Fisiologia das Células e das Moléculas PDF

# Fisiologia das Células e das Moléculas - Para compreender a Fisiologia dos órgãos, é necessário perceber a fisiologia a nível celular e molecular, já que a célula é a unidade básica do organismo. - As células são delimitadas pela membrana celular, que separa o conteúdo intracelular do extracelul...

# Fisiologia das Células e das Moléculas - Para compreender a Fisiologia dos órgãos, é necessário perceber a fisiologia a nível celular e molecular, já que a célula é a unidade básica do organismo. - As células são delimitadas pela membrana celular, que separa o conteúdo intracelular do extracelular. As suas funções passam por: - Transporte seletivo de moléculas de e para a célula. - Reconhecimento e comunicação celular. - Organização tecidular, através de ligações intercelulares. - Atividade enzimática. - Determinação da forma da célula, juntamente com o citoesqueleto. ## Composição da Membrana - A composição da membrana é: - **Bicamada fosfolipídica** - Os dois folhetos têm composição distinta em termos de fosfolipidos. - Diferentes tipos celulares têm diferentes composições em fosfolípidos membranares. - A composição influencia a fluidez, tal como a temperatura (cadeias insaturadas e maiores temperaturas aumentam fluidez). - Os fosfolipidos têm mobilidade, mas raramente mudam de folheto. - São moléculas anfipáticas. - O fosfatidilinositol tem um papel importante na transdução de sinal, facilitado pela sua posição no folheto interno. - Além disso, está presente colesterol nos dois folhetos, tendo como função estabilizar a membrana. - Existem, ainda, glicolípidos - cadeias de ácidos gordos ligadas a uma cabeça polar de carboidratos. - Um glicolipido importante é o glicosilfosfatilinositol (GPI), que liga proteínas membranares à bicamada. - **Proteínas** - **Integrais** - estão inseridas na bicamada fosfolipídica, estando domínios hidrofóbicos no interior da bicamada e os hidrofílicos em contacto com o exterior. - **Transmembranares** - têm tanto regiões hidrofóbicas como hidrofílicas, podendo passar uma vez ou várias pela membrana. - Podem, também, estar ligadas à bicamada por ligações covalentes aos lípidos (por exemplo, por meio do GPI no lado externo da membrana). - Em termos de funções, servem como recetores, podem ter atividade enzimática, sinalização intracelular, transporte de água e solutos ou ainda funcionar como moléculas de adesão. - **Periféricas** - ligam-se não covalentemente a proteínas integrais. Estão envolvidas em sinalização intracelular e na formação do citoesqueleto. ## Transporte Membranar - Estima-se que cerca de 10% dos genes humanos (c. 2000) codificam transportadores membranares. - A fisiologia normal da célula implica que haja um contínuo movimento de água e solutos para dentro e fora da célula, criando um meio intracelular que tem uma composição distinta do meio intersticial. - Tendo a bicamada uma parte hidrofóbica, grande parte dos solutos será transportado através de transportadores membranares. ### Transporte Passivo - **Difusão simples** - a favor do gradiente de concentração, com velocidade de transporte proporcional ao gradiente de concentração. - Através da bicamada fosfolipídica, para pequenas moléculas apolares (O2, hormonas esteroides, etc.). - **Poros** - sempre abertos, grande quantidade de moléculas por segundo. - **Aquaporinas ou AQP** - permitem o movimento de água. Existem várias isoformas em diferentes células e em diferentes locais da membrana. Algumas AQPs permitem o movimento de alguns solutos, como glicerol. Para controlar a quantidade de água que entra ou sai, a célula pode disponibilizar mais ou menos AQPs na membrana (não se controla a sua abertura). - **Canais** - podem ser mais ou menos seletivos a iões específicos, podendo estar ora abertos ora fechados num dos lados. - A sua abertura pode depender da ligação de um ligando ou da voltagem. - Contudo, à parte do domínio que permite a sua abertura/fecho, não há alteração conformacional no corpo da proteína. - Recrutamento de novos canais ou da sua remoção da membrana ou através de abertura/fecho dos mesmos. - E.g.: canais de K+, Na+, Ca2+, etc. - **Difusão facilitada** - a velocidade de transporte é limitada pela disponibilidade de transportadores na membrana. - **Transportadores independentes do gasto de energia ou uniporters** - transportam uma molécula de cada vez, nunca estando totalmente abertos (quando abrem num lado, fecham no outro, o que implica alterações conformacionais nas proteínas). - Um exemplo são os transportadores de glucose. ### Transporte Ativo - **Transporte ativo primário** - transportadores dependentes do gasto de energia, ATP. Podem ser de vários tipos (ATPases, transportadores ABC, etc.). São proteínas enzimáticas. - A atuação da bomba de sódio e potássio - com gasto de ATP, envia 3 Na+ para fora e 2 K+ para o interior da célula. Contribui para manter os gradientes eletroquímicos da célula (mais cargas positivas para fora que, juntamente com a riqueza de proteínas negativas no interior, torna o lado interior da membrana negativo). - **Transporte ativo secundário** - usam indiretamente energia (por exemplo, o seu funcionamento pode depender da bomba de Na+/K+). - **Simporters** - transportam duas ou mais moléculas e/ou iões no mesmo sentido (ex:. Simporter de Na+ e glucose para o interior, Na+ a favor e glucose contra o gradiente de concentração. O Na+ saiu por transporte ativo primário). - **Antiporters** - transportam duas ou mais moléculas e/ou iões em sentidos opostos (ex : antiporter de Na+/H+, contribui para regular o pH da célula). ### Transporte Vesicular - Água e soluto podem ser transportados por endocitose ou exocitose. - Na endocitose, formam-se vesículas a partir de uma porção da membrana celular (envoltas em proteínas como clatrina), enquanto na exocitose há fusão de vesículas à membrana. - **Transcitose** - quando uma vesícula formada na endocitose sofre, depois, exocitose no lado oposto da célula. #### Mecanismos de endocitose - **Pinocitose** - método não seletivo de interiorizar pequenos solutos e água. - **Fagocitose** - internalização de partículas grandes, como bactérias. - **Endocitose mediada por recetores** - interiorização de moléculas específicas que se ligam a recetores membranares. #### Exocitose - Exocitose pode ser constitutiva (constante), ou regulada (mediada por sinalização). ## Principios Básicos do Transporte Celular Através da Membrana - Lei de Fick da difusão - taxa a que uma molécula difunde de um lado para o outro. - **Difusão** - processo no qual as moléculas se movem espontaneamente da área de maior concentração para a menor, tendendo a dissipar o gradiente. - Segundo a lei, a difusão de solutos não carregados através da membrana depende: - Da sua solubilidade em lípidos. - Da composição da membrana. - do tamanho do soluto (↓ tamanho → mais rápido). - do gradiente de concentração (diretamente proporcional, gradiente → mais rápido). - da área de membrana. ## Gradiente Eletroquímico - **Gradiente eletroquímico** - quantifica a diferença de potencial químico (gradiente de concentração) e a diferença de potencial elétrico (gradiente elétrico, i.e., diferença de cargas elétricas dentro e fora da célula). - O transporte de iões vai depender dos gradientes elétrico e de concentração, mas o de moléculas não carregadas (p.e. glucose) apenas depende do de concentração. - Expresso pela equação de Nernst, na qual o gradiente eletroquímico depende das concentrações e potencial de membrana (voltagem). - **Potencial de equilíbrio de Nernst** - potencial de membrana no qual não há transporte do soluto pela membrana. Faz com que as concentrações dos iões dentro e fora da célula sejam diferentes. É diferente para diferentes iões. - **Transporte passivo** - quando o movimento se dá no sentido previsto pelo gradiente eletroquímico. - **Transporte ativo** - movimento no sentido oposto ao passivo. ## Osmose - **Osmose** - movimento de água através da membrana celular. O transporte é passivo e o fator principal do seu transporte é a pressão osmótica. - **Pressão osmótica** – π, calculada pela Lei de van't Hoff (é proporcional ao nº de partículas dissociáveis por molécula e à temperatura), é basicamente a pressão necessária aplicar para que não haja osmose. - O movimento de água é a favor do seu gradiente de concentração, por isso, contra o gradiente de concentração do soluto. ## Potencial de Membrana - **Potencial de membrana** - dado pela Equação de Goldman; diferença de potencial elétrico no interior e exterior da membrana celular. - **Potencial de repouso** - diferente de célula para célula, mas sempre negativo. Mantido pelo transporte de iões (principalmente Na+, K+ e Cl-) para dentro e fora da célula, que mantém a composição iónica dos meios diferente. - **Despolarização** - potencial de membrana menos negativo. - **Hiperpolarização** - potencial de membrana mais negativo.