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RETÍCULOS ENDOPLASMÁTICOS E RIBOSSOMOS Universidade Estácio de Sá - UNESA Faculdade Estácio de Sá Sergipe FASE Viviane Gomes Portella viviane_portella@yahoo.com.br A figura mostra a relação existente entre o retículo endoplasmático liso e o rugoso, e a íntima relação existente entre o rugoso e a carioteca. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Retículo endoplasmático O Retículo endoplasmático é formado por um conjunto de túbulos e sacos achatados e interconectados, como um labirinto, que se localiza entre o complexo de Golgi e a carioteca. Micrografia eletrônica do Retículo Endoplasmático Rugoso e do Núcleo Retículo Endoplasmático Granular ou Rugoso e Retículo Endoplasmático Agranular ou Liso. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Retículo endoplasmático Quando visto em um microscópio eletrônico distinguem-se dois tipos morfológicos: Biologia Celular Retículo endoplasmático Existe quantidade variável de um ou de outro tipo nas células, dependendo da função celular. • Células que secretam muitos lipídeos, por exemplo, tem mais REG. • Células que secretam muitos lipídeos, por exemplo, tem mais REA. • Ambos segregam em vesículas o que produziram. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Retículo endoplasmático granular É chamado de granular por possuir ribossomos na face externa da membrana. A figura mostra os ribossomos grudados na membrana do REG. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Retículo endoplasmático granular Como os ribossomos são as estruturas celulares que produzem as proteínas, o REG participa da síntese de proteínas. As proteínas sintetizadas são armazenadas nas cisternas até serem utilizadas ou transportadas em vesículas para outros locais da célula. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Retículo endoplasmático agranular • Esses não apresentam ribossomos aderidos à superfície. • Desempenham diferentes funções na célula. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Retículo endoplasmático agranular intimamente ligado as miofibrilas. Biologia Celular Retículo endoplasmático agranular Armazena substâncias diversas e as utiliza para regular a concentração na célula. Exemplo: O cálcio, importante para a contração muscular e para o processo de exocitose. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Retículo endoplasmático agranular Participa da síntese de lipídios, em especial os esteroides, como o colesterol e derivados. Por esta razão, está em maior quantidade de células produtoras de hormônios esteroides. Anti-inflamátório Supressão da resposta imune Atua no metabolismo da glicose Produção de bomba Na+/K+/ATPase (RIM) Estimula os folículos e o endométrio; regula o ciclo menstrual AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Retículo endoplasmático agranular Eliminam substâncias tóxicas durante o processo de intoxicação do organismo, nas células do fígado. Em células de pessoas intoxicadas com barbitúricos, uma espécie de anestésico, por exemplo, existe uma quantidade maior de REA. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Ribossomos Os ribossomos são pequenas estruturas encontradas em todas as células, formados por RNA ribossomal e proteínas ribossomais. O rRNA é sintetizado no nucléolo da célula e no núcleo se associa às proteínas para formar as subunidades ribossomais. Possuem uma subunidade maior e uma subunidade menor. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Ribossomos Os ribossomos fazem a tradução do RNA mensageiro para síntese de proteínas, formando o complexo de tradução. São encontrados nas células sob duas formas: • Livres; • Associados ao retículo endoplasmático granular. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Ribossomos livres Os ribossomos livres são encontrados soltos no citoplasma. Podem ocorrer como um único ribossomo ou em grupos conhecidos como polirribossomos, quando vários estão associados ao mRNA. Polirribossomo Ribossomo mRNA AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Ribossomos livres Ocorrem em maior número que os ribossomos associados ao retículo em células que retém a maioria das proteínas fabricadas. São responsáveis pela síntese das proteínas que estão em solução no citoplasma ou formam elementos móveis ou estruturas citoplasmáticas importantes. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Ribossomos associados ao REG Esses ribossomos são encontrados associados à membrana externa do retículo endoplasmático (RE) constituindo o RE granular. Ocorre em maior número que os ribossomos livres em células que secretam suas proteínas fabricadas (células pancreáticas produtoras de enzimas digestivas). São responsáveis pela síntese de proteínas que formam membranas, ou são empacotadas e estocadas em vesículas no citoplasma ou que são exportadas para o exterior. da AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Recordando: Tradução de proteínas No citoplasma se forma um complexo de tradução, formado pela união de mRNA, tRNA e rRNA (na forma de ribossomos). AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Recordando: Tradução de proteínas A informação é codificada de acordo com os códons presentes na molécula de mRNA. Cada códon é formado por três nucleotídeos e vai significar um aminoácido que a futura proteína terá. Existem três códons, dos 64 existentes, que, ao invés de significar um aminoácido da proteína, indica o final de sua tradução. Os códons e os respectivos aminoácidos se encontram na tabela do código genético. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Recordando: Tabela do código genético Fen – Fenilalanina Leu – Leucina Ile – Isoleucina Met – Metionina Val – Velina Ser – Serina Gln – Glutamina Ans – Asparagina Lis – Lisina Asp - Aspartato His – Histidina Gln – Glutamina Ans – Asparagina Lis – Lisina Asp – Aspastato Glu – Glutamato Cis – Cisteína Trp – Triptofano Arg – Arginina Gli - Glicina Legenda AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Recordando: Tradução de proteínas Os ribossomos fazem a leitura dos códons e, posteriormente, a ligação que une os aminoácidos para formar a proteína. O tRNA traz o aminoácido correspondente aos códons do mRNA. AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Biologia Celular Recordando: Síntese da Transcrição e Tradução AULA 10: Organelas Citoplasmáticas: Retículos endoplasmáticos e ribossomos Complexo de Golgi Endossomos Lisossomos Complexo de Golgi ➢ O complexo de Golgi é formado por um conjunto de sacos achatados que se localiza entre a membrana plasmática e o retículo endoplasmático. ➢ Existe um fluxo contínuo de vesículas que partem e chegam ao CG. Caracterização geral: Complexo de Golgi ✓ O complexo de Golgi é composto por uma ou várias unidades chamadas dictiossomos; ✓ Embora a localizaçãoe o número de dictiossomos variem, de acordo com o tipo celular, apresentam características morfológicas constantes; ✓ Apresenta uma denominada face de entrada ou cis e uma face de saída ou trans. Complexo de Golgi ➢ O complexo de Golgi é como se fosse uma central de distribuição da célula. ➢ Ele recebe proteínas e lipídios do retículo endoplasmático através de vesículas transportadoras e fazem o seu empacotamento e remessa para outros locais da célula e até para fora da célula. Complexo de Golgi Algumas moléculas são modificadas no complexo de Golgi, antes de serem enviadas ao seu destino. Elas podem sofrer, por exemplo: • Glicosilação: adição de carboidratos; • Fosforilação: adição de fosfato; • Sulfatação: adição de enxofre; • Proteólise: clivagem por ação enzimática. Complexo de Golgi Células caliciformes do intestino do rato. Possuem desenvolvidos os retículos e o C. de Golgi. Azul – lectina marca muco; Vermelho – Actina; Verde – núcleo. Células que possuem intensa atividade secretória normalmente apresentam complexo de Golgi bastante desenvolvido. Complexo de Golgi O complexo de Golgi também é importante por originar as organelas chamadas lisossomos, que são um tipo de vesícula específica. Lisossomo secundário fusão com fagossomo Lisossomo primário Complexo de Golgi Complexo de Golgi O complexo de Golgi também origina, nos espermatozoides, o acrossoma, uma vesícula presente em sua cabeça, que armazena enzimas importantes para o processo de fecundação. Formação do endosso na célula. Destinos dos receptores envolvidos na endocitose. Os receptores podem retornar para a membrana (1), podem ser degradados nos lisossomos (2), serem direcionados para outro domínio na membrana por transcitose (3). Endossomos Os endossomos são pequenas vesículas encontradas entre a membrana plasmática e o complexo de Golgi, que transporta material proveniente da endocitose. Endossomos Os endossomos são divididos em: • Primários: encontram-se bem próximos à membrana plasmática. • Secundários: estão mais próximos ao núcleo. Mecanismo de transcitose da imunoglobulina Endossomos O conteúdo dos endossomos pode ser direcionado para reciclagem pela célula, para os lisossomos ou para outro domínio da membrana através de transcitose. Lisossomos ➢ Os lisossomos são vesículas que partem do complexo de Golgi contendo no seu interior enzimas hidrolíticas ácidas. ➢ As enzimas lisossomais foram produzidas no REG e depois transferidas para o complexo de Golgi. ➢ Os lisossomos participam de processos de digestão de partículas englobadas (fagocitose e pinocitose) e de processos de autofagia. Lisossomos Nos lisossomos também acontece a reciclagem das macromoléculas que não são mais úteis à célula. Digestão de moléculas que não são mais úteis na célula, dentro dos lisossomos. Lisossomos Mutações em genes que codificam as enzimas lisossomais podem prejudicar seu funcionamento e provocar o acúmulo de macromoléculas nos lisossomos, originando as doenças lisossômicas de depósito, como a Doença de Gaucher. Tipo 1: Mais comum, frequente em judeus Ashkenazi, aparece em qualquer idade principalmente adulta, não afeta o cérebro, manifesta baço e fígado aumentados, anemia e baixa contagem de plaquetas, pode apresentar degradação óssea. Tipo 2: Forma mais grave, começa nos seis primeiros meses de vida, sem predisposição étnica, baço e fígado aumentados e dano cerebral progressivo, geralmente morte aos dois anos de idade. Tipo 3: Afeta jovens, mais evidente na região de Norbotten da Suécia, problemas cerebrais crônicos, dificuldade de movimento e equilíbrio, problemas auditivos e dificuldade de aprendizado. Lisossomos ➢ Os lisossomos possuem uma bomba de H+ em sua membrana, que transportam esses íons para o seu interior para manter o pH ácido, necessário para a atividade das enzimas. ➢ Para se proteger da ação das suas próprias enzimas, sua membrana possui um revestimento de glicoproteínas. ➢ Caso o conteúdo dos lisossomos extravase, não há risco para a célula porque o pH do citoplasma não é ideal para a atividade das enzimas. Lisossomos e digestão celular ➢ Os lisossomos participam do processo de digestão intracelular do material que foi fagocitado ou pinocitado pela célula. ➢ Eles se juntam aos endossomos formados (fagossomo ou pinossomo) e despejam as enzimas digestivas em seu interior. 1- Patógeno 2- Fagossomo 3- Lisossomo 4- Vacúolo digestório 5- Citoplasma 6- Membrana plasmática A- Fagocitose B- Fagolisossomo C- Clasmocitose Legenda Lisossomos e digestão celular Digestão celular de um patógeno que foi fagocitado. Lisossomos e autofagia ➢ Quando algum elemento celular, como organelas, por exemplo, deixa de funcionar adequadamente, é englobado por membrana formando um autofagossoma. ➢ Os lisossomos se fundem ao fagolisossomo e despejam suas enzimas no seu interior, que farão a degradação e a reciclagem dos nutrientes. Peroxissomos Organela arredondada, citoplasmática Os peroxissomos são organelas presentes em todas as células, também constituindo- se de pequenas vesículas limitadas por membrana. Peroxissomo Peroxissomos ➢ São chamados dessa forma por possuírem, no seu interior, a enzima catalase, que tem como função decompor o H2O2 (peróxido de hidrogênio) em água de oxigênio, prevenindo lesões oxidativas da célula. H202 H20 e 02 ➢ O peróxido de hidrogênio é formado a partir de espécies reativas de oxigênio provenientes das reações de oxidação que ocorrem nas mitocôndrias, retículo endoplasmático e citoplasma. Peroxissomos ➢ Os peroxissomos realizam a oxidação de ácidos graxos, de aminoácidos, de purinas, ácido úrico e outras moléculas. ➢ A oxidação realizada nos peroxissomos está mais envolvida na produção de energia térmica do que na produção de ATP, que ocorre na mitocôndria. ➢ Nas células do fígado e dos rins os peroxissomos estão envolvidos na oxidação do álcool. MITOCÔNDRIAS Universidade Estácio de Sá - UNESA Faculdade Estácio de Sá Sergipe FASE Viviane Gomes Portella viviane_portella@yahoo.com.br Célula Eucarionte Organelas citoplasmáticas • São pequenos compartimentos localizados no citoplasma, onde ocorrem determinadas reações químicas celulares; • Características das células eucariontes; • Algumas, como os ribossomos, não são compartimentos membranosos. Mitocôndrias As mitocôndrias são organelas presentes em quase todos os tipos de células eucariontes. A quantidade de mitocôndrias em uma célula varia de acordo com a atividade metabólica da célula. As mitocôndrias podem ter vários formatos diferentes, dependendo do tipo de célula. Mitocôndria e sua estrutura Características gerais: morfologia e funções; ✓ Morfologia: as mitocôndrias são cilindros rígidos e alongados, com 0,5 a 1mm de diâmetro e 3mm de comprimento; ✓ Seu número varia segundo o tipo celular; ✓ Células hepáticas podem ter entre 1.000 e 2.000; Mitocôndria Compartimentos mitocondriais As mitocôndrias têm duas membranas – uma interna e outra externa – que dão lugar a dois compartimentos, o espaço intermembrana e a matriz mitocondrial. Características gerais: morfologia e funções; ✓ Em alguns tipos celulares as mitocôndrias se encontram imobilizadas em lugares fixos. Célula muscular estriada DNA mitocondrial ➢ As mitocôndrias possuem DNA próprio, várias cópias de pequenas moléculas circulares que codificam algumas proteínas que participam da fosforilação oxidativa. ➢ A maior parte das proteínas mitocondriais são codificadas por genes que estão localizados no núcleo da célula. DNA(genoma) de uma mitocôndria Lynn Margulis, fundadora da Teria da Endossimbiose Teoria da endossimbiose ➢ A teoria da endossimbiose consiste em supor que mitocôndrias (e cloroplastos), em um passado distante, eram bactérias aeróbias que foram incorporadas pelas células eucariontes anaeróbias. ➢ As células eucariontes passaram a poder utilizar o oxigênio para produção de energia, de forma muito mais eficiente, e forneceram proteção com relação ao meio externo às “células invasoras”. Teoria da endossimbiose Algumas evidências suportam a teoria da endossimbiose, como por exemplo: • A presença de DNA próprio; • O DNA é circular como nas bactérias e segue o mesmo código genético; • Os ribossomos mitocondriais se assemelham aos ribossomos bacterianos; • A membrana interna da mitocôndria se assemelha à membrana das bactérias; • A capacidade de se multiplicar dentro da célula, por fissão, da mesma forma que as bactérias se multiplicam. -DNA circular; -Conta com uma quantidade pequena de sequências não-gênicas, isto é, que não se transcrevem, e que às vezes são muito curtas; -As moléculas de RNA que transcrevem o DNA se processam enquanto se sintetizam. Crescimento e divisão da organela: fusão e fissão; -As mitocôndrias das células vivas são dinâmicas frequentemente se dividindo, fusionando e mudando de forma. -O número e a forma variam em diferentes tipos celulares e pode mudar em diferentes condições fisiológicas, desde esféricas para cilíndricas ou um reticulo de única organela. -Podem existir muitas cópias do genoma dentro das organelas, e o numero de cópias depende das taxas de fissão e fusão. Funções das mitocôndrias ➢ As mitocôndrias são o local onde ocorre a produção da maior parte da energia que a célula precisa para manter as suas funções vitais. ➢ O processo de produção de energia com participação das mitocôndrias se chama Respiração Celular Aeróbia. ➢ Na respiração celular aeróbia acontece a produção de ATP (adenosina tri fosfato), que é utilizada como fonte direta de energia pela célula. ATP ADP + Pi + Energia Importância do ATP O ATP, produzido pela respiração celular aeróbia, pode ser prontamente quebrado, liberando a energia que está armazenada em sua molécula, na ligação com o terceiro fosfato. ATP – adenosina trifosfato ADP – adenosina difosfato Pi – fosfato inorgânico Produção de ATP ADP + Pi + Energia ATP Na respiração celular aeróbia ocorre a fosforilação oxidativa do ADP em ATP. ATP – adenosina trifosfato ADP – adenosina difosfato Pi – fosfato inorgânico A energia utilizada para isso é proveniente da quebra dos nutrientes (carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos). O esquema mostra as principais fontes de energia e como se comportam metabolicamente. Respiração celular aeróbica A respiração celular aeróbia é composta por um conjunto de reações de oxidação e redução, que conta, portanto, com a participação do oxigênio. A glicose, proveniente dos carboidratos da alimentação, é a principal fonte de energia, embora existam outras. Reação geral da respiração celular aeróbica Quando a glicose é utilizada como fonte de energia, temos a reação geral: Portanto, é a oxidação da glicose até haver a produção de gás carbônico, água e liberação de energia. C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 2 H2O + Energia Respiração celular aeróbica A primeira etapa da respiração celular aeróbica, quando a glicose é utilizada, é sua quebra em duas moléculas de ácido pirúvico, denominada glicólise. Esta etapa ocorre ainda no citoplasma. Reação compacta da glicólise AULA 09: Organelas Citoplasmáticas: Mitocôndrias e Cloroplastos Respiração celular aeróbica As duas moléculas de ácido pirúvico entram na mitocôndria e dentro dela geram, cada uma, uma molécula de Acetil-coenzima A. Reação que acontece na matriz da mitocôndria. Respiração celular aeróbica As duas moléculas de Acetil-coA passam por uma série de reações químicas denominadas de Ciclo de Krebs. AULA 09: Organelas Citoplasmáticas: Mitocôndrias e Cloroplastos Respiração celular aeróbica A energia liberada é utilizada pela enzima ATPsintase para produção de moléculas de ATP, fosforilando o ADP. Cadeia respiratória: Fluxo de elétrons (e ) provenientes do NADH e FADH acoplado a um bombeamento de H para o espaço intermembranar. Prótons H retornando para a matriz mitocôndia ativando a enzima ATPsintate, responsável pela síntese de ATP - + + A cadeia respiratória contém 5 principais complexos enzimáticos presentes na membrana interna mitocondrial Complexo I NADH desidrogenase Complexo II Succinato desidrogenase Complexo III Ubiquinona Citocromo redutase Complexo IV Citocromo C oxidase Complexo V ATP sintase Respiração celular aeróbica No Ciclo de Krebs são liberados elétrons, que são transportados por duas moléculas, o NAD+ (nicotinamida adenina dinucleotídeo) e o FAD (Flavina adenina dinucleotídeo). O NADH e o FADH2 formados vão para a última etapa, denominada Fosforilação Oxidativa, quando a maior parte do ATP é produzida. Os elétrons passam de forma sequencial para as moléculas presentes na membrana das cristas mitocondriais, liberando energia. 3 vias da respiração cellular 1) Glicólise no citoplasma produz 2 moléculas de ATP 2) Ciclo de Krebs na matriz mitocondrial produz 2 moléculas de ATP 3) Cadeia respiratória na membrana interna e cristas mitocondriais, produz 34 moléculas de ATP Cloroplastos ➢ Os cloroplastos fazem parte de um grupo de organelas chamadas de plastídeos. ➢ Estão presentes em células vegetais e de algas. ➢ São as organelas que conferem coloração verde às algas e plantas, devido ao seu conteúdo de clorofila, um pigmento verde. ➢ São responsáveis pelo processo de fotossíntese. AULA 09: Organelas Citoplasmáticas: Mitocôndrias e Cloroplastos Estrutura dos cloroplastos São dotados de duas membranas, que formam o envelope do cloroplasto. Entre as duas membranas há um espaço intermembranas. No seu interior existem os tilacoides, que são como sacos achatados e empilhados, formando o grana. Nos tilacoides ocorre uma importante etapa da fotossíntese, a captação da energia luminosa. Cloroplasto dentro de uma célulaEstrutura de um cloroplasto Estrutura dos cloroplastos Fotossíntese O processo de fotossíntese consiste na utilização de energia luminosa para fixação do carbono, do gás carbônico da atmosfera, produzindo glicose. 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Importância da fotossíntese A fotossíntese é a fonte de carboidratos (glicose) utilizados por todos os seres vivos para produção de energia. É também por meio da fotossíntese que é produzido o oxigênio que os seres vivos respiram. A fotossíntese ainda promove a redução da quantidade de gás carbônico da atmosfera. Colaboração entre cloroplasto e mitocôndria
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