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Eletrofisiologia 4A. C. Cassola1 Gênese da diferença de potenciais elétricos em membranas biológicas 1.Difusão e Eletrodifusão (bicamada e canais) 2.Transporte.

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1 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola1 Gênese da diferença de potenciais elétricos em membranas biológicas 1.Difusão e Eletrodifusão (bicamada e canais) 2.Transporte por carregadores

2 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola2 Separação de cargas e capacitância i j [KCl]=100mM[KCl]=10mM Bezanilla ATP 3Na + 2K + ADP+ P i Cl - K+K+

3 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola3 Quanto de carga é necessário para uma diferença de potencial de -60mV?? Por cm 2

4 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola4 Transportes (fluxos) passivos através da membrana Fluxos i ee dissipativos Passivos l l l l i e

5 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola5 Difusão pela bicamada lipídica – espécies lipossolúveis ciecie ciicii

6 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola6 Eletrodifusão Nernst-Planck Equaçao da corrente de Hodgkin-Katz-Goldman 2 / 1 cmscoulFJI e ecc RT VFzP J ii RT VFz RT VFz e i i iii i i i

7 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola7 Se a membrana fosse permeável a um e a um só íon: gKgK i j CmCm Σg i =0

8 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola8

9 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola9 Mas a membrana permeável a vários íons.... Equação de Hodgkin-Katz- Goldman, considerados apenas os efeitos de íons monovalentes

10 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola10 Potencial de Repouso: Circuito elétrico equivalente para a membrana CmCm g Cl gKgK ic ex g Na

11 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola11 Potencial de Repouso -90mV

12 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola12

13 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola13

14 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola14 Potencial de Repouso: Correntes por canais e pela bomba de Na-K ATP 3Na + 2K + ADP+ P i Cl - K+K+ Na + Se V m não varia no tempo, para os íons indicados na figura:

15 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola15

16 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola16 Transporte por estruturas especializadas, formadas por proteínas, na bicamada: POROS, CANAIS E CARREGADORES POROS e CANAIS: difusão ou eletroforese ou ambos por áreas restritas da membrana. Alterações conformacionais da proteína abrem ou bloqueiam o canal. Não promovem a translocação

17 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola17 Poros: não há oscilações entre estados (gating) Porina Aquaporina

18 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola18 CANAIS Seletividade Estruturas estocásticas nas quais a probabilidade do estado aberto pode ser modulada (GATING) Tipos

19 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola19 Canais: Seletividade Discriminaçao de carga elétrica

20 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola20 A seletividade para um íon específico depende da energia de hidratação nos canais bastante seletivos e melhor conhecidos. Ionic radius (Å)Número atômicoPeso atômico Na Mg K+K Ca Cl

21 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola21

22 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola22 Canais: gating Oscilações térmicas levam a proteína a conformações estáveis em escala de tempo de ms, A e F Modulaçao (gating): A conformação A (aberto) pode ser favorecida por variáveis físicas, por ligação de outras moléculas ou íons, por fosforilação, etc. Canais são estruturas estocásticas

23 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola23 Probabilidade do estado abertura e condutância

24 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola24 Nomenclatura dos canais SeletividadeControle da abertura (gating) K+K+ dependente de voltagem retificadores para dentro dependente de Ca 2+ dependente de ATP etc Na + dependente de voltagem sensíveis a amiloride Ca 2+ ativados por despolarização forte ativados em voltagens negativas operados por estoques cátions colinérgico nicotínico glutamatérgico Cl - fibrose cística (CFTR) dependente de Ca dependente de voltagem dependente de glicina

25 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola25 Estrutura do KcsA – Canais para K +

26 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola26 Gating do Canal

27 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola27 K+K+ [K + ]=120mM [K + ]=4mM ATP 3Na + 2K + ADP+ P i K+K+ Cl - 2Cl - Na + K+K+ E 2 ~P + K + E 2 ~P~K + PiPi E 2 ~K + E 1 +K +

28 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola28 Na + [Na + ]=15mM [Na + ]=145mM ATP 3Na + 2K + ADP+ P i A.A. Na + H+H+ Ca 2+ 3Na + D-Gli Na + 2Cl - Na + K+K+ D-Gli Na + Na v ENaC Cl - Na +

29 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola29 Ca 2+ [Ca 2++ ]=100nM [Ca ++ ]=1.5mM ATP 3Na + 2K + ADP+ P i Ca 2+ 3Na + ATP Ca 2+ 2H + ADP+P ATP Ca 2 + ADP +P +++ IP 3 Ca 2+

30 Eletrofisiologia 4A. C. Cassola30 Pauling Ionic radius (Å) Número atômicoPeso atômico Na Mg K+K Ca Cl Propriedades dos principais (quantitativamente) íons em sistemas biológicos.


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