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Resumo de Biologia celular II para AP 1 Aula 1 – o Ciclo celular 1. O que é e quais são as fases do ciclo celular? (apostila) G1, a célula vai crescer e aumentar sua massa protéica, recuperando o tamanho da célula mãe; GO, quando a célula sai do ciclo e entra em um estado particular de quiescência, onde podem permanecer por tempo indeterminado; S, ocorre a duplicação do material genético e a síntese de RNAs e proteínas; G2, continua a síntese de RNA e proteínas; M, nesse momento a célula já tem 2 centrossomos e possui todas as moléculas necessárias para a divisão celular. Será formado o fuso mitótico, ocorrerá a condensação e a separação dos cromossomos e a citocinese, em fim a separação da célula mãe em duas células filhas. 2. É possível ocorrer divisão celular sem crescimento celular? R: Sim, no início do desenvolvimento embrionário, o Zigoto (2n) sofre ciclos sucessivos de mitose passando apenas pelas fases S e M, sem passar pela G1 e G2. Isso acontece porque o zigoto tem um grande volume citoplasmático e uma grande disponibilidade de nutrientes no seu citoplasma,. Esses fatores permitem a célula se dividir muitas vezes sem precisar que nutrientes novos sejam sintetizados durante a intérfase. Em conseqüência disso, as divisões são bem mais rápidas. 3. Que experimento comprovou que o controle do ciclo celular estava no citoplasma e não no núcleo? R: Retiraram uma amostra de citoplasma de uma célula na fase M e injetaram em uma célula na intérfase. A célula saiu da intérfase e começou a se dividir. Retiraram então uma amostra de citoplasma de uma célula na intérfase e injetaram em uma outra célula que também estava na intérfase, e nada aconteceu. Concluiu-se então que o controlador do ciclo celular (fator que acionava a fase M) estava no citoplasma. Após essa conclusão, retiraram uma outra amostra de uma célula na fase M e purificaram-na. Descobriram então que o fator promotor de fase M era uma proteína chamada Quinase. 4. O que são ciclinas e CDks? Como é a dinâmica de interação entre elas? (AD1 – 2004 – 1) R: Ciclinas são proteínas cuja presença determina o prosseguimento das diversas etapas que constituem o ciclo celular. Já as CDKs- quinases dependentes de ciclina– são os alvos moleculares das ciclinas, sendo capazes de fosforilar outras moléculas quando interagem com as ciclinas. Quanto à dinâmica, pode-se dizer que cada ciclina atua em uma etapa distinta do ciclo celular. Sua expressão aumenta gradativamente ao longo do ciclo até atingir o seu máximo na fase do ciclo (G1, S, G2, M) que cada uma regula. Nessa fase elas ativam CDKs específicas. A quantidade de CDKs, por outro lado, não se altera significativamente durante o ciclo celular. Essas CDKs ativadas são então responsáveis pela regulação, via fosforilação, de uma série de proteínas que serão necessárias para a ativação da fase do ciclo celular em questão. Com o prosseguimento do ciclo, as ciclinas são degradadas em proteossomas, cessando a ativação das CDKs. O nível de expressão das ciclinas chega então ao mínimo e torna a aumentar gradativamente, reiniciando seu ciclo de ativação. PONTOS ESSENCIAIS NA RESPOSTA: Ciclina- proteína cuja concentração vai crescendo até atingir o limiar capaz de ativar as CDKs daquela etapa. CDK- proteína quinase (capaz de fosforilar) cuja quantidade não varia ao longo do ciclo, mas que só entra em atividade na presença de ciclinas específicas de cada fase. Não haver restrição da resposta a uma determinada fase do ciclo, por exemplo, o aluno só se referir ao MPF (fator promotor de mitose) O aluno deve reconhecer que este mecanismo atua em todas as fases do ciclo (G1, S, G2 e M). Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna 5. Qual a relação entre a desagregação do envoltório nuclear e as cdks? (4.0 pontos) R: A associação das ciclinas com as quinases dependentes de ciclinas disparam diversos eventos do ciclo celular.Entre esses eventos está a desagregação do envoltório nuclear. 6. Você sabe que a associação das ciclinas e quinases dependenetes de ciclinas disparam os diversos eventos do ciclo celular, por exemplo, a condensação dos cromossomos e a citocinese. Escolha 2 outros exemplos. (AD1 – 2205-1) R:A fragmentação do envoltório nuclear e a replicação do DNA; a ativação de proteínas motoras condensinas, responsáveis pela espiralação dos cromossomos; a ativação da enzima separase, que separa as cromátides irmãs na anáfase. 7. Como se descobriu a existência das ciclinas? R: Depois da descoberta das quinases, viram que a concentração dessa enzima no citoplasma era constante, sendo assim, ela não poderia controlar o ciclo celular sozinha. Através de experimentos feitos com células de mariscos, descobriram que no citoplasma dessas células havia uma certa proteína (ciclinas) cuja concentração ia aumentando gradativamente de acordo com que se aproximava da fase M. depois desse fato, concluiu-se que o MPF (fator promotor de fase M) era na verdade um complexo de enzimas, uma ciclina e uma quinase. 8. O que vem a ser fator promotor de Mitose? Como sua atividade é disparada?(AP 1 de 2004-2) R: Consiste nos complexos formados pelas M-CDKs (kinase dependente de ciclina associada à mitose) e da M-ciclina a ela correspondente Ao fim de G2, a concentração citoplasmática destas ciclinas está suficientemente aumentada, atingindo uma concentração crítica, que dispara a ativação das M-CDKs. Com a degradação das M-ciclinas, a atividade correspondente ao fator promotor da mitose também se encerra. 9. O que são MPF, como atuam? R: É um complexo enzimático formado por quinase e ciclina. Na presença de ciclinas as quinases disparam uma série de reações de fosforilação que irão desencadear o início da fase M. 10. Qual é a diferença da concentração citoplasmática das ciclinas para a das quinases? R: A concentração citoplasmática de quinase é constante e a de ciclinas aumenta de acordo com que a célula se aproxima da fase M e cai no final da fase M. 11. O que acontece com as ciclinas de uma determinada fase do ciclo quando a mesma se encerra? R: Serão urbiquitinadas e degradadas nos proteossomas. 12. Como é feito o controle externo do ciclo celular? R: é feito pela disponibilidade de nutrientes de espaço e de fatores de crescimento 13. O que e quais são os pontos de checagem? R: São pontos durante o ciclo que a célula vai checar se pode prosseguir com o ciclo. Se tudo estiver ok, a célula passa para a fase seguinte, caso contrário a célula será descartada. Os pontos de checagem são: • Checagem em G1: a célula vai checar se há nutrientes e espaço disponível para o crescimento e divisão celular. As informações dessas condições vêm para a célula através de moléculas sinalizadoras, chamadas fatores de crescimento, que são detectadas por receptores de superfície. • Checagem G2: o tamanho e a disponibilidade de nutrientes são novamente checados, mas o ponto mais importante de checagem é se o DNA está total e corretamente duplicado. Nesse ponto, várias anomalias genéticas são detectadas e corrigidas. • Checagem em M: Verifica-se principalmente se os cromossomos estão corretamente alinhados nos fusos. 14. Quais são as condições essenciais para que uma célula saia da intérfase e entre em mitose? (AP 3 2004-2). R: A célula deve ter nutrientes suficientes , tamanho e espaço adequado para divisão, o material genético deve estar corretamente duplicado e corretamente alinhado nos fusos Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna 15. Relacione a baixa estatura de indivíduos subnutridos na infância aos mecanismos de regulação do ciclo celular. (AD1 – 2004 – 2) R: Durante o ciclo celular existem diversos pontos de checagem, onde são conferidos se os itens da etapa anterior foram concluídos e se o ambiente é favorável a divisão celular. Um dos fatores de um ambiente favorável é a disponibilidade de nutrientes para manter um número maior de células. Um dos pontos de checagem é durante a fase G1, onde a célula precisacrescer para recuperar seu tamanho normal, na ausência de nutrientes a célula pode permanecer por muito tempo na fase G1. O segundo ponto de checagem é em G2, onde a célula também pode crescer um pouco mais, desta forma o ambiente é novamente checado. Uma vez que a fase da vida com maior número de divisões celulares é a infância, a subnutrição pode fazer com que as divisões celulares (responsáveis pelo crescimento do organismo) sejam retardadas, fazendo com que desta forma um indivíduo subnutrido tenha uma baixa estatura. 16. Qual é a função do nucléolo? (AP 1 2004-2) (AP 1 2005-1) R: Transcrever os RNAs que farão parte dos ribossomos ou RNA ribossomais e os RNAs mensageiros que codificam para as proteínas que farão parte do ribossomo ou de sua montagem. Além disso é função do nucléolo fazer a pré-montagem dos ribossomos com os RNAs que ali foram produzidos e as proteínas que foram traduzidas no citoplasma e vieram para o nucléolo serem compactadas. Outra resposta: A função do nucléolo é produzir ribossomos que só vão ficar totalmente prontos no citoplasma. 17. Você já sabe que a associação das ciclinas e quinases dependentes de ciclinas disparam os diversos eventos do ciclo celular, por exemplo, condensação dos cromossomos e citocinese. Escolha dois outros exemplos. (AD1 – 2005 – 1) R: A fragmentação do envoltório nuclear e a replicação do DNA. A ativação das proteínas motoras condensinas, responsáveis pela espiralização dos cromossomos. Ativação da enzima separase, que separa as cromátides irmãs na anáfase. Aula 2 – A célula em divisão 18. Qual o principal objetivo da divisão celular? A correta distribuição do material genético para as células filhas. 19. Quais são as fases tradicionalmente estabelecidas para descrever a divisão celular? R: prófase, metáfase, anáfase e telófase. 20. Por que é importante que os cromossomos se alinhem na placa metafásica antes da separação das cromátides? (AD1 2005-1) Os cromossomos devem ficar alinhados na placa metafásica para assegurar o material genético seja dividido de modo igual entre as células filhas, o que acontece na etapa seguinte – a anáfase – onde, após a separação entre as cromátides irmãs, cada cromossomo é puxado pelos microtúbulos cinetocoriais em direção a um dos centrossomos. 21. Como se forma e como se organiza o fuso mitótico? (AP 1 2004-2) R: O fuso mitótico se forma a partir do centrossoma que se duplica durante a interfase e se separa em direção aos pólos durante a prófase. Conforme os centrossomas se afastam, a partir deles se irradiam (polimerizam, crescem, microtúbulos que se dirigem para a periferia celular (serão os microtúbulos astrais), ou na direção do equador celular. Conforme crescem e encolhem, obedecendo a intabilidade dinâmica que os caracteriza, alguns microtúbulos se ligarão ao cinetócoros dos cromossomos ( serão os microtúbulos cinetocoriais), enquanto os demais farão uma sobreposição com os microtúbulos que partiram do pólo oposto, constituindo os microtúbulos interpenetrantes. OU Três tipos de microtúbulos são descritos no fuso mitótico Astrais partem dos centrossomas em direção à periferia celular: Cinetocoriais - se ligam ao cinetócoros dos cromossomos, prendendo-os; Interpenetrantes - se sobrepõem no equador da célula.Todos Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna partem dos centrossomos que se dispõem nos pólos da célula em divisão e estão sujeitos à instabilidade dinâmica. 22. Descreva a dinâmica do processo de ligação dos cromossomos ao fuso mitótico. (AD1 2004-2) R: Na mitose os cromossomos duplicados e condensados permanecem unidos pelo centrômero. Na mesma altura do centrômero, mas voltadas para fora, associam-se as proteínas que constituem o cinetócoro. Os cromossomos se prendem aos microtúbulos do fuso mitótico através destas proteínas. Os microtúbulos do fuso, por sua vez, partem dos centrossomos, localizados em pólos opostos da célula. A instabilidade dinâmica, característica dos microtúbulos, faz com que a cada momento microtúbulos cresçam e se retraiam em direção ao centro ou à periferia da célula. Daqueles que crescem para o centro da célula, alguns encostarão nos cromossomos condensados. Se esta “colisão” ocorrer na região do cinetócoro e em ângulo reto com este, o microtúbulo permanecerá ligado ao cromossomo. e será designado cromossomo cinetocorial. Em cada microtúbulo, muitos microtúbulos se ligam ao cinetócoro de cada uma das cromátides irmãs, tendendo a “puxar” o cromossomo para o pólo (centrossomo) do qual se originou. Este “cabo de guerra” termina por posicionar os cromossomos na placa metafásica. 23. Complete as lacunas. (AP 1 2005-1) Um dos eventos iniciais da mitose, mesmo antes do desaparecimento (vesiculação) do envoltório nuclear e completa condensação dos cromossomos é a migração dos centrossomos para pólos opostos da célula. Já na prófase, alguns microtúbulos do fuso procuram se ligar aos cinetócoros dos cromossomos. Na metáfase, os cromossomos se alinham na placa equatorial e na anáfase, a enzima separase desfaz a união entre as cromátides irmãs. Tem início então a anáfase, onde dois fenômenos são observados: O encurtamento dos microtúbulos cinetocoriais, puxando os cromossomos para pólos opostos e O alongamento e deslizamento dos cromossomos interpenetrantes, afastando os centrossomos das células filhas. OU a separação das cromátides irmãs e a migração das cromátides para pólos opostos. A divisão celular se completa com a separação entre as duas células filhas feita pelo anel de constrição, formado por Actina e miosina . 24. Em que etapa do ciclo celular ocorre: a)Duplicação dos cromossomos? R: Na Intérfase b) Condensação dos cromossomos? R: Prófase e prometáfase c) Duplicação dos centrossomos? R: Prófase d) Formação do fuso mitótico? R: Prometáfase e) Migração dos cromossomos para o equador da célula? R: Prometáfase f) Formação da placa metafásica? R: Metáfase g) Migração dos cromossomos para os pólos? R: Anáfase h) Desagregação e reorganização do envoltório nuclear? R: Desaparecem na prófase e reaparece na telófase. 25. Relacione a estrutura da cromatina com a complexidade de uma célula eucariótica. (AD1 2004-2) R: Os organismos eucariontes possuem, em geral, uma quantidade de DNA bastante grande, o que tornaria difícil sua acomodação dentro da célula, ainda mais dentro do núcleo. Para que o genoma de eucariontes se Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna acomode, há uma grande quantidade de proteínas classificadas como histonas e não-histonas que compactam este DNA em diversos níveis e de forma organizada. Esta estrutura torna possível que os eucariontes apresentem genomas bastante maiores, e conseqüentemente mais complexos, que os procariontes. Como os genomas englobam a informação para a produção de proteínas que são a base dos processos biológicos, a organização dos genomas em eucariontes permite que suas células sejam extremamente mais complexas do que as de procariontes. A separação da transcrição e da tradução nos eucariotos possibilitou o processamento do RNA no núcleo, antes da sua saída para o citosol. Esse processamento gerou a possibilidade de sobrepor informações, sendo possível gerar vários RNAm, resultando em uma alta diversidade protéica. 26. Qual é o papel das seguintes enzimas que participam da divisão celular? Coesina manter unidas as cromátides irmãs Condensina Auxiliar na condensação dos cromossomos Separase Cortar a ligação entre as cromátides irmãs na anáfase 27. Como são classificados os microtúbulos que compõem o fuso mitótico? Qual é a principal característica funcional de cada tipo. (AD 1 2004-1) Podem ser classificados em microtúbulos astrais, cinetocoriais e interpenetrantes. Microtúbulos astrais: surgem no início da prófase, durante a migração dos centrossomas para os pólos das células. Esses microtúbulos irradiam-se a partir do centrossomo e deles surgem os microtúbulos cinetocoriais e interpenetrantes.Durante a telófase, os microtúbulos astrais contribuem para a separação das células filhas por se associarem e deslizarem sobre proteínas motoras localizadas na membrana plasmática, contribuindo para o distanciamento dos núcleos filhos; Microtúbulos cinetocoriais: partem dos centrossomos e conectam-se aos cinetócoros dos cromossomos. Após a separação das cromátides irmãs eles se encurtam (despolimerizam), levando as cromátides para os pólos, permitindo dessa forma a distribuição eqüitativa do material genético entre as duas células filhas; Microtúbulos interpenetrantes: partem dos centrossomas e se superpõem no plano equatorial da célula. A conexão entre eles é realizada por proteínas motoras associadas, que por ocasião da citocinese promovem um deslizamento desses microtúbulos entre si, contribuindo com um afastamento adicional dos núcleos das células filhas. 28. O que é a citocinese? R: É o estrangulamento que separa as células filhas. Ela depende da formação de um anel de actina no sentido transversal ao fuso. 29. Quais são os principais acontecimentos de cada uma das fases da divisão celular? R: Ainda na intérfase os centrossomos são duplicados, mas ainda permanecem juntos. Os cromossomos são replicados. Prófase Os cromossomos replicados se condensam e começa a se formar o fuso mitótico do lado de fora do núcleo. Com o início da prófase os centrossomos filhos se separam e começam a se mover em direção aos pólos opostos da célula. (Os centrossomos fazem esse caminho dirigidos por proteínas motoras associadas a ele e que utilizam a energia da hidrólise de ATP para se movimentar ao longo dos microtúbulos). Cada centrossomo serve para organizar seu próprio conjunto de microtúbulos e esses dois grupos de microtúbulos, cada um partindo de um pólo, interagem para formar o fuso mitótico. Prometáfase Continua a formação do fuso mitótico e o envoltório nuclear se rompe, permitindo que os fusos de microtúbulos entrem em contato com os cromossomos e se liguem a eles. Os microtúbulos vão se ligar aos cromossomos por complexos de proteínas chamadas cinetócoros que se localizam no centrômero (região medial do cromossomo). A membrana nuclear se desfaz formando vesículas, que serão recompostas para formar o núcleo novamente na Telófase. Metáfase O fuso mitótico congrega todos os cromossomos na região equatorial do fuso, formando a placa metafásica. Várias forças agem nesse momento para trazer os cromossomos para a região equatorial, como o encurtamento e o alongamento dos microtúbulos e a ação de proteínas motoras. Os cromossomos unidos na Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna região equatorial do fuso metafásico oscilam pra frente e pra traz, ajustando suas posições, mesmo depois que já estão alinhados. Anáfase As forças que irão separar as cromátides irmãs começam a operar assim que os microtúbulos ligam-se aos cinetócoros, mas elas só vão se separar na Anáfase. O evento que marca a Anáfase é a separação das cromátides irmãs e o fuso mitótico irá puxa-las para os pólos da célula. Todos os cromossomos recentemente separados movem-se com a mesma velocidade. A célula começa a tomar uma forma ovalada, pois os pólos se distanciam. Esse afastamento dos pólos é feito com a ajuda dos microtúbulos polares, que se alongam. Telófase Nessa fase a célula se encontra bem ovalada, com os pólos bem distantes e com as cromátides distribuídas igualmente e alinhadas próximas a cada pólo. O envelope nuclear se refaz. As vesículas de membrana nuclear agrupam-se ao redor do grupo de cromossomos de cada pólo e se fundem, regenerando dois envelopes nucleares. 30. O que promove o deslocamento dos cromossomos para o equador da célula, formando a placa metafásica, durante a metáfase? (AP 3 2004-2) R: A força exercida pelo encurtamento e alongamento dos microtúbulos do fuso. 31. O que é ponto de Start? R: É o ponto em que a célula decide se vai entrar ou não na fase M, pois depois que ela entra em divisão, o processo é irreversível, a célula terá que se dividir ou morrer. 32. O que é a fase G0? Dê um exemplo de sua ocorrência. (Ap1 2005-1) R: É quando a célula sai da fase M e não entra na fase G1. É também conhecida por período de quiescência. Nela a célula pode até crescer, já que a célula-filha em geral é inicialmente menor que a célula mãe e manter suas atividades básicas, mas não duplicará o DNA, nem o centrossomo nem outros eventos característicos de G1, S e G2. Neurônios ficam permanentemente em G0. Hepatócitos ficam por 1 ou dois anos em G0. Aula 3 – Núcleo interfásico 33. Quais as vantagens evolutivas do aparecimento do núcleo?(AD 1 – 2004-1) R: A separação entre a transcrição e a tradução. A tradução não pode ocorrer no núcleo pois nela não há ribossomos maduros para sintetizar proteínas. Tais ribossomos só são encontrados no citoplasma. Esse fato garante que os mRNAs produzidos no núcleo tenham que ir para o citoplasma para que sejam traduzidos. Dessa forma, o RNA pode ser processado antes de sair do núcleo. Esse processamento gerou a possibilidade de se formar vários tipos diferentes de RNAm, resultando em uma variedade ainda maior de proteínas. Outra importância evolutiva é a proteção física do material genético, que fica localizado em um compartimento dissociado da maior parte do movimento citoplasmático. Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna 34. Construa um esquema com a organização geral do núcleo interfásico. (apostila) 35. Qual a importância da compactação do DNA? (apostila) R: Com a compactação do DNA a célula consegue acomodar e organizar essa molécula dentro do núcleo, caso contrário, ela não caberia lá. 36. O que é um nucleossomo? (apostila) R: É o arranjo formado pelas histonas H2A, H2B, H3 e H4 que com duas cópias de cada, formam um octâmero ao redor do qual a dupla fita do DNA dá uma volta e meia aproximadamente. 37. O que é DNA de ligação? (apostila) R: É o DNA que fica entre 2 nucleossomos. 38. 6. Qual o papel da histona H1? (apostila) R: Manter os nucleossomos mais ou menos afastados, influindo na compactação do DNA. 39. Diferencie eucromatina de heterocromatina. (apostila) R: Eucromatina é o estado em que o DNA está descompactado e fazendo a transcrição. A heterocromatina corresponde ao DNA no seu estado mais compacto, inacessível às enzimas de transcrição. 40. Você concorda com a afirmação: “O núcleo interfásico tem subcompartimentos, apesar de não ter membranas internas”? Justifique a resposta. (AD1 – 2005-1) (apostila, pg 56). R: Concordo, o nucléolo é uma estrutura compartimentalizada que não é delimitada por membranas. Os nucléolos são formados por genes que estão sendo transcritos em rRNA e proteínas ribossomais formando uma estrutura muito eletrodensa. Além do nucléolo, existem outros compartimentos nucleares, como os corpúsculos nucleares ou de Cajal e os grânulos de intercromatina, que também não são envoltos por membranas. 41. O nucléolo é heterocromatina? Por quê? (apostila) R: Não, o nucléolo é a região onde são sintetizados e montados os ribossomos, sendo assim, ele é transcricionalmente ativo. 42. Podemos dizer que os genes que codificam os ribossomos ficam todos em um mesmo cromossomo? (apostila) R: Não, essas regiões se distribuem por vários cromossomos. Os seguimentos envolvidos na síntese de ribossomos se aproximam na região que corresponde ao nucléolo. Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna Aula 4 – Transporte núcleo-citoplasma 43. O que vem a ser a heterocromatina aderida ao envoltório nuclear de células interfásicas? (apostila) R: Os telômeros, (ponta dos cromossomos) são regiões que não possuem informações genéticas e eles ficam aderidos ao envoltório nuclear. Como eles são transcricionalmente inativos, são classificados como heterocromatina. 44. Quais são os componentes do envoltório nuclear? R: Membrana nuclear externa: sua composição se assemelha muito à membrana do RE, coma qual ela é contínua. Espaço perinuclear: espaço entre as duas membranas e que é contínuo com o lúmem do retículo. Membrana nuclear interna: contém proteínas que atuam como sítios de ligação para os telômeros (heterocromatina) dos cromossomos e para a lâmina nuclear. Lâmina nuclear: uma malha tecida de filamentos formados por proteínas chamadas laminas que fornece uma rígida estrutura de suporte para o envelope nuclear. A lamina (proteína) tem um papel importante na manutenção da forma e do tamanho do núcleo e também está envolvida em suportar as deformações que o núcleo sofre quando empurrado pelas outras organelas. Cromatina aderida: é o telômero do cromossomo que está ligado à membrana nuclear durante a intérfase. Complexos do poro: são perfurações que atravessam as duas membranas nucleares, permitindo a comunicação núcleo-citoplasma. 45. O que é seqüência de localização nuclear? R: É uma seqüência de aas necessária e suficiente para que uma proteína seja reconhecida no complexo do poro e transportada para o núcleo. 46. O transporte entre núcleo e citoplasma consome energia? R: Sim, a energia é fornecida pela hidrólise de GTP feita pelas GTPases monoméricas especiais, as Ran. 47. Com base nas características do transporte entre núcleo e citoplasma, você espera que a composição iônica do nucleoplasma seja semelhante ou diferente do citoplasma?(AP 1 2004-2) R: Semelhante, pois os íons podem se difundir livremente pela abertura dos complexos do poro. 48. O transporte de moléculas entre o núcleo e o citoplasma é diretamente dependente de ATP? E indiretamente? Justifique sua resposta. (AP 1 2005-1) R: Não, mas indiretamente sim, pois o transporte é dependente de GTP e a fosforilação do GTP é feita com o fosfato vindo do ATP. 49. Qual o sentido de a seqüência sinal das proteínas que entram no núcleo ficar no meio da cadeia e não ser cortada após a entrada? (AD 1 2005-1) R: O envelope nuclear é desmontado no início da mitose e remontado no final. As proteínas nucleares que foram dispersas no citoplasma quando o envelope se desestruturou voltam a ser requeridas após a remontagem do envelope. Por esse motivo as proteínas nucleares vão precisar da seqüência sinal para entrar no novo núcleo depois que ele for formado. A cada divisão celular, essas proteínas terão que entrar novamente no núcleo. Por isso não faz sentido retirar as seqüências sinais delas. 50. O transporte de proteínas através do complexo do poro depende de ATP? Explique sua resposta. (AD 1 2004-1) R: O transporte através do poro depende indiretamente de ATP. O transporte depende de GTP e para formar GTP através de GDP é preciso de um fosfato proveniente do ATP. Uma proteína essencial para esse transporte é a Rna, ela é uma GTPase, faz a hidrólise de GTP, liberando energia para o transporte. 51. Por que dizemos que o transporte nuclear é a última etapa do controle de qualidade da síntese de mRNAs? R: Porque as moléculas de mRNA processadas incorretamente no núcleo, não sairão para o citoplasma. 52. Como as moléculas pequenas e grandes atravessam o complexos do poro? Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna R: Pequenas moléculas e íons podem passar livre e não seletivamente pelos poros, já moléculas maiores, como RNAs e proteínas não podem passar por meio dos poros a não ser que carreguem um sinal de distribuição apropriado. 53. Como moléculas grande fazem para entrar no núcleo e passar pelo complexo do poro? R: A interação inicial de uma proteína direcionada ao núcleo com um poro nuclear requer o auxílio de outras proteínas do citosol. Essas proteínas são chamadas de receptores de importação nuclear. Essas proteínas se ligam ao sinal de localização nuclear, que fica na membrana nuclear e ajuda a direcionar a proteína ao poro por interação com as fibrilas dos poros. A proteína é então transportada para o núcleo com o consumo de GTP. Uma estrutura no centro do poro vai funcionar como diafragma que abre e fecha. Ele se abre precisamente o necessário para permitir a passagem do complexo protéico. Os receptores de importação nuclear voltam ao citosol por meio dos poros para serem reutilizados. 54. O que diferencia o mecanismo de transporte pelos poros nucleares com os mecanismos de transporte de proteínas no REL , mitocôndrias e cloroplastos? R: Os poros transportam proteínas nas suas conformações nativas, completamente enoveladas, e transferem componentes ribossomais como partículas já montadas, ao contrário dos outros transportes em que a proteína deve ser desenovelada para ser transportada. Aula 5 – Junções de oclusão 55. Quais são as duas formas básicas de associação entre células? R: Através de junções ou células esparsas numa matriz conjuntiva. 56. Para que servem e qual é a importância das junções em geral? R: As junções têm a função de criar barreiras que impedem a passagem de substâncias de um domínio para o outro da célula. Outra função é suportar tensões sem deixar um tecido romper. E também permitir a comunicação entre células vizinhas. Exemplo da sua importância: as células que constituem os tecidos epiteliais dependem das junções aderentes para se manterem unidas umas às outras. Da mesma forma, cabe aos epitélios formar um revestimento contínuo, impedindo o vazamento de substâncias e fluidos do meio extracelular para o intracelular e vice-versa. Essa função é desempenhada pelas junções ocludentes ou oclusivas. Finalmente, o bom funcionamento de um tecido depende da cooperação e sincronia entre as células que o constituem, sendo, portanto, necessária a comunicação entre elas. Essa comunicação se dá pelas junções comunicantes. 57. Quais os três tipos de junções celulares e qual a função básica de cada um? R: Junções de oclusão selar compartimentos; junções de adesão manter as células aderidas entre si e ao substrato, conferindo ao conjunto, resistência a tensões; Junções de comunicação comunicação e cooperação metabólica entre as células. 58. Por que as junções de oclusão receberam os seguintes nomes: Junção tight – tight em inglês significa apertado. O espaço entre 2 células com esse tipo de junção é bem apertado. Cinturão de oclusão – a junção de oclusão forma um cinturão que circunda toda a porçãolateral superior da célula. 59. Conceitue as junções ocludentes, diga onde estão presentes, qual é sua função e importância.(AP3 2004-2) R: Essas junções são as mais apertadas. Estão presentes nos epitélios que revestem os diversos órgãos e nos endotélios que revestem os vasos sanguíneos. Essas junções fazem um revestimento contínuo que impede o vazamento de substâncias e fluídos que poderiam passar pelo espaço entre duas células por transporte paracelular. Elas possuem grande importância, pois no intestino, por exemplo, se essas junções permitissem o vazamento para a bexiga ou vice e versa, o resultado seria catastrófico. 60. Comente sobre a estrutura da junção ocludente. Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna R: Na região onde as membranas de duas células vizinhas se aproximavam, existem proteínas transmembrana que formam verdadeiros labirintos em ambas, entrecruzando-se e formando uma espécie de costura entre as duas membranas, o que impede a passagem de substâncias nesses pontos. As proteínas que formam as junções de oclusão formam uma barreira na membrana. Além de não se moverem livremente na bicamada lipídica elas não permitem que proteínas inseridas na parte apical da membrana passem para a parte basolateral. Essa barreira divide a membrana em dois domínios, o apical e o basolateral. Esse tipo de junção não possui resistência para suportar tensão mecânica. 61. Que proteínas existem na junção de oclusão? R: Claudinas, ocludinas e JAM. As claudinas são suficientes e altamente necessárias para a formação dessas junções e possuem uma família de mais de 20 proteínas. A maioria dos órgãos e tecidos possui junções ocludentes com mais de um tipo de claudinas que podem interagir com claudinas da célulavizinha de forma homofílica (interação entre claudinas do mesmo tipo) e algumas claudinas podem realizar adesões heterofílicas (interação entre claudinas de tipos diferentes). Essa interação de claudinas diferentes e semelhantes é responsável pela diferença de permeabilidade e seletividade paracelular dos diferentes órgãos e tecidos. As ocludinas são componentes facultativos desse tipo de junção, já que, sua deleção ou ausência não interfere nem na formação, nem na função da barreira. Pouco se conhece sobre as JAM (moléculas de adesão juncional) 62. Comente sobre o rompimento de uma barreira formada por uma junção ocludente. R: As junções formam barreiras cuja abertura pode ser regulada pelo organismo. Ex. as células do epitélio intestinal são capazes de abrir suas junções para a passagem rápida de grande quantidade de aas e monossacarídeos recém sintetizados, desde que o gradiente de concentração permita. 63. Comente sobre os domínios e barreiras nas células pancreáticas. R: As células pancreáticas sintetizam enzimas digestivas e estocam em vesículas secretórias. Essas vesículas, mais tarde serão lançadas, através do domínio apical, para o lume do pâncreas. Já na região basolateral, as células captam nutrientes da corrente sanguínea. Essas 2 funções podem ocorrer graças a existência de uma barreira que não permite que um processo atrapalhe o outro. Aula 6 – Junções ancoradouras ou aderentes e comunicantes 64. Conceitue as características gerais das junções ancoradouras ou de adesão.(AP3 – 2004-2) R: São abundantes em tecidos submetidos a grande estresse mecânico, como o músculo cardíaco e o epitélio da pele. Existe 3 tipos de junções ancoradouras: o cinturão de adesão, os desmossomos e os hemidesmossomos. As junções de adesão ou ancoradouras podem ocorrer células-a célula ou célula-matriz extracelular. 65. Comente sobre o cinturão de adesão. R: Fica logo abaixo do cinturão de oclusão. É formado por proteínas transmembrana da família das caderinas, que dependem de Ca+. 66. Por que é preciso haver 2 cinturões, o de oclusão e o de adesão? R: O cinturão de oclusão não daria conta de manter sozinho a união das células porque ele não resiste a tensão mecânica. Para isso serve o cinturão de adesão. As caderinas que formam esse cinturão formam pontes que unem o citoesqueleto de 2 células vizinhas. Os microfilamentos que compõem o citoesqueleto, quando associados ao cinturão de adesão, formam feixes contráteis de actina e miosina no interior da célula epitelial. Esse mecanismo é que dá resistência mecânica ao tecido. 67. Qual a diferença funcional entre junções de oclusão e de adesão? (AP1 2004-2) R: As junções de oclusão impedem o “vazamento” de substâncias (Moléculas, solutos) pelo espaço intercelular e também delimitam / separam o domínio apical do domínio basolateral. As junções de adesão promovem a adesão entre células (ou entre células e o substrato/lâmina basal) e.por estarem associadas ao citoesqueleto, conferem resistência e coesão ao tecido. 68. Qual é a principal função dos desmossomos e quais são suas proteínas constituintes? Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna R: Os desmossomos se distribuem como botões pelas laterais das células epiteliais, ligando-se a uma rede de filamentos intermediários, auxiliando o cinturão de adesão na manutenção da integridade dos tecidos epiteliais. Os desmossomos são formados por caderinas desmossomais, a desmogleína e a desmocolina. Essas caderinas vão se ligar a filamentos intermediários como a queratina e a desmina, aumentando a resistência do tecido à tensão mecânica. 69. Como o cinturão de adesão contribui para a formação de estruturas tubulares? R:Quando a malha de microfilamentos se associa com as miosinas, ela pode contrair-se e puxar a região apical das células, aproximando-as e encurvando sua estrutura até formar um tubo. 70. Qual a principal diferença entre desmossomos e hemidesmossomos? R: Os desmossomos possuem proteínas transmembrana como as caderinas e são uma junção célula a célula. Já os hemidesmossomos são uma junção célula-matriz e possuem como proteínas transmembrana, as integrinas. 71. Que tipo de junção é responsável pela adesão de células isoladas (macrófagos, fibroblastos) à matriz extracelular? Quais as principais proteínas que a constituem?(não esqueça de incluir as proteínas da matriz e do citoesqueleto) (AP1 2005-1) R: Contatos focais, já que são capazes de migrar e se aderir a outro substrato. As principais proteínas que constituem os contatos focais são as proteína transmembrana da família das integrinas, ligadas a filamentos de actinas através de proteínas intermediárias e, pelo lado extracelular, proteínas da matriz como a fibronectina e a laminina (no caso da lâmina basal). 72. Qual é a diferença dos contatos focais para as demais junções de adesão? R: As células que possuem contatos focais se movem, sendo assim, esse tipo de junção pode se desfazer em um ponto da célula e aderir essa célula a um outro substrato. 73. Conceitue junção tipo Gap? Qual proteínas é encontrada nessa junção? (AP3 -2004-2) R: Essas junções são distribuídas ao longo das superfícies laterais de células adjacentes, permitindo a comunicação entre as duas células. Através dessa junção pode passar de uma célula para outra, estruturas de até 1000 daltons, como íons, aas, vitaminas e nucleotídeos. As conexinas são as proteínas encontradas nessa junção. 74. Qual o efeito do Ca+2 na abertura ou fechamento das junções Gap? R: A elevação do cálcio intracelular provoca o fechamento das junções Gap. 75. Por que as plasmodesmatas são as únicas junções encontradas em plantas? R: As células vegetais não precisam de junções de adesão e oclusão, pois elas são revestidas por uma parede celulósica que promove a adesão entre elas e as protege das tensões e compressões. Mas elas continuam necessitando de comunicação e cooperação metabólica, o que é feito pelas plasmodematas. 76. O que são conexinas? E o que são conexons? (AP1 2004-2 e 2005-1) R: Conexinas são as proteínas formadoras das junções comunicantes das células animais. O Conexon é formado por 6 conexinas da membrana de uma célula que se ligam alinhadamente com 6 conexinas da célula vizinha, segurando a membrana a uma distância fixa entre elas. 77. Em que tipo de junção se observam conexons? Como é a estrutura de um conexon? (AP1 2005-1) R: Nas junções comunicantes de células animais. O conexon é formado por 6 proteínas transmembrana, as conexinas que se arranjam formando um anel com um canal no centro. Este arranjo ocorre na membrana de cada uma das células em contato. 78. Correlacione: (AP 3 – 2005-1) Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna (1) cinturão de oclusão (2) cinturão de adesão (3) desmossomos (4) hemidesmossomos (2) São importantes na formação embrionária de estruturas tubulares; (4) Combinam integrinas e filamentos intermediários; (5) Só ocorrem em vegetais (1) Separa a porção apical da basolateral em epitélios determinando domínios de membrana; (3) Existe em grande número entre as células epiteliais (5) plasmodesmata Aula 7 – matriz extracelular 79. Conceitue matriz extracelular, dizendo sua composição e função. R: A MEC é uma substância secretada pela célula que é composta por: Glicosaminoglicanas, proteínas fibrosas de função estrutural, como colágeno e elastina. E proteínas de função adesiva como a fibronectina e a laminina. Tais componentes conferem a MEC grande resistência a compressão e à tensão. Ela possui várias funções, como: Auxiliar a ligação das células para a formação de tecidos; servir como reservatório para vários hormônios, controlando assim, o crescimento e a diferenciação celular. Várias moléculas da MEC são ligantes que podem, através de receptores, ativar vias de sinalização celular. A MEC é como uma cola biológica, abundante no tecido conjuntivo e cartilagens. 80. Que células são responsáveis pela produção da MEC? R: Osfibroblastos. 81. Diferencie glicosaminoglicanas de proteoglicanas. R: As proteoglicanas são formadas por glicosaminoglicanas e proteínas. 82. Explique porque as proteoglicanas funcionam como verdadeiras esponjas na retenção de água matriz extracelular. (AP1 2005-1) R: Por que são negativamente carregadas, atraindo muitos cátions que, por sua vez atraem osmoticamente muita água. 83. Qual é a relação das GAGs com a juventude? R: As GAGs tem capacidade de reter grande quantidade de água, formando um gel altamente hidratado, que preenche todo o espaço extracelular, dando suporte mecânico principalmente para os tecidos conjuntivos, onde são mais encontradas e permitindo a difusão rápida de moléculas hidrossolúveis. Nos indivíduos jovens, a quantidade de tecido conjuntivo intersticial é maior que nos idosos. Assim, por atraírem osmoticamente grandes quantidades de água, os tecidos dos indivíduos jovens se apresentam mais túrgidos, mantendo a pele esticadinha. 84. O que são hialuronas? Quais suas principais características? (AP 1 2004-2) R: São um tipo de GAG (glicosaminoglicana) que difere das demais por não se ligarem a proteínas e conseqüentemente não formarem proteoglicanas; também por não possuírem açúcares sulfatados em suas cadeias; Suas cadeias são muito mais longas do que as das demais GAGS e na presença de água expandem- se, ocupando grandes volumes. Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna 85. Qual é a participação das hialuronas no desenvolvimento embrionário? R: Logo após sua síntese, a hialurona expande-se (com água) e passa a ocupar um grande volume, que poderá ser mais tarde ocupado para formação de órgãos como coração, córnea etc. 86. Cite algumas funções das proteoglicanas. R: Regulação da atividade de moléculas sinalizadoras; controle do tráfego de células e moléculas; Podem interagir com proteínas da matriz, como o colágeno, formando estruturas altamente complexas, como a membrana basal. Aula 8 – MEC , as proteínas da matriz 87. Quais as principais proteínas encontradas na matriz extracelular? R: Proteínas fibrosas (colágeno e elastina), proteínas adesivas (fibronectinas e lamininas). 88. Qual o papel do colágeno e da elastina? R: O colágeno confere ao tecido, resistência à tensão e a elastina confere ao tecido elasticidade, ou seja, após sofrer a tensão, o tecido pode voltar a sua forma original. 89. O que é a lâmina ou membrana basal? R: A lâmina basal é um tipo especial de matriz, secretada pelas células que se apóiam sobre ela. As proteínas mais características da membrana basal são o colágeno do tipo IV, formador de redes, a laminina, proteína trimérica que se liga a integrinas; e o colágeno do tipo VII, que faz pontes entre a lâmina basal e a matriz abaixo dela. 90. Além do papel estrutural, qual a importância da lâmina basal? R: Determinar a polaridade celular, influenciar o metabolismo celular e organizar proteínas em membranas plasmáticas adjacentes, atuando na migração e na diferenciação celular. 91. Complete as lacunas, escolhendo dentre as opções abaixo: caderina, elastina, actina, miosina, colágeno, vinculina, glicosaminoglicana, fibronectina, laminina, lamina. (AP 3 – 2005-1) a) Colágeno proteína fibrosa que confere À matriz extracelular grande resistência À tração. b) Elastina proteína filamentosa que confere À matriz extracelular grande resistência À deformação. c) A glicosaminoglicana macromolécula que atua como uma esponja, retendo água na MEC. d) Laminina Proteína da MEC característica da lâmina basal e) Fibronectinaproteína da MEC que reconhece e se liga a proteínas de membrana, como as integrinas. 92. Correlacione: (AP1 2004-2) 1) Colágeno (5) proteína da lâmina basal 2) Glicosaminoglicana (4) reconhecimento celular 3) elastina (3) extesibilidade do tecido 4) fibronectinas (2) retenção de água 5) laminina (1) resistência a tração Isabel Titoneli – Pólo Itaperuna Espaço perinuclear: espaço entre as duas membranas e que é contínuo com o lúmem do retículo.