncias com MEDIANA capacidadeGlicose - Aminoácidos - Íons - Vit D e E

Nucleotídeos (CGAT) - Anestésicos - Hormônios

Resorcina - Hidroquinona

3- Substâncias SEM capacidadeMacromoléculas: Proteínas

Transporte através de Membranas

Reconhecimento •Glicocálix

Alteração Conformacional

•Lipídios de Membrana

Passagem•Proteínas,

canais ou filtração

Sistemas de Transportea) Uniporte: envolve uma molécula por vez

Ex: Transportadores GLUT de Glicose

b) Simporte: moléculas na mesma direção

Ex: Transportadores renais

c) Antiporte: moléculas em direções contrárias

Ex: Bomba de Sódio e Potássio

Tipos de Transporte1. Transporte Passivo

a) Filtração

b) Difusão Simples

c) Difusão Facilitada

d) Osmose

2. Transporte Ativo

a) Difusão Ativa

3. Transporte em bloco

a) Endocitose (Fagocitose e Pinocitose)

b) Exocitose (Clasmocitose)

Concentração Iônica na Célula

ÍON FORA DA CÉLULA (10-3 M) DENTRO DA CÉLULA (10-3 M)

K+ 2,25 124

Na+ 109 10,4

Ca++ 2,1 4,9

Mg++ 1,25 14,0

Cl- 77,5 1,5

HCO3- 26,6 12,4

Íons orgânicos 13 74

Fonte: OKUNO; CALDAS; CHOW. Física para ciências biológicas e biomédicas. Cap. 21, p . 363

Gradiente de Concentração

• Potencial Elétrico++++++

“Uma distribuição de cargas elétricas cria em torno de si um campo elétrico”

Potencial de MembranaHá uma diferença de potencial (DDP) entre o líquido do interior de uma célula e o fluidoextracelular que gera um potencial: REPOUSO OU AÇÃO

POTENCIAL DE REPOUSO• Nervos e Musc. Esq.: -55mV a -100mV• Músculos Lisos: - 30 mV a -55mV

Difusão Simples através de lipídios

Solubilidade

Grau de ionização

pH e partição do pH

95% das drogas comerciais são primariamente absorvidas por difusão passiva

Reação de Ionização

A espécie ionizada BH+ ou R- possui lipossolubilidade baixa;

Em geral, a espécie não carregada é lipossolúvel o suficiente

para atravessar a membrana.

Ionização de ácidos e bases fracas

C12H11CIN3NH3+ C12H11CIN3NH2 + H+

Cátion de Pirimetamina Próton

Pirimetamina neutra

C8H7O2COOH C8H7O2COO- + H+

Aspirina Ânion de Próton

neutra aspirina

Equação de Henderson-Hasselbach

Permite calcular a proporção de moléculas ionizadas/não-

ionizadas em cada pH

pk: constante de dissociação

Balanço de ácidos e bases em pH baixo

Balanço de ácidos e bases em pH alto

MEM

BR

AN

A

pH 5 pH 7

Não Ionizada Não Ionizada

Ionizada Ionizada

Transporte mediado por carreadores

Difusão facilitada

Transporte ativo

Importante no túbulo renal, trato biliar,

barreira hematoencefálica e

trato gastrintestinal

Velocidade de transporte através de membranas lipídicas: difusão passiva x transporte mediado por carreador

Kenakin, TP. A pharmacology primer: theory, applications, and methods. 3ª ed. 2009

Pinocitose

Transporte vesicular

Endocitose mediada por

receptores

Propriedade de Membrana

• Autosselação

• Assimetria