sebenta bfii 1.pdf

7/28/2019 Sebenta BFII 1.pdf

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BF II | Filipa Barros

LL:BQ APONTAMENTOS DE BIOFSICA II


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Fundamentos de Estrutura de Protenas

Classes de protenas

Definio estrutural Globular: dobras complexas, forma irregular e estrutura terciaria; Fibrosas: extendidas, dobras simples, geralmente proteinas estruturais

Definio funcional

Enzimas: aceleram reaces bioqumicas, possuem actividade cataltica Estrutural: formam estruturas biolgicas, servem de suporte e proteco

(ex: colagnio e elastina)

Transporte: carregam substncias bioquimicamente importantes. Ligam-see transportam molculas de um rgo para outro.

Definio da localizao celular:

Membrana: em contacto direto com a membrana, geralmente insolveis em gua.

Solveis: solveis em gua, podem estar em qualquer lado.

Exemplificaes:

Protenas fibrosas

Tm normalmente uma forma cilndrica, sendo na maioria

protenas com funes estruturais ou de armazenamento, sem

actividade cataltica.

Tendncia a formar agregados, por possurem grupos hidrofbicos

na sua superfcie.

As suas estruturas primrias (sequncia de 3 aminocidos) so

pouco diversificadas; existem frequentemente repeties de trechosda sequncia ao longo da cadeia polipeptdica. Como consequncia

encontram-se estruturas secundrias caractersticas, como a formao de uma hlice

tripla no colagnio.

Colagnio- protena mais abundante nos vertebrados. As

suas fibras so grande poro dos tendes e da pele. Alfa-

hlices do colagnio fazem uma triple hlice conferindo-lhe

uma estrutura forte e flexvel.


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Fibrona- fazem a seda que as aranhas produzem, que mais forte que ao. As

propriedades suave e flexvel provm da estrutura beta.

Queratina- insolvel e forte. Presente no cabelo e unhas. A sua estrutura advmdas alfa-hlices que fazem cross-linking por pontes dissulfureto.

Protenas globulares

Grande importncia em vrios papis biolgicos. Incluem:

Motilidade celular: protenas ligam-se para formar filamentos quepermitam o movimento.

Catlise orgnica em reaces bioqumicas- enzimas Reguladoras- hormonas, factores de transcrio Membranares- marcadores MHC, canais proticos, gap junctions Defesa contra agentes patognicos- toxinas, anticorpos.. Transporte e reserva- hemoglobina e miosina

Enzimas

Catalase acelera a quebra do perxido de

oxignio (H2O2)-um produto txico de reacesmetablicas- em gua e oxignio.

Esta reaco extremamente rpida pois a

catlase baixa os nveis de energia necessrios

para iniciar o processo.

Aminocidos:

Polares No polares; no carregados Carregados negativamente Carregados positivamente

>Grupos R polares carregados, geralmente mapeiam a superfcies em protenas

solveis.

>Grupos R no polares tendem a ser enterrados nos ncleos de protenas solveis


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Alguns grupos R podem ser ionizados:

Alguns grupos R podem ser modificados:

Um cido carboxlico condensa com um grupo amino com a libertao degua. A sequncia de aminocidos designada estrutura primria;

Protenas so polmeros lineares de aas; Ligao peptdica e planar; A ressonncia restringe o numero de conformaes nas protenas- as

rotaes das cadeias esto restritas ao e ao .


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Interaces que estabilizam as estruturas

Covalentes:

Van der Waals (atrao eletrica fraca) Hidrofbicas (clustering de grupos no polares) Pontes de Hidrognio ( involve trs tomos: dador; aceitador e um H ligado ao

dador

No-covalentes:

Pontes dissulfuretoUnidades estruturais bsicas:

Hlice Alfa

o oxignio do carbonil do resduo iforma uma ponte de hidrog+enio com

a amida do resduo i4;

embora cada ponte de hidrognio +erelativamente fraca po isolado, a soma

das pontes de hidrognio numa hlice

torna-a bastante estvel

A propenso de um pptido paraformar uma hlice alfa tambm

depende da sua sequncia

Folha Beta

os oxignios carbonis e amidasformam pontes de hidrognio;

Turns ou voltas; permitem que oesqueleto da proteina faa voltas

abruptas;

A propenso de um pptido para formar -turns depende da sua sequncia.


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Difraco de raios-X de cristais de macromolculas

1. Para que serve?Obter modelos tridimensionais da estrutura de macromolculas a um nvel atmico.

A maior parte das estruturas 3D de macromolculas foram obtidas por 3 mtodos:

Cristalografia (80%) NMR (16%) teoricamente (previso) (2%)

2. O que so cristais e porque so necessrios?Nos cristais existem repeties exactas do mesmo

motivo simtrico. Ao contrrio do que acontece em

soluo, as molculas num cristal esto dispostas de

um modo ordenado: regular, simtrico e que se

repete.

3.

Porque se utilizam raios-X e no uma radiao com outro comprimento de onda?

Como o comprimento da ligao covalente tpica de 0,12nm, uma resoluo atmica significaver dois tomos separados por esta distncia como objectosdistintos.

Uma ligao covalente C-C tem comprimento 1,2 A = 0,12 nm. Osraios X tm comprimento de onda na gama dos 10-10; com adifraco podemos ver a distncia entre dois tomos de umamolcula, mesmo para ligaes covalentes. Tem resoluosuficiente para observar os tomos.

4. Os raios-X so difractados por que partculas? Qual aimagem que obtemos da macromolcula?Algumas implicaes.

Difractadas pelos electres (carga: massa)

Obtemos mapas de densidade electrnica: o mapa de densidade electrnica

interpretado encaixando-o nas peas de uma cadeia polipeptdica como grupos

peptdicos com estereoqumica conhecida como grupos peptdios e anis aromticos.

A densidade electrnica projectada num ecr em combinao com uma parte da

cadeia polipeptdica numa orientao arbitrria. A unidade da cadeia polipeptdica


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pode depois ser rodada e transladada relativamente densidade electrnica ate que se

encontre uma boa correspondncia.

Hidrognios Carbonos e Oxignios (cadeias laterais de Asp, Gln e Thr ?)

Limitaes:

- so necessrios cristais

- necessrio protenas

-influencia de foras cristalinas

- mdia especial e temporal

Vantagens:

-cristais proteicos tm uma elevada percentagem de gua;

-posies atmicas e consequentemente viso 3D da estrutura molecular

-estrutura conduz a novas experiencias

5. O que se faz como o modelo obtido?Qualidade: verificar a resoluo e verificar factores de R e Rfree

Colocao do Ficheiro no PDB

6. O que se pode fazer com os modelos obtidos por outros investigadoresPyMol

RasMol

No laboratrio

1. Fazer crescer os cristais (mtodos de difuso que faam variar a solubilidade daprotena):

i. Comear com protena pura;ii. Criar uma soluo supersaturada;

iii. Esperar.


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Cristalizao por difuso devapor: Volume do

reservatrio 1mL; Volume da

gota 2 L

O processo de cristalizao normalmente lento, consideram-se a protena inicialmente numa

regio abaixo da curva de solubilidade, devemos aumentar a concentrao salina, ou de

protena, de modo a leva-la zona de supersaturao de forma lenta.

Teremos as molculas da protena prximas umas das outras, o que, num caso favorvel

promovera o aparecimento dos primeiros ncleos cristalinos

Esses microcristais serviro de base para o crescimento de

cristais maiores, adequados para experiencias de difraco de raios X

Cristalizao por difuso de vapor

Na cristalizao de protenas podemos variar a forma de acomodar a

gota de cristalizao: gota suspensa (como na imagem), gota sentada

ou gota sandwich.

Tal variao permite modificaes nas condies de difuso do vaporde gua da gota para o poo, que ode favorecer o aparecimento de

protenas.

2. Medir difraco;No detector gera-se um padro de difraco:

Conjunto de pontos de difraco dispostos de forma regular: Indexao (hKL): medir a intensidade e definir a direco da radiaodifratada;

D informao sobre: clula unitria, resoluo e arranjo dos tomos na clulaunitria.

3. Solvatar as fases e refinar as estruturas:

Fonte de raios-X, s com um. Cristal e receptor.

padres de difraaodiferentes para cada angulo

do cristal

obtem-se uma serie de pontos

e cada mostra um angulo dedifraao. Cada ponto

indexado com 3 pontos (hKL)e mede-se a intensidade.


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No processo de refinamento, o modelo alterado de modo a minimizar a diferena

entre as amplitudes observadas experimentalmente para a difraco e aquelas

calculadas para um cristal hipottico contendo o modelo.

O factor R o procedimento matemtico que melhora o ajuste dos dados

experimentais de difraco e os dados de difraco tericos que podem ser calculados

a partir de qualquer modelo obtido. Diferena, sendo 0,00 acordo exacto e 0.59 total

diferena, portanto:

0,15


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Interferncia de Onda

A intensidade tambm varia conforme a fase de cada uma das ondas, uma vez que existem 3

tipos de interferncia de ondas:

Interferncia construtiva: as duas ondas esto em fase (mesma fase) Interferncia destrutiva: as duas ondas no se encontram em fase (fases opostas) Parcialmente em fase: existe interferncia construtiva, mas no em tao grande

extenso

Difrao

Tendncia que as ondas de luz tem de se dobrar,

contornando obstculos. o fenmeno que ocorre com as

ondas electromagnticas quando elas passam por um orifcio

ou contornam um objecto cuja dimenso da mesma ordem

de grandeza que o seu comprimento de onda

Lei de Bragg

Explica porque as faces clivadas de cristais reflectem feixes de raios-X a certos ngulos

de incidncia().

Atravs desta lei possvel determinar s a direco da interferncia positiva


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Cada linha vermelha um comprimento de onda(l), maior que a linha preta:

Cada foto que difractado pelo angulo q de um plano B;

que est a uma distancia d do plano A que est em fase com cada foto difractado peloangulo q do plano A se:

entao: se ondas numa determinada direao se somam porque estao em fase, elas cancelam-se

segundo muitas outras direoes, dando origem a um padro de difrao comum srie de

pontos.

Protein Data BankPDB

O PDB um repositrio de cordenadas atomicas e outras informaoes que descrevem

as proteinas e outras macromoleculas importantes. Os biologos estruturais usam

metodos como a cristalografia por raio-X; espretoscopia NMR e microscopio crio-eletronica para determinar a localizaao de cada atomo relativamente a outra

molecula. Esta informaao depositada, avaliada e divulgada publicamente no PDB.

Contem dois tipos de informaao (ficheiros) para estruturas cristalinas:

- as coordenadas; inclui posioes atomicas para o modelo final da estrutura

- factores estrututrais; intensidade e fase dos pontos de raios-X no padrao

de difrao

Duas medioes importantes para a preciso de uma estrutura cristalografica so: a

resoluo e o valor de R.

Resoluo: mede a quantidade de detalhe observado nas informaoes experimentais

Valor de R: mede quo bem o modelo atomico est suporado pelos dados experientais

obtidos no ficheiro de estrutual

n=2d sin

= 2 sin

Mapa de densidade

estrutural


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A proteina purificada, colocada num campo magnetico forte e bombardeada com

ondas radio. Um conjunto de ressonancias podem ser analisadas assim chegamos a

uma lista de ncleos atmicos que estao perto uns aos outros, e que tambm nos

permite caraterizar a conformao local dos atomos que esto ligados. Esta lista

depois usada para construir o modelo da proteina que mostra a localizao de cadatomo. A tcnica actulamente limitada a pequenas ou medias proteinas, uma vez

que grandes proteinas apresentam problemas de picos sobrepostos no espetro NMR(

Ressonancia Magntica Nuclear).

A microscopia eletronica usada para determinar estruturas de grandes

complexos macromoleculares. Um raio de eletroes usado para imaginar a molecula

diretamente. Se as proteinas podem ser levadas a formar pequenos cristais ou se se

organizam simetricamente na membrana, a difraao eletronica pode ser usada para

gerar um mapa de densidade estrutural 3D (usando metodos semelhantes a difraaode raios-X). Se a molecula muito simetrica, como em alguns virus, so tiradas vrias

fotografias dando muitas perspectivas da molecula. As imagens alinham-se para extrair

a informao 3D.

Olhando para as estruturas

Informao proveniente do PDB;

Visualizaao da estrutura em si;

Ler os ficheiros de coordenadas;Potenciais desafios.Informaes dos PDB

A informao primria armazenada no PDB consiste em ficheiros coordenadosde molculas biologicas. Estes ficheiros tem uma listagem dos tomos de casa

proteina e a sua localizao 3D no espao. Esto disponveis em vrio formatos

(PDB, mmCIF, XML). Um ficheiro formatado de PDB inclui um cabealho com

um sumrio da proteina, citaoes, detalhes da soluao de estrutura seguida deuma seuqeuncia e uma longa lista de seus atomos e suas coordenadas. Este

ficheiro tambm contm observaoes experimentaos que so usadas para

averiguar estas coordenadas atomicas.

ATOMs e HETATMsUm fichiero tpico de PDB contm as coordenadas atmicas para proteinas,

molculas pequenas, ies e gua. Cada tomo inserido como uma linha de

informao que comea ou pela keyword: ATOM ou HEATM.

ATOM- usada para identificar proteinas ou cidos nucleicos


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HETATM- usada para identificar atomos de pequenas moleculas

Seguida desta keyword vai uma lista de informao sobre o tomo: nome,

nmero no ficheiro, nome e nmero do resduo a que pertence, uma letra para

especificar a cadeia, as suas coordenadas x,y,z, ocupncia e temperatura.

TemperaturaContudo, quando olhamos para as densidades de distribuioes eletrnicas, os

letroes normalmente tem uma distribuiao mais ampla do que seria ideal. Isto

deve-se vibrao atmica ou as diferenas entre vrias molculas do cristal. A

densidade eletronica observada inclui

uma mdia de todos estes pequenos

moviemntos, dando uma imagem

atmica ligeiramente suja.Estes movimentos e o seu borro

proveniente da densidade eletrnica

esto incorporados no modelo atmico

pelo valor de B ou factor de Temperatura. A quantidade de borro

proporcional magnitude do valor de B. valores a baixo de 10 do um modelo

atmico bastante bem definido. Valores acima de 50 indicam que o atmo

mexe-se tanto que se v pobremente.

Valores altos de temperatura-grandes movimentos- so pintados de vermelho

e amarelo; valores baixos so azuis (usualmente o interior azul e o exterioramarelo)

Ocupncia e conformaes mltiplasCristais macromoleculares esto compostos por vrias molculas organizadas

num arranjo simtrico. Em alguns cristais, h ligeiras diferenas entre estas

molculas. Por exemplo, uma cadeia lateral na superfcies pode balanar entre

vrias conformaoes, ou um substrato pode ligar-se em em duas orientaes

num mesmo centro activo; ou um

io metlico pode apenas ligar-se a

algumas dessas molculas. Quando

os investigadores constroem o

modelo atmico destas

propores, podem utilizar a ocupancia para estimar a quantidade de cada

informao que observada no cristal. Para a maioria dos tomos o valor da

ocupncia um valor dado igual a 1, indicando que cada tomo encontrado

em todas as molculas do cristal no mesmo lugar. Contudo, se um io metlico

s ligado a metade das molculas no cristal, o investigador pode otorgar uma

ocupncia de 0,5 para o ficheiro PDB estrutural deste tomo.


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Ocupncias tambm so frequentemente usadas para identificar cadeias

laterais ou ligandos que so observados em mltiplas conformaoes.

O valor da ocupancia usado para indicar a frao de molculas que tem cada

conformao. Dois ou mais valores so registados de modo a que as ocupancias

fracionais sumem 1.

Visualizao de estruturasTrs tipos de diagramas:

-Wireframe- -Spacefilling- -Backbone and ribbons-

Potenciais desafiosMuitas estruturas, em particular aquelas determinadas por cristalografia, s

incluem informaao sobre parte unidade biologica funcional. Por sorte, os PDBpodem ajudar com isto; muitas entradas so pores que faltam numa experincia.

Estas incluem estuturas que incluem so posioes de carbonos alfa, estruturas com

loops em falta, estruturas de dominios individuais, ou subunidades de uma

molcula maior. Alm disso, a maioria das estruturas de cristalografia no tem

informao sobre tomos de hidrognio.

Unidade biolgica

Uma unidade cristalina assimtrica pode conter: uma unidade biolgica, umaporo da unidade biolgica ou mltiplas unidades biolgicas.

Hemoglobina, uma molcula com quatro cadeias proteicas (dois dimeros alfa-

beta):

->unidade assimetrica com uma juno biologia. A entrada 2hhb contem uma

molcula de hemoglobina (4 cadeias) em unidade assimetrica.

-> unidade assimetrica com uma poro de juno biolgica. A entrada 1hho

contm metade de uma hemoglobina (duas cadeias) na unidade assimtrica. Umeixo cristalografico de duas dobras gera as outras duas cadeias da hemoglobina.


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-> unidade assimetrica com mltiplas junes biologicas. A entrada 1hv4 contm duas

molculas de hemoglobina (8 cadeias) na unidade assimtrica

Coordenadas em falta

Carbono alfa. Ex: estrutura do KscA potassium channel(PDB entry 1f6g)

Loops e tails em falta: a estrutura da protease SIVrevelada sem o seu centro activo (PDB entry 1az5)

tinha dois loops que eram demasiado flexveis

para serem vistos na experincia. Quando a

proteina foi cristalizada com inibidores, contudo,os loops adotaram uma estrutura estvel que

pode ser vista (PDB entry 1yti).

Fragmentos e domniosVrias proteinas grandes, especialemente protenas com muitas partes

movveis, tem sido impossveis de cristalizar como um todo. Nestos casos,os invetigadores cortam a proteina em pedaos maleveis e depois

decifram a estrutura de cada pea. Para ser obsverda a protena num todo

os pedaos so organizados na devida orientao.

Porque h atomos de hidrognio?Estas duas estruturas de insulina foram desvendadas por varias

tcnicas experimentais diferentes. A que est no topo (pdb entry

2ins) obteve-se atravs de cristalografia de raios-X, que no d

informao sobre a posiao dos H. A que est em baixo (PDB

entry 2hiu) foi por estroscopia NMR e inclui as coordenadas do H.


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DNA

Em fibras no-cristalinas as moleculas longas e fibrosas esto

arranjadas paralelamente umas s outras mas cada molcula

toma uma orientao aleatria volta do eixo-c.

Difrao de uma hlice: primeiro descrita por Francisc Crick

e aplicada para determinar a estrutura do DNA.

3 princpios fundamentais a difrao:

o Perodo da hliceo Raio da hliceo Distncia entre as base

A disperso ao longo de cada

linha feita a partir das

funes de Bessel, que depois

formam a caracterstica hliceem cruz.

Hlices de pequeno raio r

do a Bessel picos para

grandes valores de R em

espao recproco.

O padrao de difrao proveniente de uma hlice contnua, tem intensidade nula s

quando z = n / P. P mede a distncia escalada em extamente uma volta da espiral. A

distancia ao longo do meridiana da primeira meridional leyerline (sem contar a origem)d-nos 1/P.

DNA uma hlice simples que se repete em uma volta. Tem 10 pares de bases por

cada volta. O espaamento entre elas de 3.4 (i.e. p = 3.4 ) e o alcance dez vezes

superior(i.e. P = 34).

Para alm disso, o grande reflexo meridional que tem um espaamento de Bragg de

3.4, deve corresponder a 1/p, (sendo que o espaamento entre as bases de p = 3.4

). O grupo fosfato tem um raio de 7.5-8 . Estas informaes foram valiosas

ferramentas para deifinir os parmetros do modelo de Watson-Crick.


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NeurniosComo que os neurnios comunicam?

O axnio constitui a parte do neurnio que conduz um sinal

elctrico chamado potencial de aco.

Os neurnios gigantes de lula so os mais usados em experincias

devido ao ser tamanho ser bastante maior do que um neurnio de

mamfero.

Equao de Nernst

Relaciona a diferena de potencial com a diferena de concentrao em equilbrio.

e = carga do eletro

Z = valncia do io

k = constante de Boltzmann

T = temperatura

Ci (Co) = concentrao dentro (fora) membrana

Aplicao para o axnio de uma lula:

Io Fora (Mol/l) Dentro (Mol/l) potencial de Nernst

Na+ 150 15 0.0267 ln(150/15)= + 61.5 mV

K+ 5 150 0.0267 ln(5/150)= -90.8 mV

Cl- 125 10 -0.0267 ln(125/10) = - 67.5 mV

Vi - Vo = (kT/Ze) ln (Co/Ci)


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Porblemas com a equao de Nernst:

Considera apenas um nico io; Se vrios ies esto envolvidos, assume permeabilidade igual para todos; S se aplica a transporte passivo; Os ies migram independentemente uns dos outros.

1- No estado de repouso os canis de Na+ e K+ esto fechados;2- Na fase de despolarizao os canais de Na+ abrem;3- Na fase de repolarizao os canais de Na+ ficam inativos e os de K+ abrem ;4- Na fase de hiperpolarizao os canais de Na+ continuam inativos e os de K+

abertos.

Canal de potssio


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Equao de voltagem da membrana

Kirchoffs law: Ic= I Ca

INa = gmax, Nam3h(V- VNa)

Modelo de Hodgkin-Huxley

-Cm dV/dt = gmax, Nam3h(V-Vna) + gmax, K n4 (V-VK ) + g leak(V-Vna)


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Bomba de sdio/potssio

-Filtro seletivo, constituido pelos

tomos da cadeia principal;

- O que interage com os ies o

grupo carbonilo da cadeia

principal;

- Na bomba Na+/K+ os ies no

passam os dois ao mesmo tempo,

mas sim um de cada vez-

sequncial-ligam-se pelo mesmo

stio mas no passam ao mesmo

tmepo;

-A bomba sensvel ao potencial de membrana;

-Canais muito mais seletivos para o K+ do que para o Na+;

Conuduo da Ao de Potencial

i. Uma corrente local precede a aode potencail no citoplasma;

ii. Se a despolarizao suficientepara alcanar um thereshold o

potencial de ao iniciado;

iii. Uma nova fonte de circuito local gerada e assim, o potencial de ao

propagado. Conduo retrograda difcil uma vez que a membrana

refratria.


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Conduo em nervos mielinizados:

Nas ficbras nervosas dos vertebrados com diametro superior a 1 m, umabanha de mielina envolve o axnio, sendo que interrompida a cada 1mm;

Nestes intervalos-nodos de Ranvier- a membrana do axnio est emcontinuidade com o espao extracelular;

A mielina uma subtncia gordurosa que isola com muita eficincia amembrana nervosa do espao extracelular;

A mielinizao incrementa fortemente a velocidade de conduo do potencialde ao para um dimetro particular. Isto permite que vrias fibras sejam

contidas no mesmo nervo, resultando num dimetro de dimenses moderadas.


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Canais

Permeabilidade da

membrana

plasmtica

Modelos de transporte. Protenas transportadoras: activo e passivo; Canais: sempre

passivo.

Gradiente eletroqumico o efeito combinatrio do gradiente de concentrao e osseus potenciais de membrana.


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Ciclo da bomba Na+/K+

Parece existir uma sobreposio consideravel entre os resduos que coordenam o K+ e

o Na+ apoiando o modelo de transporte consecutivo no qual o Na+ libertado para o

lado extracelular em troca do K+ ser transportado para o citoplasma pela mesma

cavidade; alterando o modelo de acesso.

-A hlice Am10 termina com trs argininas,

tornando a rea a volta do terminal C na

membrana altamente eletropositiva

- Os agregados de arginina atuam como sensores

de voltagem que movem em resposta

despolarizao da membrana. Isto altera a relao

entreo C-terminal e o seu bolso de ligao com

consequncias na afinidade do Na+.

Canais inicos

-Seletividade e gated (abrem e fecham)

Exemplo: estrutura de um canal de K+ de uma

bacteria. Selectividade 10,000 fold sobre Na, embora

K+ 0.133nm, Na+ 0.095 nm


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Seletividade do canal de K+: oxigenios do grupo carbonil no filtro seletivo.

Anlises hidropticas e estudos topolgicos previram a presena de 6 alfa-hlices

transmembranares no canal voltage-gates de K+. O ncleo do canal consiste em 5&6

hlices e as intervenientes H5 segmento de cada uma das 4 cpias da protena.

Hlices de 1-4 funcionam como domnio sensvel

voltagem, com a hlice nmero 4 tendo um papel

especial na deteo da voltagem. Este domnio no

tem canais de K+ que no so sensveis voltagem.

Os canais de K+ so mais seletivos para o K+

comparativamente com o Na+.

O flitro seletivo que determina que catio pode

passar aravs do canal est localizado na parte mais estreita.

Estudo de mutaes sugerem que o segmento de H5 essencial para a seletividade do

K+. H5 inclui uma sequencia (Thr-Val-Gly-Tyr-Gly) encontrada em todos os canais de

K+, com apenas poucas alteres no processo evolutivo.


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A sequncia

caratestica do canal de

K+ (em preto) forma o

filtro seletivo na parte

mais estreita do canal.

Os ies de K+ unem-se

dentro do filtro seletivo

(rosa).

medida que o K+ entra no canal, as suas guas de hidratao so trocadas por

tomos de oxignio alinhados no filtro seletivo.

4 lugares de ligao de K+ do filtro seletivo so definidos por 5 anis de tomos de

oxigenio. Cada anel inclui 4 tomos de oxignio, um de casa subunidade. A maioria so

oxigenios de suporte da sequncia tpica. Cada K+ ligado interage com 8 tomos de

oxignio a medida que se coloca entre 2 dos anis de oxignio.

Io K+ a interagir com a parte perifrica do anel de

tomos de oxignio.

O arranjo dos tomos de O em redor de cada K+ no filtro

seletivo imita o arranjo de um io K+ hidratado.

A energia de barreira para a entrada e sada do K+

baixa.

Estruturas obtidas por raios-X, como a da imagem, que fazem uma mdia de vriascpias do canal, mostram K+ em todos os locais de ligao

Baseado em predies eletrostticas e outras evidncias, K+

assume-se que ocupa qualquer outro local de ligao, com

uma gua por cada local interveniente. K+ & H2O passam

alternadamente, em fila, atravs do canal. Quando um K+ se

liga a umma ponto do filtro de seletivo, outro K+ escapa-se

pela outra ponta.

Vista lateral, vista do espao

normal membrana extracelular


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Deteo de Voltagem ( voltage sensing )

Anlise de mutaes mostram que resduos (+) na hlice #4 so essenciais para a

voltage gating. Na hlice #4 cada terceiro resduo Arg ou Lys e intervm emresduos que so hidrofbicos.

Potencial transmembranar decrescente causa que a

hlice #4 mude posio, resultando em mais das suas

cargas (+) estarem acessveis a fase aquosa fora da

clula.

Uma pequena gating current mesurvel a medida

que as cargas (+) se vo para fora.

Um mecanismo "ball & chain" de ativao tem sido postulado,

no qual o N-terminal de uma das quatro cpias do canal de

protenas entra do citosol para a membrana de modo a inibir o

fluxo.

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