05 Complexo de Golgi

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Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● CITOLOGIA 
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COMPLEXO DE GOLGI 
 
O complexo de Golgi (CG) constitui uma organela citoplasmática presente apenas em organismos eucariontes, 
que foi descrito pela primeira vez pelo biólogo italiano Camilo Golgi, que pela sua descoberta a organela recebera seu 
nome. 
Em 1898 através da coloração de células do sistema nervoso com nitrato de prata utilizando um microscópio 
óptico, a primeira vista com os recursos da época Camilo Golgi observou um emaranhado de pilhas achatadas de forma 
côncava, que se localizava próximo ao núcleo. 
 
 
ULTRAESTRUTURA 
O complexo de Golgi (CG), visto ao 
microscópio eletrônico, consiste de sáculos achatados 
também chamados de cisternas. No corte transversal 
as cisternas aparecem sobrepostas, mantendo uma 
distancia regular entre si. 
O número de cisternas varia de acordo com o 
tipo de célula estudada e até mesmo o estado 
fisiológico da mesma. Estas cisternas não possuem 
comunicação física entre si, sendo espaçadas em 20 
e 30 ηm por uma matriz proteica. O transporte do 
complexo de Golgi, a partir do reticulo endoplasmático 
(RE) e entre as suas cisternas, é feito a partir de 
vesículas de transporte. 
Estas cisternas estão organizadas da seguinte forma: As cisternas próximas ao RE são denominadas cisternas 
cis (mais convexa), as que ocupam a porção central são as cisternas médias, e as cisternas próximas ao sítio de 
secreção da célula são denominadas cisternas trans (mais côncavas). 
 
 
ESTRUTURA DO COMPLEXO DE GOLGI 
Existem também os chamados compartimentos especiais chamados rede Golgi cis e rede Golgi trans. Estas são 
formadas por estruturas membranosas conectadas, em forma de tubos ou na forma de cisternas. A estrutura desses 
compartimentos fornece uma grande superfície para interação com as cisternas adjacentes ou mesmo para facilitar 
rearranjos das membranas nos processos de brotamento e fusão das vesículas. 
A rede Golgi cis, localizada entre o RE e o CG é o sitio é o sitio de entrada do CG, e a rede de Golgi trans segue-
se as cisternas trans, sendo o sitio de saída de substancias para outros compartimentos celulares ou para o meio 
extracelular. A comunicação entre o CG, entre o CG e o RE, e entre o CG e a membrana plasmática se dá por vesículas 
transportadoras. 
 
 
FUNÇÕES DO COMPLEXO DE GOLGI 
O complexo de Golgi possui diversas funções, entretanto muitas delas ainda não foram completamente 
elucidadas. O CG é o principal sitio de seleção, endereçamento e transporte das substancias que foram sintetizadas no 
RE. Além do transporte, o CG é responsável pelo processamento de lipídios e proteínas sintetizadas no RE, sendo a 
Glicosilação, sulfatação e fosforilação as principais reações que ocorrem no CG, e síntese de polissacarídeos. 
O RE controla a qualidade das proteínas que serão enviadas ao aparelho de Golgi. Se uma proteína não tiver as 
quatro cadeias polipeptídicas formadas será degradada. 
 
 
TRANSPORTE VESICULAR 
O transporte do retículo endoplasmático para o aparelho de Golgi, e a partir deste para os outros compartimentos 
do sistema de endomembranas, é conduzido por vesículas de transporte. As vesículas são compartimentos envoltos por 
uma bicamada lipídica tipicamente pequenos, que armazenam, transportam, digerem e secretam moléculas, organelas e 
corpos estranhos as células. São formadas a partir de membranas pré-existentes, se destacando delas, e servindo para 
a organização celular, além de também funcionarem como câmara para reações. 
 Desta maneira, o transporte vesicular é a mais importante atividade celular, responsável pelo trafego molecular 
entre uma variedade de compartimentos específicos envoltos por membranas. A seletividade de tal transporte é, deste 
modo, a chave para a manutenção da organização funcional da célula. 
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CITOLOGIA 2016 
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O primeiro passo no transporte vesicular é a formação de vesículas a partir de um compartimento doador se dá 
através do processo de brotamento. Para que isso ocorra, determinada região da membrana desse compartimento se 
curva, aproximando-se ate se fundir, liberando, assim, uma vesícula. Geralmente, a curvatura na membrana é imposta 
pelo agrupamento de proteínas específicas, que permanecem como um revestimento externo nas vesículas liberadas. 
Tais proteínas são conhecidas como proteínas de cobertura. Além dessa função, as proteínas de cobertura possibilitam 
a seleção das substâncias a serem transportadas nessas vesículas. 
Diferentes classes de coberturas vesiculares podem ser reconhecidas ao microscópio eletrônico e cada uma 
desempenha papeis específicos no transporte vesicular, sendo responsáveis por etapas distintas desse transporte. 
Atualmente, são facilmente reconhecidas a cobertura de clatrina, a cobertura formada por proteínas de COP I (COat 
Protein I) e a cobertura de proteínas COP II (COat Protein II). 
As vesículas cobertas por clatrina têm cerca de 50 a 100nm de diâmetro e aparência de uma bola de futebol. 
As vesículas cobertas por clatrina são responsáveis pela captação de moléculas extracelulares de membrana 
plasmática por endocitose, assim como pelo transporte de moléculas da rede de Golgi trans para os lisossomos. 
As subunidades de clatrina se unem formando uma rede fibrosa, que vista ao microscópio eletrônico apresenta de 
desenhos de hexágonos e pentágonos. Cada subunidade de clatrina se mantem ancorada a vesícula graças a ação de 
um complexo proteico conhecido como adaptina, que se liga simultaneamente à clatrina e alguma proteína 
transmembrana. Várias dessas proteínas transmembrana são receptores que reconhecem substancias especificas que, 
por isso, acabam fazendo parte do conteúdo da vesícula. 
Dessa forma a cobertura de clatrina fornece 
um mecanismo extremamente interessante de 
seleção de produtos que serão incorporados na 
vesícula, ainda no momento de sua formação e 
que, consequentemente, serão transportados por 
ela, ou seja, a clatrina direciona os produtos desse 
compartimento do CG ao endossomo tardio, aos 
vacúolos citoplasmáticos e a membrana plasmática, 
no caso de produtos de secreção regulada. 
As proteínas COP são também chamadas de 
coatômeros e atualmente estão divididas em duas 
classes, como foi visto, COP I e COP II, 
dependendo da sua composição proteica. 
Os revestimentos das vesículas recobertas por COP I e COP II são complexos proteicos distintos, que funcionam 
semelhantemente à clatrina e às proteínas de adaptação no brotamento das vesículas. 
As vesículas recobertas por COP I efetuam o 
transporte retrógrado de substancias dentre os diferentes 
compartimentos do Golgi e desses para o RE, permitindo a 
reciclagem de substancias e o retorno de proteínas 
residentes de algum desses compartimentos, encontradas 
em outras regiões. O trafego anterógrado de substancias 
dentre as cisternas do CG é também uma das funções das 
vesículas com cobertura COP I. O transporte efetuado por 
essas vesículas é fundamental para a manutenção da correta 
organização e diferenciação das cisternas do CG e ate pouco 
tempo era considerado o único mecanismo de transporte 
retrógrado de substâncias entre os compartimentos citados. 
Entretanto, trabalhos recentes defendem a ocorrência de transporte retrógrado independente de COP I, embora 
esse mecanismo ainda está pouco elucidado. 
As vesículas recobertas por COP II, por sua vez, são responsáveis pelo transporte de substâncias do RE para o 
CG, possibilitando, assim, o primeiro passo da via biossintética secretora. Além de produtos de secreção, muitas 
proteínas de membrana também são transportadas por essas vesículas. Desta forma, proteínas responsáveis pelas 
diferentes atividades típicas do CG podem alcançar tal organela após serem traduzidas no RE. Dentre elas, podemos 
citar enzimas como as glicosiltransferases. 
Assim como a clatrina, as proteínas COP I e COP II interagemcom receptores que reconhecem produtos 
específicos, permitindo a seleção e a concentração desses componentes para futura incorporação de vesículas. 
Proteínas de cobertura COP I, por exemplo, se ligam a receptores que reconhecem o sinal KDEL, característico de 
proteínas residentes do RE, selecionando tais proteínas para futura inclusão em vesícula do tipo COP I. Por outro lado, 
proteínas COP II se associam, por exemplo, a receptores que se ligam na sua face não-citosólica a produtos que 
poderão ser secretados. 
 
 
 
 
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GLICOSILAÇÃO 
Muitas proteínas são modificadas pela adição de carboidratos, um 
processo chamado de Glicosilação. As proteínas as quais foram adicionadas 
cadeias de carboidratos, chamadas glicoproteínas, são normalmente secretadas 
ou localizadas na superfície da célula, embora exista algumas proteínas 
nucleares ou citosólicas que são glicosiladas. As porções de carboidrato das 
glicoproteínas têm um papel importante no dobramento proteico no reticulo 
endoplasmático, na marcação de proteínas para distribuição aos compartimentos 
intracelulares adequados e como sítios de reconhecimento na interação célula-
célula. 
As glicoproteínas são classificadas como ligadas ao N ou ligadas ao O, 
dependendo do sitio de ligação da cadeia lateral do carboidrato. Nas 
glicoproteínas ligadas ao N, o carboidrato é unido ao átomo de nitrogênio na 
cadeia lateral da asparagina (Asn), enquanto nas glicoproteínas ligadas ao O, o 
átomo de oxigênio na cadeia lateral da serina ou da treonina é o sitio de ligação 
do carboidrato. 
As glicosiltransferases, enzimas responsáveis pelos distintos passos da 
Glicosilaçao, são proteínas de membrana, com sitio ativo na luz do complexo de 
Golgi e que se encontram em compartimentos específicos do Golgi. 
As proteínas são modificadas dentro do RE pela adição de um 
oligossacarídeo comum, constituído de 14 resíduos de açúcares e um resíduo de 
Asn. O oligossacarídeo é unido dentro do RE a um transportador lipídico (dolicol 
fosfato). Desta forma ele é transferido como uma unidade intacta a um resíduo de Asn. Em seguida, o oligossacarídeo 
comum ligado ao N é modificado, com a remoção de três resíduos de glicose e um de manose, enquanto a glicoproteína 
está no RE. 
Seguindo o transporte para o complexo de Golgi, os oligossacarídeos N ligados dessas glicoproteínas são 
submetidos às modificações adicionais. O processamento dentro do Golgi envolve a modificação e a síntese da porção 
de carboidrato de glicoproteínas. Essas modificações ocorrem em uma sequência ordenada de reações. 
 
 
 
A primeira modificação das proteínas destinadas à secreção ou à membrana plasmática é a remoção de três 
resíduos adicionais de manose. Seguido pela adição de uma N acetilglicosamina, pela remoção de mais duas manoses 
e pela adição de uma fucose e mais duas N acetilglicosaminas. Finalmente três galactoses e três resíduos de acido 
siálico são adicionados. 
Diferentes glicoproteínas podem ser diferentemente modificadas durante a passagem pelo Golgi, dependendo 
de dois fatores – estrutura da proteína e da quantidade de enzimas processadas que estão presentes dentro dos CG de 
diferentes tipos celulares. Consequentemente, as proteínas podem sair do Golgi com uma variedade de diferentes 
oligossacarídeos N ligados. Os oligossacarídeos N ligados formados neste processo são chamados de oligossacarídeos 
complexos. 
Há uma correlação entre a posição de uma enzima na cadeia de eventos de processamento e a sua localização 
na pilha de Golgi. Enzimas que atuam no início são encontradas em cisternas proximais á face cis, enquanto as enzimas 
que atuam mais tarde são encontradas nas cisternas próximas á face trans. 
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O processamento dos oligossacarídeos N-ligados de proteínas lisossomais difere dos das proteínas secretadas 
e da membrana plasmática. Ao invés de ocorrer a remoção de três resíduos monoses, as proteínas são inicialmente, 
modificados pela fosforilação da manose. 
Fosfatos de N-acetilglicosamina são adicionados a resíduos específicos de manose. Provavelmente enquanto a 
proteína está na rede de Golgi cis. Esta é seguida pela remoção do grupo N-acetilglicosamina, deixando resíduos de 
manose 6 fosfato no oligossacarídeo N-ligado. Devido a essa modificação, esses resíduos são reconhecidos 
especificamente por um receptor de manose 6 fosfato na rede de Golgi trans. Que direciona o transporte dessas 
proteínas para o lisossomo. Os oligossacarídeos N-ligados formados nesse processo de glicosilação são chamados de 
oligossacarídeos ricos em manose. 
No complexo de Golgi também ocorre a glicosilação dos oligossacarídeos O-ligados. Estes são produzidos pela 
adição de carboidratos na cadeia lateral de um aminoácido serina ou treonina. A tabela abaixo mostra as principais 
diferenças entre a glicosilaçao N-ligada e a glicosilaçao O-ligada (Tabela 1). 
 
Glicosilação N-ligada Glicosilação O-ligada 
Inicia-se no RE e continua no CG Ocorre exclusivamente no CG 
Açúcares são ligados ao radical –NH2 de resíduos de Asparagina Açúcares são ligados ao radical –OH de resíduos 
de Serina e Treonina 
Adição de oligossacarídeos em bloco no RE e modificações no CG A adição de monossacarídeos é sequencial nas 
diferentes cisternas do CG 
Oligossacarídeos grandes, com mais de 4 resíduos Os oligossacarídeos são pequenos 
 
A especificidade desse processo é baseada na enzima que catalisa a primeira etapa de uma sequência de 
reações, essa enzima reconhece o determinante estrutural (presente nas proteínas lisossomais). Esse determinante do 
reconhecimento que leva a fosforização das manoses, e assim direciona a proteínas para os lisossomos são chamadas 
regiões sinal. 
 
SINTESE DE POLISSACARÍDEOS 
Na luz do CG, são sintetizados diferentes polissacarídeos. Os principais exemplos em vegetais, são 
hemicelulose e pectina e, em animais, glicosaminoglicanos. 
 Hemicelulose e pectina são componentes da parede celular, e sintetizados no CG, e pertencem a um grupo de 
polissacarídeos ramificados. A cadeia principal dos polissacarídeos é longa, linear e é composta por apenas um tipo de 
açúcar, e é responsável pela ligação da hemicelulose à celulose na parede celular, enquanto nas cadeias laterais são 
compostas de outros açucares, e estabelecem ligações entre moléculas de hemicelulose com moléculas de pectinas. 
 Os glicosaminoglicanos são cadeias polissacarídeos não ramificados. Caracterizam-se pela repetição de 
unidades dissacarídecas de um acido urônico (idurônico ou glicurônico) e um carboidrato aminado (glicosamina ou 
galactosamina), e são ricos em cargas negativas, por apresentarem sulfatação. 
 
 
SÍNTESE DO ACROSSOMO 
O acrossomo presente no espermatozoide, contem enzimas hidrolíticas, proteases e glicosidases. Estas 
enzimas são sintetizadas na luz do CG e permanecem no acrossomo, até que haja o contato entre o espermatozoide e 
óvulo, desencandeando sua liberação. A função dessas enzimas é facilitar a penetração do espermatozoide no óvulo, 
por digestão da zona pelúcida. 
 
FORMAÇÃO DE MEMBRANA CELULARES 
As vesículas provenientes do CG, tem como destino outras organelas, como o RE, lisossomos e a membrana 
plasmática. Quando atingem o destino, acontece a liberação do conteúdo destas vesículas e fusão das membranas. Os 
conteúdos lipídico e proteico das membranas das vesículas são incorporadas às membranas de destino. Dessa forma, o 
CG atua na formação de membranas celulares. O transporte através do CG é bastante dinâmico e as vesículas 
provenientes do RE auxiliam na manutenção de sua estrutura. 
 
SULFATAÇÃO 
Esta reação é realizada a partir de um doador de sulfato –PAPS (3-fosfoadenosina-5-fosfosulfato). Este doador é 
transportado para a luz do CG na rede Golgi trans, onde ocorre esse processo de sulfatação. O sulfato confere carga 
negativa aos proteoglicanos, quecompõe a matriz extracelulular. Entretanto, o sulfato também pode ser adicionado a 
proteínas secretadas ou a domínios extracelulares de proteínas e lipídios da membrana plasmática. 
 
FOSFORILAÇÃO 
Esta reação ocorre apenas na face cis do CG. Um importante processo de fosforilação relacionado á formação 
do resíduo 6-manose-6-fosfato em enzimas lisossomais. Este processo foi descrito durante a glicosilação de proteínas 
destinadas ao lisossomo. 
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DIABETES MELITTUS 
O diabetes mellitus clínico é uma síndrome metabólica caracterizada por uma hiperglicemia inadequada, seja 
devida à deficiência absoluta de secreção de insulina, ou a redução da eficácia biológica desse hormônio, ou mesmo, as 
duas alterações. Atualmente a diabetes é divida em subtipos que foram endossados pela OMS (Organização Mundial 
de Saúde) em 1997. A diabetes divide-se em: 
 
 Tipo I A – deve-se a destruição das células B das ilhotas pancreáticas que em mais de 95% dos casos é 
causada por um processo autoimune, em geral estes pacientes tendem a desenvolver cetoacidose e cetonúria 
pelo o qual na ausência de quantidades adequadas de insulina o paciente produz e excreta três corpos 
cetônicos na urina: ácido β-hidroxibutirato, ácido acetoacético e acetona. A esses pacientes deve-se ser 
administrada a reposição hormonal de insulina. 
 
 Tipo I B – os três tecidos-alvos da insulina (fígado, ME e tecido adiposo) não apenas deixam de captar 
adequadamente os nutrientes absorvidos, como também continuam a liberar glicose, aminoácidos e ácidos 
graxos para o sangue. As alterações do metabolismo das gorduras levam à produção e acumulação de cetonas. 
As causas podem ser várias, dentre elas podemos citar o vírus (exemplo: caxumba, rubéola), causas ambientais 
e idiopáticos. 
 
 Tipo 2 – Acomete os indivíduos com resistência a insulina, em que há uma deficiência concomitante na 
resposta da célula para a glicose com a deposição de amiloide dentro da ilhota pancreática, com o 
envelhecimento e pode ser agravado pela hiperglicemia persistente que impede a sinalização da insulina e a 
função das células β, que geralmente têm deficiência relativa deste hormônio e é responsável por 80-90% dos 
casos. Esses pacientes não necessitam inicialmente de insulina e a cetose é rara. Ocorre uma insensibilidade 
tissular à insulina observada na maioria dos pacientes. 
A obesidade é um dos fatores que podem desencadear este processo, pois os adipócitos produzem alguns 
produtos secretórios como TNFα, leptina, adiponectina e resistina que se opõem a insulina e alteram a 
especificidade de seu receptor se ligando a eles. Outros fatores tais como Genéticos (hipotético), 
envelhecimento e sedentarismo, podem desencadear esse processo. 
 
 
PATOLOGIAS DAS CÉLULAS β PANCREÁTICAS ASSOCIADA AO CG 
Amiloide é composto de um peptídeo denominado polipeptídio de amiloide da ilhota, ou amilina que apresenta 
homologia com o peptídeo relacionado ao gene da calcitonina. Nas ilhotas pancreáticas normais, a amilina é encontrada 
juntamente com a insulina nos grânulos de células β, entretanto é depositada fora dessas células no DM tipo 2. Há 
relatos de que prejuízo na secreção de amilina acompanha lesão ou depleção da célula β, muito embora os efeitos da 
amilina na secreção ou ação de insulina permaneçam controversos, ou seja, quanto maior a quantidade de tecido 
adiposo, maior será a quantidade de resistência que inibe a insulina. 
No pâncreas o conteúdo das cisternas do complexo de Golgi varia muito de acordo com o tipo celular nas células 
acinosas das cavidades apresentam-se constituídas por uma solução aquosa rica em glicoproteínas. 
 Um tipo de diabetes devido a não transformação da pró-insulina (inativa) em insulina ativa, em consequência de 
uma falha no processo de proteólise que ocorre nos grânulos de secreção de Golgi das células β do pâncreas. O sangue 
desses doentes contém o pró-hormônio pró-insulina, em vez da insulina, que é o hormônio ativo. A pró-insulina está 
acondicionada nos grânulos secretores imaturos de Golgi. Nesses grânulos estão presentes duas enzimas conversoras 
do pró-hormônio PC 1/3 e PC 2, essas enzimas reconhecem e clivam em pares de aminoácidos básicos, desta forma 
devolvendo a sequência intercalada. Com o resultado temos uma molécula de insulina e uma molécula de peptídeo C. 
Uma pequena quantidade de pró-insulina produzida pelo pâncreas deixa de ser clivada e é secretada na corrente 
sanguínea, cerca de 3% a 5%. Como a pró-insulina não é removida pelo fígado, sua meia-vida é de 3-4 vezes a mais do 
que a insulina, sendo decomposta pelos rins. A pró-insulina tem cerca de 7-8% da atividade biológica da insulina. 
 
TRATAMENTO 
O principal objetivo do tratamento é tentar normalizar os níveis sanguíneos de glicose, visando reduzir o 
desenvolvimento das complicações vasculares e neuropáticas. A meta terapêutica é atingir níveis normais de glicose 
(euglicemia), sem hipoglicemia e sem perturbar consideravelmente os padrões usuais de atividade do paciente. 
Os componentes do tratamento da diabetes incluem: dieta, exercícios, monitorização, educação, medicação (se 
necessário). 
Em geral, o tratamento sofre variações durante o curso da doença, devido a mudanças no estilo de vida, nas 
condições físicas e emocionais, e avanços nos métodos terapêuticos. São os profissionais de saúde que conduzem o 
tratamento, mas é a pessoa portadora de diabetes que se defronta no dia-a-dia, com os detalhes da implementação de 
um esquema terapêutico complexo. Por este motivo, a educação do paciente e seus familiares é considerada um 
componente essencial do tratamento do diabetes.