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by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Biologia Celular – Prova 2 Resumo: Proteína G, Citoesqueleto, Endomembranas, Mitocôndria e Núcleo Interfásico PROTEÍNA G GPCR’s: Receptores acoplados à proteína G. Aprox. 50% dos fármacos atuam por ele. Proteína G: Formadas por 3 subunidades (α, β, γ). Sem estímulos, subunidade alfa está ligada ao GDP, proteína inativa. Quando GPCR é ativado, ocorre dissociação do GDP, permitindo que o GTP se ligue no lugar. Nesse momento, ocorre dissociação de Gα do par Gβγ, permitindo interações com enzimas, canais iônicos, entre outros. Proteínas triméricas. GEF: Fator da troca de nucleotídeos guanina (GDP por GTP). GTPase: GAPs. Com a ativação ocorre exitinção das respostas mediadas por prot. G. cAMP: Mediador intracelular que atua como segundo mensageiro em algumas vias. A enzima adenililciclase, ativada por prot. Gs, realiza a síntese do cAMP por meio de ATP. Para barrar a resposta do cAMP, a fosfodiesterase quebra as ligações, criando 5’-AMP. Ex: serotonina ao entrar em uma célula nervosa, aumenta-se então o cAMP. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros PKA: Dependente de cAMP, medeia seus efeitos. Essa enzima, a proteína-kinase A, fosforila proteínas sinalizadoras e efetoras, regulando atividades. → Fosfolipase C-β: Ocorre pelo GPCR uma ativação da fosfolipase, que atua sobre um fosfolipídeo de inositol, presente na bicamada, chamado de fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2). Agindo por meio de uma Gq, ativa adenililciclase, e a fosfolipase gera dois produtos: inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) e diacilglicerol (DAG). O que acontece?: a IP3, molécula hidrossolúvel, sai da membrana e se difunde no citosol, alcançando o RE, ativando os canais de liberação de Ca2+, aumentando [ ] citosólica, atuando na propagação do sinal pela influência da atividade. O outro produto, o diacilglicerol, atua como segundo mensageiro, permanecendo na membrana, com papeis potenciais na sinalização, como na ativação da proteína-kinase C (PKC), fosforilando a proteína-alvo. O diaglicerol pode ser clivado, liberando ácido arquidônico, podendo agir como mensageiro ou na síntese de eicosanoides (prostaglandinas-respostas inflamatórias). by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Cálcio como mediador: Muito sinais extracelulares → ↑ [Ca2+] citosólica. Em células musculares: contração, em células nervosas: secreção de neurotransmissores. [ ] baixa no citosol e alta no LEC e RE → ↑ de 10 a 20x. Canais de Ca2+: químico, mecano ou voltagem dependente. Manutenção da baixa [ ] de Ca2+ no citosol: bombas de Ca2+ e permutador de Ca2+/Na+. Citosol→Meio extra: Permutador de Ca2+ dirigido por Na+ (antiporte, ativo secundário). Bomba de Ca2- (transporte ativo). Citosol→RE: Bomba de Ca2+. Citosol→Mitocôndria: Permutador H+, simporte. Calmodulina: Proteína de ligação ao Ca2+ ajuda na transmissão do sinal citosólico do Ca2+, e está presente em todas as células eucarióticas. Possui 4 sítios de ligação. Ca2+/Calmodulina→mudança conformacional (sem atividade enzimática). Proteínas-alvo: enzimas e proteínas de transporte de membrana: bomba de Ca2+. Proteínas-cinases dependente de Ca2+/calmodulina (Cam-cinase). Cam-cinase: Presente em quase todas as células animais, sendo uma proteína kinase dependente de calmodulina. Participa do dispositivo de memória molecular→pulso de Ca2+ ativado pelo complexo de cálcio/colmodulina→permanece ativo mesmo após extinção do sinal→fosforilação de proteínas alvo e auto-fosforilação. Papel na memória e aprendizado. Receptores associados a enzimas: Proteínas transmembranas: Interagem com ligante no domínio extracelular e com enzimas no domínio citosólico. Classes: Receptores associdados à tirosina-cinase, serinatreonina-cinase, associados à histidina-cinase, guanilil-ciclase e tirosina-fosfatase. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Exemplos de proteína sinal: Crescimento epidérmico EGF, crescimento derivado de plaquetas PDGF, crescimento de fibroblastos FGFs, crescimento de heptaócitos HGF, insulina, crescimento-1 semelhante à insulina IGF1. CITOESQUELETO Introdução: Permite o funcionamento adequado das células, possibilitando organização no espaço e interação neste ambiente. Conformação correta, robustas, migração e modificação da forma, reorganização do crescimento/divisão/adaptação. Funções: Separa cromossomos, divide células, guia tráfego intracelular de organelas, transporte de materiais no citosol, suporte à membrana plasmática, movimentação de espermatozoides, deslizamento de leucócitos, contração muscular, extensão dos neurônios, crescimento da parede cel. vegetal, controle de diversidade de formas celulares. Organização: Variedade de funções em 3 famílias proteicas: actina, intermediários e microtúbulos. Atuam coletivamente provendo resistêcia, forma e capacidade de locomoção. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Capacidade de adaptação: Dinâmico: Podem se modificar rapidamente por estímulos e sinais. •Microtúbulos: Arranjo citoplasmático em forma de estrela → fuso mitótico, organizam estruturas de locomoção, feixes de deslizamento para materiais nos axônios, direcionamento padrão de sínteses da parede celular nos vegetais. •Filamentos de actina: Localizados na face interna da memrana plasmática, provê resistência à esta. São projeções na superfície celular e funcionam como um anel contrátil na divisão celular animal. Feixes reguladores de estereocílios, microvilosidades. •Filamentos intermediários: Cápsula protetora ao redor do núcleo. No citosol: manutenção de células epiteliais unidas, unhas e cabelos. Auxiliam na extensão de axônios. Estruturas estáveis: Cél. especializadas (neurônio, epitélio intestino/pulmões). Filamentos: Filamentos intermediários: Resistência mecânica. Microtúbulos: Posicionamento de organelas delimitadas, direcionam transportes. Filamentos de actina: Forma da superfície de locomoção em geral. Moléculas acessórias: Proteínas reguladoras (nascimento, alongamento, encurtamento e desaparecimento > polímeros > unidades monoméricas). Proteínas motoras (transladam macromoléculas e organelas). Proteínas ligadoras (conectam filamentos entre si ou com outros componentes celulares). Filamentos intermediários: Cerca de 10nm, são polímeros lineares > monômeros de proteínas α hélice fibrosa (monômeras globulares). Proteínas fibrosas: Sucessão de sequências de 7 Aa > dímeros lineares > tetrâmeros > se conectam pelas extremidades (forma octâmero) > estruturas cilíndricas > protofilamentos. ***: Quatro pares de protofilamentos que se aderem pelos lados compondo uma estrutura de fibrilas de 10nm de espessura. ***: Formam uma rede contínua estendida entre a membrana plasmática e o envoltório nuclear > malha filamentosa compacta. ***: Outra malha cobre a face interna do envoltório nuclear. Vimentina: Filamentos ondulados, pesente em cél. embrionárias > org. desenvolvido: fibroblastos, células endoteliais, células do sangue e células nervosas. A plactina une filamentos de vimentina no ponto de cruzamento. Ancoragem das organelas no citosol, ligada ao núcleo, RE e mitocôndria. Desmina: Citoplasma de todas cél. musculares, sarcoplasma dos músculos lisos, nas linhas z dos músculos estriados cardíacos. Se unem através da sinamina. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Glias: Citosol de astrócitos de algumas células de Schwann. Queratina: 20 nas cél. epiteliais e 10 nos cabelos e unhas. Tipo I e II (ácidas e neutras/básicas) > heterodímeos > tetraméricas. Diagnóstico de carcinomas > células epiteliais. Conferem resistência mecânica. Neurofilamentos: Principais elementos estruturais dos neurônios (dendritos/axônios). Uma rede tridimensional (axoplasma/gelresistente e estruturado). Espessura do axônio correspondente ao grande número de neurofilamentos. Se unem aos microtúbulos através da plectina. Microtúbulos: Dímeros de tubulina > 2 moléc tubulinas ligadas: α- e β-tubulina. Subunidades de tubulina dispostas em fileiras longitudinais de 13 protofilamentos formando um cilindro oco. Diâmetro de 25nm, sendo polarizado e tendo duas extremidades, a + (mais) e – (menos), crescendo rapidamente e lentamente respectivamente. •O crescimento lento e rápida despolimerização > instabilidade mecânica. •Na Fase de polimerização: tubulina ligada ao GTP (ponta +) > Capuz de GTP se organiza para facilitar um crescimento próximo. Na liberação do fosfato hidrolisado, GTP se transforma em GDP. •Na fase de despolimerização: Tubulinas ligadas ao GDP > liberadas rapidamente das extremidades + (polimerização/despolimerização: catástrofe ||| despolimerização/polimerização: resgate). Centrossomo: Centro organizador de microtúbulos com funções de promover nucleação (polimerização de subunid. de tubulinas > microtúbulo), organizar microtúbulos em unidades, se duplicar a cada ciclo, par de centríolo + material pericentriolar = pericentrina e γ-tubulina e dão origem aos corpúsculos basais (similares aos centríolos > origem do crescimento de cílios e flagelos). Microtúbulos citoplasmáticos: Vias de transporte para macromoléculas e organelas. Possui assistência de 2 proteínas motoras: dineína e cinesina. Quando estão by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros carregadas com o material à transportar onde a cinesina desliza para extremidade + e dineína para a extremidade -. São 2 cadeias polipeptídicas leves e 2 pesadas (pesada com domínio globular e fibroso > fibrose se conecta com o material a transportar e o globular se une ao microtúbulo). Na membrana das organelas e vesículas transportadoras, cinectina e dinactina se unem à cinesina e dineína. A energia para transporte é ATP hidrolisado por ATPases. Ex: melanócitos na pele > estímulos > grânulos de melanina > deslizamento pelos microtúbulos. Microtúbulos centrossomo: Parte do centro mitótico + fuso mitótico > aparelho mitótico. Interfase: centríolos orientados em ângulo reto um ao outro. Antes da mitose: centríolos replicam e formam 2 pares. Durante a mitose cada par em polos opostos direcionam a formação do fuso mitótico ou meiótico. Microtúbulos cílios e flagelos: Extensões citoplasmáticas móveis. Um eixo de microtúbulos periféricos circundado por um par central. Projeta lateralmente braços proteicos de dineína > ATPase > dobramento de cílios e flagelos. Filamentos de actina: Microfilamentos de 8nm. Mais flexíveis que os microtúbulos, sendo associados em feixes ou redes, formando esqueleto das microvilosidades e fazendo parte da ação contrátil das células musculares. Possuem extremidades + e -, alongando-se e encurtando-se rapidamente, respectivamente. •Filmento > se forma a partir de um núcleo de três monômeros > combinação de actina. Alongamento: em consequência da agregação sucessiva de novos monômeros nas extremidades + e – do filamento ainda inacabado. Monômeros de actina > sítio de ligação ATP > polimerização > hidrólise > ADP > dependente de ATP. •Proteínas controlam o mecanismo de polimerização: Timosina, perofilina, cofilina, tropomiosona, gelsolina. •Filamentos corticais: abaixo da membrana plasmática > células epiteliais. •Filamentos transcelulares: atravessam o citoplasma em todas direções > células conjuntivas. •Células epiteliais > filamentos de actina corticais: malha por baixo da membrana. Fodrina + anquirina > filamentos de actina > proteínas transmembrana (Na+ K+ e ATPase). ENDOMEMBRANAS Compartimentos intracelulares: Compartimentalização das reções bioquímicas. Núcleo, citoplasma, retículos, mitocôndrias, lisossomos, peroxissomos e endossomos. Relações entre volume e membrana: Variam de acordo com o tipo celular e de acordo com a composição da membrana. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Origem evolutiva: 2 tipos principais. Endomembranas: Organismos procarióticos ancestrais simples, com cromossomo aderido à membrana, invaginações, reorganizam interior (podendo ser semelhante ao ext). Mitocôndrias e plastídeos: Organismos procarióticos “engolfados”pela célula eucariótica. Possue origem endocítica e realiza endossimbiose. De genoma próprio e reorganização celular gênica. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros O esquema celular evolutivo aponta para 4 famílias de compartimento intracelular: Núcleo e citosol cinza, organelas envolvidas em vias secretoras e mitocôndria. Sistema de endomembranas: Cisternas, sacos e túbulos. Comunicação direta entre si ou mediada por vesículas. Organelas do sistema de endomembranas: Retículo endoplasmático, complexo ou aparelho de Golgi, lisossomos, endossomos e peroxissomos. Retículo endoplasmático (RE): Rede interconectada de canais que formam 2 compartimentos. Luminal/endoplasmático/cisternal e citoplasmático/citosólico. Formado por cisternas, túbulos e vesículas. Distribuido por todo o citoplasma, do núcleo até a membrana, sendo uma organela indivisível de membrana contíua e somente uma cavidade. O citoesqueleto mantém componentes fixos. Importam proteínas cotraducionalmente. Dois setores: RER e REL. •Retículo endoplasmático granular (rugoso): RER ou REG. Apresenta ribossomos no lado citosólico. Está envolvido na síntese de proteínas por conta dos ribossomos aderidos ao RE. •Retículo endoplasmático agranular (liso): REL. Envolvido na síntese de lipídios. Presença de fosfolipídios e colesterol (principais componentes lipídicos de todas as membranas celulares). Existência de hormônios esteróides (testosterona e estrógeno). Armazenam e regulam o cálcio intracelular. Detoxificação: via da MEOS (sistema de oxidação microssomal do etanol), importante durante ingestões crônicas de etanol. Complexo de golgi (CG/AG): Está entre RE e membrana plasmática (endossomos e lisossomos situados entre membrana e CG). Vesículas transportadoras → moléculas do RE → CG → Membrana plasmática. No CG moléculas se modificam → atividades. Dictiossomo: Rede cis formada por numerosos sacos e túbulos. Cisterna cis ligada à rede cis. Cisterna trans ligada a rede trans. Rede trans similar à rede cis. Face de entrada: rede e cisterna cis recebem vesículas provenientes do RE. Oligossacarídeos: Cadeias processadas no CG. Expressivo com células especializadas na secreção glicoproteica. Diferenças funcionais: cis, medial e trans. Funções RE e CG: Biogênese de membranas: Lipídios de membrana e glicolipídios. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Movimentação de proteínas: A maioria (exceto mitocondriais) realizam movimentações por meio de ribossomos livres no citosol ou ligados ao RE, onde os 30 Aa da proteína (sequências sinal) sinalizam para o transporte da proteína de importações e exportações para núcleo e organelas. Na proteína finalizada essa sequência pode ser retirada ou não. Tipos de transporte: Três principais. Transporte mediado (citosol e núcleo): Sinal de localização nuclear que faz essa seletividade do material, que depende também dos complexos de poro nuclear. O material pode passar passivamente (moléculas pequenas) ou ativamente (macromoléculas). A importina é a proteína responsável pelo transporte para dentro do núcleo (com gasto energético), e a exportina para fora do núcleo. Gastos de GTP e GDP. Transporte transmembrana (citoso l→ mitocôndria/plastídeo): Membrana dupla com síntese de ATP, realizando transporte de elétrons e fosforilação. Proteínas complementares sintetizadas e precursoras mitocondriais. Os precursores são reconhecidos por receptores, onde a proteína é desdobrada em forma linear, atravessando um canal de translocação de fora para dentro.No retículo os ribossomos são associados e aderidos à membrana para que a produção seja realizada no poro translocador (peptideo sinal reconhecido e direcionado para um translocador, onde a sequência de sinal é retirada na tradução e o canal se ativa). Algumas proteínas ficam retidas permanentemente no retículos e apresentam um sinal de retenção, auxiliando no enovelamento e montagem de novas proteínas (chaperona). A retrotranslocação no RE libera proteína no citosol através de proteína translocadora para o meio exterior sendo degradada. Transporte vesicular: Formado num compartimento doador para que não aconteca contato com o citosol, havendo fusão com compartimento receptor (transferência de membranas). O transporte dessas vesículas acontecem com auxílio do citoesqueleto. As vesículas são revestidas por clatrina, COPI e COPII. Esse processo depende do revestimento do broto (vesícula) e enforcamento com dinamina (evita extravazamento). Após a liberação, marcadores de superfície como a RAB e SNARE atuam como by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros marcadores para o citoesqueleto até ocorrer fusionamento da vesícula no compartimento alvo. Evaginação → Brotamento → Enforcamento → Liberação → Transporte → Ancoramento → Fusionamento. Vias secretórias (exocitose): Via secretora constitutiva: O material produzido é liberado em vesículas e se fusiona (acontece em todas as células, sendo padrão e sem sinalização). Vias secretora regulada: O material produzido é armazenado em vesículas próximo à membrana, até a chegada de um sinal, que realiza a fusão da membrana com liberação. Presente em músculos e neurônios. Lisossomos (endocitose): O lisossomo é sintetizado no RE e processado no CG formando a vesícula degradatória de materiais. As enzimas hidrolases ácidas estão presentes no interior dos lisossomos, em um pH de 5,0. O lisossomo está revestido por clarina no endossomo inicial. Grandes partículas são resgatadas do meio extracelular por fagocitose, formando endossomo inicial, se fusionando com vesículas do CG, formando endossomo tardio que se transformará em endolisossomo e depois lisossomo. Autofagia: Descarte de partes obsoletas da célula, como mitocôndrias (10 dias) das células hepáticas, em autofagossomo derivado do RE liso, em fusão com lisossomos. O RE liso se prolifera em célula hepática e cria uma vesícula que é fusionada ao lisossomo para gerar endossomo secundário em baixas de pH. 3 vias lisossômicas: Por fagocitose, endocitose e autofagia. Peroxissomo: Vesículas únicas com uma membrana envolvendo. Os peroxissomos estão em todas células, com sítios de utilização de oxigênio, possuidoras de enzimas oxidativas. Sua função é lidar com oxigênio molecular que gera reações que produzem compostos tóxicos altamente reativos. Produzidor a partir do retículo. MITOCÔNDRIA Metabolismo energético: Presente nas células eucarióticas sendo essencial para a evolução, pois sem estas hvia pouco aproveitamento energético. A mitocôndria (microorganismo aeróbio) realiza metabolismo completo de carboidratos. Libera CO2, H2O e ATP em 15x mais. O ATP movimenta energéticamente boa parte das funções celulares. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Ciclo ATP: ADP+P+O2, carboidratos e lipídios → Mitocôndria → ATP+CO2+H2O. Introdução: Cilindros rígidos e alongados, sendo móveis e plásticas, sofrendo mudanças constantes de forma. Estão associadas à microtúbulos (movimentação). O número de mitocôndrias varia para cada tipo celular, assim como seu formato. Evolução: Teoria da endossimbiose de Lynn Margulis. A célula eucariótica anaeróbia endossitou uma bactéria púrpura fotossintética perdendo a fotossíntese, necessitando de uma cadeia respiratória. Nesse tempo de evolução, boa parte dos genes das proteínas mitocondriais estão no núcleo. Genoma: De tamanho pequeno. DNA circular e sem histonas com apenas uma origem de replicação e pouco DNA regulador. É uniparentalm de origem materna. Reprodução: Duplicação de massa e divisão de uma preexistente. Membranas: Duas altamente especializadas. Matriz com centenas de enzimas. Externa: Porinas com canais aquosos, quimicamente equivalente ao citosol. Interna: Impermeável e especializada, com cristas e crdiolipina (impermeável à ion). Proteínas mitocondriais: Maioria vem do genoma nuclear → síntese → ribossomos lívres → sequência sinal → translocação pós traducional. Funções: Gerar energia (ATP) com descarboxilação oxidadtiva do piruvato, beta-oxidação, ciclo do ácido cítrico (C.K.) e fosforilação oxidativa. Também está envolvida na termogênese (células adiposas multiloculares, termogenina), remoção do Ca2+ do citosol e síntese de aa e esteróis. Metabolismo energético: Glicose (6 carbonos), glicólise (ainda no citosol libera 2 ATP e 1 NADH), produz 2 piruvatos (3 carbonos cada), forma acetil coenzima A (dois carbonos), passa pelo ciclo de krebs (de 4 carbonos, absorve 2, ficando com 6, doa 2 carbono para o oxigênio liberando CO2, voltado a ficar com 4, montano mais 2 ATP), gerando potentes by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros agentes redutores NADH e FADH2, criando um gradiente de prótons na cadeia transportadora de elétrons, produzindo água e mais ATP (34 ATP). Glicólise: Ocorre no citosol. Quebra de uma glicose + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2pi, resultando em 2 piruvatos + 2ADP + 2NADH + 2H+ + 4ATP + 2H2O. Saldo final de 2ATP e 2 NADH, com diferentes distintos. Destinos do piruvato: Respiração celular, fermentação lática e fermentação alcoólica. Ciclo de Krebs: Ocorre na matriz mitocondrial com 8 etapas e 4 reações de oxidação. Utiliza o NAD+ e FAD. Serve à processos catabólicos e anabólicos com catabolismo de carboidratos, ácidos graxos e aa. Cadeia Respiratória: Ocorre nas cristas mitocondriais. Formada por 4 complexos e ubiquinona. Espécies reativas de oxigênio ERO: Compostos intermediários altamente reativos, atuantes na interação e degradação de lipídios e promove danos ao DNA. Reações de eliminação de espécies reativas podem ocorrer na mitocôndria, reticulo, peroxissoma e citosol. Estresse oxidativo mitocondrial e condição oxidativa inflamatória. by: murilo henrique meurer txxi – passível de erros Proteção antioxidante: Sistema formado por enzimas que transformam as moléculas reativas em menos reativas. O sistema não enzimático é formado por vitamina C, indóis, catecóis, bioflavonas, carotenóides (vitamina A), ingeridos na alimentação. NÚCLEO INTERFÁSICO Núcleo: Estrutura membranar que diferencia organismos procariontes de eucariontes (presença de carioteca). Apresenta DNA, que são produzidos RNA e a partir destes, proteínas (transcrição e tradução). Pode ocupar 10% da célula. Variação: Numérica: Pode ter nenhum à vários músculos. Forma: Pavimentoso, cúbico, colunar, esférico ou lobulado. Localização: Central ou periférica. Estrutura: Dupla bicamada lipídica (membranas interna e externa). A membrana do retículo endoplasmático está conectada à membrana externa do núcleo e está associada à ribossomos. Possui de 3000 à 4000 poros nucleares, formados por complexos de proteínas (nucleoporinas), possibilitando transporte passivo. Nucleoplasma. Cromatina (DNA+Proteínas). Os laminofilamentos proveem estabilidade mecânica ao envelope nuclear, interagindo com cromatina. Transportes por poros: Importação através de proteínas já dobradas, como importina e exportina, em transportes ativos com gastos de GTP. Nucleoplasma: Solução aquosa com nucléolos, proteínas, RNAs, nucleosídeos, íons. Cromatina, nucleotídeos. Material genético: Cromossomo: molécula longa de DNA + proteínas histonas e não histonas → CROMATINA → dinâmicas Cromossomo: Telômero: Fileiras repetitivas de proteínas e DNA não codificantes e com estabilidade estrutural. Centrômero: região mais condensada (heterocromatina) → contato entre cromátides irmãs,estando envolvido na divisão. Os cromossomos são condensados com o auxílio de condensinas. Tipos de cromossomos: Metacêntrico, sub- metacêntrico, acrocêntrico e telocêntrico. Variam no local de ligação das cromátides irmãs. Cromatina: Heterocromatina (compactado, inativa e inacessível para transcrições) e eucromatina (descompactada e transcricionalmente ativa). Nucléolo: Síntese do RNAr e montagem de subunidades ribossomais.
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