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B I O L O G I A C E L U L A R E M O L E C U L A R APOST ILA DE BCM PARTE I I Anna Beatriz Siqueira Lima Joselandia Bezerra do Nascimento Laryssa Maria Coimbra dos Santos Layanna Pessoa Marcal de Oliveira Maria Eduarda Fernandes da Silva Maria Manuella Costa Basto Sobrinho Marianny Camille Albino de Melo Pedro Henrique da Silva Chagas M O N I T O R E S Docente da matéria P R O F E S S O R A E D I L E I N E D E L L A L I B E R A CICLO 2020 .2 CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURÍCIO DE NASSAU 03CARACTERÍSTICAS GERAIS - FACES CIS, MÉDIA, TRANS - FUNÇÕES - VESÍCULAS - RESUMINHO - 09 13 17 - CARACTERÍSTICAS GERAIS - COMPOSIÇÃO - ATUAÇÃO LISOSSOMAL - VIAS FAGOCÍTICA E AUTOFÁGICA - ASPECTOS CLÍNICOS - AUTOFAGIA X AUTÓLISE - SESSÃO MÍDIA - RESUMINHO MITOCÔNDRIA CARACTERÍSTICAS GERAIS - MORFOLOGIA - ASPECTOS FUNCIONAIS - ASPECTOS CLÍNICOS - RESUMINHO - SUMÁRIO COMPLEXO DE GOLGI PEROXISSOMO - CARACTERÍSTICAS GERAIS - NÚCLEO CRISTALOIDE - ENZIMAS - ASPECTOS CLÍNICOS - RESUMINHO LISOSSOMO PÁGINA PÁGINA PÁGINA PÁGINA 22CARACTERÍSTICAS GERAIS - TIPOS DE CÉLULAS - CHAPERONAS - RIBOSSOMOS ACOPLADOS - RESUMINHO - RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO PÁGINA 27 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO - CARACTERÍSTICAS GERAIS - ASPECTOS DA MEMBRANA - CITOCROMOS - ASPECTOS CLÍNICOS - RESUMINHO PÁGINA 32 NÚCLEO CARACTERÍSTICAS GERAIS - MORFOLOGIA - NUCLEOPLASMA - NUCLÉOLO - MORTE CELULAR - APOPTOSE E NECROSE - ASPECTOS CLÍNICOS - SESSÃO MÍDIA - RESUMINHO PÁGINA 03 01Parte COMPLEXO DE GOLGI MONITORIA CICLO 2020.2 No microscópio eletrônico, assemelha-se a um conjunto de vesículas circulares achatadas (ou sáculos achatados e sobrepostos) de tamanho variável; Podem estar presentes em posição constante (próxima ao núcleo e aos centríolos), em determinadas células, ou localizar-se entre a membrana e os grânulos de secreção, na região mais apical, nas células secretoras. Nessas últimas, a posição apical facilita sua função de bioprocessamento de substâncias e do encaminhamento para exportação das mesmas. Em outras células, aparece sob a forma de vários agregados que circundam o núcleo, como nos neurônios; Comumente, possui de 3 a 8 cisternas as quais se organizam em faces: - Face Cis ou Face Proximal: é a região de entrada das substâncias no complexo de Golgi; está mais próxima do núcleo e dos retículos (de onde recebem proteínas e lipídeos); - Porção central (cisternas médias): região intermediária entre as outras duas; - Face Trans ou Face distal: região de saída das substâncias; encontra-se mais distante do núcleo e dos retículos. C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S (OU ZONA DE GOLGI OU APARELHO DE GOLGI) 04MONITORIA CICLO 2020.2 Funções: - Separação e endereçamento de moléculas sintetizadas na célula; - Encaminhamento das moléculas para vesículas secretoras; - Modificações estruturais de substâncias: glicosilação; sulfatação; fosforilação. Tais alterações pós-traducionais modificam profundamente as características funcionais das moléculas proteicas, contribuindo muito para gerar a variedade de proteínas existente nas células; - Síntese de polissacarídeos, proteínas plasmáticas, glicoproteínas e lipoproteínas, componentes da membrana plasmática e da matriz celular; - Formação do acrossomo do espermatozóide; - Formação dos lisossomos. 05MONITORIA CICLO 2020.2 O melhor corte para visualização do complexo de Golgi é o das células do epidídimo; C O M P L E X O D E G O L G I A P A R E C E N A P O N T A D A S E T A C O M P L E X O D E G O L G I E M C É L U L A D O T E S T Í C U L O Vesículas: podem ser observadas em microscópio eletrônico, onde demonstram formas esféricas, associadas aos sáculos do Golgi. Parte dessas vesículas transporta material do retículo endoplasmático para o Golgi, enquanto outras podem estar envolvidas no transporte de uma cisterna do Golgi para outra e, também, do Golgi para outras organelas. Por suas funções, são genericamente denominadas vesículas transportadoras. Cada pilha de cisternas com suas vesículas associadas constitui uma unidade do complexo de Golgi, que recebe o nome de dictiossomo. São produzidas pelo complexo de Golgi tanto para uso interno da célula, liberando conteúdo citoplasmático, como para exportação, sendo armazenadas e liberadas de acordo com a necessidade do organismo. C É L U L A D E U M A P L A N Á R I A T E R R E S T R E 06MONITORIA CICLO 2020.2 D O I S E S Q U E M A S D I F E R E N T E S R E P R E S E N T A N D O A C H A M A D A V I A S E C R E T O R A , Q U E R E P R E S E N T A A S E C R E Ç Ã O D E S U B S T Â N C I A S P A S S A N D O P E L O S R E T Í C U L O S , C O M P L E X O D E G O L G I E V E S Í C U L A S : 07MONITORIA CICLO 2020.2 1 - V E S Í C U L A S S E M O V E M D O R E T Í C U L O E N D O P L A S M Á T I C O P A R A O C O M P L E X O D E G O L G I ; 2 - V E S Í C U L A S A G L U T I N A M P A R A F O R M A R U M A N O V A C I S T E R N A C I S D O C O M P L E X O D E G O L G I ; 3 - M A T U R A Ç Ã O D A C I S T E R N A : A C I S T E R N A D O C O M P L E X O D E G O L G I S E M O V E E M U M A D I R E Ç Ã O C I S - - > T R A N S ; 4 - V E S Í C U L A S S E F O R M A M E D E I X A M O C O M P L E X O D E G O L G I C A R R E G A N D O P R O T E Í N A S E S P E C Í F I C A S P A R A O U T R O S L O C A I S O U P A R A M E M B R A N A P L A S M Á T I C A , P A R A S E R E M S E C R E T A D A S ; 5 - A S V E S Í C U L A S T R A N S P O R T A M P R O T E Í N A S E S P E C Í F I C A S D E V O L T A P A R A A S N O V A S C I S T E R N A S D E G O L G I Q U E S E F O R M A R A M . A P A R E L H O D E G O L G I E M M I C R O S C Ó P I O E L E T R Ô N I C O D E T R A N S M I S S Ã O F A C E T R A N S ( L A D O D E T R A N S P O R T E D O A P A R E L H O D E G O L G I ) 08 O QUE É? FUNÇÕES MORFOLOGIA CÉLULAS PRINCIPAIS RESUMINHO É UM CONJUNTO DE CISTERNAS ACHATADAS E SOBREPOSTAS ARMAZENAMENTO, MODIFICAÇÃO, EMPACOTAMENTO, SECREÇÃO E SÍNTESE DE SUBSTÂNCIAS; FORMAÇÃO DO ACROSSOMO, DO LISOSSOMO E DAS VESÍCULAS FACE CIS, CISTERNAS MÉDIAS E FACE TRANS SECRETORAS (CG NA PORÇÃO MAIS APICAL DA CÉLULA); CÉLULAS DO EPIDÍDIMO MONITORIA CICLO 2020.2 09MONITORIA CICLO 2020.2 02Parte PEROXISSOMO É uma organela membranosa; Pode ser visualizada pela microscopia eletrônica; C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S O fato de possuir uma concentração grande de enzimas oxidativas (como a catalase e a urato oxidase) faz com que, em alguma células, possa-se visualizar uma espécie de núcleo cristalóide (que significa visível ao microscópio eletrônico) formado por tais substâncias. Ex.: A L B E R T S - 6 ª E D I Ç Ã O I N F O E S C O L A A L B E R T S - 6 ª E D I Ç Ã O 10MONITORIA CICLO 2020.2 O conteúdo enzimático do peroxissomo varia tanto de célula para célula como de peroxissomo para peroxissomo dentro de uma mesma célula; As enzimas do peroxissomo são produzidas por polirribossomos do citosol conforme a necessidade da célula; São caracterizados pela presença de enzimas oxidativas que captam átomos de hidrogênio (liberados por certos tipos de substratos e chamados comumente de RHidrogênio) com ajuda do oxigênio, através de uma reação oxidativa: A formação do peróxido de hidrogênio (H202) é importante pois ele irá ser utilizado pelo peroxissomo para oxidar uma série de compostos que entram na célula. Tal processo se destaca nos fígados e rins por serem órgãos que desintoxicam o organismo. Se houver a formação exagerada de H202, a própria enzima catalase atua para degradação das moléculas em excesso. Enzimas: - Catalase celular: converte o peróxido de hidrogênio (quando em em excesso na célula) em água e oxigênio. A atividade da catalase é importante porque o peróxido de hidrogênio (H202) que se forma nos peroxissomos é um oxidante enérgico e prejudicaria a célula se não fosse eliminado corretamente quando necessário.- D-aminoácido-oxidase: está provavelmente relacionada com a metabolização dos D-aminoácidos da parede das bactérias que penetram no organismo, pois as proteínas dos mamíferos são constituídas exclusivamente por L-aminoácidos. 11MONITORIA CICLO 2020.2 Plasmalogênios: uma função essencial dos peroxissomos animais é catalisar as primeiras reações na formação de plasmalogênios, que são a classe mais abundante (80% a 90%) dos fosfolipídeos da bainha de mielina. A deficiência dessas substâncias causa anomalias profundas na mielinização dos axônios das células nervosas, sendo uma das razões que justificam o porquê de muitos distúrbios peroxissômicos levarem a doenças neurológicas; Síndrome de Zellweger (Síndrome cérebro-hepatorrenal): é um distúrbio hereditário raro, no qual aparecem diversos defeitos neurológicos, hepáticos e renais que levam à morte muito cedo, geralmente na infância. O fígado e os rins desses pacientes apresentam peroxissomos vazios, constituídos somente pelas membranas, sem as enzimas, que aparecem soltas no citosol, onde não podem funcionar normalmente. Assim, conclui-se que as células desses pacientes conseguem sintetizar as enzimas típicas dos peroxissomos, mas não conseguem transferi-las para dentro do espaço peroxossomal; Adrenoleucodistrofia (ALD): é semelhante a outras doenças hereditárias dos peroxissomos que ocorrem pela falta de apenas uma enzima, ao contrário do que acontece na síndrome de Zellweger, onde há a falta de todas as enzimas. A Adrenoleucodistrofia trata-se de uma mutação no cromossomo X que, geralmente, manifesta-se nos meninos antes da puberdade, quando aparecem sintomas de deficiência na secreção da glândula adrenal e disfunções neurológicas. Os defeitos resultam do acúmulo de numerosas moléculas de ácidos graxos saturados de cadeia muito longa nos tecidos porque os peroxissomos desses doentes não conseguem oxidar tais ácidos. A S P E C T O S C L Í N I C O S - Enzimas da β-oxidação dos ácidos graxos: os peroxissomos participam, como as mitocôndrias, da β-oxidação dos ácidos graxos, assim chamada porque os ácidos graxos são rompidos no carbono da posição dois (posição beta). Essas organelas catalisam a degradação dos ácidos graxos produzindo acetil-CoA, que pode penetrar nas mitocôndrias, na qual irá participar da síntese de ATP por meio do ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs), ou ser utilizada em outros compartimentos citoplasmáticos para a síntese de moléculas diversas. 12 S Í N D R O M E D E Z E L L W E G E R A D R E N O L E U C O D I S T R O F I A O QUE É? FUNÇÕES ENZIMAS CÉLULAS PRINCIPAIS CLÍNICA Desintoxicação: os peroxissomos têm um papel na desintoxicação celular, metabolizando substâncias agressivas, como álcool e fármacos. Por exemplo, 25% de todo o álcool etílico (etanol) consumido por uma pessoa é oxidado a acetaldeído nos peroxissomos, principalmente os do fígado e dos rins. RESUMINHO É UMA ORGANELA MEMBRANOSA EM FORMATO MEIO CIRCULAR REALIZAÇÃO DE REAÇÕES OXIDATIVAS; DESINTOXICAÇÃO CELULAR; METABOLIZAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS. CATALASE; ENZIMAS DA BETA-OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS; D-AMINOÁCIDO-OXIDASE; URATO-OXIDASE HEPÁTICAS, RENAIS E NERVOSAS DEGRADAÇÃO DE FÁRMACOS E ÁLCOOL; SÍNDROME DE ZELLWEGER; ADRENOLEUCODISTROFIA; PRODUÇÃO DE PLASMALOGÊNIOS. 13MONITORIA CICLO 2020.2 É uma organela que apresenta bimembrana e morfologia de cilindros alongados; Participa dos processos de respiração aeróbia e fornecimento de energia para a célula, por isso, em células com alto consumo energético, como musculares estriadas e cardíacas, se apresentam em alta quantidade; Em espermatozoides, por exemplo, as mitocôndrias se realocam para a peça intermediária, de modo a fornecer a energia adequada para a movimentação do flagelo. Também participa da ativação intermediária da apoptose, beta-oxidação de ácidos graxos e síntese de esteroides. 03Parte MITOCÔNDRIA C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S S U P E R A B R I L Disposição das mitocôndrias no espermatozoide MITOCÔNDRIAS Disposição das mitocôndrias na célula muscular U F F 14MONITORIA CICLO 2020.2 Bimembrana Membrana externa: semelhante a dos eucariontes com alta permeabilidade, pois apresenta a proteína transportadora porina, e presença de colesterol; Também apresenta enzimas de degradação de lipídios e ácidos graxos. Espaço intermembranar: possui enzimas que acumulam prótons transportados da matriz mitocondrial; Membrana interna: menos permeável que a externa, dessa vez rica em cardiolipina, que dificulta a passagem de partículas com carga elétrica através da membrana, fazendo com que haja a manutenção da concentração de íons na matriz mitocondrial. Invaginações: análogos às microvilosidades, mas nesse caso, aumenta a produção de ATP pelo aumento da superfície de contato; Cristas em prateleiras: aumenta a superfície da membrana Cristas tubulares: sintetiza esteroides As cristas tubulares estarão presentes em protozoários ou células que sintetizam esteroides Cadeia transportadora de elétrons: Mecanismos de apoptose Citocromo C; Fator indutor da apoptose; Caspases. Matriz mitocondrial: composta por DNA circular (próprio da mitocôndria), RNA, ribossomos (próprios, menores que os do citoplasma/RER) e enzimas. É na matriz mitocondrial onde ocore o ciclo de Krebs. M O R F O L O G I A Algumas das estruturas presentes em uma mitocôndria B Y J U ' S 15MONITORIA CICLO 2020.2 Síntese de esteroides Realizado nas cristas tubulares da membrana interna da mitocôndria. Essas cristas estão presentes apenas em protozoários e em células que sintetizam esteroides. Nesse caso, a mitocôndria apresenta tanto cristas tubulares quanto cristas em prateleiras. Ativação da via intracelular de apoptose Há a abertura de canais não específicos localizados na membrana interna da mitocôndria, onde há a liberação de mecanismos da apoptose, como o citocromo C, as caspases e o fator indutor de apoptose; As caspases são um conjunto de 9 enzimas que iniciam o processo de morte celular programada, caso algum erro ocorra nesse processo, existe a via alternativa do citocromo C, que ativa a rota das caspases, mas de um ponto intermediário. Miopatia mitocondrial: A principal característica é o aumento do número de mitocôndrias na fibra muscular, aumento de tamanho ou a existência de inclusões cristalinianas anormais nestas mitocôndrias, formando um anel externo e espesso, visível ao microscópio. Esse aumento exarcebado e desnecessário para a célula desencadeia lesões no músculo esquelético e disfunção renal. A S P E C T O S F U N C I O N A I S A S P E C T O S C L Í N I C O S Miopatia mitocondrial visível ao microscópio A N A T P A T - U N I C A M P Sinais da miopatia mitocondrial presente em paciente S C I E L O 16MONITORIA CICLO 2020.2 O QUE É? FUNÇÕES MORFOLOGIA CÉLULAS PRINCIPAIS CLÍNICA RESUMINHO É UMA ORGANELA BIMEMBRANOSA EM FORMATO DE CILINDRO ALONGADO BETA-OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS, SÍNTESE DE ESTEROIDES, PRODUÇÃO DE ENERGIA E ATIVAÇÃO DA APOPTOSE MEMBRANA INTERNA, ESPAÇO INTERMEMBRANAR, MEMBRANA EXTERNA E MATRIZ MITOCONDRIAL MUSCULARES ESTRIADAS ESQUELÉTICAS E CARDÍACAS, ALÉM DE ESPERMATOZOIDES MIOPATIA MITOCONDRIAL 17 04Parte LISOSSOMO É uma organela membranosa, com morfologia e dimensões variáveis; É uma organela chave no processo de homeostase celular pois é responsável pela digestão intracelular de organelas obsoletas, células vizinhas em processo de apoptose e de organismos celulares estranhos, pela digestão enzimática; São formadas no complexo de Golgi, no qual suas enzimas são sintetizadas no RER (Retículo Rugoso); Presente em todas as células animais, com exceção das hemácias; C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S MONITORIA CICLO 2020.2 C O M P O S I Ç Ã O Membrana Composta por fosfolipídios, glicolipídios e colesterol; Possui proteínas estruturais altamente glicosiladas, dessas, os oligossacarídeos representam maioria; Algumas proteínas atuam como transportadoras de substâncias para dentro do lisossomo Proteína cistinosina:transporta cistina para o interior do lisossomo; Proteína sialina: transporta ácido siálico Presença de complexo multienzimático, com atividade de ATPase, sendo reconhecida, portanto, como uma bomba de prótons; 18MONITORIA CICLO 2020.2 Nucleases Proteases Catepsinas Fosfolipases Enzimas hidrolíticas É importante destacar que a presença de determinadas enzimas no lisossomo depende exclusivamente da atuação da célula no organismo. - Como já foi citado anteriormente, a digestão intracelular desempenhada pelos lisossomos é feita através de enzimas, que estão contidas dentro desse espaço membranar e que possuem atividade máxima em pH ácido. denominadas, por isso, de hidrolases ácidas. Dentro dos lisossomos encontramos cerca de 40 hidrolases diferentes, dentre elas: F O N T E : C E D E R J - B I O L O G I A C E L U L A R I A T U A Ç Ã O L I S O S S O M A L Por que essas enzimas não digerem o próprio lisossomo? - Lembra quando dissemos que a maioria das proteínas estruturais são oligossacarídeos? Esses oligossacarídeos se associam ainda com ácido siálico, que fica na extremidade dessas cadeias. A única enzima responsável pela retirada desse ácido e consequente destruição da membrana é a sialidase (diferente da proteína sialina!) que é a única glicosidase que não está presente na membrana, impedindo assim, a autodigestão. Internalização de organismos estranhos; Projeções da membrana envolvem o alvo e vias intracelulares de sinalização são ativadas, levando a reorganização do citoesqueleto de actina e à formação do fagossomo; Os fagossomos fundem-se com os lisossomos formando os fagolisossomos; As bombas de prótons da membrana do lisossomos degradam o ATP e liberam prótons dentro do fagolisossomo, tornando seu interior ácido e favorecendo a atividade enzimática; Com o meio ácido, ideal para a atividade máxima enzimática, as hidrolases desempenham seu papel de digestão desse fagolisossomo. - Recebem substâncias extracelulares por endocitose e material intracelular pela via biossintética e por autofagia; VIA FAGOCÍTICA Processo 1. 2. 3. 4. 19MONITORIA CICLO 2020.2 Degradação de componentes citoplasmáticos, ou por já terem cumprido seu tempo de vida média, ou porque são estruturas a serem degradadas no processo de diferenciação e de desenvolvimento embrionário. Os componentes são envolvidos por uma dupla membrana, formando uma vesícula, o autofagossomo; O autofagossomo se associa com o lisossomo formando o autolisossomo; Durante a associação, a membrana externa do autofagossomo torna-se parte da membrana do autolisossomo, que está em processo de formação, nesse período as enzimas do lisossomo são liberadas na vesícula, degradando seu conteúdo; VIA AUTOFÁGICA Processo 1. 2. 3. Células do sistema imune, como basófilos, eosinófilos, mastócitos e linfócitos, possuem especializações de lisossomos chamados de lisossomos secretores que secretam suas enzimas de forma regulada, a partir apenas de estímulos externos; LISOSSOMOS SECRETORES A S P E C T O S C L Í N I C O S Síndrome de Hurler: ausência da enzima alfa-L-iduronidase (IDUA), levando o acúmulo de dermatan sulfato e heparan sulfato; - O produto que entra no lisossomo é degradado formando um subproduto, entretanto, se há a ausência ou ineficácia na ação de algumas dessas enzimas, não há a formação desse subproduto, fazendo com que acumule substratos não digeridos, desenvolvendo aspectos patológicos; J U N Q U E I R A E C A R N E I R O [ A D A P T A D O ] - 9 ª E D I Ç Ã O Via fagocítica e autofágica na mesma imagem 20MONITORIA CICLO 2020.2 Mostra, de maneira resumida, como ocorre o processo de digestão feito pelas vias fagocíticas e autofágicas no lisossomo. VÍDEO - YOUTUBE: LISOSSOMAS Síndrome da inclusão celular: mutação no gene GNPTAB, que são responsáveis pela marcação do lisossomo com manose-6-fosfato. Essa manose é reponsável por ativar as enzimas presentes no lisossomo, ou seja, problemas nessa marcação faz com que as enzimas lisossomais não sejam funcionais. SESSÃO MÍDIA P A C I E N T E C O M S Í N D R O M E D E H U R L E R P A C I E N T E C O M S Í N D R O M E D A I N C L U S Ã O C E L U L A R CLIQUE AQUI A U T O F A G I A X A U T Ó L I S E Diferente da autofagia, a autólise não é feita de maneira programada pela célula, por isso, a digestão é incontrolada e pode alcançar até mesmo a membrana plasmática, que delimita o espaço celular. Nesse nível, a célula passa agora a sofrer um processo de necrose, que como será visto na unidade a seguir, atinge tecidos adjacentes estimulando uma resposta inflamatória por essas células. - A autólise é o processo de digestão celular, de maneira desordenada, que ocorre pelo rompimento da membrana do lisossomo https://www.youtube.com/watch?v=NsDBDUoFoT8 21MONITORIA CICLO 2020.2 O QUE É? FUNÇÕES ENZIMAS VIAS DE ATUAÇÃO CLÍNICA AUTÓLISE X AUTOFAGIA RESUMINHO ORGANELA MEMBRANOSA COM MORFOLOGIA E DIMENSÕES VARIÁVEIS HOMEOSTASE CELULAR PELA DIGESTÃO DE ORGANISMOS ESTRANHOS, CÉLULAS EM APOPTOSE E CÉLULAS EM GERAL, AO TODO SÃO 40, DENTRE ELAS, PROTEASES, NUCLEASES, CATEPSINAS E FOSFOLIPASES FAGOCÍTICA, QUANDO DIGERE MATERIAL EXTRACELULAR, E AUTOFÁGICA, QUANDO DEGRADA ESTRUTURAS CITOPLASMÁTICAS SÍNDROME DE HURLER E SÍNDROME DA INCLUSÃO CELULAR AUTÓLISE É DESCONTROLADA E OCORRE PELO ROMPIMENTO DA MEMBRANA DO LISOSSOMO E A AUTOFAGIA É ORDENADA E OCORRE DENTRO DO LISOSSOMO 22 05Parte RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO GRANULAR OU RUGOSO (RER) Morfologia: é uma rede de membranas que se estendem a partir do envoltório nuclear, formadas principalmente por água e proteínas, as quais delimitam cavidades com formas variadas. Essas cavidades podem ser chamadas também de cisternas, lúmen ou luz. Diferente do REL, o rugoso possui suas membranas como espécie de lâminas achatadas e paralelas; Ribossomos: associam-se às membranas do retículo na forma de polirribossomos, ou seja, quando estão unidos por meio de uma molécula de mRNA e, portanto, encontram-se em plena atividade de síntese proteica. É a subunidade maior do ribossomo que se prende à membrana do retículo, enquanto a menor fica voltada ao acoplamento com o mRNA. As proteínas produzidas no retículo são destinadas a permanecer no próprio retículo, onde serão transportadas para o complexo de Golgi, formarão lisossomo, irão compor a membrana plasmática ou serão secretadas da célula; C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S MONITORIA CICLO 2020.2 23MONITORIA CICLO 2020.2 CURIOSIDADE: levando-se em consideração o local de produção das proteínas e o tipo de síntese proteica, é possível classificar as células em quatro tipos gerais: - Células que sintetizam proteínas que permanecem no citosol, ou seja, não ficam presas nas cisternas do RER: nessas células, as proteínas são sintetizadas em polirribossomos livres no citosol, não presos ao retículo, que ocupam grande parte do citoplasma. São exemplos desses tipos celulares os eritroblastos, as células embrionárias e as de tumores de crescimento rápido; - Células que sintetizam e segregam proteínas nas cisternas do RER e exportam essas proteínas diretamente, sem acumulá-las em grânulos: nessas células, a síntese proteica é realizada por polirribossomos aderidos à membrana do RER. Elas apresentam complexo de Golgi desenvolvido, e, nelas, não há grânulos de secreção. São exemplos desse tipo celular os fibroblastos, que secretam matriz extracelular, e os plasmócitos, que secretam anticorpos; - Células que sintetizam proteínas que ficam presas nas cisternas do RER, passam para o complexo de Golgi e, depois, são acumuladas em grânulos, que geralmente permanecem nas células para uso posterior: é o caso dos leucócitos eosinófilos, neutrófilos e monócitos, assim como dos macrófagos, que apresentam, no citoplasma, grânulos que contêm proteínas e enzimas com diversas funções; - Células que sintetizam, segregam e acumulam proteínas em grânulos de secreção, que serão exportados por exocitose: são exemplos as células secretoras exócrinas do pâncrease da glândula salivar parótida, que produzem enzimas digestivas empacotadas em vesículas ou grânulos envoltos por membrana que, sob o estímulo apropriado, serão secretadas para digerir os alimentos. 24MONITORIA CICLO 2020.2 O RER é visível apenas no microscópio eletrônico, porém sua presença pode ser notada no microscópio de luz, desde que a célula seja corada com corantes básicos. Por causa disso, o RER foi primeiro chamado de "regiões basófilas da célula" e, depois, de ergastoplasma. No tecido nervoso, era chamado de Corpúsculos de Nissl. Até que, enfim, descobriu-se que tudo isso se tratava de apenas uma organela, o RER; A localização do RER na célula é variável, porém costuma se dá mais próxima ao núcleo; A composição proteica da membrana dos retículos endoplasmáticos são parecidas, porém também podem possuir proteínas específicas, como o RER que possui proteínas relacionadas à associação com os ribossomos; Devido à sua função de produção de proteínas, o RER chega a ocupar mais da metade do citoplasma de células que secretam proteínas ativamente. Como visto anteriormente, as proteínas formadas aqui são exportadas em vesículas de transporte que brotam das membranas do retículo e se fundem com as membranas do complexo de Golgi. As vesículas brotam de uma região especializada do RER que não apresenta polirribossomos acoplados às membranas, denominada elemento transicional ou retículo endoplasmático transicional; Chaperonas: são proteínas que auxiliam na produção de outras proteínas, pois garantem o dobramento correto da cadeia polipeptídica, impedem a agregação e asseguram que pontes dissulfeto sejam estabelecidas entre os aminoácidos sulfatados. São responsáveis, ainda, pelo "controle de qualidade" das proteínas sintetizadas no retículo. Aquelas proteínas que são dobradas ou reunidas incorretamente retornam ao citosol, onde são degradadas por complexos multienzimáticos. Exemplo de chaperonas: Calnexina; Calreticulina. 25MONITORIA CICLO 2020.2 R E T Í C U L O E N D O P L A S M Á T I C O R U G O S O - A C E R V O U F R J 26MONITORIA CICLO 2020.2 A C E R V O U N I C A M P O QUE É? FUNÇÕES PARTES DIFERENCIAIS PROTEÍNAS AMIGAS RESUMINHO É UMA REDE DE MEMBRANAS QUE FORMAM LÂMINAS ACHATADAS E PARALELAS SÍNTESE, SEGREGAÇÃO E PROCESSAMENTO DE PROTEÍNAS DE MEMBRANA E PROTEÍNAS DE SECREÇÃO - RIBOSSOMOS ACOPLADOS À MEMBRANA; - REGIÃO ESPECÍFICA SEM RIBOSSOMO (ELEMENTO TRANSICIONAL) CHAPERONAS 27 06Parte RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO AGRANULAR OU LISO (REL) Morfologia: os REL mostram-se como vesículas globulares ou como túbulos contorcidos; Funções: - Síntese de lipídios: nas membranas do retículo endoplasmático liso, ocorre a síntese de praticamente todos os lipídios que compõem as membranas celulares, incluindo os fosfolipídios e o colesterol. Alguns dos lipídios das membranas são inicialmente produzidos no REL e suas moléculas são completadas no complexo de Golgi. Isso acontece com a esfingomielina e com os glicolipídios, cujas porções glicídicas são produzidas com a colaboração de Golgi. Obs.: nas células epiteliais de absorção do intestino delgado, o REL sintetiza triglicerídios a partir dos ácidos graxos e glicerol provenientes dos nutrientes encontrados no lúmen do intestino delgado e absorvidos por essas células. Em seguida, as moléculas de triglicerídios sintetizadas no REL são transferidas para o meio extracelular do tecido conjuntivo subjacente às células epiteliais, sendo de lá carregadas pelo sangue e pela linfa para serem distribuídas pelo organismo. C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S MONITORIA CICLO 2020.2 28MONITORIA CICLO 2020.2 A membrana do REL é mais fina que a plasmática e apresenta uma porção maior de proteínas que de lipídeos. Entre a composição dos fosfolipídeos, destaca-se a presença da fosfatidilcolina; Dentre as proteínas que compõe a membrana, destacam-se as enzimas, representadas por: - Hidrolases; - As que participam da síntese de fosfolipídeos e esteroides; - Glicosiltransferases: catalisam a adição de oligossacarídios a proteínas e lipídios. Além disso, a membrana ainda conta com duas cadeias transportadoras de elétrons, cada uma com um citocromo específico: - Citocromo P450 (metaloprotease): a capacidade de converter substâncias tóxicas, como herbicidas, desfolhantes, conservantes e corantes alimentares, medicamentos ou dejetos industriais, em substâncias inócuas ou de fácil excreção ocorre no fígado, na pele, nos rins e nos pulmões e dela participam o citocromo P450 e sua redutase, que contém um grupamento Fe-S. Isso porque o citocromo P450 catalisa reações de hidroxilação nas quais um substrato orgânico (RH) é hidroxilado a R-OH, pela incorporação de um átomo de oxigênio (Oi). A hidroxilação de um composto tóxico aumenta sua solubilidade em água e, consequentemente, facilita sua eliminação do corpo. - Citocromo b5: participa da formação de colesterol e ceramidas na membrana do retículo. Além disso, também participa da elongação (inserção de pares de carbonos) e dessaturação (inserção de ligações duplas e triplas) de ácidos graxos. Obs.: as ceramidas (esfingolipídeos) são as principais constituintes do estrato córneo da pele - a camada mais externa da epiderme -, representando a “gordura” que reveste as células. A S P E C T O S D A M E M B R A N A - Desintoxicação celular; - Degradação de glicogênio; - Na célula muscular estriada, o REL recebe o nome de retículo sarcoplasmático e é responsável pelo controle na concentração do Ca2+ envolvido na contração muscular. 29MONITORIA CICLO 2020.2 - Barbitúricos: são substâncias utilizadas, desde o início do século XX, para o tratamento da ansiedade e agitação de pacientes, principalmente por indivíduos com problemas psiquiátricos. Hoje, sabe-se que a ingestão de barbitúricos promove acentuado aumento na quantidade de retículo liso das células hepáticas (e suas respectivas enzimas) e faz até o RER perder os ribossomos acoplados às suas membranas para se transformar em REL; - Fármacos: o aumento do REL por ação de fármacos contribui para a redução do efeito de determinados medicamentos após determinado tempo de uso. Nesses casos, ocorre um aumento tal na atividade das enzimas do sistema de desintoxicação que há necessidade de doses maiores para promover o mesmo efeito obtido anteriormente com doses pequenas, pois uma parte considerável do fármaco é destruída já no fígado; - Bilirrubina: é no retículo liso das células do fígado que é solubilizado o pigmento da bile (bilirrubina) em razão da ação da enzima reticular glicuronil-transferase, tornando possível que a bilirrubina, na sua forma solúvel, seja secretada pelas células hepáticas, sendo eliminada do fígado pela bile. Quando há deficiência de glicuronil- transferase, os pacientes acumulam bilirrubina insolúvel no sangue e tornam-se ictéricos (esse tipo de icterícia chama-se doença de Crigler-Najjar). Com base na observação de que os barbitúricos estimulam a síntese das enzimas do retículo endoplasmático liso, a administração de barbitúricos pode ser utilizada no tratamento desse tipo de icterícia. Nessa doença, que pode ser decorrente de diversas causas, há um aumento de bilirrubina no sangue, com acúmulo desse pigmento na pele e em outros locais, tornando a aparência do doente amarelada. - Hepatócitos: outra função importante do REL de hepatócitos e de células renais é a glicogenólise, ou seja, a obtenção de glicose a partir do glicogênio. Esse processo ocorre pela ação consecutiva de quatro enzimas, das quais uma está localizada no REL, enquanto as demais etapas são citosólicas. A glicose-6-fosfato obtida do glicogênio pela ação de enzimas citosólicas é transportada para o interior da cisterna do REL por um transportador específico. Uma vez na cisterna, a glicose-6-fosfatase remove o fosfato da glicose-6-fosfato, liberando glicose e fosfato inorgânico (Pi), que são transportados de volta para o citosol. A glicose assim formada pode, então, deixar a célula. Esse processo é importante para isolar e liberar,para a corrente sanguínea, a glicose que será utilizada como fonte de energia em outros tecidos. A S P E C T O S C L Í N I C O S 30MONITORIA CICLO 2020.2 A C E R V O U N I C A M P 31MONITORIA CICLO 2020.2 S Í N D R O M E D E C R I G L E R - N A J J A R N A C R I A N Ç A À D I R E I T A E S Q U E M A I L U S T R A T I V O D O C O N J U N T O C I T O C R O M O P 4 5 0 E B 5 A T U A N D O N A H I D R O X I L A Ç Ã O D E C O M P O S T O S ( N Ã O P R E C I S A D E C O R A R ) O QUE É? FUNÇÕES COMPONENTES ESPECÍFICOS CÉLULAS PRINCIPAIS CLÍNICA RESUMINHO SÃO VESÍCULAS GLOBULARES; ESPÉCIE DE TÚBULOS CONTORCIDOS; SÍNTESE DE LIPÍDEOS; DESINTOXICAÇÃO CELULAR; DEGRADAÇÃO DE GLICOGÊNIO; ARMAZENAMENTO DE CA+2 EM FIBRAS MUSCULARES ENZIMAS: HIDROLASES; GLICOSILTRANSFERASES; CITOCROMOS: P450; B5 HEPATÓCITOS; CÉLULAS MUSCULARES BARBITÚRICOS; BILIRRUBINA; FÁRMACOS; GLICOGENÓLISE 32 07Parte NÚCLEO É uma das características que diferencia as células eucariontes das procariontes; Protege o material genético de danos e garante sua permanência em um compartimento distinto que auxilia no controle ao seu acesso; Coordena as atividades celulares, como a apoptose, e determina em qual estágio a célula se encontra (pelo ciclo celular); Normalmente se localizam no centro da célula, com exceção das células secretoras, no qual o núcleo admite posição basal para dar espaço ao Golgi que tem como função a secreção de substâncias. Geralmente apenas um núcleo é visto na célula, entretanto, em células com alta atividade metabólica, podemos observar dois ou mais núcleos, como é o caso das células do fígado, os hepatócitos, e as fibras da musculatura estriada esquelética. C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S MONITORIA CICLO 2020.2 33MONITORIA CICLO 2020.2 Bicamada nuclear A porção interna possui bainha de lâmina nuclear, DNA e RNA dissolvidos no nucleoplasma (equivale ao citoplasma, mas do núcleo da célula); A porção externa associa-se com ribossomos na membrana, uma vez que apresenta continuidade com o RER (Retículo Rugoso) O espaço perinuclear é delimitado por essas duas membranas e contém proteínas solúveis. Poros transmembranares Complexo de poros Anel citoplasmático: voltado para o citoplasma Anel nuclear: voltado para o núcleo Filamentos proteicos: no anel citoplasmático prolongam-se em direção ao citosol e na porção nuclear são responsáveis pela formação da cesta de basquete. - É semelhante a uma cesta de basquete, dessa forma, resguarda o DNA, impedindo que haja interferência externas diretas no núcleo, como a entrada de macromoléculas; M O R F O L O G I A J U N Q U E I R A E C A R N E I R O [ A D A P T A D O ] - 9 ª E D I Ç Ã O Estrutura de um poro transmembranar 34MONITORIA CICLO 2020.2 Lâmina nuclear É formada por filamentos intermediários justapostos; Nucleoplasma Enzimas que participam dos processos de duplicação e transcrição gênica, como DNA-polimerases, RNA-polimerases, helicases e topoisomerases, estão dispostas nessa solução aquosa. Cromatina: é constituída por DNA associadas com diversas proteínas, que cora-se e é visível ao microscópio de luz. O grau de condensação da cromatina indica em qual fase do ciclo celular a célula encontra-se, na fase da intérfase mais descompactada e na divisão celular compactada, sendo chamada agora de cromossomos. Nucleossomos: É a unidade funcional da cromatina e nada mais é que a associação do DNA com histonas, proteínas que auxiliam no enovelamento do material genético fazendo com que toda a sequência genética filamentar caiba dentro do núcleo Heterocromatina: porção da cromatina altamente condensada, por isso aparece mais escura na visualização microscópica; Eucromatina: porção da cromatina menos condensada que a heterocromatina, por isso sua coloração é menos intensa quando visualizamos pelo microscópio. - Confere forma e estabilidade ao envoltório nuclear - É constituído por RNA, nucleosídeos, íons, nucléolos e cromatina (histonas associadas com DNA) J U N Q U E I R A E C A R N E I R O [ A D A P T A D O ] - 9 ª E D I Ç Ã O Estruturas gerais do núcleo Heterocromatina e eucromatina U F R G S Legenda Eu: Eucromatina H: Heterocromatina L: Limite nuclear Nu: Nucléolo Cp: Citoplasma 35MONITORIA CICLO 2020.2 Nucléolo Diferentemente da própria estrutura nuclear no geral, os nucléolos em sua maioria das vezes apresenta-se como uma estrutura única. - Estruturas esféricas não membranosas envolvidas nos processos de transcrição de RNA ribossômico (RNAr ou rRNA), e é por isso que nesse nível, o DNA responsável pela decodificação dessas estruturas é chamado de DNA ribossômico (DNAr ou rDNA); - São estruturas fáceis de serem vistas no microscópio devido ao seu tamanho. Em células ativas, com alta taxa metabólica, ou seja, aquelas que apresentam alta produção de proteínas, os nucléolos são ainda mais evidentes, uma vez que irão sintetizar os ribossomos, que por sua vez formarão as proteínas. N E U P A T I M A G E M - U N I C A M P Microscopia eletrônica evidenciando o nucléolo M O R T E C E L U L A R É a morte celular programada, viável para a manutenção de processos fisiológicos, como renovação de células epiteliais e hematopoiéticas. É um processo necessário e ativado pela própria célula, por isso é um mecanismo de autodestruição; Por ser um processo controlado, não há o rompimento da membrana plasmática, fazendo com que o conteúdo não extravase para o interstício, evitando inflamação na região. O que ocorre é a fragmentação do conteúdo celular e compactação em vesículas, as apoptossomas, que serão digeridas por macrófagos adjacentes. APOPTOSE 36MONITORIA CICLO 2020.2 O mecanismo de apoptose é iniciado pelas caspases, 9 enzimas diferentes, que atuam em cascata, geralmente encontradas de forma inativa. Quando a primeira enzima é ativada a cascata toda ocorre sem que haja como interromper. O estímulo para que as caspases atuem pode ser extrínsecos, através dos linfócitos T, e intrísecos, pela própria mitocôndria Em casos de problemas na ativação da morte celular programada, a célula utiliza outras ferramentas como a liberação do citocromo C no citoplasma pela mitocôndria, que é um mecanismo intermediário, e por isso, inicia a cascata de apoptose na metade. Caso a ativação intermediária da apoptose também falhe, a célula libera citocina, que atua como um receptor de morte e induz a apoptose a ocorrer mais rápido, uma vez que inicia a cascata pela parte final. NECROSE - É uma morte celular não programada, que ocorre por estímulo agudo, como traumas, no qual ocorre o rompimento da membrana e extravasamento de todo o conteúdo celular, ativando uma resposta inflamatória nas células adjacentes. O rompimento da membrana ocorre devido à autólise dos lisossomos, no qual a sua membrana é rompida e passa a digerir o conteúdo celular e se espalha pelo tecido adjacente. A L B E R T S - 9 ª E D I Ç Ã O Apoptose vs. Necrose Célula fagocítica Célula morta engolfada A S P E C T O S C L Í N I C O S Em células cancerígenas, há diversas mutações que interferem nos mecanismos que ativam a apoptose, ou seja, conseguem evitar a morte celular programada. A falta de manutenção da quantidade dessas células faz com que ocorra o desenvolvimento do tumor; 37MONITORIA CICLO 2020.2 A L B E R T S - 9 ª E D I Ç Ã O A U T O F A G I A V S . A P O P T O S E Como vimos acima, a apoptose é um mecanismo de morte controlada feito pela célula quando ela cumpre seu papel e/ou está obsoleta. Na unidade anterior também discutimos uma forma de regulação celular, dessa vez intra celular, feita pelos lisossomo. Para esclarecer melhor os dois processos é importante considerar que: A apoptose a autofagia são processos bioquimicamente distintos. Enquanto a apoptose ocorre via enzimas caspases, a autofagia ocorre pela ação de enzimas lisossomais; A autofagia é um mecanismo que atua dentro da célula, digerindo microorganismos estranhos ou organelas que não estão mais desempenhando seu papel. Jána apoptose, toda a célula é destruída sendo digerida por macrófagos presentes em locais adjacentes; A autofagia e apoptose são processos que vão em vias contrárias, e a inibição de uma via pode induzir a outra. Isso ocorre porque, quando a autofagia está diminuída, ou seja, a célula não consegue mais controlar seus componentes citoplasmáticos, há uma indução para que ela entre na apoptose, impedindo que ela se torne uma célula anormal, podendo evoluir para um câncer, por exemplo. A formação de tumor, esse crescimento anormal de células, pode acontecer tanto pela apoptose diminuída, quanto ao aumento da divisão celular. Ambos os eventos ocorrem pelas mutações celulares que ocorrem no quadro de cânceres. 38MONITORIA CICLO 2020.2 O QUE É? FUNÇÕES ESTRUTURAS MORTE CELULAR CLÍNICA AUTOFAGIA X APOPTOSE RESUMINHO COMPARTIMENTO DISTINTO E CENTRAL DA CÉLULA PROTEÇÃO DO MATERIAL GENÉTICO, DETERMINAÇÃO DA FASE CELULAR E ORGANIZAÇÃO DOS TRABALHOS CELULARES MEMBRANAS NUCLEARES, COMPLEXO DE POROS, LÂMINA NUCLEAR, NUCLEOPLASMA E NUCLÉOLO APOPTOSE E NECROSE RESISTÊNCIA À APOPTOSE PELAS CÉLULAS CANCERÍGENAS A APOPTOSE É A MORTE PROGRAMADA DE TODA A CÉLULA, ENQUANTO A AUTOFAGIA É APENAS A MANUTENÇÃO DE COMPONENTES CITOPLASMÁTICOS Animação de como funciona a ativação da morte celular programda, além de figurar ainda como ocorre a proliferação de células cancerígenas VÍDEO - YOUTUBE: "O QUE É APOPTOSE?" OS CAMINHOS APÓPTICOS E A CASCATA CASPASE. SESSÃO MÍDIA CLIQUE AQUI https://www.youtube.com/watch?v=-vmtK-bAC5E FIM
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