QUESTÕES ORIENTADORAS Disciplina: FISIOLOGIA DE DE MEMBRANAS MEMBRANAS - BMB 113 113 - 2003 referência: http://www.icb.usp.br/~flacaz/QO.html Membrana Celular 1. Discuta as características dos fosfolipídeos que levam a formação e estabilidade da bicamada lipídica. 2. Quais os mecanismos envolvidos na estabilidade de proteinas de membrana na bicamada lipídica? 3. Como é possível, conhecendo-se a sequência de aminoácidos de uma proteina, inferir sobre que trechos da molécula são provavelmente provavelmente os envolvidos envolvidos na sua fixação fixação na bicamada bicamada lipídica. 4. Escolha duas moléculas, uma hidrofílica e outra hidrofóbica. Escreva a estrutura molecular delas e justifique a razão destes dois termos. 5. Considere a molécula de um fosfolipídeo como a fosfatidilcolina. Escreva a sua estrutura molecular e identifique os domínios hidrofóbicos hidrofóbicos e hidrofílicos da molécula. Justifique. 6. Identifique as forças responsáveis pela interação entre moléculas e quais as causas destas forças.
Transporte 1. Conceitue transporte passivo e transporte ativo com base no conceito de energia livre. 2. Difusão e migração são duas formas distintas de transporte passivo. Procure caracterizar cada uma delas e mostrar as diferenças entre elas. 3. A difusão é um fenômeno probabilístico, não havendo uma força física (que possa ser medida em Newton ou dina) agindo sobre cada uma das moléculas na difusão. Como você entende isto? 4. O que você entende por permeabilidade de uma membrana? Quais são as variáveis que deteminam a permeabilidade de uma membrana a uma determinada substância. 5. Existe uma relação entre permeabilidade da membrana membrana celular e peso molecular molecular para diferentes solutos. solutos . Discuta esta dependência com base nos conhecime conhecimentos ntos discutidos discutidos em classe. classe. 6. Existe uma relação entre permeabilidade da membrana membrana celular e coeficiente de partição de diferentes solutos. Discuta esta dependência com base nos conhecimentos discutidos em classe. 7. Faça uma análise comparativa entre as duas dependências mencionadas nas questões 5 e 6. 8. Escreva a equação da difusão e analise cada um dos seus elementos. Como entram a natureza da membrana e do soluto nesta equação? 9. Difusão e movimento Browniano tem muita coisa em comum. Defina cada um destes conceitos e os relacione com "random walk".
Eletrogênese 1. Soluções de NaCl com concentrações de 0.1M e 0.01 M banham os lados 1 e 2, respectivamente, de diferentes membranas. Observamse diferenças de potencial elétrico elétri co através das membranas logo após o contato contato com as soluções, com os seguintes valores de V2-V1: a) 0 mV, b) 60 mV, c) -60 mV, d) 30 mV, e) -15 mV. Sugira as características característi cas de cada membrana que expliquem os potenciais medidos. 2. Defina: Potencial de membrana, potencial de repouso, potencial de ação, potencial químico, potencial eletroquímico, potencial de Nernst, potencial potencial eletrogênico. eletrogênico. Você Você tem uma uma noção clara clara das diferenças diferenças entre estes estes termos? Você sabe em que unidades unidades se medem medem estas grandezas? 3. Discuta os mecanismos responsáveis pelo potencial de repouso de uma célula. 4. Analise comparativamente as equações de Nernst e de Goldman-Hodgkin-Katz, sabendo que ambas servem para descrever potenciais elétricos através de membrana. Quando se usa uma ou a outra. 5. O que é força eletromotriz de um íon através de uma membrana. Qual a utilidade deste conceito. 6. Como um transportador (por exemplo, um trocador ou uma ATPase transportadora) pode contribuir para o potencial de membrana.
Energética 1. Muitos processos biológicos necessitam de um aporte energético para que possam ocorrer. Da mesma maneira, maneira, muitas situações se mantém estacionárias somente com gasto de energia metabólica. Discuta estes fatos com base nos conhecimentos abordados em classe. 2. Do ponto de vista energético discuta a condição estacionária em que a concentração de Na intracelular é mantida constante e bem mais baixa do que que no meio meio extracelular. extracelular. Analise as as contribuições contribuições energéticas energéticas da ATPase ATPase Na-K e dos canais canais de Na e K. 3. Sugira um experimento que permita determinar a estequiometria (Ca2+/ATP) da bomba de Ca do retículo sarcoplasmático, usando uma fração microsomal de músculo esquelético. 4. Exemplifique como usar o conceito de potencial eletroquímico para determinar a direção do transporte passivo de uma substância através de membrana. Discuta o conceito de equilíbrio. 5. Dois processos são acoplados, por exemplo, a saida do íon Ca da célula em troca da entrada do íon Na. Qual a condição energética que deve ser satisfeita para que este processo ocorra? Qual seria a condição de equíbrio para este sistema? 6. Usando os dados da tabela 1-4 (Livro do Patton) calcule a diferença de potencial eletroquímico para cada um dos íons, identificando qual dos componetes (elétrico ou químico) predomina em cada caso. 7. Com os resultados da questão anterior determine qual o sentido do fluxo resultante passivo de cada um dos íons. Conhecendo o sentido do fluxo, que informação seria necessária para se ter uma idéia do magnitude do fluxo. 8. Mostre como se usa o conceito de potencial de Nernst para determinar se um íon está em equilíbrio através da membrana, ou o sentido do fluxo resutante.
Excitabilidade 1. Conceitue excitabilidade celular. 2. Como canais iônicos participam dos fenômenos de excitabilidade. 3. Discuta, em linhas gerais, como a informação caminha ao longo das vias nervosas e passa de célula a célula. 4. Quais são os eventos que fazem com que o potencial de repouso se altere, originando um potencial gerador. 5. Defina potencial gerador, quais são as suas características, e no que ele se distingue do potencial de repouso e do potencial de ação. 6. Como o potencial gerador pode dar origem ao potencial de ação. 7. Defina potencial de ação e quais são as suas características. 8. Qual a vantagem para os seres vivos em utilizar o potencial de ação para a transmissão de sinais ao longo das fibras nervosas. 9. Por que algumas células nervosas não usam potencial de ação para transmitir sinais, valendo-se somento do potencial decremencial. 10. Por que o conceito de capacitância elétrica é invocado ao se estudar células excitáveis. 11. Explique o potencial de ação do axônio em termos de atividade de canais iônicos. 12. Qual a base para se entender a propagação do potencial de ação. 13. A velocidade de propagação do potencial de ação é da ordem de 1 a 100 m/s, portanto extremamente mais lenta do que a de sinais em fios elétricos. Explique a razão desta lentidão e indique quais as propriedades das fibras responsáveis por ela. 14. Indique, em poucas palavras, como a técnica de "voltage-clamp" permite a determinação de correntes iônicas. 15. O que é potencial de reversão? 16. Como pode ser deteminada a velocidade de condução do impulso nervoso. 17. Explique de que modo a mielinização altera a velocidade de condução do potencial de ação. Que vantagens a célula aufere da mielinização.
Sinalização celular 1. Descreva a sequência de eventos que envolve a regulação da concentração intracelular de AMP-cíclico. 2. Por que o AMP-cíclico é considerado um mensageiro intracelular, ou segundo mensageiro? Quais são os seus efeitos intracelulares? 3. Que outros mensageiros intracelulares você conhece? Quais são eles e como agem? 4. Qual o papel das quinases e fosfatases nos processos de sinalização celular. 5. Descreva o papel das proteinas G nos processos de regulação celular. 6. Exemplifique a participação da fosfolipase C na sinalização celular. 7. Exemplifique as diferentes maneiras pelas quais os canais iônicos são regulados ou controlados.
Canais 1. Com base na Fig. 6-8A (Registro de patch clamp), calcule a condutância do canal. Como você poderia fazer uma estimativa aproximada do número de íons que passam por esse canal quando implantado na membrana de numa célula em condições de repouso. 2. Interprete o registro de patch-clamp mostrado na Fig. 3-12 (Registro de patch clamp, canal unitário de Na ativado por despolarização) e sugira uma interpretação para a diminuição na frequência de ocorrência de aberturas com o passar do tempo. Como este comportamento se reflete numa medida macroscópica, como o potencial de ação de uma fibra nervosa. 3. Dado um registro longo de corrente versus tempo para um canal unitário em patch clamp, como você procederia para determinar as probabilidades do estado aberto e estado fechado deste canal. 4. Considerando canais dependentes de voltagem como, por exemplo, o canal de K ou o canal de Na do axônio, quais os propriedades destes canais que são alteradas com a voltagem. Como as propriedades a nível de canal unitário se refletem na condutância macroscópica da membrana. 5. Qual o conceito de "gate" quando nos referimos a canais iônicos. Como podem ser acionados os "gates" dos canais iônicos. 6. Defina seletividade de canais iônicos. Quais as variáveis que afetam a seletividade. 7. Sabe-se que canais de Ca se tornam permeáveis a Na quando na ausência de Ca nas soluções banhantes da membrana. Explique este mecanismo. 8. O que são bloqueadores de canais iônicos, como agem e quais são suas utilidades?
Carregadores 1. O que você entende por carregador? 2. Como se pode distinguir um transporte passivo simples (não mediado por carregador) de um transporte mediado por carregador? 3. Que critérios você utilizaria para distinguir um transporte mediado por carregadores de um transporte mediado por canais? 4. Dado um transporte mediado por carregador, caracterize o Km e a Vmax deste sistema. Compare este comportamento com o da cinética enzimática. 5. Quais os tipos de carregadores que você conhece? Dê exemplos de cada um deles. 6. Analise os transportes acoplados do ponto de vista energëtico. 7. Qual o papel das ATPases no transporte através de membranas? Dê exemplos. 8. Como pode ser determinado experimentalmente o acoplamento 3Na/2K da ATPase Na/K da membrana plasmática?
Transporte em epitélios 1. O que você entende por um epitélio transportador? Dê exemplos. 2. Qual a característica fundamental das células epiteliais que permite a ocorrência de transporte transcelular? 3. Qual o papel da via paracelular no transporte através de epitélios? 4. Qual o componente estrutural mais importante na determinação do grau de permeabilidade da via paracelular?
