BIOFÍSICA

Energética das Interações biológicas

As interações moleculares são regidas basicamente pela entalpia (H) e entropia (S) de um sistema.

Quanto maior a diminuição da entalpia (ΔH) e/ou aumento de entropia (ΔS) (desordem do sistema) mais estável será a estrutura formada, valor mínimo de energia livre.

Interação (hidratação)

A)            Interação hidrofóbica

Associação entre grupos apoiares (cadeias alifáticas ou aromáticas de proteínas e lipídeos)

Há uma nítida diminuição da entropia do sistema devido a uma organização maior das moléculas de água em torno do soluto apoiar.

B)         Interação hidrofílica

É a associação entre grupos polares e ionizados entre si ou com moléculas de água. Ligações eletrostáticas ou polares.

Tamanho dos íons ou densidade tendem a aumentar a desordem do sistema como um todo, a maioria dos íons e compostos polares promovem ordenação das moléculas de água ao redor de si (ΔS<0).

Composição e estruturação de membranas celulares

Membranas Celulares são barreiras de permeabilidade altamente seletivas.

A troca de informações e substâncias entre o meio externo (extracelular ou intersticial) e o meio interno, ocorre através da membrana.

Além da membrana plasmática, temos as membranas que envolvem cada organela celular.

A) - Lipídeos

a.1) micelas

a.2) lipossomo

B)            Proteínas

b.1) periféricas

b.2) integrais (transmembrânicas)

Modelo Mosaico Fluido para as membrana

Proposto em 1972 por Singer e Nicholson

Proteínas periféricas e os carboidratos posicionam-se em contato com  o meio aquoso externo.

Proteínas Integrais, conjunto de moléculas globulares, anfipáticas, com grupos iônicos e polares destacando da membrana e entrando em contato com o meio aquoso e os grupos apoiares mantidos no interior hidrofóbico da bicamada lipídica da membrana.

Fosfolipídios, bicamada fluida, descontínua, pequena fração de lipídeos pode interagir especificamente com as proteínas da membrana. Fluidez depende do comprimento da cadeia e do grau de insaturação de seus ácidos graxos.

O aspecto fluídico da membrana (estado semiliquido) permite um alto grau de movimentação de muitos componentes.

Concepção dinâmica, onde as proteínas difundem-se rapidamente no plano da membrana (difusão lateral), a menos que sejam restritos por presença de colesterol. A rotação de proteínas e lipídeos de uma face a outra da membrana (difusão transversa ou flip-flop) é em geral muito lenta.

Transporte através de membranas

1) Transporte passivo simples

Troca de gases nos pulmões e a nível de tecidos, na difusão celular de Ca⁺­­² do retículo sarcoplasmático para o sarcoplasma durante a contração muscular. Ocorre a favor de gradiente eletroquímico.

2) Transporte mediado ou facilitado

Difusão passiva de determinadas substâncias como proteínas e aminoácidos através da membrana ocorre lentamente para suprir as necessidades da célula. Ocorre a favor de gradiente eletroquímico.

3) Transporte ativo

Ocorre contra ou na ausência de gradiente químico ou eletroquímico com utilização de energia metabólica. Pode ocorrer através de carregadores.

4) Osmose

Fluxo de solvente através de uma membrana semipermeável que separa dois compartimentos contendo um soluto em diferentes concentrações.

There is a concentration dlfference between the two regions.

There is a concentration gradient wlthin the membrane.

O fluxo da água através de uma membrana é sempre passivo, isto é, a água irá difundir do compartimento de maior potencial químico de água para o de menor.

Uma membrana é permeável a água e impermeável ao soluto, sendo chamada de semipermeável.

Na condição de equilíbrio é necessário a aplicação da pressão (atm + hidrostática) suficiente no compartimento mais concentrado de soluto impermeante, Pressão Osmótica da solução.

A pressão osmótica é o parâmetro para se determinar o sentido do fluxo de água. O sentido é sempre da solução de menor pressão osmótica para o de maior pressão.

Osmolaridade

Osmolaridade ou concentração osmótica de uma solução depende do nÚmero total de partículas dispersas na solução, e não da natureza química do soluto.

Não fornece a permeabilidade de uma membrana.

EX:      1 moi de uréia e 1 mol de sacarose (=osmolaridade)

1M de NaCI (Na⁺ e Cl^-) 2 M de glicose

ou seja,

1M de NaC1 2osmol/L

1M de glicose = 2osmol/L

Tenacidade de uma solução

Comportamento de hemácias quando colocadas em 2 soluções: 0,15M de NaCI e 0,30 M de uréia (=osmolaridade 0,30 osmol/L)

0,15M de NaCI não provoca alteração no volume celular

0,30 M de uréia provoca alteração no volume celular

Atualizada em 28/03/2002