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BIOLOGIA CELULAR AGLAYA BARROS COELHO APRESENTAÇÃO UNIDADE 4. Citoplasma 4.1 Citoesqueleto: filamentos proteicos e os mecanismos de mobilidade celular; 4.2 Mitocôndrias; 4.3 Endossomos; 4.4 Retículos endoplasmático; 4.5 Ribossomos; 4.6 Complexo de Golgi; 4.7 Cloroplastos. CITOPLASMA Compreende o espaço entre a membrana celular e a carioteca. Encontramos imerso o citoesqueleto e as organelas citoplasmáticas. Denominações: MATRIZ CITOPLASMÁTICACITOPLASMA FUNDAMENTAL CITOSOL Dois territórios principais CITOPLASMA INTERIOR EXTERIOR Do sistema de organelas e estruturas membranosas Representado pela matriz citoplasmática ou citosol. FRACIONAMENTO CELULAR Nuclear Mitocondrial Sobrenadante solúvel ou citosol Proteínas e as enzimas solúveis do citoplasma https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSyBNhg75aXzpZjBy7owSXlEf-b_9TVfRBeXTJEPkfsRFxS2xXezg HIALOPLASMA Faz parte do citoplasma/ citoplasma fundamental. Solução aquosa contendo grande quantidade de moléculas orgânicas e inorgânicas. Considerado um coloide. No citosol realiza-se a maior parte das funções citoplasmáticas. Macromoléculas, enzimas, ribossomas, trama do citoesqueleto e número variável de corpúsculos de inclusão ou inclusões citoplasmáticas (grânulos de glicogênio, gotículas de lipídios ou cristais) MATRIZ CITOPLASMÁTICA Sistema vacuolar Inclusões Citoesqueleto Citoplasmáticas Glicogênio* Inclusões lipídicas Inclusões cristalinas Pigmentos Glicogênio – forma intracelular de armazenamento de glicose nas células animais. Aumento da disponibilidade de glicose MATRIZ CITOPLASMÁTICA Tumefação da célula Enzima glicogênio sintetase citosólica - produz grandes polímeros que constituem a molécula de glicogênio (forma de depósito intracelular de glicose de efeito osmótico desprezível). I N C L U S Õ E S MATRIZ CITOPLASMÁTICA Armazenam glicogênio em grandes quantidades em algumas fases de sua atividade vital. Hepatócitos perilobulares em crianças e adolescentes normais acumulam glicogênio dentro do núcleo celular, ocorre no diabetes ou glicogenoses também. *Importante na manutenção da glicemia mesmo após horas de jejum. I N C L U S Õ E S HEPATOCITOS* MIÓCITOS LEUCÓCITOS NEUTRÓFILOS CERTOS EPITÉLIOS Inclusões lipídicas O acúmulo mais comum são: Funcionam como reserva concentrada de nutrientes para todo o organismo. MATRIZ CITOPLASMÁTICA Triglicerídeos Triacilglicerol Células musculares Adipócitos Hepatócitos Glândulas sebáceas Glândulas endócrinas I N C L U S Õ E S Cristalinas Pode ser formada por proteínas de natureza desconhecida, apoferritina + ferro, que apresentam-se em forma de cristais. Importância pouco conhecida. MATRIZ CITOPLASMÁTICA I N C L U S Õ E S Pigmentos São frequentes em células de vida longa e aparecem com a idade. Acredita-se representar estágios finais da desintegração dos vacúolos autofágicos que com o passar do tempo acumulam resíduos não- digeríveis. MATRIZ CITOPLASMÁTICA I N C L U S Õ E S CITOESQUELETO Estrutura filamentosa na matriz citoplasmática. http://image.slidesharecdn.com/tema8-140219130524-phpapp01/95/tema-8-citosol-y-citoesqueleto-10-638.jpg?cb=1421932702 CITOESQUELETO Composição Microfilamentos; Filamentos intermediários; Microtúbulos; Macromoléculas proteicas. CITOESQUELETO Função Estabelecer a forma da célula e permitir que esta se modifique; Manter a posição das organelas; Permitir o movimento celular; Participar da divisão celular. CITOESQUELETO As atividades depende dos tipos de filamentos Microtúbulos – formados por tubulina; Microfilamentos – formados por actina; Filamentos intermediários – formados por uma família de proteínas fibrosas Vimetina; Queratina; Desmina. https://s-media-cache- ak0.pinimg.com/originals/50/2c/44/502c44bc99e5a01eed3599948b58258d.gif MICROTÚBULOS Disposições paralelas de microtúbulos – fusos mitóticos, raios astrais de células em divisão, elementos longitudinais dos axônios e dos flagelos. Funções MECÂNICA MORFOGÊNESE POLARIZAÇÃO E MOTILIDADE CELULAR TRANSPORTE INTRACELULAR MOTILIDADE Mecânica – torna o sistema microtubular facilmente deformável e especialmente pouco adaptado para suportar tensões. Morfogênese – relacionado a aquisição da forma durante a diferenciação celular. Polarização e motilidade celular – relacionado a localização e movimento das organelas. MICROTÚBULOS MICROTÚBULOS Transporte intracelular – suporte para que as proteínas transportem diversas estruturas. Motilidade – estrutura fundamental dos cílios e flagelos. FILAMENTOS PROTEICOS E OS MECANISMOS DE MOBILIDADE CELULAR Movimentos celulares Contração celular; Citocinese; Movimento de microvilosidades; Movimentos ameboides; Movimentos morfogenéticos; Movimento de organelas; Movimento de cílios e flagelos; Movimento dos cromossomos na divisão. FILAMENTOS PROTEICOS E OS MECANISMOS DE MOBILIDADE CELULAR Proteínas motoras são filamentos como a dineína e cinesina também fazem parte do citoesqueleto; Elas trabalham em conjunto com os microtúbulos e as miosinas (que atuam com as actinas), fazendo o deslocamento das organelas, das estruturas; Também fazem parte da estrutura de cílios e flagelos. MITOCÔNDRIAS MOTILIDADE – CONTRAÇÃO BIOSSÍNTESE DE MATERIAIS CELULARES TRANSPORTE ATIVO TRANSMISSÃO DE SINAIS ENDOCITOSE-EXOCITOSE MITOSE - MEIOSE http://www.vestibulandoweb.com.br/biologia/teoria/celula.asp ATPADP + Pi CARBOIDRATOS GORDURAS ALIMENTOS O2 CO2 + H2O RESÍDUOS – dejetos ou produtos finais do metabolismo MITOCÔNDRIAS Encontradas em todos os tipos celulares. Pode sofrer modificações sutis na sua forma de acordo com sua atividade. Se localizam na região de maior demanda de energia da célula. Sua movimentação na célula é devido aos microtúbulos. MITOCÔNDRIA Composta por duas membranas Externa Interna Dois compartimentos Espaço intermembranoso Matriz mitocondrial MITOCÔNDRIA Um fosfolipídio duplo – impede a passagem da maioria dos solutos; Diversas proteínas transportadoras – permite a passagem seletiva de partículas e moléculas; Moléculas envolvidas na oxidação da fosforilação oxidativa; ATP sintetase – fosforilação oxidativa.COMPOSIÇÃO MATRIZ MITOCONDRIAL Complexo enzimático piruvato desidrogenase – descarboxilação oxidativa; Enzimas do ciclo de Krebs; O2, ADP, fosfato; Coenzimas A(CoA) e NAD+; Enzimas que quebram os ácidos graxos; Grânulos de tamanho distintos; Várias cópias de moléculas de DNA; 13 tipos de RNAm; 2 tipos de RNAr; 22 tipos de RNAt. Funções Gerar ATP; Descarboxilação oxidativa - na matriz mitocondrial; Reações do ciclo de Krebs – matriz mitocondrial; Oxidações da fosforilação oxidativa – membrana interna da mitocondria.; MITOCÔNDRIA PATOLOGIAS Doença de Luft - Doença rara. Caracterizada: mutação do DNA mitocondrial que reflete: No numero de mitocôndrias Na forma das cristas Na produção energética Fisiopatologia: aumento na quantidade de mitocôndrias no tecido muscular esquelético. Aumento do metabolismo basal. Tto: dos sintomas PATOLOGIAS Miopatia Mitocondrial infantil Doença fatal. Fisiopatologia: lesão no músculo estriado esquelético e disfunção renal. Ausência de enzimas na cadeia transportadora de elétrons RETICULO ENDOPLASMATICO O retículo endoplasmático ou ergastoplasma, é formado a partir da invaginação da membrana plasmática, constitui uma rede membranosa que pode ter morfologia tubular ou de pilhas achatadas.Existem dois tipos de retículo endoplasmático: Retículo endoplasmático liso; Retículo endoplasmático rugoso. O retículo endoplasmático liso (REL), também chamado retículo endoplasmático agranular. Formado por sistemas de túbulos cilíndricos e vesículas interconectadas e sem ribossomos aderidos à membrana. RETICULO ENDOPLASMATICO LISO Características Localizado próximo ao núcleo da célula; Extremamente desenvolvido em inúmeros tipos celulares como: musculo esquelética, túbulos renais, fígado, gônadas e pâncreas. RETICULO ENDOPLASMATICO LISO Funções Participa da síntese e metabolização dos lipídeos na célula. Esteróides, fosfolipídios e outros lipídios Participa do transporte intracelular. Participa do controle do cálcio. Participa dos processo de desintoxicação do organismo. RETICULO ENDOPLASMATICO LISO RETICULO ENDOPLASMATICO LISO obs.: A CONVERSÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS COMO HERBICIDAS, DESFOLHANTES, CONSERVANTES E CORANTES ALIMENTARES, MEDICAMENTOS OU DEJETOS INDUSTRIAIS É REALIZADA ATRAVÉS DO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO DETOXIFICAÇÃO FÍGADO TRANSFORMA COMPOSTOS HIDROFÓBICOS EM HIDROFILICOS FACILITAÇÃO DA EXCREÇÃO. Processo de síntese de lipídeo 1º. : Após a formação do ácido fosfatídico no citoplasma, este é inserido na membrana, promovendo um crescimento da face citoplasmática do REL. 2º. : Alteração da cabeça polar do lipídio pela inserção de grupos polares. 3º.: Translocação dos fosfolípidios para a face interna por ação das filipases. RETICULO ENDOPLASMATICO LISO Processo de desintoxicação Algumas drogas insolúveis tendem a acumular no organismo como: Herbicidas, Inseticidas, Aditivos da indústria alimentícia Alguns medicamentos - (fenobarbital). No processo de desintoxicação uma série de reações de oxidação ocorrem no REL das células hepáticas, epiderme rins e pulmões, permitindo que essas substâncias insolúveis torna-se solúveis e sejam eliminadas. RETICULO ENDOPLASMATICO LISO Processo de metabolização do glicogênio Glicogenólise: degradação do glicogênio nas células hepáticas por ação da enzima glicose-6- fosfatase, presente na membrana luminal do REL, liberando glicose para a corrente sanguínea. Glicogênio glicose-6-fosfato glicose + fosfato RETICULO ENDOPLASMATICO LISO Contração muscular O retículo endoplasmático liso tem tudo a ver com a contração muscular: 1º. funciona seqüestrando íons de cálcio do citosol, auxiliando o controle da contração muscular; 2º. O estímulo para a contração é geralmente um impulso nervoso que se propaga pela membrana das fibras musculares, atingindo o retículo endoplasmático liso (onde há cálcio armazenado); 3º. libera íons de cálcio no citoplasma. RETICULO ENDOPLASMATICO LISO Contração muscular 4º. Ao entrar em contato com as miofibrilas, o cálcio desbloqueia os sítios de ligação de actina, permitindo que se ligue a miosina, iniciando a contração muscular. 5º. Assim que cessa o estímulo, o cálcio é rebombeado para o interior do retículo sarcoplasmático * 6º. cessa a contração muscular. *Nas células musculares o REL é denominado de retículo sarcoplasmático. RETICULO ENDOPLASMATICO LISO Processo da metabolização do glicogênio RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Também conhecido como: Retículo endoplasmático granuloso – REG. Ergastoplasma (do grego ergozomai, que significa “elaborar”, “sintetizar”). Constituição Formado por sistemas de vesículas achatadas com ribossomos aderidos á membrana, o que lhe confere aspecto granular; Possui uma parede formada por uma unidade de membrana que delimita as cavidades, denominadas de cisternas do retículo endoplasmático. essas cavidades podem ser chamadas também de cisternas, lúmen ou luz. O REG apresenta na sua superfície os ribossomos. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Origem Formado a partir da invaginação da membrana plasmática. Localização Se estende a partir do envoltório nuclear e percorre grande parte do citoplasma formando uma rede tridimensional de cavidades que se intercomunicam. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Características do REG ESTRUTURA As membranas do REG são lipoproteícas e assimétricas; Os lipídios mais abundantes são os fosfolipídios. CONTEÚDO O conteúdo das cisternas varia de acordo com o tipo de retículo, tipo celular e estado fisiológico da célula. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO REG e Ribossomos Os ribossomos associados ao REG estão na forma de polirribossomos, ou seja, unidos através de uma molécula de RNAm, e, portanto, encontram-se em plena atividade de síntese proteica. Essa associação ocorre através da: Subunidade maior do ribossomo com o REG. Subunidade menor com o RNAm. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO REG, Poliribossomos e Proteínas As proteínas produzidas pelos polirribossomos aderidos ao REG são destinadas a: Permanecer na própria organela; Ser transportada ao Complexo de Golgi; Formar lisossomos; Compor a membrana plasmática; Ser secretada pela célula. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Classificação da célula, loca e tipo de síntese 1-células que sintetizam ativamente proteínas que não são segregadas nas cisternas do REG e permanecem no citosol; 2-células que sintetizam e segregam proteínas nas cisternas do retículo e exportam essas proteínas diretamente, sem acumula-las em grânulos. 3-células que sintetizam proteínas segregadas nas cisternas no REG passam para o Golgi e, depois são acumuladas em grânulos que, geralmente permanecem nas células para uso posterior. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Classificação da célula, loca e tipo de síntese 4-células que sintetizam, segregam e acumulam proteínas em grânulos de secreção, que serão exportados por exocitose. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Células que sintetizam ativamente proteínas que não são segregadas nas cisternas do REG e permanecem no citosol. As proteínas são sintetizadas pelos polirribossomos no citoplasma. As proteínas que devem permanecer no: Citossol – livres; Núcleo; Mitocôndrias; Peroxissomos. EX: eritroblasto, células embrionárias, células tumorais. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Células que sintetizam e segregam proteínas nas cisternas do retículo e exportam essas proteínas diretamente sem acumulá-las em grânulos. A síntese proteica é realizada pelos polirribossomos aderidos ao REG. Apresentam C. Golgi desenvolvido; Ausência de grânulos. Ex: fibroblastos e plasmócitos. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Células que sintetizam proteínas segregadas nas cisternas do REG passam para o Golgi e, geralmente permanecem nas células para uso posterior. Apresentam no citoplasma grânulos contendo proteínas e enzimas para diversas funções. Ex: leucócitos, eosinófilos, neutrófilos, monócitos, macrófagos. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Células que sintetizam, segregam e acumulam proteínas em grânulos de secreção, que são exportados por exocitose. Produzem enzimas digestivas empacotadas em vesículas ou grânulos envoltos por membrana que serão secretadas para digerir os alimentos; Ex: pâncreas – células secretoras exócrinas; glândulas salivar parótida. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO REL X REG São visíveis apenas ao microscópio eletrônico. O tipo de reticulo e a sua quantidade por célula varia entre os diferentes tipos celulares, e de acordo com a atividade de síntese celular. O REG – na maioria das células é constituído por lâmina achatada disposta paralelamente; O REL – mostra-se geralmente com vesículas globulares ou como túbulos contorcidos que podem ter continuidade com o REL. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO COMPOSIÇÃO QUIMICA Pode ser determinada in situ, através de: Metodos citoquímicos – pelo uso de enzimas;RER – glicose-6-fosfatase. Fração isoladas da célula. OBS.: essa enzima participa da obtenção de glicose a partir do glicogênio, na glicogenólise. A glicose-6-fosfatase presente nas células do tecido retirará o fosfato da glicose-6-fosfato. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO Função Síntese e interiorização de cadeias polipeptídicas é uma função especifica do REG. RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO ENDOSSOMOS Encarregados de receber o material que entra na célula por endocitose. Convertem-se em lisossomos ao incorporar enzimas hidrolíticas provenientes do Complexo de Golgi. Relacionada ao transito de ligantes e receptores. RIBOSSOMOS Sitio onde os aminoácidos são encadeados para formar proteínas; São moléculas grandes, formadas por diversos RNA (RNA ribossômico) e diversas proteínas; A produção de diversas proteínas ocorrem pelo processo conhecido como tradução. RIBOSSOMOS Formado por duas subunidades, uma maior (60S) e uma menor (40S) - Eucarioticos; RIBOSSOMOS Origem DNA DNA SATNOR Regiões satélitesRegiões organizadoras do nucléolo. Unidades ribossomais imaturas Protéinas ribossomais Duas subunidades Menor X Maior RNAm Ribossomo funcional N U C L E O CITOPLASMA RIBOSSOMOS Distribuição na célula Livres no citoplasma – produz proteína utilizada no interior da célula; Fixos no REG – ficam depositadas no reticulo para depois serem encaminhadas ao Complexo de Golgi para sofrerem modificações e encaminhados para a membrana celular ou para a produção de secreção; Algumas organelas – mitocôndrias (produz proteínas das mitocôndrias). RIBOSSOMOS ETAPAS DA SÍNTESE PROTEÍCA Iniciação; Alongamento; Terminação. RIBOSSOMOS ETAPAS DA SÍNTESE PROTEÍCA Iniciação Regulada pela presença de certas proteínas denominadas de fatores de iniciação (IF) METionil RIBOSSOMOS ETAPAS DA SÍNTESE PROTEÍCA Alongamento Consiste na ligação dos códons aos sítios P e A da subunidade menor do ribossomo. Após os dois estarem ligados o 1º se solta e a Met. faz ligação com a proteína do 2º sítio. Em seguida o RNAm desliza para o 1º sitio deixando o segundo vago para fazer uma nova ligação. RIBOSSOMOS ETAPAS DA SÍNTESE PROTEÍCA Terminação Ao deixar o sítio A vazio, este é ocupado por um fator de terminação (TF); A proteína se torna independente do RNAm e, então se libera do ribossomo. RIBOSSOMOS PRODUÇÃO DE PROTEÍNAS DNA RNAm Transcrição N Ú C L E O Ribossomo funcional CITOPLASMA DA CÉLULA RNAt Leva para o ribossomo a matéria prima para a produção de proteínas (aminoácidos) Enzimas especificas irão fazer com que haja a ligação química entre os aminoácidos - proteínas Tradução http://1.bp.blogspot.com/- 8Kmv30aeZtI/Tejji84SSII/AAAAAAAAAbo/QnbjmT2xTgc/s1600/S%25C3%25ADntese+da+produ%25C3%25A7%25C3%25A3o+de+prote%25C3 %25ADnas.jpg RIBOSSOMOS http://www.colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/images/51.jpg http://theamazingbiology.weebly.com/uploads/1/5/4/3/15438878/7469464_orig.jpg ENZIMA CATALISADORA MENSAGEIRO COMPLEXO DE GOLGI Conhecido como zona de Golgi ou aparelho de Golgi; Encontrado em todas as células eucarióticas. Apresenta: Forma irregular – composta por pilhas de dobras de membranas interligadas formando cisternas – cada cisterna compreende um disco de membrana plana (fechada) que inclui enzimas especiais que modificam ou ajudam a modificar proteínas que serão transportadas. Número variável de vesículas circulares achatadas e por vesículas esféricas de diversos tamanhos, que parecem brotar das primeiras. COMPLEXO DE GOLGI Localização Varia de acordo com o tipo e função da célula; Quase sempre ao lado do núcleo; Células secretoras – muito desenvolvida, e se encontra entre o núcleo e os grânulos de secreção; Neurônios – aparece sob forma de agregados que circundam o núcleo. COMPLEXO DE GOLGI Tamanho Pequeno – células musculares; Médio – células enteroendócrinas; Grande – células que secretam glicoproteínas. COMPLEXO DE GOLGI Estrutura Face convexa – chamada de face CIS ou proximal, por estar mais próxima do núcleo e do RE. Face oposta – face TRANS ou distal, por estar mais distante do núcleo e do RE. COMPLEXO DE GOLGI Constituição Constituído por estruturas semelhantes a sacos membranosos, achatados e empilhados; Possui membranas lipoproteicas, com 35 a 45% de lipídeos e 60 a 65% de proteínas; Possui, também, cisternas de Golgi e as vesículas de transição. COMPLEXO DE GOLGI Constituição cisternas do complexo de Golgi Curvas formadas pelas pilhas de sáculos; Nelas ocorrem a hidrólise parcial da fração glicídica das glicoproteínas, adição de açucares. E a sulfatação de proteínas, lipídeos e de glicídios. COMPLEXO DE GOLGI Constituição vesícula de transição Vesículas esféricas, associadas aos sáculos; Transportam substâncias do RE, para o Complexo de Golgi que realizam a síntese. Secretam substâncias dos lisossomos ou na membrana plasmática. COMPLEXO DE GOLGI Função Separação e endereçamento das moléculas sintetizadas nas células, encaminhando-as para as vesículas de secreção. Polimerização de açucares; Síntese da porção glicídica dos proteoglicanos; Participa no metabolismo dos lipídios. COMPLEXO DE GOLGI Imagens: http://bbdddbi.files.wordpress.com/2009/09/complexo-de-golgi1.jpg http://www.ufmt.br/bionet/conteudos/15.11.04/Comp_G5.jpg http://farm4.static.flickr.com/3487/3965794086_c0c1437a5b_o.jpg http://professores.unisanta.br/maramagenta/Imagens/ANATOMIA/ golgi.bmp http://www.bioapuntes.cl/apuntes/flujo-de-membranas.JPG REFERÊNCIAS REFERÊNCIAS LIVRO PROPRIETÁRIO. Introdução à Biologia Celular. Organização Sandra Helena Mayworm. 1ª ed. SESES, Rio de Janeiro, 2014. DE ROBERTIS, Eduardo. Bases da Biologia Celular e Molecular. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006. JUNQUEIRA, J. CARNEIRO, L. Biologia Celular e Molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
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