Transportadores de Membrana-Biologia Molecular Medicina e Expressao Genica

Transportadores de Membrana em Biologia Molecular e Medicina Tipos de Transportadores de Membrana Transportadores Ativos Bomba de sódiopotássio NaK ATPase Bomba de prótons HATPase Transportadores Passivos Canais iônicos ex K e Na Transportadores facilitadores ex GLUT para glicose Funções Essenciais em Biologia Molecular Regulação do Potencial de Membrana Manutenção do equilíbrio iônico Transporte de Nutrientes Captação de glicose aminoácidos vitaminas etc Eliminação de Resíduos Remoção de produtos metabólicos Sinalização Celular Participação em vias de sinalização Importância na Medicina Doenças Genéticas Mutações em transportadores levam a distúrbios ex fibrose cística Farmacoterapia Alvos para medicamentos ex inibidores de canais iônicos Diagnóstico de Doenças Testes de transporte anormal ex teste de glicose Terapia Gênica Potencial para corrigir defeitos em transportadores Exemplos em Medicina Transportadores de Glicose Relevância no diabetes mellitus Transportadores de Neurotransmissores Implicados em distúrbios neurológicos ex doença de Parkinson Transportadores de Íons Importância na excitabilidade muscular e neuronal Regulação Modulação Por hormônios neurotransmissores substratos Homeostase Manutenção de níveis iônicos ideais Sinalização e Expressão Regulação da síntese de transportadores na membrana Transcrição e Tradução Transcrição Núcleo Celular Processo de síntese de RNA mensageiro mRNA a partir de uma fita de DNA Etapas Iniciação RNA polimerase se liga à sequência promotora do DNA Alongamento RNA polimerase sintetiza o mRNA complementar ao DNA Terminação RNA polimerase completa a transcrição e se separa do DNA Regulação da Expressão Gênica Mecanismos epigenéticos como metilação de DNA e modificação de histonas controlam a acessibilidade do DNA para a transcrição Fatores de transcrição regulam a atividade da RNA polimerase RNA não codificante como microRNAs pode interferir na estabilidade do mRNA Aplicações Clínicas Testes de Expressão Gênica Avaliação da expressão de genes específicos para diagnóstico e prognóstico de doenças como câncer Terapias Baseadas em RNA Desenvolvimento de terapias que envolvem a modulação da transcrição e tradução como terapia de RNA mensageiro mRNA e terapia de RNA de interferência RNAi Tradução Citoplasma Processo de síntese de proteínas a partir do mRNA Envolve ribossomos e moléculas de tRNA Etapas Iniciação Ribossomo se liga ao mRNA no códon de início AUG Alongamento Ribossomo deslocase ao longo do mRNA trazendo tRNA que carrega aminoácidos correspondentes aos códons Terminação A síntese da proteína termina quando um códon de parada é alcançado Importância na Medicina e Biologia Molecular Diagnóstico de Doenças Genéticas Mutações nos genes podem levar a doenças genéticas O estudo da transcrição e tradução ajuda a identificar essas mutações Terapia Gênica A compreensão desses processos permite o desenvolvimento de terapias para corrigir defeitos genéticos Desenvolvimento de Medicamentos Muitos medicamentos visam interferir na transcrição ou tradução de genes em patologias específicas Estudo de Vírus Vírus usam a maquinaria de transcrição e tradução do hospedeiro para se replicarem tornando esses processos alvos importantes para a pesquisa antiviral ROTEIRO DE APRESENTAÇÃO OBS FIZ COM PREVISÃO DE DURAÇÃO DE 15 MIN INTRODUÇÃO O transporte de membrana referese ao movimento de substâncias através das membranas celulares Existem vários processos de transporte de membrana que permitem que as células controlem a entrada e saída de substâncias como íons moléculas pequenas e nutrientes OBJETIVOS Compreender o funcionamento das membranas celulares Identificar os tipos de transporte de membrana Apresentar a difusão e osmose Abordar os transportadores de membrana Destacar a importância do transporte de membrana na fisiologia celular IMPORTANCIA Aqui você usará o slide como apoio essa fala A manutenção da composição química intracelular e o equilíbrio de algumas substâncias entre os meios interno e externo são de suma importância à manutenção da vida e ao bom funcionamento celular Quando isto não ocorre inúmeros problemas podem ocorrer como a morte celular ou doenças graves Um exemplo disso é a fibrose cística ou doença do beijo salgado TIPOS Difusão simples Osmose Difusão facilitada Transporte ativo DIFUSÃO SIMPLES Use o primeiro slide como fonte de apresentação inicial Após segue aqui roteiro do esquema de apresentação Todas as partículas átomos moléculas ou íons estão em constante movimento aleatório devido à energia térmica Isso significa que elas colidem umas com as outras e se movem em todas as direções Inicialmente há uma região com uma concentração maior de partículas e outra com uma concentração menor Isso cria um gradiente de concentração onde as partículas estão mais densamente agrupadas em uma área do que na outra As partículas se movem aleatoriamente mas sua tendência geral é se deslocar das áreas de maior concentração para as áreas de menor concentração Isso ocorre porque há uma maior probabilidade de colisões entre partículas nas áreas mais concentradas o que resulta em um maior número de partículas se espalhando para as áreas menos concentradas O processo de difusão continua até que as concentrações se igualem em toda a substância Nesse ponto o sistema atingiu o equilíbrio e as partículas ainda continuam a se mover aleatoriamente mas não há mais um movimento líquido líquido em uma direção específica EXPLICAR O GIFT DE ACORDO COM A APRESENTAÇÃO VOCE PODE FALAR QUE AS PARTÍCULAS ESTÃO INDO DO MAIS CONCENTRADO PARA O MENOS CONCENTRADO OSMOSE Primeiro slide sobre osmose é autoexplicativo Em seguida explicar os meio hipo e hipertônico Apresentar o gift contextualizando sobre explicando que no lado do meio hipo há uma maior quantidade de solutos dissolvidos no meio extracelular em comparação com o citoplasma da célula e no hiper há uma menor quantidade de solutos dissolvidos no meio extracelular em comparação com o citoplasma da célula Com relação aos tipos de solução explicar que uma solução hipertônica é aquela em que a concentração de solutos fora da célula é maior do que dentro da célula Isso significa que há uma maior quantidade de solutos dissolvidos no líquido extracelular do que no citoplasma da célula Uma solução hipotônica é aquela em que a concentração de solutos fora da célula é menor do que dentro da célula Isso significa que há uma menor quantidade de solutos dissolvidos no líquido extracelular em comparação com o citoplasma da célula Uma solução isotônica é aquela em que a concentração de solutos fora da célula é igual à concentração de solutos dentro da célula Isso significa que a quantidade de solutos dissolvidos no líquido extracelular é a mesma que no citoplasma da célula DIFUSÃO FACILITADA Todo o processo deixei explicado no slide em forma de esquema Relacionar a explicação com o gift observando que no meio extracelular há a concentração maior de partículas que são levadas para dentro da célula graças a proteína transportadora TRANSPORTE ATIVO E SEUS TIPOS Slides autoexplicativos Focar na endocitose e exocitose Na endocitose falar sobre Fagocitose Na fagocitose células especializadas chamadas fagócitos como os macrófagos e os neutrófilos do sistema imunológico englobam partículas sólidas como bactérias vírus células mortas ou outras partículas estranhas para destruílas eou processálas Esse processo é fundamental para a defesa do organismo contra patógenos O fagócito envolve a partícula a ser ingerida formando uma vesícula chamada fagossomo O fagossomo fundese com lisossomos que contêm enzimas digestivas para degradar o conteúdo do fagossomo Após a digestão os produtos finais podem ser liberados ou usados pela célula Pinocitose Na pinocitose as células englobam pequenas gotículas de líquido contendo substâncias dissolvidas como nutrientes ou moléculas sinalizadoras A membrana plasmática forma pequenas invaginações chamadas de vesículas de pinocitose ou vesículas de endocitose fluida que capturam as gotículas de líquido Essas vesículas são trazidas para o interior da célula onde o conteúdo líquido é processado e as substâncias necessárias são absorvidas Na exocitose explicar como ela ocorre 1 Formação de Vesículas Dentro da célula as substâncias a serem liberadas são empacotadas em vesículas membranosas chamadas vesículas de secreção ou vesículas de transporte Essas vesículas contêm as substâncias e são revestidas por proteínas específicas 2 Fusão com a Membrana Plasmática As vesículas de secreção se movem em direção à membrana plasmática da célula onde ocorre a fusão entre a membrana da vesícula e a membrana plasmática da célula 3 Liberação de Conteúdo Quando a fusão ocorre o conteúdo das vesículas é liberado para o ambiente externo da célula Isso geralmente envolve a abertura de poros ou canais na membrana da vesícula para permitir que as substâncias sejam liberadas 4 Secreção do produto e reciclagem de membrana Após a exocitose a membrana da vesícula é incorporada à membrana plasmática aumentando o tamanho da membrana celular Esse processo de reciclagem é importante para manter a integridade da membrana celular DOENÇAS ASSOCIADAS CONCLUSÃO TESTES JÁ RESOLVIDOS SEGUIR ORDEM DO SLIDE REFERÊNCIAS USADAS AO FINAL Transportes de Membrana Aluna Roberta Leandrini Rossato Curso Medicina biologia molecular ll Professor Frederico Gerlinger Romero SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 11 OBJETIVOS 12 IMPORTÂNCIA 2 TIPOS DE TRANSPORTES QUE ACONTECEM PELA MEMBRANA CELULAR 21 DIFUSÃO SIMPLES 22 OSMOSE 23 DIFUSÃO FACILITADA 24 TRANSPORTE ATIVO 25 DOENÇAS ASSOCIADAS AO TRANSPORTE DE MEMBRANAS 3 CONCLUSÃO 4 TESTES 5 REFERÊNCIAS 1 Introdução O transporte de membrana referese ao movimento de substâncias através das membranas celulares Existem vários processos de transporte de membrana que permitem que as células controlem a entrada e saída de substâncias como íons moléculas pequenas e nutrientes 1 1 Objetivos Compreender o funcionamento das membranas celulares Identificar os tipos de transporte de membrana Apresentar a difusão e osmose Abordar os transportadores de membrana Destacar a importância do transporte de membrana na fisiologia celular 1 2 Importância O transporte de membrana referese ao movimento de substâncias através das membranas celulares Existem vários processos de transporte de membrana que permitem que as células controlem a entrada e saída de substâncias como íons moléculas pequenas e nutrientes 2 Tipos de transportes que acontecem pela membrana celular Difusão simples Osmose Difusão facilitada Transporte ativo Ocorre sem a participação de proteínas transportadoras É um transporte passivo Moléculas de baixo peso molecular ou lipofílicas como os gases oxigênio O2 nitrogênio N2 dióxido de carbono CO2 e até mesmo as vitaminas lipossolúveis atravessam facilmente a bicamada lipídica se dissolvendo na matriz lipídica 21 DIFUSÃO SIMPLES 21 DIFUSÃO SIMPLES Ocorre do mais concentrado para o menos concentrado 1 Todas as partículas em movimento 2 Concentraçã o inicial desigual 3 Particulas se movimentam de acordo com gradiente 4 Deslocamento do mais ao menos concentrado 5 Equilíbrio A osmose é um tipo de transporte passivo que ocorre a favor de um gradiente de concentração portanto sem gasto de energia Nesse tipo de transporte a água atravessa a membrana plasmática no sentido do meio menos concentrado hipotônico para o meio mais concentrado hipertônico 22 OSMOSE 22 OSMOSE Meio hipotônico Meio hipertônico Concentração de solutos fora da célula é menor do que dentro da célula A água tende a se mover por osmose do exterior da célula para o interior da célula e pode resultar na entrada de água na célula causando inchaço ou ruptura Concentração de solutos fora da célula é maior do que dentro da célula A água tende a se mover por osmose do interior da célula para o exterior Isso pode causar a perda de água da célula levando à desidratação Medio hipertônico Ósmosis Medio hipotônico 22 OSMOSE TIPOS DE SOLUÇÃO Hypotonic Solution Isotonic Solution Hypertonic Solution Water moves to hypertonic areas Transporte passivo de substâncias pela membrana plasmática Sem gasto de energia metabólica da célula Passagem de substratos moléculas ou íons de um meio mais concentrado para um menos concentrado através de proteínas transportadoras ao longo da membrana plasmática 23 DIFUSÃO FACILITADA 23 DIFUSÃO FACILITADA Proteínas transportadoras Na membrana celular existem proteínas específicas chamadas proteínas transportadoras ou transportadores que estão embutidas na bicamada lipídica Essas proteínas têm um sítio de ligação onde as moléculas alvo podem se ligar Ligação das moléculas alvo As moléculas que precisam ser transportadas como glicose ou íons se ligam às proteínas transportadoras em seus sítios de ligação específicos Alteração conformacional Quando as moléculas se ligam às proteínas transportadoras isso induz uma mudança conformacional na estrutura da proteína Essa mudança permite que a proteína transporte as moléculas através da membrana 23 DIFUSÃO FACILITADA Transporte através da membrana Com a mudança conformacional a proteína transportadora se move através da membrana transportando as moléculas alvo de um lado para o outro Liberação das moléculas Do outro lado da membrana a proteína transportadora volta à sua conformação original liberando as moléculas alvo no interior da célula Ciclo de transporte As proteínas transportadoras podem continuar a realizar esse ciclo de ligação transporte e liberação de moléculas alvo permitindo o transporte eficaz e seletivo de substâncias através da membrana 23 DIFUSÃO FACILITADA O transporte ativo é o que ocorre através da membrana celular com gasto de energia Nesse caso o transporte de substâncias ocorre do local de menor para o de maior concentração Contra um gradiente de concentração Pode ser primário secundário ou em bloco 24 TRANSPORTE ATIVO A energia é derivada da quebra do ATP ou de outro composto de fosfato com energia EX Bomba de sódio e potássio 24 TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO Algumas proteínas presentes na membrana plasmática atuam como bombas de íons Capturam íons de sódio do citoplasma e transportaos para fora da célula Também capturam íons de potássio do meio e transportaos para o citoplasma Para cada três íons sódio bombeados para fora da célula apenas dois íons potássio são bombeados para o citoplasma A bomba de sódio e potássio ocorre de forma contínua e é fundamental para o funcionamento das células BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO Meio externo Citosol Não utiliza diretamente a energia metabólica do ATP e depende de proteínas transportadoras encontradas na membrana A energia para a realização desse tipo de transporte depende da energia gasta pela bomba de sódio e potássio A bomba de sódio e potássio gera diferentes concentrações destes íons entre os dois lados da membrana 24 TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO O sódio ao ser transportado para fora da célula durante o transporte primário concentrase nesta região Esse gradiente representa armazenamento de energia Substâncias podem se aproveitar desse gradiente de concentração e serem transportadas juntamente com o sódio Transportadas na mesma direção cotransporte ou simporte Na direção oposta contra transporte ou antitransporte 24 TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO Quando a células transferem grande quantidade de substâncias para dentro ou para fora do meio intracelular É característico por envolver alterações morfológicas na célula Podem ser por Endocitose ou Exocitose Endocitose transporte em quantidade de substâncias para o interior da célula Exocitose transporte de substâncias em quantidade para fora da célula 24 TRANSPORTE ATIVO EM BLOCO A célula engloba partículas sólidas A célula engloba partículas pequenas liquidas Transporte de substâncias como íons e moléculas polares que não podem atravessar facilmente a bicamada lipídica da membrana plasmática Exocitose transporte de substâncias em quantidade para fora da célula 24 TRANSPORTE ATIVO EM BLOCO O processo de exocitose ocorre em várias células e desempenha um papel fundamental em várias funções biológicas incluindo Secreção de Hormônios Células endócrinas usam a exocitose para liberar hormônios na corrente sanguínea Por exemplo as células das glândulas pituitárias liberam hormônios que regulam muitas funções corporais Liberação de Neurotransmissores As células nervosas neurônios usam a exocitose para liberar neurotransmissores nas sinapses permitindo a transmissão de sinais elétricos de uma célula para outra Liberação de Enzimas Digestivas As células do pâncreas secretam enzimas digestivas no intestino delgado por meio da exocitose onde essas enzimas ajudam a digerir os alimentos Liberação de Muco As células caliciformes nas vias aéreas produzem e liberam muco através da exocitose para proteger e lubrificar as superfícies respiratórias 24 TRANSPORTE ATIVO EM BLOCO ETAPAS EXOCITOSE Formaçã o de Vesículas Fusão com a Membra na Plasmáti ca Liberaçã o do conteúdo Secreção do produto Fibrose Cística A fibrose cística é uma doença genética que afeta as glândulas produtoras de muco e outros órgãos Ela é causada por mutações no gene CFTR que regula o transporte de íons de cloreto através das membranas celulares Doença de Alzheimer Embora a doença de Alzheimer seja principalmente uma doença neurodegenerativa há evidências de que a disfunção no transporte de íons como cálcio sódio e potássio através das membranas celulares desempenha um papel no desenvolvimento da doença Síndrome de Bartter e Gitelman Estas são doenças renais hereditárias que afetam o transporte de eletrólitos como sódio potássio magnésio e cálcio nos túbulos renais Elas podem causar desequilíbrios eletrolíticos levando a sintomas como fraqueza desidratação e alterações na pressão arterial Diabete Insipidus Nefrogênico Esta é uma condição em que os rins não respondem adequadamente ao hormônio antidiurético ADH que normalmente ajuda a regular a reabsorção de água nos túbulos renais Como resultado ocorre uma produção excessiva de urina e sede constante 25 DOENÇAS ASSOCIADAS AO TRANSPORTE DE MEMBRANAS 3 CONCLUSÃO TRANSPORTE DE MEMBRANA A conclusão deste slide sobre transporte de membranas destaca a importância fundamental desse processo para a vida celular e como ele desempenha um papel crucial na manutenção da homeostase e na função dos organismos As membranas celulares com suas proteínas especializadas permitem a passagem seletiva de substâncias vitais como íons e moléculas controlando o ambiente interno da célula 4 TESTES 01 Qual é o processo pelo qual as células capturam partículas grandes do ambiente externo e as englobam em vesículas para sua entrada na célula A Transporte passivo B Endocitose C Difusão simples D Osmose 4 TESTES 01 Qual é o processo pelo qual as células capturam partículas grandes do ambiente externo e as englobam em vesículas para sua entrada na célula A Transporte passivo B Endocitose C Difusão simples D Osmose processo celular pelo qual uma célula engloba partículas sólidas ou líquidas do ambiente externo formando uma vesícula membranosa que é internalizada na célula Esse processo desempenha um papel fundamental em várias funções celulares incluindo a captura de nutrientes a eliminação de resíduos e a regulação da sinalização celular 4 TESTES 02 Qual é o processo pelo qual as moléculas se movem através de uma membrana celular sem o uso de energia seguindo seu gradiente de concentração A Difusão facilitada B Transporte ativo C Osmose D Transporte passivo 4 TESTES 02 Qual é o processo pelo qual as moléculas se movem através de uma membrana celular sem o uso de energia seguindo seu gradiente de concentração A Difusão facilitada B Transporte ativo C Osmose D Transporte passivo O transporte passivo é o processo pelo qual as moléculas se movem através de uma membrana celular sem a necessidade de energia seguindo seu gradiente de concentração ou seja do local de maior concentração para o local de menor concentração A difusão simples a difusão facilitada e a osmose são todos exemplos de transporte passivo O transporte ativo por outro lado requer gasto de energia para mover moléculas contra seu gradiente de concentração 4 TESTES 03 Qual dos seguintes processos de transporte de membrana não requer gasto de energia ATP por parte da célula A Difusão simples B Transporte ativo primário C Transporte ativo secundário D Transporte passivo facilitado 4 TESTES 03 Qual dos seguintes processos de transporte de membrana não requer gasto de energia ATP por parte da célula A Difusão simples B Transporte ativo primário C Transporte ativo secundário D Transporte passivo facilitado A difusão simples é o processo de movimento passivo de moléculas ou íons de uma área de maior concentração para uma área de menor concentração ao longo do gradiente de concentração Este processo não requer gasto de energia ATP por parte da célula porque ocorre espontaneamente devido à tendência natural das partículas se moverem de áreas mais concentradas para áreas menos concentradas em busca de equilíbrio 4 TESTES 04 Qual dos seguintes processos de transporte de membrana requer gasto de energia A Difusão simples B Osmose C Transporte ativo D Transporte passivo 4 TESTES 04 Qual dos seguintes processos de transporte de membrana requer gasto de energia A Difusão simples B Osmose C Transporte ativo D Transporte passivo O transporte ativo é o processo de transporte de substâncias através da membrana celular que requer o gasto de energia na forma de ATP trifosfato de adenosina Nesse processo as moléculas são movidas contra seu gradiente de concentração ou seja da área de menor concentração para a área de maior concentração Isso é feito com a ajuda de proteínas transportadoras especiais chamadas bombas de íons como a bomba de sódio potássio O ATP é usado para fornecer a energia necessária para mover as substâncias contra o gradiente garantindo a manutenção de diferenças de concentração essenciais para diversas funções celulares 4 TESTES 04 Qual dos seguintes processos de transporte de membrana requer gasto de energia A Difusão simples B Osmose C Transporte ativo D Transporte passivo O transporte ativo é o processo de transporte de substâncias através da membrana celular que requer o gasto de energia na forma de ATP trifosfato de adenosina Nesse processo as moléculas são movidas contra seu gradiente de concentração ou seja da área de menor concentração para a área de maior concentração Isso é feito com a ajuda de proteínas transportadoras especiais chamadas bombas de íons como a bomba de sódio potássio O ATP é usado para fornecer a energia necessária para mover as substâncias contra o gradiente garantindo a manutenção de diferenças de concentração essenciais para diversas funções celulares 4 TESTES 05 Como a fibrose cística afeta o transporte de íons nas membranas celulares e quais são as implicações disso para a saúde dos indivíduos afetados 4 TESTES 05 Como a fibrose cística afeta o transporte de íons nas membranas celulares e quais são as implicações disso para a saúde dos indivíduos afetados A fibrose cística é uma doença genética que afeta o transporte de íons através das membranas celulares principalmente nas células epiteliais Em indivíduos com fibrose cística há uma mutação no gene CFTR Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator que normalmente codifica uma proteína que atua como um canal iônico de cloreto nas membranas celulares A mutação no gene CFTR resulta em uma proteína disfuncional ou ausente levando a várias alterações no transporte de íons Isso resulta em um desequilíbrio iônico nas células epiteliais com uma redução na secreção de cloreto e um aumento na reabsorção de sódio Esse desequilíbrio iônico leva à formação de um muco espesso e pegajoso nas vias respiratórias no sistema digestivo e em outros órgãos As implicações para a saúde dos indivíduos afetados pela fibrose cística são significativas O muco espesso dificulta a função dos cílios nas vias respiratórias tornando os pacientes mais suscetíveis a infecções pulmonares crônicas Além disso a disfunção do pâncreas impede a digestão adequada dos alimentos levando à má absorção de nutrientes e ao desenvolvimento de problemas nutricionais 5 REFERÊNCIAS ALBERTS Bruce et al Fundamentos da Biologia Celular4 Artmed Editora 2017 KIERSZENBAUM Abraham L Histologia e biologia celular uma introdução à patologia Elsevier 2008 PETTY Howard R Molecular biology of membranes Springer Science Business Media 1993 SNEPPEN Kim ZOCCHI Giovanni Physics in molecular biology Cambridge University Press 2005 01 Definição Proteínas que se ligam à guanosina GTP ou GDP e atuam como intermediários na transmissão de sinais intracelulares 02 Estrutura Subunidades α β e γ Domínio de ligação a nucleotídeo N domínio de ligação a GTPase G domínio de ligação a efetor E 03 Mecanismo de ação Ativação por ligantes de membrana receptores acoplados à proteína G Ciclo de ativação e desativação 04 Ativação Ligação de GTP GTP se liga à proteína G substituindo o GDP Ativação da proteína G A proteína G muda para a forma ativa GαGTP e Gβγ Transmissão do sinal GαGTP e Gβγ ativam vias de sinalização intracelular 05 Desativação GTPase intrínseca GTP na Gα é hidrolisado para GDP Inativação A proteína G retorna ao estado inativo GαGDP e Gβγ 06 Funções e papéis Mediação de várias vias de sinalização celular incluindo neurotransmissão resposta hormonal e controle da divisão celular