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Citoesqueleto
O citoesqueleto é uma estrutura dinâmica da célula responsável pelo transporte
intracelular, pela rigidez celular e pela segregação de cromossomos no final da
telófase.
O citoesqueleto é composto de três classes de filamentos proteicos que exercem diferentes
funções: os filamentos intermediários, os filamentos de actina e os microtúbulos.
Filamentos intermediários
Os filamentos intermediários são essenciais para a resistência mecânica da célula,
resistindo ao estresse mecânico.
Exemplos:
● desmossomos - agrupamentos de filamentos
intermediários na periferia das células para
fazer a junção célula-célula;
● laminas nucleares - agrupamentos de
filamentos intermediários no interior da
membrana nuclear fornencendo-a
resistência,
● hemidesmossomos - agrupamentos de
ancoragem dos filamentos intermediários em
regiões basais.
Os filamentos intermediários são divididos em:
1. classe citoplasmática
1.1. filamentos de queratina
1.2. filamentos de vimentina
1.3. neurofilamento
2. classe nuclear
2.1. laminas nucleares
Como eles se formam?
Os filamentos intermediários se formam a partir de fitas. Um monômero com região central
alfa-hélice se associa a outro monômero semelhante por regiões terminais diferentes (um
por N terminal e outro por C terminal), juntos são chamados de dímeros.
Os dímeros se associam entre si, formando um tetrâmero, que se associam formando um
protofilamento, que se associam formando protofibras e, por fim, se associam formando um
filamento intermediário.
 
osfilamentosvãopossuirposições quedependedafunção
porissosãofitastraçadasentresiecélulascomaltograudedivisãonãotem
membranabasal celula
peleresistenciamecanica
tecidoorganizaçãoeintegridadedosercomero
dããéíséã l
q
estruturaeorganizaçãonuclear
Monômero (alfa-hélice) → Dímero (N-terminal com C-terminal) → Tetrâmero →
Protofilamento → Protofibra → Filamento intermediário
Caso haja problemas nos filamentos intermediários, temos doenças como:
● epidermólise bolhosa simples
● esclerose amiotrófila lateral (ELA)
● progérias
Microtúbulos
Os microtúbulos são globulares e formam cilindros delgados e alongados quando
associados. Executam os movimentos de flagelos e cílios, além do transporte
intracelular de moléculas e compor os centrossomos.
Cada microtúbulos é um cilindro de 13 protofilamentos (união de dímeros proteicos de
tubulina alfa e beta), eles estão em constante reorganização através do processo de
polimerização.
Polimerização dos microtúbulos
→ Pode ocorrer em vários contextos, mas, normalmente, envolvem o alongamento e
encurtamento por meio de íons de cálcio e MAPs.
Se é feito com cálcio, é temporário, e se é feito com a MAPs é estável.
delgadoeproteico
1curtaduração
Em células em divisão, os microtúbulos são mais dinâmicos,
mas em células diferenciadas, as estruturas são fixas e liga-se
proteinas às extremidades dos microtúbulos estabilizando a
dissociação.
Instabilidade dinâmica
A partir da polimerização e despolimerização dos microtúbulos.
Na polimerização os dímeros livres se associam a GTP e há
adição de subunidades aos microtúbulos.
Na despolimerização a GTP é hidrolise e se transforme em
GDP. O GDP e o dímero têm pouca afinidade, causando a
mudança da conformação.
Esse processo é dinâmico. Pelo quepe do GTP, vemos que a
polimerização é mais rápida que a despolimerização e que
isso mantém os microtúbulos em crescimento.
Os microtúbulos começam a se formar pelo COMT, um dos
principais COMT é o centrossomo (centrossomo está próximo
ao CG e o núcleo, tem um par de centríolos e formam os
microtúbulos).
A matriz do centrossomo inclui centenas de estruturas
em forma de anel geradas a partir da γ-tubulina, e cada
complexo do anel de γ-tubulina atua o sítio de
nucleação para o crescimento de um microtúbulo. Os dímeros αβ-tubulina são
adicionados a cada complexo do
anel de γ-tubulina em uma
orientação específica, de tal
maneira que a extremidade menos
(-) de cada um dos microtúbulos
está inserida no centrossomo e o
crescimento ocorre apenas na
extremidade mais (+), que se
estende em direção ao
citoplasma. (trecho do ALBERTS)
Assim, os microtúbulos atuam
como um trilho para as vesículas e
componentes intracelulares, elas
serão carregadas pelas proteínas
motoras (cinesina e dineína - as cinesinas do polo negativo ao positivo e as dineínas dos
polos positivos aos negativos).
A
polimerizaçãoedespolimerizaçãoconstantesendoobalançode
qualestáacontecendo rapidodeterminaoquenela
Microfilamentos de actina
Os microfilamentos de actina são os mais numerosos e ajudam na forma e locomoção
celular, no transporte, na formação do anel contrátil na divisão celular, na contração
muscular e outras atividades essenciais para a célula.
Os microfilamentos de actina são formados por filamentos de actina F e actina globular
(actina G) que formam cadeiras espiraladas. Podem sofrer polimerização e
despolimerização também.
A polimerização é diferente da vista em microtúbulos. Aqui a associação é dada pela
molécula de ATP, em vez de GTP. E a despolimerização transforma a ATP em uma ADP.
t
ela
maisnumerososdoqueosmicrotubulestambémtempolaridadeecadeiaespiralada
podemapresentarinstabilidadesmasquandoassociadasaproteínastomenseestereisrígidosepermanentes
Resumo Citoesqueleto
Ciclo celular - a divisão celular
O ciclo celular se resume em uma célula gerar uma célula filha. Em procariotos isso ocorre
por fissão, mas em eucariotos ocorre pelo processo de mitose e meiose.
Diferenciando meiose e a mitose
Mitose Meiose
Crescimento, desenvolvimento e reparo Células reprodutivas
Reprodução assexuada Reprodução sexuada
Células somáticas Gametas
O Ciclo Celular é feito por quatro fases divididas em:
● Intérfase ( G1, S, G2)
→ depende das condições do meio e das células
→ ocorre a duplicação dos componentes celulares
● Mitose (M)
Intérfase - G1
Há o estímulo para a divisão celular.
A célula recebe estímulos para divisão, há síntese de proteínas.
Nessa fase a célula decide de vai entrar em G0. (estado de ausência de estímulo de
proliferação, célula em aquiescência e baixo metabolismo).
Intérfase - S
Aqui há o ponto de inflexão, síntese de cromatina, histonas e centríolos para a divisão
celular.
Há a duplicação do DNA.
Intérfase - G2
É a fase preparativa para a mitose, há síntese de moléculas necessárias para a divisão
celular e o início da condensação.
diploide 4haploides
cerdassomáticas
germinativas
A afetadapelascondiçõesdomeio
eRNA
depoisdaquisóvaiprafrente
pontodechecagem
fimdaduplicaçãodasorganelas
Mitose - M
Cada uma das fases da mitose recebe um nome.
→ grau máximo de condensação da cromatina.
→ cariocinese e citocinese
→ separação dos cromossomos.
Prófase
Formação do fuso mitótico
Início da condensação da cromatina
Desorganização gradativa do nucléolo
Pró-Metáfase
Perda da membrana nuclear
Nucléolo perde a visualização
Formação do cinetocoro
Centrossomos migram para o polo da célula
Metáfase
Máxima condensação da cromatina
Alinhamento dos cromossomos em uma placa metafásica.
calda
estranha
Anáfase
Separação das cromátides irmãs
● Anáfase A- encurtamento dos microtúbulos
● Anáfase B- distanciamento dos dois pólos do fuso
Telófase
Reestruturação do envoltório nuclear
Reconstituição do nucléolo, das membranas das organelas membranosas
Fuso mitótico se desfaz.
socos
mãos
Citocinese
→ formação do anel contrátil (por filamentos de actina e miosina II) para que haja a divisão
do conteúdo intracelular.
Diferenciando citocinese vegetal e animal
Citocinese Vegetal Citocinese Animal
Sem a formação do anel contrátil Formação do anel contrátil
Citocinese centrífuga Citocinese centrípeta
Forma-se um fragmoplasto que formará
uma nova parede celular
-
O Caso da Meiose
Na meiose, temos duas mitoses. A grande diferença entre a meiose e a mitose é que na
meiose há o crossing over e não há uma nova duplicação de DNA após a mitose I
Fomentaavariabilidadegenética
Meiose I
Prófase I - Leptóteno
Início da condensação da cromatina.
Prófase I - Zigótono
Emparelhamento das tétrades (4cromátides emparelhadas) dos cromossomos homólogos
a partir das sinapses.
Prófase I - Paquíteno
É possível ver as tétrades e ocorre o crossing over (quando cromátides não irmãs
homólogas trocam material genético).
Prófase I - Diplóteno
Onde se vê os quiasmas (local onde ocorreu crossing over) nas cromátides, início da
separação dos homólogos e fim do complexo sinaptonêmico.
Prófase I - Diacinese
Separação dos homólogos com eles ainda espiralados, os quiasmas deslocam-se para as
extremidades dos cromossomos.
Metáfase I
Cromossomos no equador da célula. Nível mais alto de condensação.
Anáfase I
Pares de cromossomos homólogos se separam, alta variabilidade genética pela separação
ao acaso dos pares.
Telófase I
Cromossomos descondensam, reconstituição do envoltório nuclear.
INTERCINESE
Sem síntese de DNA, é o período entre as duas divisões mitóticas.
Meiose II
Prófase II
Formação de 2 novos fusos, desaparecimento do envoltório nuclear.
Metáfase II
Cromossomos alinhados na região equatorial da célula.
epuxarparaospolos
quasequeumdescanso
Anáfase II
Migração das cromátides-irmãs.
Telófase II
Reorganização nuclear e reaparecimento do núcleo.
O resultado da meiose é a formação de 4 células haplóides com metade do número de
material genético de uma célula diplóide.
Controle do ciclo celular
Envolve uma rede de proteínas que garante que os eventos do ciclo celular ocorrerão em
conjunto. Há pontos críticos que são regulados por retroalimentação.
Ponto de Verificação G1
PARA IR PARA AS FASES
Ao chegar em G1, se o meio não é favorável para a divisão, a célula pode retardar o
progresso do ciclo celular ou até mesmo entrar em G0.
Ponto de Verificação G2
PARA IR PARA A MITOSE
Em G2, assegura-se que a célula não entre em mitose antes da replicação e do reparo de
qualquer DNA danificado.
Ponto de Verificação M
SEPARAR OS CROMOSSOMOS DUPLICADOS
Em M, assegura que os cromossomos estão ligados aos fusos mitóticos antes destes se
separarem.
Maquinaria de Verificação
Para que a verificação ocorra de uma maneira eficaz, existem duas maquinarias:
● Produção dos novos componentes (interruptores bioquímicos)
● Atração dos componentes para os locais corretos e separação apropriada.
Esses interruptores bioquímicos executam:
● fosforilação (por meio de kinases)
● desfosforilação (por meio de fosfatases)
ODNAtácertoHouveadivisãocerta
ascondiçoessãoapropriadas
As proteínas kinases fazem parte do centro desse sistema, estão presentes durante todo o
ciclo e são controladas por ciclinas.
As kinases são complexos de Cdks (proteínas que fosforilam diversos compostos
associados à regulação do ciclo) associadas às ciclinas. Os complexos de Cdks+ciclinas
podem ser:
● Complexo Cdk+ciclina G1\S
→ utiliza-se a ciclina E
Ocorre no fim do G1 e diminui no S.
● Complexo Cdk+ciclina S
→ utiliza-se a ciclina A
Ocorre na duplicação do material genético e diminui na M.
● Complexo Cdk+ciclina M
→ utiliza-se a ciclina B
Estimula a transição G2\M e diminui ao fim de M.
A ativação do complexo ocorre pela fosforilação da Cdk por proteínas-cinase (Cdi) e a
desativação ocorre pela desfosforilação em outro sítio por uma proteína-fosfatase (Ckj).
Base Estrutural das Cdks
→ A Cdk está parcialmente ativada por qualquer interação com a ciclina formando uma alça
T.
→ A Cdk está totalmente ativida por interação com a ciclina por meio de fosfatase ativadora
(Cak)
A inibição do Cdk ocorrerá pela fosforilação dele ou por interação com proteínas inibidoras.
Inibidores
São proteínas que impedem que o ciclo prossiga sem que a fase anterior esteja completa.
É um freio que se baseia nas proteínas inibidoras de Cdk. Células em G0 tem alta
concentração de inibidores de Cdk e células em G0 irreversível perdem os seus Cdks.
Como exemplo temos a proteína p27 que ao interagir com o complexo de ciclina-Cdk ativo
vai desativá-lo.
Além disso, temos os momentos de check point dos complexos que podem ser:
Complexo G1-Cdk (Ciclina D)
● momento de decisão da passagem pelo ponto R (start) de inflexão.
● dependente de sinalização extracelular.
Complexo G1\S-Cdk (Ciclina E)
● ativação na transição G1\S
● induz a duplicação do material celular.
Complexo M\S-Cdk (Ciclina A)
● ativação na transição de G1\S
● ativa proteínas ORC para replicar o DNA e duplicar o centrossomo.
Complexo M-Cdk (Ciclina M)
● ativação no final de G2 dirigindo a célula para M.
● induz a condensação de cromossomos, fragmentação do núcleo, reorganização do
citoesqueleto e separação das cromátides-irmãs na anáfase.
pensanafase61queprecisadomeio
E Go
propriamitose
Panorama Geral do Controle de Ciclo Celular
Sinalização Celular
A sinalização celular é um processo no qual uma célula sinalizadora produz um tipo
particular de molécula-sinal extracelular que é detectada pela célula-alvo. Todas as células
podem atuar como sinalizadoras ou como células-alvo.
A sinalização se dá por transdução de sinal.
A transdução do sinal inicia-se quando o receptor de uma célula-alvo recebe um sinal
extracelular e o converte em moléculas de sinalização intracelular que alteram o
comportamento celular.
Existem diferentes tipos de sinalização celular e tipos de moléculas sinalizadoras:
● Endócrina
molécula sinalizadora é um hormônio
secreção feita por células endócrinas e transportada pela circulação para agir em
células diferentes.
● Parácrina
molécula sinalizadora se difundem no líquido extracelular
regula o comportamento das células vizinhas
fofoca
manipuladora
● Autócrina
molécula sinalizadora produzida pela própria célula
mais efetivo quando afeta as vizinhas similares
● Por neurotransmissor
em células nervosas, a molécula sinalizadora é um neurotransmissor
é um tipo especial de sinalização parácrina
secreção de sinais químicos para a sinapse.
● Dependente de contato
a molécula sinalizadora é uma proteína na membrana plasmática
a célula conta com a molécula sinalizadora que vai indicar à célula-alvo que uma
ligação deve ser feita por meio de receptor e um ligante.
Grupodofacebook
Receptores
Toda a informação vai entrar na célula por meio de receptores para estes sinais, assim a
célula pode controlar o quanto a célula vai reagir a cada estímulo. Essas moléculas agem
em sequência e, por fim, alteram a atividade de proteínas efetoras, que têm algum efeito
direto sobre o comportamento da célula-alvo.
Por exemplo, quando as células marca-passos cardíacas são expostas ao neurotransmissor
acetilcolina, sua velocidade de descarga diminui.
Assim, a molécula de sinalização extracelular sozinha não é a mensagem: a informação
transmitida pelo sinal depende de como a célula-alvo recebe e interpreta o sinal.
A velocidade da reação pode depender de onde se encontram esses receptores:
● na superfície -> moléculas grandes que não passam pela membrana plasmática por
serem hidrofílicas.
● intracelular -> difundem-se no citoplasma. Essas moléculas, uma vez dentro do
citoplasma, conectam-se a proteínas e fazem a regulação e expressão gênica.
Receptores de Superfície
Ligados à proteína G
Cada receptor é formado por uma cadeia polipeptídica única que atravessa a bicamada
lipídica sete vezes, e quando estimulado excita as suas subunidades.
Essas proteínas são formadas por três subunidades – α, β e γ –, duas das quais estão
ligadas à membrana plasmática por caudas lipídicas curtas. No estado não estimulado, a
subunidade α possui uma molécula de GDP ligada, e a proteína G está inativa. Quando
uma molécula de sinalização extracelular se liga ao receptor, este se altera, causando a
ativação da proteína G pela diminuição da afinidade da subunidade α por GDP, que é
substituído por uma molécula de GTP.
Ligados à enzimas
Proteína cinase ou associado a uma proteína cinase.
Causa a fosforilação de proteínas específicas na célula alvo.
Ligados à cálcio
É uma sinalização sináptica em que as moléculas sinalizadoras abrem e fecham canais.
(normalmente os iônicos)
Vias de sinalização
A sinalização celular pode ocorrer por meio de diversos mecanismos.
cascatadeproteínas
Receptoresnuclearesativadospormoleculespequenosehidrolobicos
Óxido Nítrico (NO)
Hormônios esteróides e hormônios da tireoide passam a membrana plasmática com muita
facilidade, assim como o óxido nítrico o faz. Ele é um gás sintetizado por asparagina e tem
muita facilidade em atravessar a membrana por ser pequeno e logo se torna nitrato no meio
intracelular.
As células endoteliais – as células achatadas que revestem os vasos sanguíneos – liberam
NO em resposta a neurotransmissores secretados pelas terminações nervosas próximas.
Esse sinal do NO causa o relaxamento da musculatura lisa do vaso adjacente, causando
sua dilatação, de modo que o sangue possa fluir mais livremente.
A resposta dos receptores para a sinalização ocorre como uma corrida de revezamento e
uma distribuição tipo cascata:
● a proteína pode passar o sinal adiante,
● a proteína pode amplificar o sinal e passá-lo adiante,
● a proteína pode integrar o sinal recebido a outro antes de passá-lo adiante, e
● a proteína pode "multiplicar" o sinal e passá-lo para outros componentes da via.
Nas etapas da via de sinalização há a possibilidade de ocorrer regulação por
retroalimentação. A retroalimentação positiva ocorre quando um componente da via age
sobre outros componentes da via para aumentar o sinal recebido; a retroalimentação
negativa ocorre quando um componente da via age sobre outro causando a oscilação da
resposta.
Interruptores de sinal
Existem proteínas que servem como interruptores de sinais, uma vez acionadas elas
desencadeiam uma ação em cascata que só vai parar quando houver outro estímulo para a
parada.
Elas são divididas em dois grupos:
● Grupo ligado a fosforilação (cinases citadas em "Maquinaria de Verificação")
● Grupo ligado ao GTP
Morte Celular
Ocorre na ausência ou presença de sinais e pode ocorrer programada ou não.
A morte celular pode ocorrer por:
● hipóxia
● agentes físicos, químicos, infecciosos
● reação imune
● distúrbios genéticos
● desequilíbrio hormonal
atuaporviaparacrinanascélulasatrevesdaMP
Esses distúrbios causam problemas como o dano a membrana, aumento de EROS e
alterações de PH.
A morte celular pode ser por necrose ou apoptose.
Diferença entre os tipos de morte
Necrose Apoptose
morte suja morte limpa
liberação do conteúdo intracelular no meio
interstício
criação de corpúsculos apoptóticos
via patológica via fisiológica
Apoptose
● Depende de ENERGIA
● Vital para processos biológicos
● Tem encolhimento celular, picnose, fragmentação nuclear e formação de corpos
apoptóticos como morfologia.
As etapas da apoptose são:
● Condensamento da cromatina
● Blebbings
● Surgimento dos corpos apoptóticos
O processo de apoptose é comandado pelas proteínas caspases que podem ser:
● iniciadoras - 2,8,9,10
● efetoras - 3,6,7
A proteína vai ser ativada quando for clivada e, então, o processo é iniciado. Esse processo
de ativação se chama cascata das caspases.
A apoptose pode ocorrer por diversas vias:
Vias de apoptose
Extrínseca
● via por receptor de morte
● mediada por receptores transmembrânicos da família TNF
● liga-se aos receptores de morte e quem morre é o receptor.
sãocomidosporoutroscelulos
A penlanina
eGanzima
Intrínseca
● mediada pela mitocôndria
● evento iniciado pela mitocôndria
● estímulos positivos e negativos (a ausência desses estímulos) vão causar alterações
na membrana mitocondrial interna.
● o desequilíbrio libera o citocromo c que afeta a organela.
→ a abertura de poros de transição da permeabilidade causa a perda do potencial
transmembrânico da membrana e libera essas proteínas pró-apoptóticas.
● citocromo C : liberado induz a formação de apoptossomos.
● Bcl-2 : inibe a indução de apoptossomos.
As proteínas da família Bcl-2 controlam o processo de apoptose:
● anti apoptose - Bcl-2, Bcl-X, Bcl-XL, BAG
● pró apoptose - Bcl-10, Bax, Bak, Bid
Granzima e Perforina
Esse caso ocorre relacionado aos linfócitos killers.
A perforina e granzima B saem dos grânulos do linfócito ao reconhecerem o TCR-MHC. A
perforina faz um poro na célula-alvo, a granzima ativa as caspases iniciadoras e efetoras da
célula-alvo ativando a apoptose.
Caspases efetoras fragmentam o núcleo, degradam o citoesqueleto e proteínas nucleares,
formam corpos apoptóticos e expressam ligantes.
Bioquímicamente, o evento precoce da apoptose é a expressão de marcadores de
superfície para reconhecimento fagocítico promovido pelo flip flop da MP. O blebbing ocorre
pela perda da fluidez da MP e forma bolhas na MP. Por fim, há a formação de corpos
apoptóticos.
Após a formação dos corpos apoptóticos, o macrófago os fagocita por "clearence" e
liberam citocinas que controlam o processo inflamatório. (IL-10, TGF-beta, PGE2)
Necrose
● Não depende de energia, é TÓXICO
● Processo irreversível
● Incapacidade de manter a membrana plasmática íntegra
● Tem inchaço celular, distensão do RE e ruptura das organelas membranosas como
morfologia.