Avaliação 1 2020.2 Biofisica Enfermagem

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE - CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENFERMAGEM - DISCIPLINA: BIOFÍSICA CELULAR - PROF. RESPONSÁVEL: Alexandre Rodrigues 
1a Avaliação - 18/Março/2021 
Alunas: Maria Clara Viellas e Valéria Eduardo Alves.
1) As características gerais da sinalização química são especificidade, amplificação, adaptação e integração. Comente sobre cada uma dessas características. (1,0) 
R:Especificidade : Consiste no fato de uma molécula sinalizadora se ligar a um sítio que é compĺementar a sua estrutura química no receptor. Nesse sítio, poucas outras moléculas vão interagir com esse receptor.
Efeitos colaterais: É um efeito diferente do efeito principal responsável pelo efeito e uso terapêutico do fármaco. Assim um efeito colateral pode ser benéfico ou indiferente e não necessariamente adverso, indesejável. Além do efeito que é causado por aquele receptor em si ou seja pela ativação daquele receptor, pode também ter esse efeito colateral que pode ter uma resposta: positiva, negativa ou neutra, pela ação esperada daquele fármaco.
Amplificação: Consiste de quando enzimas são ativadas por outras enzimas, isso faz com que o número de moléculas afetadas aumentam geometricamente numa cascata de sinalização. Ex: A produção dessas moléculas que são conhecidas como segundo mensageiros é fundamental para o processo de amplificação.
Adaptação/Dessensibilização : Consiste quando ocorre a ativação de um determinado receptor, e essa ativação dispara um circuito de retroalimentação de "feedback" que vai bloquear o receptor ou retirar o receptor dessa superfície.
Integração: Consiste quando dois sinais que têm efeitos sobre uma determinada característica metabólica, a resposta final vai resultar desse "input" (entrada) integrada de ambos os receptores. A resposta final vai depender da intensidade de ativação dos receptores.
2) Nomeia as fases do potencial de ação no gráfico 
ao lado. Descreva detalhadamente como um potencial 
de ação é gerado, suas diferentes fases, 
características, citando os canais e íons envolvidos 
(1,5). 
R:1: Fase anterior ao potencial de ação( membrana em repouso) / 2: Fase ascendente ( despolarização) / 3: pico de ultrapassagem / 4:fase descendente (repolarização) / 5: hiperpolarização
 (1) No potencial de repouso,há uma grande permeabilidade da membrana ao potássio através dos canais de vazamento de potássio. Neste estágio os canais de sódio dependentes de voltagem estão fechados, assim como os canais de potássio, dependentes de voltagem.
(2) Na fase inicial de despolarização da célula, essa despolarização começa a causar a abertura de sódio, ele é muito maior do lado de fora da célula do que dentro da célula, os íons começam a fluir para dentro da célula. Por isso o potencial vai ficando menos negativo, porque está tendo entrada de cargas positivas.
(3)No pico de ultrapassagem começa a ocorrer a inativação desses canais de sódio dependentes de voltagem e começa a ocorrer a abertura de canais de potássio dependentes de voltagem, vai permitir a saída de potássio. Assim vai começar a ficar menos positivo ou seja a cair o valor menos negativo em função dessas saídas de cargas positivas de dentro da célula.
(4)Após a despolarização ocorre a repolarização que é o retorno do potencial de ação e inicia-se um novo processo, ou seja a inversão das cargas elétricas que retornam ao potencial de repouso, ou ação com o meio intracelular carregado negativamente e o meio extracelular carregado positivamente.
(5)Na hiperpolarização é quando o potencial de membrana se torna mais negativo em um determinado ponto da membrana dos neurônios.
Nessa fase de hiperpolarização canais de íons da membrana se abrem ou se fecham alterando a capacidade de um íons em particular entrar e sair da célula.
3) Explique por que o Potencial de Ação se propaga em apenas uma direção e descreva a influência da mielina no Potencial de Ação de um neurônio. (1,0) 
R: O impulso nervoso é unidirecional, no sentido do dendrito para o axônio, pois os canais iônicos se tornam temporariamente inativos após os canais de sódio serem estimulados, impedindo a volta do impulso nervoso. 
A bainha de mielina fornece um aumento do isolamento celular por não haver canais de vazamento de membrana em que há mielina, assim a fase passiva perde menos íons, aumentando a chance do potencial de ação ter sucesso. A bainha de mielina também provoca na célula uma menor necessidade de síntese proteica (ou seja, menos gasto energético), já que não há também praticamente nenhum tipo de canal de membrana quando há bainha de mielina. Além disso, ela diminui o número de fases ativas da propagação do potencial de ação, tornando a propagação ainda mais veloz. As fases da propagação ocorrem nos vales entre as bainhas de mielina, os chamados nódulos de Ranvier.
4) Quais os fatores principais que podem influenciar a fluidez de membrana e qual o papel desta nos eventos de sinalização química? (1,0) 
R: A fluidez da membrana é controlada por diversos fatores físicos e químicos. Dentre esses fatores temos: a temperatura (que quanto mais alta ou baixa, mais ou menos fluida será a membrana, respectivamente), a quantidade de duplas ligações nas caudas hidrofóbicas dos lipídios (quando maior o números de insaturações mais fluida a membrana), a concentração de colesterol (que por ser menor e mais rígido, interage mais fortemente com os lipídeos adjacentes, diminuindo a fluidez). A sinalização química envolve uma célula transmissora e uma célula receptora, e essa sinalização acontece em 4 tipos: autócrina, parácrina, endócrina e sináptica. Esses eventos sinalizadores ocorrem mediante receptores (proteína específica da célula alvo) que tem a capacidade de se ligarem a moléculas sinalizadoras, enviando e recebendo sinais químicos ao meio intra e extracelular. Esses receptores se encontram na membrana plasmática.
5) Diferencie transporte ativo e transporte passivo e explique o mecanismo de funcionamento da bomba de Na +-K +-ATPase, ressaltando porque ela é uma bomba considerada eletrogênica. (1,0) 
R: O transporte ativo é realizado por intermédio de proteínas carreadoras e bombas contra o gradiente de concentração do soluto, com gasto de energia, ou seja, o movimento de substâncias através da membrana contra a difusão, de onde estão menos concentrada, é feito com gastos de energia. Há dois tipos de transporte ativo: o primário e o secundário. Como o transporte primário, um determinado carreador transporta o soluto contra seu gradiente de concentração. Esse carreador por sua vez hidrolisa ATP em ADP, gerando energia suficiente para o processo. Já no transporte secundário a proteína carreadora depende do funcionamento da proteína carreadora envolvida no transporte primário, pois ela utiliza a energia usada anteriormente nesse processo. Diferentemente do transporte ativo, o transporte passivo independe do gasto de energia, como ocorre com a difusão simples e difusão facilitada. Na difusão simples ocorre o processo de passagem de moléculas de grande grau de hidrofobicidade do meio concentrado para o menos concentrado (a osmose é um tipo de difusão simples). Na difusão facilitada: tem dois tipos levando em conta se a proteína transportadora é carreadora ou canal iônico. Os solutos são transportados a favor de seu gradiente de concentração com intermédio de proteínas de membrana. Todavia, não há gasto de energia. 
A bomba NA+-K+- ATPase opera como um suporte, transportando os íons em sentidos opostos. A proporção de transporte é de 3 NA+ para fora da célula contra 2 K+ para o meio intracelular. Ambos transportes ocorrem contra o gradiente de concentração. A bomba é considerada eletrogênica, pois favorece o potencial elétrico devido à diferença de cargas gerada no transporte. Além disso, ajuda a manter o volume celular e gradiente iônico. O ciclo de transporte é dependente da auto fosforilação das proteínas carreadoras. 
6) O receptor muscarínico M2 (de acetilcolina) é acoplado à proteína Gi, enquantoo receptor β adrenérgico (de adrenalina) é acoplado à proteína Gs. Suponha que você construiu um receptor recombinante contendo a sequência extracelular do receptor da acetilcolina e a sequência intracelular do receptor de adrenalina. Este receptor recombinante foi transfectado para uma linhagem celular, que hipoteticamente expressará apenas esse tipo de receptor. Baseando-se no problema acima, responda: (1,0) 
a) Quais seriam os efeitos da incubação dessa linhagem celular com acetilcolina sobre os níveis de AMPc das células que expressam o receptor recombinante? Aumentaria/Diminuiria/Não teria nenhum efeito? Justifique. 
R: Diminuiria. Porque a proteína Gi é inibitória e quando a subunidade interage com adenilato ciclase ela irá inibir a atividade e bloquear a produção de AMPc.
b) Quais seriam os efeitos da incubação dessa linhagem celular com adrenalina sobre os níveis de AMPc das células que expressam o receptor recombinante? Aumentaria/Diminuiria/Não teria nenhum efeito? Justifique. 
R: Aumentaria. Pois a Proteína Gs é estimulatória quando ativa, vai se ligar com adenilato ciclase e aumentar a produção de AMPc. A proteína G é formada por três subunidades: alfa, beta e gama. O RAPG apresenta duas conformações: ativa e inativa. Cada receptor apresenta alta afinidade a uma série de ligantes específicos atuando na região extracelular ativando ou inativando a proteína da célula. A ligação de moléculas agonistas estruturalmente relacionados, altera a conformação que por sua vez permite a troca do GDP por GTP, isso faz com que a subunidade alfa-GTP se separe das demais (beta e gama) e a subunidade alfa-GTP irá atuar no sistema efetor, com isso a proteína G pode provocar ativação ou inativação do Sistema efetor. Sendo assim as proteínas Gs atuam como ativadoras, de sistemas efetores enzimáticos e a proteína Gi, costuma inibir o sistema efetor.
7) Dois pesquisadores trabalhavam com culturas de neurônios do hipocampo e estavam interessados em saber se a acetilcolina possuía algum efeito, excitatório ou inibitório, nessas células. Já era conhecido que essas células expressam receptores nicotínicos (ionotrópicos) e muscarínicos (metabotrópicos) de acetilcolina. Eles aplicaram um pulso de acetilcolina (10 µM), por 20s, e observaram através de registros de eletrofisiologia o seguinte padrão (gráfico abaixo). Sugira, baseado nas aulas de receptores ionotrópicos e metabotrópicos, um possível experimento para discriminar qual receptor está envolvido em cada uma das curvas do gráfico abaixo, o pico inicial e o pico mais lento e duradouro. (1,0). 
Gráfico - Legendas: Vm=potencial de membrana / EPSP: potencial excitatório pós-sináptico.
R:Os receptores ionotrópicos tem como uma de suas características uma resposta a estímulos imediata e breve, enquanto a dos receptores metabotrópicos apresenta uma resposta mais lenta, entretanto, mais duradoura. Logo, no gráfico apresentado a primeira curva se refere aos receptores nicotínicos enquanto a segunda curva se refere aos muscarínicos. 
Um experimento possivel para discriminação desses receptores seria aplicar um pulso de sódio, potássio ou cálcio, substancias que induzem respostas rápidas nos receptores ionotrópicos
8) O ácido gama-aminobutírico (GABA) é o principal neurotransmissor inibitório do sistema nervoso central. O receptor GABAa tem, além do sítio de ligação para o GABA, vários outros sítios nos quais a ligação de substâncias químicas pode modular drasticamente sua função. Além disso, estes receptores em diferentes áreas do sistema nervoso central coexistem em várias combinações das subunidades essenciais e os Benzodiazepínicos e Barbitúricos ligam-se a muitos desses receptores em diferentes sítios. Estudos eletrofisiológicos mostraram que o uso dessas duas drogas apresentou diferentes efeitos na inibição Gabaérgica em interneurônios inibitórios. Analisando os gráficos abaixo, como você responderia as seguintes questões: (1,0) 
Com base no texto e nos gráficos acima, responda: 
1- Identifique se houve e qual foi a diferença observada na resposta inibitória Gabaérgica nos gráficos acima.
R: A resposta inibitória foi observada no gráfico B. O GABA é o principal neurotransmissor inibitório no córtex humano, desacelerando o impulso nervoso, logo, o gráfico que apresenta efeito inibitório no neurotransmissor GABA é o gráfico B, onde o impulso é mais acelerado. 
2- Em relação aos gráficos B e C, aponte quais foram as drogas usadas (Benzodiazepínicos / Barbitúricos) para cada situação e por que provocaram diferentes efeitos no estímulo do mesmo receptor.
R:A droga benzodiazepínica potencializa o efeito inibitório do GABA (tem um efeito sedativo), logo, o gráfico que o representa é o gráfico C. Já a droga barbitúrica, inibe o efeito do próprio GABA (inclusive, é competitivo, e inverte o efeito dos benzodiazepínicos) e acelera o impulso nervoso, portanto o gráfico que o representa é o B.