Comunicação e Sinalização Celular - fisiologia

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Comunicação e Sinalização Celular 
Sinalização celular 
 As células tipicamente se comunicam 
utilizando sinais químicos. 
 Sinais químicos: são proteínas ou outras 
moléculas produzidas por uma célula emissora 
secretados na célula e liberados no espaço 
extracelular. 
 Célula emissora: esta célula secreta um 
ligante. 
 Célula-alvo: esta célula tem um receptor que pode se ligar ao ligante. 
 O ligante se liga ao receptor e desencadeia uma cascata de sinalizações no interior da 
célula, levando a uma resposta. 
 Célula não alvo: esta célula não tem receptor para o ligante (apesar de poder ter outros 
tipos de receptores). 
 Quando uma molécula sinalizadora se liga a seu receptor, altera a forma ou atividade do 
receptor, acionando uma mudança dentro da célula. 
 Moléculas sinalizadoras são geralmente chamadas de ligantes, um termo geral para 
moléculas que se ligam especificamente a outras moléculas (como os receptores). 
 
Formas de sinalização 
Sinalização parácrina 
 Esse tipo de sinalização ocorre quando as células se comunicam em distâncias relativamente curtas. 
 A sinalização parácrina permite que células coordenem localmente atividades com suas células vizinhas. 
 Ex.: desenvolvimento da medula óssea 
 Sinalização parácrina: a célula visa uma célula vizinha (uma que não esteja ligada a 
ela por junções comunicantes). 
 
Sinalização sináptica 
 Este processo é chamado de sinapse, que é a junção entre duas células nervosas, 
onde ocorre a transmissão de sinal. 
 Quando o neurônio emissor dispara, um impulso elétrico move-se rapidamente pela 
célula, viajando por uma fibra de longa extensão chamada axônio. 
 Quando o impulso alcança a sinapse, ele provoca a liberação de ligantes 
chamados neurotransmissores, os quais rapidamente cruzam o pequeno espaço 
entre as células nervosas. 
 Quando os neurotransmissores chegam na célula receptora, eles ligam-se a 
receptores e causam uma alteração química dentro da célula. 
 O neurotransmissor é liberado de vesículas no final do axônio da célula emissora. 
 Ele se difunde através do pequeno espaço entre os neurônios, emissor e alvo, e se 
liga aos receptores no neurônio-alvo. 
 Os neurotransmissores que são liberados na sinapse química são rapidamente 
degradados ou retomados pela célula emissora. 
 Isto "reinicia" o sistema, assim, sinapse fica preparada para responder rapidamente 
ao próximo sinal. 
 
 
Sinalização autócrina 
 Na sinalização autócrina, um sinal celular por si só, liberando um ligante que se liga a receptores em sua própria superfície 
(dependendo do tipo de sinal, em receptores dentro da célula). 
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 A sinalização autócrina é importante durante o desenvolvimento, ajudando as células a assumir e reforçar suas identidades 
corretas. 
 Sinalização autócrina: a célula visa a si mesma, liberando um sinal que pode se ligar a receptores localizados em sua própria 
superfície. 
 
Sinalização endócrina 
 Na sinalização endócrina de longa distância, os sinais são 
produzidos por células especializadas e liberados na corrente 
sanguínea, que transporta estes sinais para as células alvo em partes 
distantes do corpo. 
 Sinais que são produzidos em uma parte do corpo e viajam 
através da circulação para atingir alvos distantes, são conhecidos como hormônios. 
 Sinalização endócrina: a célula visa uma célula distante através da corrente sanguínea. 
 Uma molécula sinalizadora é liberada pela célula, e depois, ela percorre a corrente sanguínea até os receptores em uma 
célula-alvo distante, localizada em outra parte do corpo. 
 
Sinalização por meio do contato entre células 
 Pequenas moléculas e íons são capazes de se mover entre as células, mas grandes moléculas como proteínas e DNA não 
cabem nestes canais e para atravessá-los precisam de assistência especial. 
 A transferência de moléculas sinalizadoras transmite o estado atual de uma célula à sua célula vizinha. 
 Isso permite que um grupo de células coordene a sua resposta a um sinal que somente uma delas possa ter recebido. 
 
 
Sinalização através de junções comunicantes. 
 A célula visa a célula vizinha conectada por meio das junções 
comunicantes. 
 Os sinais vão de uma célula a outra passando pelas junções 
comunicantes. 
 Em outra forma de sinalização direta, duas células podem se ligar 
uma à outra porque carregam proteínas complementares em suas 
superfícies. 
 Quando as proteínas se ligam umas às outras, esta interação muda 
a forma de uma ou de ambas as proteínas, transmitindo o sinal. 
 
Ligantes e receptores 
Tipos de receptores 
Receptores intracelulares 
 Receptores intracelulares são proteínas receptoras 
encontradas dentro da célula, normalmente no citoplasma ou no 
núcleo. 
 Na maioria dos casos, os ligantes de receptores 
intracelulares são pequenos, moléculas hidrofóbicas (repelidas 
por água), pois elas precisam atravessar a membrana plasmática 
para alcançar seus receptores. 
 
Receptores de superfície celular 
 Receptores de membrana plasmática são proteínas ancoradas à membrana que ligam-se a ligantes na superfície externa da 
célula. 
 Neste tipo de sinalização, o ligante não precisa atravessar a membrana plasmática. 
 Um receptor de membrana plasmática típico tem três diferentes domínios, ou regiões de proteína: um domínio extracelular 
("fora da célula") de ligação ao ligante, um domínio hidrofóbico que se estende através da membrana e um domínio 
intracelular ("dentro da célula"), o qual geralmente transmite um sinal. 
 
Canais iônicos dependentes de ligantes 
 Canais iônicos dependentes de ligantes são canais iônicos que podem abrir em resposta à ligação de um ligante. 
 
 
 
 Para formar um canal, este tipo de receptor de membrana celular tem uma região intramembranal com um canal hidrofílico 
(atraído pela água) no meio dele. 
 Quando um ligante se liga à região extracelular do canal, a estrutura da proteína se modifica de uma forma tal que íons de 
um tipo específico podem passar. 
 Alterações nos níveis de íons dentro da célula podem mudar a atividade de outras moléculas, como enzimas de ligação iônica 
e canais sensíveis à voltagem, para produzir uma resposta. 
 Neurônios, ou células nervosas, possuem canais dependentes de ligantes que são ligados por neurotransmissores. 
 Quando o ligante se liga a um canal iônico fechado na membrana plasmática, o canal iônico se abre e os íons podem 
atravessá-lo, entrando ou saindo da célula (a favor de seu gradiente de concentração). 
 
 
Receptores acoplados à proteína G 
 Receptores acoplados à proteína G (GPCRs) são uma grande família de receptores de membrana plasmática que 
compartilham uma estrutura e um método de sinalização comuns. 
 Quando seu ligante não está presente, um receptor acoplado à proteína G permanece na membrana plasmática em um 
estado inativo. 
 Proteínas G são de diferentes tipos, mas todos eles se ligam ao nucleotídeo guanosina trifosfato (GTP), o qual ele podem 
quebrar (hidrolizar) para formar o GDP. 
 Uma proteína G ligada ao GTP está ativa, ou "ativada", enquanto que uma proteína G que está ligada ao GDP está inativa, ou 
"desativada". 
 
 
Receptores tirosina quinases 
 Receptores ligados a enzimas são receptores de membrana plasmática com domínios intracelulares que estão associados 
com uma enzima. 
 Em alguns casos, o domínio intracelular do receptor na verdade é uma enzima que cataliza a reação. Outros receptores 
ligados à enzima têm um domínio intracelular que interage com uma enzima. 
 Receptores tirosina quinases (RTKs) são uma classe de receptores ligados a enzima encontrados em humanos e em muitas 
outras espécies. 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/v/anatomy-of-a-neuron
 
 
 
 Uma quinase é apenas um nome para uma enzima que transfere grupos fosfato para uma proteína ou outro alvo, e um 
receptor tirosina quinase transfere grupos fosfato especificamente para o aminoácido tirosina. 
 Os receptores fosforiladospodem interagir com outras proteínas no interior da célula para desencadear vias de sinalização 
que provoquem respostas. 
 Receptores tirosina quinases são cruciais para muitos processos de sinalização em humanos. 
 Por exemplo, eles se ligam a fatores de crescimento, moléculas de sinalização que promovem divisão celular e sobrevivência. 
 
 
 
Tipos de ligantes 
Ligantes que podem entrar na célula 
 Pequenos ligantes hidrofóbicos podem passar através da membrana plasmática e se ligar a receptores intracelulares no 
núcleo ou no citoplasma. 
 No corpo humano, alguns dos mais importantes ligantes deste tipo são os hormônios esteróides. 
 Porque eles são hidrofóbicos, estes hormônios não têm problema em atravessar a membrana plasmática, mas eles devem 
se ligar a proteínas carreadoras para viajar pela corrente sanguínea (aquosa). 
 
Ligantes que ligam do lado externo da célula 
 Ligantes solúveis em água são polares ou carregados e não podem atravessar a membrana plasmática facilmente. 
 Portanto, a maioria dos ligantes solúveis em água se ligam aos domínios extracelulares dos receptores de membrana 
plasmática, ficando na superfície exterior da célula. 
 Ligantes de peptídeo (proteína) compõem a maior e mais diversa classe de ligantes solúveis em água. 
 
Retransmissão de sinais 
Ligações que iniciam a via de sinalização 
 Quando um ligante se acopla à um receptor na superfície celular, o domínio intracelular do receptor (na parte de dentro da 
célula) modifica-se de alguma forma. 
 A mudança no receptor desencadeia uma série de eventos de sinalização. 
 
 
 
 
 
 
Resposta a um sinal 
 As vias de sinalização celular variam muito. 
 Sinais (conhecidos como ligantes) e receptores são de muitas variedades, e a ligação pode desencadear 
uma ampla gama de cascatas de transmissão de sinal dentro da célula, de curtas e simples a longas e 
complexas. 
 
Expressão gênica 
 Expressão gênica é o processo pelo qual a informação de um gene é usada pela célula para produzir um 
produto funcional, geralmente uma proteína. 
 Transcrição faz um transcrito (cópia) de RNA a partir da sequência de DNA de um gene. 
 Tradução lê a informação de um RNA e a usa para fazer uma proteína.