Estudo Dirigido - Bioeletrogênese

BIOELETROGÊNESE

Laboratório de Biofísica de Membranas

Prof. Dr. Wamberto A. Varanda

Luiz Artur P. Chaves

Vander Baptista

Todas as células são envolvidas por uma membrana de 7 a 10 nm de

espessura que separa dois meios: o intra e o extracelular. A membrana celular

apresenta uma estrutura geral comum, uma bicamada lipídica com proteínas

inseridas. Essa bicamada lipídica é constituída principalmente por fosfolipídios

e atua como barreira relativamente impermeável a passagem da maioria das

moléculas

hidrossolúveis.

Essa

propriedade

de

barreira

à

moléculas

hidrossolúveis é função da estrutura química dos lipídios: um esqueleto

essencialmente hidrocarbônico conferindo um caráter apolar a essa região da

molécula e uma extremidade polar, onde predominam grupamentos com carga,

conferindo um caráter anfipático a esses lipídios de membrana (figura 1). Como

conseqüência dessa estrutura, quando lipídios são colocados em água, tendem

a se estruturar, espontaneamente, em bicamadas de modo que suas caudas

hidrofóbicas ficam voltadas para o interior e sua porção hidrofílica fique exposta

à água, minimizando a interação das cadeias hidrocarbônicas com as

moléculas de água. As proteínas, que estão inseridas na bicamada lipídica

(figura 2), associam-se a esta de vários modos podendo ser classificadas em

proteínas periféricas e proteínas integrais (transmembrana). As proteínas

transmembrana

são

responsáveis

pela

permeabilidade

da

plasmática a diferentes íons (K+, Na+, Cl-, Ca++ ,etc...).

Figura 1. Fosfolipídio de membrana (Mello Aires, 1999).

membrana

Figura 2. Tipos de proteína de membrana, classificados de acordo com a sua

posição (Mello Aires, 1999).

Esta arquitetura é fundamental porque permite à célula manter diferentes

concentrações iônicas entre os meios intra e extracelular. Isto é possível

graças à permeabilidade seletiva e transporte ativo através da membrana,

fundamentais na gênese do movimento transmembrana de íons e, como

veremos adiante, na produção e transmissão de sinais elétricos. Os solutos

mais importantes para nossa discussão são os íons K+, Na+ e Cl-, sendo o K+

mais concentrado no meio intracelular e Na+ e Cl- mais concentrados no meio

extracelular. A tabela 1 mostra a distribuição desses íons em neurônios

gigantes de lula, uma preparação muito usada no estudo da bioeletrogênese.

Tabela 1. Distribuição dos principais íons através da membrana de axônio

gigante de lula.

Fluido extracelular Potencial de equilíbrio

Íon

Citoplasma

(mM)

(mV)

(Mm)

K+

400

20

-75

Na+

50

440

+55

Cl52

560

-60

A (íons orgânicos)

385

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As proteínas integrais de membrana, que permitem a passagem de íons,

são estruturas especializadas e formam os chamados canais iônicos. O

estudo desses canais mostrou que os mesmos apresentam algumas

propriedades em comum: 1 – condutância, 2 – reconhecem e selecionam íons

específicos e 3 – abrem e fecham em resposta a sinais específicos elétricos,

químicos e mecânicos (canais controlados ou gated). Alguns canais iônicos

de membrana abrem-se e fecham-se independentemente de estímulos (canais

passivos ou nongated) e são importantes para a gênese e manutenção do

potencial de repouso da célula.

O potencial de repouso é resultado da separação de cargas (íons)

através da membrana. O excesso de cargas negativas na superfície interna da

membrana e positivas na superfície externa representam uma fração muito

pequena do total de íons dentro e fora da célula