09 - Visão sobre função e estrutura da célula

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Estrutura e função da célula:
Organelas e
 fluxo de material através de membranas 
Estrutura de células
Estrutura celular
Membrana plasmática: define a periferia da célula, composta basicamente de lipídios e proteínas, formando uma bicamada hidrofóbica e fina ao redor da célula;
Citoplasma: volume interno limitado pela membrana, composto por partículas insolúveis e uma porção aquosa, o CITOSOL;
Núcleo: local onde o genoma é armazenado e replicado
Eucariotos: Organismos com nucleo definido
Procariotos: Organismos sem envelope nuclear
Retículo Endoplasmático
Organiza síntese de proteínas e lipídios
Rede intracelular de membranas
Ribossomos sintetizam as proteínas.
Ribossomos associam-se à superfície do RE e as proteínas secretadas passam através da membrana e são secretadas
RER-associado à ribossomos
REL-biossíntese de lipídios e metabolismo de certos compostos toxicos
Aparelho de Golgi
Modifica proteínas provenientes do RER
Adição de sulfato, carboidratos ou lipídios para cadeia laterial de certos AAs. 
Modificação tem função de “endereçar” a proteína 
Lisossomos
Exclusivos de células animais
Pequenas vesículas esféricas
Contém enzimas capazes de digerir proteínas, polissacarídeos, ác. Nucleicos e lipidios
São degradas a seus componentes mais simples (AAs, monossacarídeos, nucleotídeos, ác. Graxos)
Vacúolos
Exclusivo de células vegetais
Contém enzimas que degradam macromoléculas
Núcleo
Contém o DNA da célula
Cada espécie possui uma quantidade característica de cromossomos
Repolho – 9
Homem – 23
Samambaia - 630
O DNA está ligado a uma familia de proteínas – histonas.
As histonas são produzidas no citoplasma e importadas para o núcleo da célula. Ricas em  lisina e arginina . São solúveis em água
Mitocôndria
Geralmente células mais ativas metabolicamente tem maior quantidade de mitocôndrias
A mitocondria possui duas membranas
Externa é lisa e envolve a organela
Interna possui cristas=> aumento da área da superfície
Matriz => solução aquosa que possui muitas enzimas e intermediários químicos envolvidos no metabolismo
Enzimas mitocôndriais catalisam a oxidação de nutrientes orgânicos polo oxigênio
Energia química liberada nas oxidações mitocondriais é usada para a síntese de ATP (principal molécula transportadora de energia nas células)
Mitocôndrias são as principais produtoras de ATP em células aeróbicas
Cada mitocôndria possui seu próprio DNA, RNA e ribossomos e se reproduzem por reprodução de mitocôndrias preexistentes
Cloroplastos
Pigmentos dos cloroplastos absorvem luz solar e produzem energia na forma de ATP
Plantas possuem cloroplastos e mitocôndrias
Membranas Biológicas: Modelo mosaico-fluido
Bicamada
Exterior
Interior
Glicolipídeo
Bicamada 
Lipídica
Fosfolipídeos
(cabeças polares)
Esterol
Secção transversal de um eritrócito
16
Membranas Biológicas: características
Composição química de várias fontes revela propriedades comuns
Espécies, tipos celulares, organelas, etc: possuem conjunto característico de lipídeos de membrana
Seletivamente permeáveis
Retém certos compostos e íons dentro da célula ou de compartimentos
Impermeáveis à maioria dos compostos polares ou carregados
Movimentação dos lipídeos e proteínas na membrana
Bicamada lipídica: estrutura estável
Estabilizada por ligações hidrofóbicas
Moléculas de fosfolipídeos e esteróis apresentam liberdade de movimentação
temperatura
Proteínas estão em constante movimento pelo plano da bicamada lipídica
Frouxamente associadas à membrana por meio de interações eletrostáticas, ligações de hidrogênio ou âncoras lipídicas.
Relembrando...
Fosfolipídios: Glicerol ligado a um grupo fosfato e cadeias de ácidos graxos. 
Esteróis: Lipídios estruturais. Contém núcleo esteroide.
Precursores de hormònios
Proteínas transmembrana
Possuem liberdade para se difundirem lateralmente no plano da bicamada
Outras proteínas estão ancoradas à estruturas internas
Transporte através de membranas
Célula precisa adquirir materiais para sua biossíntese e produção de energia
Liberar produtos do seu metabolismo
Proteínas reconhecem e transportam materiais para dentro e fora da célula
Em alguns casos são captados contra um gradiente de concentração
Diferenças na composição dentro e fora da célula
Permeabilidade seletiva da membrana
Moléculas menores e mais hidrofóbicas se difundem mais facilmente pela membrana
Proteínas transportadoras
22
Transporte Passivo
Movimentação de solutos através de uma membrana semipermeável
Antes do equilíbrio
Em equilíbrio 
Não há movimento de 
solutos
Antes do equilíbrio
Em equilíbrio 
DIFUSÃO SIMPLES
Íons de carga elétrica oposta: 
gradiente elétrico => potencial 
Transmembrana (Vm). 
Para passar pela bicamada lipídica, o soluto 
polar ou carregado deve perder suas 
Interações com as moléculas de água e 
Difundir-se por meio de uma camada lipídica
na qual estará pouco solúvel. 
Essa passagem representa um estágio de 
alta energia.
Proteína de transporte forma interações não covalentes com o soluto, fornecendo um caminho hidrofílico transmembrana
Gases relativamente apolares que podem ultrapassar a membrana por difusão simples:
Oxigênio
Nitrogênio
Metano
Água atravessa lentamente algumas membranas por difusão simples, presumivelmente por sua alta concentração. 
Proteínas integrais específicas: Aquaporinas
Aquaporinas: proteínas integrais que formam canais para movimentação rápida da água 
Membranas ricas em aquaporinas
Vacúolos das plantas
Eritrócitos
Tubulos renais proximais 
PROTEÍNAS INTEGRAIS
Aquaporinas
Difusão facilitada
Proteína integral
Transportador de glicose para eritrócitos
Possível formação de ligações de hidrogênio entre a glicose e resíduos hidrofílicos da proteína. 
Processo de transporte de glicose análogo a uma catálise enzimática.
Glicose fora da célula = “substrato”
Glicose dentro da célula = “produto”
Transportador = “enzima”
 [glicose] a velocidade de captação se aproxima de Vmax. 
Quando as concentrações internas e externas se igualam, as velocidades de entrada e saída tornam-se iguais. 
Não há acúmulo de glicose!!
A proteína existe em duas conformações
Sitio de ligação na superfície externa
Sitio de ligação na superfície interna
Transporte passivo: 
Altas velocidades de difusão
Saturabilidade
Especificidade
Defeito no transportador de glicose e diabetes
Glicose => Glicogênio
Insulina mobiliza os transportadores de glicose
Diabetes tipo I: inabilidade de liberar insulina resulta em baixas velocidades de captação de glicose!!
Ionóforos
Moléculas solúveis em lipídios que que se ligam a íons específicos e os transportam passivamente através das membranas. 
Transporte ativo
Movimentação de uma soluto contra um gradiente de concentração ou eletroquímico
Gasto energético
A energia liberada pela hidrólise do ATP
Direciona o movimento de um soluto contra 
Seu gradiente eletroquímico
O movimento do íon “X” (transportado 
ativamente) a favor do seu gradiente 
Fornece a energia para co-transportar 
um segundo soluto contra seu gradiente 
eletroquímico
Transporte ativo duplo
Transportador de Na+ e K+ pela quebra do ATP.
Para cada ATP, o transportador move 2 K+ para dentro 
e 3 Na+ para fora. 
Mecanismo postulado para o transporte de Na+ e K+ 
Mecanismo de fosforilação e desfosforilação faz o transporte de Na+ e K+.
Forma desfosforilada: alta afinidade por Na+ no citosol.
Forma fosforilada: alta afinidade por K+ no exterior da célula.
3 íons para fora e 2 para dentro: potencial transmembrana de -50 a -70 mV. 
Essencial para a condução dos potenciais de ação nos neurônios.
ATPase Na+K+ consome cerca de 25% da energia de um homem em repouso. 
Canal iônico defeituoso = fibrose cística
Indivíduos homozigotos possuem a doença
Obstrução do trato intestinal e respiratório
Mutação leva a uma proteína mutante que não se insere corretamente na membrana ou não se ativa
pela fosforilação
Altas concentrações de Cl-
Mecanismo semelhante ao dos transportadores mutidrogas dos tumores. 
Bombas de Ca2+
Baixas concentrações de Ca2+ no citosol
Mecanismo semelhante ao da ATPase Na+K+: fosforilação favorece conformação de alta afinidade no lado citosólico. Desfosforilação favorece conformação com sitio de ligação de baixa afinidade no exterior da célula. 
Transporte secundário ativo
Captação de lactose em E. coli juntamente com a bomba de prótons. 
Transporte de glicose em células epiteliais do intestino. A glicose é transportada juntamente com o Na+
Canal neuronal de Na+ é um canal iônico dependente de voltagem
Despolarização da membrana leva a modificações conformacionais que abrem o canal de Na+
Maior sensibilidade ao Na+ que aos outros cátions
Velocidade de fluxo muito alta
Tipos de transporte por membranas
Questões
 De exemplo de componentes de membranas celular.
Como ocorre transporte passivo?
Como ocorre transporte ativo?