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Composição Molecular da Célula Profa. Sally LacerdaProfa. Sally Lacerda composição química da célula Substâncias Inorgânicas Água Minerais água • Seu conteúdo está relacionado com – Atividade metabólica – Idade 90-95% água DIPOLO Justifica a capacidade solvente da água água • Componente encontrado em maior quantidade nos tecidos – exceto ossos e dentes • Dissolução de substâncias. • Facilita reações enzimática. – Reações de hidrólise. – Lactose + H2O galactose + glicose • Transporte : eficiência na distribuição de substâncias na célula. • Regulação Térmica : suor. água na célula • Água livre – 95% da água total – age como solvente para solutos – meio de dispersão coloidal • Água ligada – 5% da água total – Unida frouxamente a outras moléculas sais minerais • Representam cerca de 1% do total da composição celular; Na K Ca Mg Fe CuPO4 sais minerais • Principais Funções: – Regulam a quantidade de água na célula. – Auxiliam no funcionamento de enzimas. – Formam estruturas nos seres vivos. • Encontram-se na forma: • Insolúvel • Dissolvidos em água sais minerais • Concentração de íons intra ≠ extracelular • Quando dissociados, são essenciais para manter a pressão osmótica e o equilíbrio acido-básico / co-fator enzimático sais minerais • Fosfatos (HPO42-) e Bicarbonatos (HCO3-), ânions mais abundantes • Fe ligado ao C na hemoglobina = ferritina • Ca 2+ – papel na transmissão de sinais – Estimula o crescimento celular pela incorporação na parede celular e membrana plasmática. – Na forma não ionizada • Ca associado aos fosfato e carbonatos – HAP funções de alguns sais minerais • Na e K: funcionamento dos neurônios • Ca: auxilia na contração muscular e coagulação sanguínea.Formação de estruturas como ossos, dentes.. • I: hormônios da tireóide. Bócio FÓSFORO • É importante na regulação do metabolismo celular • No fornecimento de fosfatos para a geração de energia. • É essencial para a síntese de ácidos nucléicos e adenosina trifosfato (ATP). POTÁSSIO • Participa do processo de excreção • Produção de impulso nervoso (Bomba de Sódio-Potássio) MAGNÉSIO • É co-fator de várias enzimas (+300); • Participa na ativação das enzimas glicolíticas (quebra da glicose); • Essencial na produção de energia, síntese de proteína e do DNA • Estimula a síntese de ácidos graxos essenciais; • Estimula a Bomba Sódio -Potássio FERRO • É necessário para síntese dos citocromos e de certo pigmentos. • Transporte de oxigênio (Hemoglobina) • Armazenamento de oxigênio (mioglobina) Substâncias Orgânicas Ácidos nucléicos Proteínas Carboidratos Lipídios ácidos nucléicosTodos os seres vivos contém as duas moléculas, exceto os vírus Os ácidos nucléicos são constituídos pela polimerização de unidades chamadas NUCLEOTIDEOS São constituídos por: bases nitrogenada: purinas (A, G) ou pirimidínas (C, T), pentose: ribose ou desoxirribose resíduo de ácido fosfórico. Os nucleotídeos também podem ser encontrados livres nas células - COENZIMAS ácidos nucléicos • São moléculas informacionais – Controlam o metabolismo celular – Síntese de macromoléculas – A diferenciação celular – Transmissão do patrimônio genético ácidos nucléicos • as seqüência de nucleotídeos contém o “código” para a ordenação específica de aminoácidos. • As proteínas são então sintetizadas num processo que envolve a tradução do RNA. ácidos nucléicos dogma central da biologia ácido fosfórico • Os nt são ligados por ligações fosfodiéster • A extremidade que contém a pentose C5’ é chamada extremidade 5’, e a com a pentose C3’ é a extremidade 3’ ácido fosfórico • Os fosfatos utilizam duas da suas extremidade para se ligar ao carbono da pentose • As demais, conferem propriedades ácidas à molécula • Permite ligações iônicas com proteínas básicas (histonas) – formando a cromatina • Ácidos nucléicos são basófilos pentose • Desoxirribose –Contém um oxigênio a menos • Ribose bases nitrogenadas • pirimidinas – anel heterocíclico – DNA – timina (T) e citosina (C) – RNA – uracila (U) e citosina (C) • purinas – dois anéis fundidos entre si – DNA e RNA – adenina (A) e guanina (G) pareamento das bases A=T C=G Única possibilidade de encaixe entre as base maior estabilidade DNA dupla hélice • composto por duas cadeias helicoidais de polinucleotídeos com giro para a direita, • forma uma dupla hélice em torno de um mesmo eixo central. • As duas fitas são antiparalelas, unidas por pontes de hidrogênio estabelecidas entre os pares de bases. 10,5 bp 3,4nm • Complementar : A seqüência axial de bases pode variar, porém na outra cadeia deve ser complementar • Semiconservativa: as cadeias dissociam-se e cada uma age como um molde para a síntese da nova cadeia complementar. 10 nt 2nm A duplicação do DNA RNA • Semelhante ao DNA • Exceto pela presença de: – ribose no lugar de desoxirribose – uracila no lugar de timina • Formada por uma única cadeia de nt tipos de RNA • O RNAm contém a informação genética para a seqüência de aminoácidos, • o RNAt identifica e transporta as moléculas de aminoácidos até o ribossomo – Códon e anticódon – São os menores 75 a 90nt • o RNAr + proteínas = ribossomos + RNAm = polirribossomo Substâncias Orgânicas Ácidos nucléicos Proteínas Carboidratos Lipídios proteínas • Macromoléculas complexas; • Constituem cerca de 50 a 80% do peso seco da célula eucariótica; aminoácidos são os monômeros que compõem as proteínas O R – cadeia lateral - vai variar os 20 tipos os aa. R = 1 C = Alanina / 4 C = leucina classificação dos aminoácidos • 2 Ácidos- ac. aspártico e ac. glutâmico • 3 Básicos – histidina, lisina e arginina • 5 Neutros polares (hidrofílicos) – serina, treonina, tirosina, asparagina, glutamina • 10 Neutros não-polares (hidrofóbicos) – glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, cisteina, prolina, fenilalanina, triptofano e metionina Peptídeos : cadeia com menos de 50 AA. Proteínas : cadeias maiores 20 aminoácidos comumente encontrados nas proteínas: polímeros de aminoácidos classificação das proteínas Quanto à composição: � Proteínas simples Ex. albuminas, globulinas � Proteínas conjugadas Estão ligadas a porções não protéicas Ex. nucleoproteínas, lipoproteínas, glicoproteínas, cromoproteínas GRAU DE ESTRUTURAÇÃO DAS PROTEÍNAS Ligações peptídicas Pontes de Hidrogênio Interações de Van der Waals Interações Eletrostáticas Interações Hidrofóbicas Uniões Covalentes de Dissulfeto Pontes de Hidrogênio Interações de Van der Waals Interações Eletrostáticas Interações Hidrofóbicas Estrutura primária Estrutura secundária Estrutura terciária Estrutura quaternária quaternquaternáária ria Estrutura Primaria atEstrutura Primaria atéé QuaternQuaternáária ria primprimáária ria secundsecundááriaria folha folha ββββββββ hhéélice lice αααααααα terciterciááriaria desnaturação protéica a elevação de temperatura a variações de pH certos solutos como a uréia, alteram a configuração espacial da proteína, sua atividade biológica é perdida. Ao romper as ligações originais, a proteína sofre novas dobras ao acaso. o que isso quer dizer? a seqüência de aminoácidos não se alterou nenhuma ligação peptídica foi rompida, mas a função biológica foi perdida desnaturação protéica • a atividade biológica de uma proteína não depende apenas da sua estrutura primáriachaperonas • São proteínas responsáveis: – pelo correto dobramento de outras proteínas – na prevenção da agregação protéica. enzimas • São os catalisadores biológicos • Aceleram (1011 vezes) as reações químicas sem se modificar - reutilizáveis • Atuam em variações de temperatura e pH degradando inúmeras substâncias • Alto rendimento – gera-se apenas o produto desejado. Substâncias Orgânicas Ácidos nucléicos Proteínas Carboidratos Lipídios CARBOIDRATOS • Os carboidratos são também conhecidos como glicídios ou açúcares. • Representam a principal fonte de reserva nutritiva para a célula. • Papel estrutural e informacional na superfície da membrana - RECEPTORES GAGs • Ac hialurônico • Sufato de condroitina • Dermatansulfato • Heparansulfato • Queratansulfato GAGs + proteínas = Proteoglicanas – presentes > no meio extracelular Substâncias Orgânicas Ácidos nucléicos Proteínas Carboidratos Lipídios lipídios • A maioria possui na sua estrutura ácidos graxos • São as gorduras, ceras e óleos • Habilidade de formar filmes sobre a superfície da água, ou de formar agregados na solução lipídios • São estruturas não polares ou hidrófobas. • Insolúveis na água e solúveis em solventes orgânicos. • Em alguns lipídios, a cadeia pode estar ligada a um grupo polar e se ligar a água. lipídios • geralmente ocorrem combinados • Glicolipídios • Lipoproteínas • Apresentam funções biológicas especializadas Lipoproteína lipossomos Os lipossomos são "microenvelopes" capazes de envolverem moléculas orgânicas e entregarem-nas ao "endereço biológico" correto. Vetores de transporte não-viral de genes - nanotecnologia Sistema de liberação controlada de medicamento onde são encontrados? o que fazem? • Associados à membrana; • Transportados pelo plasma; • Barreira hidrofóbica ( impermeabilização - ceras) • Funções reguladoras (hormônios) ou de coenzimas (vitaminas); • Controle da homeostase do corpo (gorduras) Lipídios membranares • possuem uma região polar ou iônica, que é facilmente hidratada. os lipídios- Colesterol • O colesterol em excesso pode causar problemas de saúde • A lipoproteína da alta densidade (HDL), protege contra o bloqueio das artérias . • A lipoproteína de baixa densidade (LDL), pode se acumular nas veias e artérias (aterosclerose) e causar infartos. lipídios prostaglandinas • O acido araquidônio é estocado na membrana forma de fosfolipídio. • Sob estimulo, ele é liberado e se converte rapidamente em PG, iniciando o processo inflamatório. não desempenham funções estruturais importantes em processos metabólicos e de comunicação intercelular Organização e características gerais das células Profa Sally Lacerda De acordo com a estrutura celular, os seres vivos dividem-se em dois grandes grupos: � PROCARIONTES � EUCARIONTES Proto = Primitivo Cario = Núcleo Ontos = Ser Eu = Verdadeiro Cario = Núcleo Ontos = Ser Ponto de vista evolutivo • Procariontes são antecessoras dos Eucariontes • Fosseis de 3 bilhões de anos – Procariontes • Apesar das diferenças, existem semelhanças na organização molecular e em suas funções – Ex. código genético e síntese protéica Organização das células procariontes • Bactérias – E.coli – parede celular • Proteção mecânica • Dupla camada – externa - peptideoglicanas - interna - lipoproteínas • Complexos protéicos - PORINA – membrana plasmática – • Estrutura lipoproteica - barreira • Complexo protéico da cadeia respiratórias Organização geral das células procariontes mesossomos (invaginações da membrana) Protoplasma das células procariontes • Bactérias – Escherichia coli – polirribossomos (ribossomos + mRNA) – cromossomo • molécula circular única de DNA desnudo • não condensado e não associado a histonas • ancorado à membrana – Na E. coli - cromossomo 1mm • síntese 2 à 3 mil proteínas diferentes – DNA curto - PLASMIDIO Protoplasma das células procariontes Papel do mesossoma na divisão celular Repartição do DNA nucleoide parede plamideo polirribossoma citosol granulo mesossomas membrana plasmática Algumas bactérias contêm plasmídio DNA pequeno e circular Células Eucarionte Eucariontes – compartimentalização celular • partes morfologicamente distintas: – membrana plasmática – citoplasma – núcleo (envoltório nuclear) • riqueza de membranas – compartimentos com diferentes funções metabólicas Cada setor é responsável pela produção de certas moléculas MEMBRANA PLASMÁTICA membrana plasmática • Atividades complexas – Barreira seletiva que controla a passagem de íons e mols. pequenas – Suporte físico para atividade enzimática que nelas se encontram – Processos de endocitose e exocitose – Moléculas de adesão cél-cél e cél-MEC – Receptores específicos de superfície membrana plasmática • mais externa, separa a célula de seu meio extracelular • estrutura trilaminar (“unidade de membrana”) bicamadas lipídicas • composição: fosfolipídios, proteínas funcionais, glicolipídios “projetados” externamente • glicocálice externo: composto de glicoprotéica adsorvida a superfície externa. 6 a 10nm A distribuição dos lipídios é assimétrica Fosfatidilserina Fosfatidiletanolamina Fosfatidilcolina Glicolipidios Exterior Interior 0 10 90 100 100 90 10 0 Interação das proteínas com a membrana Proteínas membranares intrinsecas Proteínas membranares periféricas Solúveis após a destruição da membrana plasmática Solúveis por meios fisico-químicos(pH, concentração do sal) Modos de associação das proteínas à membrana Mérito do GLICOCALICE GLICOCÁLIX glicolipídios e glicoproteínas • Proteção contra agressões mecânicas e químicas • Reconhecimento e adesão celular • Isolamento elétrico do axônio – bainha de mielina • Especificidade do sistema ABO • Responsáveis pela recepção dos sinais que controlam as divisões celulares – alteração = TUMOR • Sítio específico de adesão de toxinas, bactérias e vírus • Propriedades enzimáticas – peptidases e glicosidases Endocitose ferro sob a forma de ferritina colesterol sob a forma de particula de lipoproteina LDL Capa protéica Receptor específico (proteína transmembranar) Exocitose Exemple du mastocyte Antes da estimulação ... … depois da estimulação gradiente de hormônio (AMPc) Receptor especifico (proteina) Resposta celular (pseudopodo) Quimiotactismo Transmissão nervosa Canal regulado pela tensão transmembranar Canal regulado por um neurotransmissor Membrana plasmática CITOPLASMA Citoplasma • Matriz citoplasmática = citossol (água, íons, aminoácidos, enzimas, nucleotídeos, etc.) • Organelas: mitocôndrias, reticulo endoplasmático, aparelho de Golgi, lisossomos, ... • Depósitos de substâncias (inclusões): grânulos de glicogênio, gotículas de lipídios, etc. • Microfibrilas (actina) e Microtúbulos (tubulina): polimerização determina a fluidez sol-gel Citoplasma: sem estrutura visível mesmo quando examinado ao ME organelas + depósitos de substâncias + citoesqueleto CITOESQUELETO Citoesqueleto – forma e função • Três tipos de filamentos principais – Microtúbulos – Microfilamentos de Actina – F. Intermediários Microtúbulos • Citoplasmáticos • Mitóticos • Ciliares • Centriolares Acido usnicoNão tratadas taxol vincristine Colchicina x Microtubulos • Atua de forma semelhante a catastrofina • Detém o crescimento do microtúbulo e causa sua despolimerização • Uso clinico no tratamento da gota ecariótipo Microtúbulos • Contribuem no estabelecimento da morfologia celular • Formam os cílios - AXONEMAS Síndrome de Kartagener • Mutação dos genes que codificam a dineína ciliar • Cílios e flagelos imóveis • Bronquite crônica • Esterilidade feminina e masculina ACTINA • Motilidade celular filopodio lamelipodio Filamentos Intermediários • Papel mecânico • Proteínas fibrosas Filamentos Intermediários • Lâminofilamentos – resistência do envoltório nuclear • Filamentos de queratina – tonofilamento/ epiderme • Filamentos de vimetina – células embrionárias • Filamentos de desmina – Células musculares • Neurofilamentos – neurônios • Filamentos gliais – Astrocitos e Células de Schwan Você é capaz de distinguir? • Reticulo endoplasmático • Complexo de Golgi • Endossomos • Lisossomos SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS Reticulo endoplasmático descoberto com a ME Reticulo Endoplasmático • Retículo Endoplasmático Rugoso – Coberto de ribossomas – Associado à síntese protéica. • Retículo Endoplasmático Liso – se continua com o rugoso e intervém na síntese de lipídios e carboidratos. – Abundante em células hepáticas e glandulares – No músculo estriado – reticulo sarcoplasmático • Desencadeia a contractilidade do citoesqueleto Retículo endoplasmático • Responsável pela biogênese das membranas celulares – síntese de lipídios, proteínas e carboidratos incorporados a uma membrana preexistente – Lipídios são sintetizados na membrana do RE e se glicosidam no C. Golgi ( glicolipídios) – Oligossacarídeos começam a síntese e o processamento no RE e terminam no Golgi REL – outras funções • Síntese de esteróides – Gônadas e supra-renais • Síntese de lipoproteínas – hepatócitos • Desfosforilação da glicose 6-fosfato – hepatócitos – extrai o fosfato • Desintoxicação – hepatócitos REL e Sind Crigler-Najjar • A bilirrubina é solubilizada no REL do fígado pela enzima glicuronil-transferase • Na ausência, ocorre acúmulo de bilirrubina e pacientes ficam ictéricos Complexo de Golgi • pilhas de sacos achatados, túbulos e vesículas – DICTIOSSOMOS • Sintetizam algumas moléculas • Processam moléculas do RE • Incorporadas aos endossomos ou liberadas • Localizado próximo ao núcleo – entre o RE e a MP entrada saída LISOSSOMAS Os lisossomas aparecem nas células sob a forma de vesículas esféricas ou ovais especializadas na digestão intracelular. Aparelho de Golgi Lisossoma primário Lisossoma secundário Lisossomas • São organelas polimorfas • Enzimas hidroliticas – digestão das substâncias da endocitose • Degradam as organelas envelhecidas – autofagia • Substâncias não digerida – Corpos residuais - lisossomos – Pigmentos de desgaste - citosol Doenças de depósitos lisossômicos • Doença de Tay-Sachs – Hexosaminidase A • Doença de Gaucher – Glicosidase • Doença de Niemann-Pick – Esfingomielinase • Mucopolissacaridose – Α-L-iduronase MPS • Acúmulo de GAGs • Lisossomos com deficiência enzimática MPS I MPS VIIcontrole MITOCÔNDRIAS Mitocôndria • Estruturas cilíndricas • Possuem duas membranas – Membrana interna circunda a matriz mitocondrial e é pregeada – Membrana externa – formando o espaço intermenbrana • Possuem enzimas- extração da energia dos alimentos e sua transferência em ATP 3µm 0,5µm Mitocôndrias • N°varia segundo o tipo celular • Se deslocam para a região celular onde a demanda de energia é maior Cortical do rimespermatozoide Mitocôndrias • Presença de cromossomos circulares pequenos • Genes formam RNAt • alguns RNAm – sintetizam proteínas para as próprias organelas RIBOSSOMASRIBOSSOMAS Os Ribossomas são pequenas partículas que podem existir livres na célula ou associadas a outros organelos. Intervêm na síntese protéica. NÚCLEO NÚCLEO • O núcleo ocupa 10% do volume celular total. • Controla todas as reações que ocorrem na célula. • Todas as céls; eucariontes possuem núcleos (exceções) Morfologia do núcleo • A forma do núcleo esta em geral associada a forma da célula • Tamanho varia em função do n°de proteínas e da atividade nuclear • Relação nucleocitoplasmática – proporção ideal entre o volume do núcleo e do citoplasma Conteúdo nuclear • Núcleo contem: – Envoltório nuclear poroso – Matriz nuclear – Nucléolo – 46 cromossomos (DNA+histonas) Núcleo das células somáticas • Os jogos de cromossomos são conservados durante as sucessivas divisões celulares – Ao longo do desenvolvimento embrionário – Do crescimento corporal – Da manutenção dos tecidos na vida pós-natal CÉLULA EUCARIÓTICA ANIMAL Complexo de Golgi R.E. Rugoso Mitocôndria Ribossomas Lisossoma Vacúolo Citoplasma NúcleoNúcleo A junção das células entre si e com a matriz extracelular Parte II Matriz extracelular • Funções – Preencher espaços não ocupadas pelas células – Conferir aos tecidos resistência à compressão e ao estiramento – Constituir um meio para entrada de nutrientes e saída de dejetos – Fornecer pontos para ancoragem celular – Meio de transmissão de sinais inter-celular Matriz extracelular • Componentes: – Fluidos • Glicosaminoglicanas e Proteoglicanas – Fibrosos • Proteínas estruturais (colágeno) • Proteínas adesivas (fibronectina e laminina) Matriz extracelular • Fibras colágenas – Tropocolágeno • Unidade básica • Três cadeias polipeptídica trançada • 1/3 dos aa são glicina • 1/3 são prolinas ou hidroxiprolinas • 1/3 restante outros... – Cadeias se combinam e originam 15 tipos de colágeno – Papel na migração celular – serve para ancoragem Matriz extracelular • Fibronectina • Laminina – Abundante na lâmina basal – Associada ao col IV e Heparansulfato União Célula-Matriz • Contatos focais Durante a migração celular também são estabelecidos esse tipo de contato • Hemidesmossomas União Célula-Matriz • Contatos focais Pontos de adesão que ancoram a célula à matriz extracelular possibilita a movimentação celular União Célula-Matriz • Contatos focais • Hemidesmossomas – Unem as células dos tec epiteliais na lâmina basal – Em forma de discos integrina lamininaCol IV queratina MB União Célula-Matriz • Hemidesmossomas União Célula-Matriz • Hemidesmossomas Uniões transitórias inter-celular • Reconhecimento e adesão celular – Durante respostas imunes – Reparos de feridas – Cessação das hemorragias – Ex. cels. sanguíneas se aderem as células endoteliais pela união de glicoproteínas + selectinas – Adesão hidrofílicas • Durante o desenvolvimento embrionário, antes de se formarem uniões estáveis, as células se reconhecem e se aderem Uniões transitórias inter-celular CAM – glicoproteinas transmembranares que se reconhecem – tem que ser idênticas CAM – cell adhesion molecules Células migram CAM não se reconhecem CAM se reconhecem Células migram Tipos de CAM • Ng-CAM, N-CAM – neurônios, células gliais • L-CAM ou caderina E – hepatocitos, céls; epiteliais • Caderina P – placenta • Caderina N – neurônios Caderinas – glicoproteinas que necessitam de Ca2+ para si ligarem Interações hemofílica x heterofílicas União estáveis entre as células • Células epiteliais se unem de 4 formas: – Junção oclusiva – Cinturão de adesão – Desmossoma – Junção comunicates União estáveis entre as células • Junções oclusivas – Impede a passagem de substâncias pelo espaço intercelular Imediatamente abaixo da superfície do epitélio OCLUDINA CLAUDINA União estáveis entre as células •Cinturão de adesão ou zônula de aderência – Resistência ao epitélio Imediatamente abaixo da superfície do epitélio caderinas Filamentos de actina Placoglobina Catenina Alfa-actina Vinculina Complexo juncional e Zônula de aderência Desmossomas • Junções puntiformes • 0,5 µm de diâmetro • MP separada por 30 a 50nm CADERINAS caderinas Desmossomas • Seu número está relacionado ao esforço mecânico a que as células estão sujeitas, sendo mais numerosas no epitélio de revestimento externo do corpo, no estrato espinhoso da epiderme • Também numeroso no epitélio da mucosa da bexiga urinaria Desmossomas Placas de ancoragem Filamentos Intermediários de queratinaCADERIANS Junções comunicantes • Comunicação entre os citoplasmas das células adjacentes Junções comunicantes • Cada canal é composto por um par de conexões • Estruturas cilíndricas ocas 6 unidades de CONEXINAS Junções comunicantes • pode ser construída e desfeita pela simples concentração ou dispersão de proteínas Conexinas em qualquer ponto de aproximação entre as membranas de células vizinhas. Junções comunicantes • Comparável aos canais de iônicos • Capacidades de se abrir (comumente) e se fechar (>[Ca] no citosol) • Papel importante na morte celular –fecha e impede que produtos que podem causar danos • Passam – Nutrientes – Dejetos metabólicos – Subs. Morfogênicas – Potenciais elétricos Junção sináptica • independente de ser do tipo química ou do tipo elétrica, • tem como característica comum a obrigatoriedade de uma das células desta junção pareada ser um neurônio, Junção sináptica neurotransmissores Membrana pré-sinaptica Membrana pos-sinaptica Botão axonal O estímulo é unidirecional e pode ser excitatório ou inibitório Fenda sináptica Junção sináptica Vesículas sinápticas Membrana pré-sináptica Membrana pós-sináptica Teia sináptica Fenda sináptica
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