Canais Iônicos
O que são canais iônicos?
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(Wikipedia; Autor: Metilisopropilisergamida)
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Os canais iônicos são proteínas integrais de membrana, onde permeiam íons através da membrana celular. Estão relacionados principalmente com a geração de potencial de ação, assim como diversas funções fisiológicas.
A aula apresentada a seguir abrange conceitos de membrana, tipos de canais iônicos, transporte passivo e ativo, além de características dos canais, como polarização e potencial de membrana.
Aula canais iônicos
~Monique Schiller
Questões para estudo – Canais iônicos [QUIZZ]
- 1 - Sobre os tipos de canais fale sobre:
a- Quais as variáveis que afetam a seletividade dos canais iónicos?
b- De que maneira essa seletividade pode influenciar a formação do potencial elétrico?
- 2 - (PUC RS/2017) O modelo do mosaico fluido das membranas celulares, proposto por Singer e Nicholson, corresponde a uma bicamada lipídica com proteínas associadas.
Relacione as proteínas de membrana representadas nas figuras acima com suas respectivas funções na célula, numerando os parênteses.
( ) Permitem a passagem livre de certas substâncias pela membrana.
( ) Permitem a ligação com moléculas sinalizadoras que desencadeiam processos intracelulares.
( )Interagem de maneira específica com algumas moléculas e íons, carregando-os através da membrana, muitas vezes contra um gradiente de concentração.
A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:
A) 1-2-3
B)1-3-2
C)2-1-3
D)3-2-1
- 3 - (UNIMONTES/2015) Para manter as concentrações de diversas substâncias e íons dentro e fora da célula, diversos mecanismos de transporte são ativados. Um dos mecanismos que foram intensamente estudados e detalhados foi a bomba de sódio-potássio. Em I, II e III, são feitas algumas afirmações sobre a bomba de sódio-potássio. Analise-as.
I – Pela sua atividade, pode ser considerada eletrogênica.
II - O edema intracelular pode ser desencadeado pela sua ineficiência.
III – Pelas características da sua atividade, é classificada como um mecanismo de transporte ativo secundário.
Sobre o exposto é CORRETO afirmar:
A- apenas as afirmativas I e II são corretas.
B- penas as afirmativas I e III são corretas.
C- as afirmativas I, II e III são corretas.
D- Apenas a afirmativa I é correta.
- 4 - Tipos de canais iônicos relacionados: Com base na análise da ilustração e nos conhecimentos relacionados ao transporte através das membranas celulares, pode-se afirmar que
A) a difusão facilitada de glicose para o meio intracelular menos concentrado favorece a manutenção dos baixos níveis de açúcar no sangue.
B) a energia necessária para translocação da glicose para o meio intracelular é fornecida pelo transporte de Na+ a favor do seu gradiente de concentração.
C) a glicose é transportada para as células epiteliais a favor do seu gradiente de concentração por meio do transporte passivo.
D) macromoléculas, como a glicose, podem transpassar a membrana plasmática com o auxílio de proteínas carreadoras ou difundir-se através da bicamada fosfolipídica.
E) o transporte de glicose para a matriz extracelular está diretamente ligado ao transporte de K+ passivamente para o meio intracelular.
- 5 - (UEPA/2014) As sensações, sentimentos, pensamentos, respostas motoras e emocionais, a aprendizagem e a memória resultam do processo de comunicação entre as células nervosas, os neurônios, que continuamente coletam informações sobre o estado interno do organismo e de seu ambiente externo. Estas células possuem a habilidade de processarem informações que controlam o fluxo de substancias do meio intracelular (íons sódio, potássio, etc.) e realizam os processos de difusão e osmose em suas membranas.
- (Adaptado de http://www.cerebromente.org.br/n10/fundamentos/pot2.htm)
Segundo o texto, a comunicação entre essas células ocorre por meio de processo:
A) passivo com desprendimento de energia como a difusão e a osmose.
B) ativo sem desprendimento de energia como a bomba de sódio-potássio.
C) passivo como a difusão, a osmose e a bomba de sódio-potássio.
D) ativo como a bomba de sódio-potássio e processo passivo como a difusão e a osmose.
E) ativo como a difusão e bomba de sódio-potássio e processo passivo como a osmose.
- 6 - (ESCS DF/2011) Os canais iônicos são poros formados por proteínas integrais da dupla camada fosfolipídica da membrana celular. Muitos canais iônicos dos neurônios comportam-se como se fossem um portão que se abre permitindo a passagem de alguns íons em determinadas condições e se fecham em outras.
Os canais de potássio estão mais abertos quando a célula está em repouso. Mudanças nos canais iônicos podem alterar esse potencial de repouso fazendo com que canais de sódio se abram. Como consequência desse processo, ocorre uma despolarização da membrana devido à:
A) entrada de íons K+ tornando o meio intracelular menos negativo do que o extracelular;
B) saída de íons K+ tornando o meio intracelular menos negativo do que o extracelular;
C) entrada de íons Na+ tornando o meio extracelular menos negativo do que o intracelular;
D) Saída de íons Na+ tornando o meio extracelular menos negativo do que o intracelular;
E) entrada de íons Na+ tornando o meio intracelular menos negativo do que o extracelular.
7 - Após a coleta de material para exames laboratoriais, os resultados dos níveis de sódio e potássio sérico apontaram acentuada diminuição em relação aos parâmetros de normalidade. A terminologia correspondente ao material coletado e as alterações dos níveis de sódio e potássio são, respectivamente:
8 - A glicose é uma substância que não consegue penetrar livremente a membrana plasmática. Para que seu transporte ocorra para o interior da célula, é fundamental a ajuda de proteínas chamadas de permeases. Esse tipo de transporte recebe o nome de:
a) osmose.
b) difusão simples.
c) bomba de sódio e potássio.
d) difusão facilitada.
9 - Durante o potencial de repouso a bomba de sódio e potássio
para de funcionar?
10- O que são as aquaporinas?
10- O que são as aquaporinas?
11- As aquaporinas estão presentes em todos tecidos?
12 - Diversos defeitos genéticos envolvendo genes codificantes
para a formação das aquaporinas tem sido associados a patologias humanas, como
a Diabetes insipidus, ocasionada pela mutação gênica para aquaporina do tipo 2,
encontrada nos rins. Qual é o principal
sintoma apresentado por indivíduos que manifestam esta alteração?
~Flavia Duarte
Gabarito questões para estudo – Canais iônicos
1 a – A seletividade dos canais iônicos são afetados pela concentração dos íons , tamanho e potencial de membrana.
1b - A seletividade dos canais iônicos ao transportar moléculas contra seu gradiente eletroquímico induz a formação de corrente elétrica liquida através da membrana, esta corrente gera um potencial elétrico aonde o meio intracelular se mantém negativo em relação ao meio extracelular.
2 – B
3 – A
4 – B
5 - C
6 – E
7 - B
8 - D
9 - Não, pois a bomba de sódio e potássio em condições normais transfere de forma ativa 3 íons de sódio para o meio extracelular e 2 íons de potássio para o meio intracelular. Porém devido ao fluxo passivo de íons, de sódio entrando e potássio saindo da célula, o potencial de membrana irá permanecer em repouso, mesmo com a bomba Na+/K+ATPase em atividade.
10 - As aquaporinas atuam como canais seletivos para água. São proteínas transmembrana compostas por quatro subunidades proteicas, em que cada subunidade irá atuar com um canal. Existem também diversas formas de aquaporinas, algumas que permitem inclusive a passagem de glicerol em conjunto com a água.
11 - Não estão presentes em todos tecidos. Estas proteínas geralmente são recrutadas como reservatórios intracelulares para a membrana plasmática em situações que as células de um órgão necessite de um fluxo aumentado de água, como por exemplo a reabsorção de água nos rins ou a secreção de água nas glândulas salivares.
12 - O principal sintoma seria a excessiva eliminação de água pela urina, pois as aquaporinas são responsáveis pela reabsorção de água nos néfrons e estariam em quantidade reduzida.
Potencial de Ação de um Neurônio [VÍDEO]
Neste vídeo produzido em parceria pela Escola de Ensino Digital de Harvard e professores e colaboradores do curso de anatomia e neurobiologia, podemos ver de maneira didática como o funcionamento dos canais iônicos de sódio e potássio agem na formação do potencial de ação neural.
~Rafael Lopes Rothert
Papel das Mutações dos canais de sódio e a Cardiopatia [CURIOSIDADE]
Neste artigo, podemos ver uma revisão das principais mutações nos canais de sódio presentes nos músculos cardíacos, responsáveis pelo desenvolvimento de cardiopatias hereditárias ou não. Interessante relacionar com aspectos evolutivos, sendo o bom funcionamento da musculatura cardíaca um fator de bastante relevância no processo de seleção de características e indivíduos aptos.
Acesso ao artigo pelo link
~Rafael Lopes Rothert
Canais iônicos e terapia oncológica alternativa [ARTIGO]
O artigo "Terapia combinada de canais iônicos direcionados: pode ser uma opção alternativa para pacientes com câncer de esôfago?" de Zhang, Wang e Xue propõe o uso de fármacos reguladores de canais iônicos como tratamento alternativo do câncer de esôfago.
Além de relembrar vários conceitos de canais iônicos e suas classificações, o artigo propõe um tratamento menos invasivo e com maior taxa de sobrevivência que o tratamento convencional, maximizando a atividade quimioterapêutica antitumoral e minimizando a toxidade.
O arquivo pode ser acessado através do link
~Flavia Duarte
CANAIS IÔNICOS E A MORTE SÚBITA [INTERESSANTE]
Neste blog, temos uma detalhada discrição das relações existentes entre as síndromes que podem acometer os canais iônicos e a morte súbita, todas explicadas e ilustradas de maneira didática pelo médico residente Eduardo Cal Ferrari.
O blogpode ser acessado através do Link
~Rafael Lopes Rothert
Sinalização da dor e a relação com canais de cálcio [ARTIGO]
Neste artigo é relatado os mecanismos em que os canais iônicos contribuem para a sinalização da dor, tendo enfoque aos canais permeáveis ao cálcio, em que estes possuem um papel importante nos neurotransmissores, potencial de membrana e sinalização celular, além da função de ativação de de enzimas cálcio-dependentes e também influenciando na transcrição de genes.
Diferente de sinalização elétrica, estes eventos desencadeados pelos íons cálcio são de grande complexidade e variam de acordo com a sua localização, apresentando relevância na fisiologia do organismo.
Ao estudar estes mecanismos, é possível desenvolver medicamentos bloqueadores destes canais específicos para o cálcio, como por exemplo em situações em que estejam causando patologias pelo descontrole de íons em excesso.
Calcium-Permeable Ion Channels in Pain Signaling. Physiol Rev 94: 81–140, 2014. Emmanuel Bourinet, Christophe Altier, Michael E. Hildebrand, Tuan Trang, Michael W. Salter, and Gerald W. Zamponi.
~Monique Schiller
POTENCIAL IÔNICO![VÍDEO]
Neste vídeo, temos uma explicação detalhada, e muito didática sobre a atuação dos canais iônicos na formação do potencial iônico de reação
~Rafael Lopes Rothert
Canais iônicos, Esportes e Genética [ARTIGO]
Neste artigo, é realizado um estudo sobre a relação de distúrbios genéticos, envolvendo principalmente os músculos do miocárdio, e o esporte, sendo os distúrbios dos canais iônicos muito relevantes para estudos sobre cardiopatias.
Mais informações, no Link
~Rafael Lopes Rothert
Canais iônicos que movimentam plantas [VÍDEO]
Os canais iônicos são responsáveis pela maior parte das sinalizações elétricas no sistema nervoso, mas estes canais não são exclusivos das células excitáveis eletricamente como os neurônios, estão presentes em todos os tipos de células animais, vegetais e microrganismos propagando respostas sensitivas.
O pequeno arbusto presente na América tropical conhecido popularmente por Dormideira, Dorme-dorme ou Sensitiva, é um exemplo vivo de resposta física a estímulos em plantas, os canais iônicos presentes na base de suas folhas transportam potássio para fora das células, fazendo com que se forme um gradiente de água nas células (turgor e plasmolise) que levam ao movimento do tecido vegetal e por consequência o movimento da folha como um todo.
Vídeo com uma breve explicação ilustrada
Aqui mais um vídeo, mostrando em tempo real o movimento das folhas da planta
~Flavia Duarte
[MAPA CONCEITUAL]
Este mapa conceitual tem como objetivo relacionar os principais tópicos sobre canais iônicos, demonstrando correlações entre os tipos de canal, suas características e funções.
Este mapa conceitual tem como objetivo relacionar os principais tópicos sobre canais iônicos, demonstrando correlações entre os tipos de canal, suas características e funções.
~Rafael Lopes Rothert
Mecanismo de ação dos venenos das cobras-corais [ARTIGO]
O artigo descreve de maneira detalhada a ação do veneno encontrado em espécies de cobra coral. Tendo ação neurotóxica, atua diretamente no funcionamento dos canais de sódio e potássio, responsáveis pela transmissão do impulso nervoso nos neurônios. Estudos como esse são de extrema valia, visto que os acidentes ofídicos são comuns em regiões neotropicais, visto a variedade de espécies dentro do gênero.
Para ter acesso ao artigo completo clique no link
~Rafael Lopes Rothert
Perda de sensibilidade gustativa está estar ligada a canais iônicos [INTERESSANTE]
Conforme os anos se passam durante a vida muito se perde, os movimentos antes graciosos e ágeis se tornam lentos, a memória antes impecável começa a dar brecha a falhas, o prazer em uma boa refeição não é mais tão relevante, a memoria olfativa antes tão relevante e aguçada começa a não ser a mesma...
Durante o processo natural do envelhecimento ocorrem muitas mudanças nas pessoas, começando em sua fisionomia, sua fisiologia e até suas células. Mas não paramos por aí, com o avanço da ciência podemos descrever com bastante precisão quais mudanças ocorrem, suas causas e detalhes de suas consequências. Nas membranas celulares ocorrem mudanças, prejudicando células sensoriais de receber estímulos, como células das papilas gustativas, que dependem do bom funcionamento de receptores sensoriais.
Os canais iônicos são grandes responsáveis por respostas a estímulos sensoriais e sua propagação, também são extremamente importante na propagação de impulsos nervosos nos neurônios, o artigo de revisão "Sensibilidade gustativa em idosos: uma revisão narrativa" traz uma breve explicação sobre o tema e suas fontes são de grande ajuda para o entendimento de como atuam os canais iônicos nas células sensíveis a estímulos.
~Flavia Duarte
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Potássio e mecanismo para abertura e fechamento de estômatos [VÍDEO]
O vídeo a seguir mostra a importância dos canais iônicos nas células subsidiarias das células guarda nos estômatos das plantas, e como os canais iônicos atuam modificando as concentrações de potássio entre essas células e o fluxo de água entre elas, gerando a plasmólise e turgidez necessárias para a abertura e fechamento dos estômatos.
~Flavia Duarte
Regulação da absorção intestinal de glicose [ARTIGO DE REVISÃO]
O artigo apresentado a seguir trata-se de uma revisão sobre os mecanismos de absorção da glicose pelas células do intestino, visando os tipos de transporte, tipos de canais e íons envolvidos. Por conter vários esquemas ilustrados o artigo de revisão é muito didático quanto ao funcionamento do transporte de moléculas utilizando gradiente e tipo de energia utilizada.
O artigo pode ser acessado pelo link
Amoeba Sisters explicam sinalização celular e canais iônicos [VÍDEO]
Os personagens Amoeba Sisters são famosos entre pessoas do ramo de pesquisa científica e saúde, produzindo as melhores tirinhas e vídeos didáticos com os personagens histológicos mais fofos já produzidos. Nesta obra apresentam as sinalizações celulares, detalhando canais iônicos, ligantes e receptores. Com uma linguagem acessível e desenhos detalhados sobre a ação dos ligantes e passagem dos íons pelos canais, favorecendo a compreensão do tema.
~Flavia Duarte
Hataraku Saibou - Cells at work! [ANIME]
O anime Hataraku Saibou, adaptação do mangá de Akane Shimizu é uma ótima ajuda para quem quer aprender mais sobre o sistema imune, circulatório, biologia celular e também sobre sistemas do corpo humano. Ao apresentar as células como personagens, suas funções como se fossem a rotina do corpo - a cidade - e fazer interações do cotidiano com as reações microscópicas que ocorrem no corpo.
Podemos relacionar a comunicação literal entre os personagens como a comunicação celular, feita através de canais, sinalizadores e receptores presentes nas membranas celulares. Há também episódios que nos mostram impulsos rápidos de sinalização - feitos por canais iônicos nos neurônios por exemplo - como os episódios aonde são apresentados a reação do corpo a alergia, a gripe e a células cancerígenas.Para assistir aos episódios legendados, saber mais sobre o anime, assistir o trailer original e acompanhar o lançamento da segunda temporada acesse os links.
~Flavia Duarte
MATRIX- SERES HUMANOS PODEM SER PILHAS!
[FILME]
Desde que foi lançado em 1999, Matrix revolucionou a cultura pop de várias maneiras, tanto na maneira de se filmar, até nas suas discussões e ideias filosóficas sobre a vida e a realidade.
No filme, inteligencias artificiais assumem o comando das máquinas, iniciando uma guerra contra a raça humana. Num esforço desesperado, os humanos acabam com a principal fonte de energia das máquinas: lançando uma espessa camada de fumaça, ofuscam o sol!
No filme, inteligencias artificiais assumem o comando das máquinas, iniciando uma guerra contra a raça humana. Num esforço desesperado, os humanos acabam com a principal fonte de energia das máquinas: lançando uma espessa camada de fumaça, ofuscam o sol!
A partir disso, as máquinas encontram um substituto energético: os próprios Seres Humanos. A partir do potencial elétrico produzido pelos organismos, fruto de transportes a partir de canais iônicos, que geram um potencial de membrana, as maquinas passaram a cultivar os humanos como fonte de energia, escravizando milhões, e os mantendo ligados a uma realidade paralela: Matrix.
Abaixo, um trecho filme onde o personagem Morfeu explica toda essa dinâmica, e introduz o escolhido na sua caminhada para a salvação da espécie!
~Rafael Lopes Rothert
Hipercalemia, uma disfunção dos canais de sódio [RELEVANTE]
Para acessar a notícia clique no link.
~Flavia Duarte
Mecanismos moleculares e doenças relacionadas aos canais iônicos [ARTIGO]
É dissertado neste artigo informações sobre diversos mecanismos moleculares relacionados aos canais de íons, tendo enfoque em “channelopathies”, ou seja, patologias ocasionadas por alterações nestes canais, pois nem sempre ao descrever um fenótipo de uma doença é relatado e estudado todas anormalidades moleculares, e portanto não se não pode também excluir os mecanismos mutacionais, pois geralmente, em descrições de patológicas retratam-se a nível celular situações de apenas abertura e fechamento destes canais.
De acordo com os autores, ao adentrar em descrição e pesquisas mais detalhadas haveria maiores possibilidades de encontrar uma terapia farmacológica e um prognóstico mais adequado.
(Metabolismo das proteínas formadoras de canais iônicos. Zaydman et al. Page 27; Chem Rev. Author manuscript; available in PMC 2014 February 05).
Mark A. Zaydman; Jonathan R. Silva; Jianmin Cui. Ion channel associated diseases: overview of molecular mechanisms. NIH Public Access. Chem Rev. Author manuscript; available in PMC 2014 February 05.
~Monique Schiller
Comunicação bacteriana e a utilização de canais iônicos semelhantes aos neuronais [INTERESSANTE]
De acordo com o estudo, os resultados demonstram que as bactérias em um biofilme, quando em estresse metabólico, se comunicam através de canais iônicos semelhantes as comunicações dos canais iônicos em neurônios humanos.
As novas descobertas levantam a hipótese de que alguns distúrbios neurológicos, ocasionadas pelo gatilho de estresse metabólico, poderiam estar relacionadas com origem bacteriana e este tipo de comunicação, em que futuras pesquisas poderiam auxiliar no entendimento destas condições.
⇢Biofilme x Comunicação por canais iônicos
⇢Artigo original
Arthur Prindle, Jintao Liu, Munehiro Asally, San Ly, Jordi Garcia-Ojalvo & Gürol M. Süel. 2015. Ion channels enable electrical communication in bacterial communities.
Doença de Parkinson: A luta de Milly [FILME]
O filme
é baseado em uma história real sobre o jornalista político Mort Kondracke e a
sua esposa ativista Milly, em que aos 47 anos, depois de começar os sintomas de
perda de sensibilidade nos dedos e dificuldade na escrita, é diagnosticada com
a doença de Parkinson. O jornalista passa então a ajudar Milly no tratamento da
doença e na convivência com os sintomas, que progridem para um estado mais crítico conforme passam os anos.
A doença
de Parkinson possui diversas causas, como genéticos e ambientais, como
neurotoxinas, estresse oxidativo, anormalidades mitocondriais,
excitotoxicidade, fatores neurotróficos, ocasionando defeitos no sistema de
proteossoma, acumulação de proteínas anormais, estresse proteolítico, levando a
perda neuronal do mesencéfalo.
Em
relação a excitotoxicidade, esta é derivada da resposta ao aumento de
aminoácidos exitatórios, como o glutamato. Os receptores do glutamato realizam
ligação aos canais iônicos, participando no influxo de cálcio livre, o que leva
a ativação do sistema enzimático-cálcio dependente. Tem-se como exemplo as
proteases e lipases, gerando lesão de proteínas do citoesqueleto e membrana
celular, culminando na perda de neurônios.
Ainda
dentro de proteínas de canal, pode-se considerar a hipótese dos receptores P2X7, em que estes
possuem a necessidade de concentrações mais elevadas de ATP para sua ativação,
em que se esta for prolongada, gera abertura de um poro na membrana plasmática,
permitindo passagem de moléculas maiores que levam à morte celular, estando
ligado aos sintomas da doença de Parkinson também.
Referências:
~Monique Schiller
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