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Estudo Dirigido Este é apenas um roteiro para o estudo. Os tópicos devem ser estudados com maior detalhe nos livros relacionados para a disciplina. Sistema de Endomembranas • Retículo endoplasmático – liso ou rugoso: síntese • Complexo de Golgi: processamento • Endossomos: transporte • Lisossomos: digestão F o n te : A lb e rt s e t a l, 2 0 0 2 Retículo Endoplasmático • Sistema de membranas interconectadas • Forma de tubos ramificados ou cisternas • RE Liso ou agranular • RE Rugoso ou granular • Associação com ribossomos é dinâmica Fonte: Stevens e Lowe, 2001 Retículo Endoplasmático Retículo Endoplasmático • Estrutura Duas membranas lipoproteicas de 6nm de espessura Luz de 50 nm Continuidade com o envoltório nuclear • Composição química Membranas lipoproteicas Proteínas no lúmen Cadeias transportadoras de elétrons RER: apresenta proteínas não observadas no REL Fonte: Alberts, 2002 Composição química • Luz do RE tem os principais produtos de secreção celular e proteínas solúveis Tipo Celular Produto de Secreção Hepatócitos Albumina, lipoproteínas, fibronectina, transferrina Linfócitos Imunoglobulinas Fibroblastos Colágeno, fibronectina, proteoglicanos Células β do pâncreas Glucagon Células pancreáticas exócrinas Tripsina, quimiotrpsina, amilase, DNAase, RNAase Células neurossecretoras Endorfinas, encefalinas Célula secretora da glândula salivar Amilase Célula secretora da glândula mamária Caseína e lacotlabumina Fonte: Carvalho et al. ,2013 Funções 1. Síntese Protéica 2. Síntese de Lipídios 3. Síntese de hormônios esteróides 4. Transporte de proteínas e lipídios 5. Modificações de proteínas e lipídios A. Conformação final de proteínas B. Pontes dissulfeto C. Glicosilações D. Âncora de glicosil-fosfatidilinositol (GPI) E. Elongação e dessaturação de ácidos graxos 6. Destoxificação 7. Reservatório de cálcio 8. Glicogenólise Fonte: Sciencephotos 1. Síntese Proteica • Associação de ribossomos ao RE • Peptídeo sinal (sequencia de 20aa) • Região N-terminal, hidrofóbica • Direcionamento da síntese para o RE • Partícula de reconhecimento do Sinal (PRS) 1. Síntese Proteica Fases da síntese proteica ligada ao RE: • Reconhecimento • Direcionamento • Associação • Transferência • Clivagem do peptídeo sinal 1. Síntese Proteica • Destino das proteínas sintetizadas no RE • Proteínas de secreção (via biossintética secretora) Não sinalizada, corresponde aos produtos de secreção • Proteínas residentes do RE (luz, membrana) Sequencia KDEL (sinalização) Transporte retrógrado • Proteínas destinadas a outras organelas Sinalização específica Manose-6-fosfato - lisossomos F o n te : A lb e rt s e t a l, 2 0 0 2 2. Síntese de Fosfolipídios • Síntese de fosfolipídios de membrana Crescimento da face citoplasmática da membrana Enzima aciltransferase Diferenciação da cabeça polar: outras enzimas envolvidas Translocadores de fosfolipídios (flipases) Fonte: Cooper et al, 2000 3. Síntese de Lipídios e Hormônios Esteróides • Ceramidas e Colesterol ▫ Cadeias transportadoras de elétrons (citocromo P450 e b5) ▫ Constituintes das membranas celulares (ceramidas - esfingomielina) • Hormônios esteróides ▫ Colesterol é precursor de hormônios esteróides ▫ Etapa intermediária: mitocôndria (pregnenolona) ▫ Progesterona, andrógeno, estrógeno, glicocorticóide, mineralocorticóide 4. Transporte de proteínas e lipídios • Transporte por meio de vesículas em direção do CGolgi ▫ Proteínas destinadas à secreção e a outras organelas ▫ Lipídios destinados à membrana plasmática Vesículas e proteínas transportadoras de lipídios Fonte: Alberts, 2002 5. Modificações de Proteínas e Lipídios A. Conformação final de proteínas Proteínas de ligação (BiPs) B. Pontes dissulfeto Enzima: Proteína dissulfeto isomerase (PDI) C. Glicosilações Açucares N-ligados - Oligossacarídeo em bloco 2 N-acetil glicosamina, 9 manoses, 3 glicoses D. Âncora de glicosil-fosfatidilinositol (GPI) Mecanismo de escape imunológico E. Elongação e dessaturação de ácidos graxos Envolvimento de cadeia transportadora de elétrons b5 (membrana do RE) Fonte: Alberts, 2002 6. Destoxificação • Solubilização de drogas para eliminação pela urina 7. Reservatório de Cálcio • Proteínas ligadoras de cálcio na luz do RE • Reservatório celular – Retículo Sarcoplasmático 8. Glicogenólise • Degradação do glicogênio citoplasmático • Enzima: glicose – 6 – fosfatase • Parte integrante do sistema de endomembranas • Sáculos achatados, ou cisternas independentes • Vesículas (anterógradas e retrógradas) • Relação espacial com RE e MP Fonte: Alberts et al.,, 2002 Complexo de Golgi Complexo de Golgi • Estrutura Sáculos achatados ou cisternas, 4-8 cisternas (espessura de 5 a 10nm) Entre as cisternas: espaços de 20 a 30 nm Matriz protéica difusa entre as cisternas Vesículas de 20nm de diâmetro • Face CIS : voltada para o RE, entrada • Face TRANS: voltada para a MP, saída Fonte: Carvalho et al., 2007 Complexo de Golgi • Composição Química Membranas lipoproteicas Compartimentos com composição específica – proteínas de secreção Monossacarídeos e polissacarídeos Fonte: Carvalho et al., 2007 Funções 1. Processamento de proteínas e lipídeos Glicosilação; Sulfatação; Fosforilação 2. Síntese de polissacarídeos Membrana plasmática, Parede celular em vegetais e Matrix extracelular 3. Transporte e endereçamento de substâncias Meio extracelular (anterógrado) e RE (retrógrado) 4. Formação do acrossomo 5. Formação de membranas celulares Fonte: sciencephotos 1.A. Glicosilação • Glicosiltransferases • Modificação de açucares N-ligados • Adição de açucares O-ligados Fonte: Carvalho et al., 2007 Glicosilação N-ligada Glicosilação O-ligada Inicia-se no RE e continua no CG Ocorre exclusivamente no CG Carboidratos ligados ao radical -NH2 de resíduos de asparagina Carboidratos ligados ao radical -OHde resíduos de serina ou treonina Adição de oligossacarídeos em bloco no RE e modificações no RE e no CG Adição de monssacarídeos é sequencial nas diferentes cisternas do CG Oligossacarídeos grandes Oligossacarídeos , em geral, pequenos Fonte: Carvalho, 2013 1.B. Sulfatação • Adição de sulfato – cisternas TRANS Glicosaminoglicanas: carga negativa 1.C. Fosforilação • Adição de fosfato - Cisternas CIS Manose-6-fosfato 2. Síntese de polissacarídeos • Hemicelulose e Pectina – em vegetais • Proteoglicanos – em animais 3. Transporte Vesicular Anterógrado • Via biossintética secretora Constitutiva ou regulada • Proteínas lisossomais Retrógrado Proteínas Residentes do RE Sequencia KDEL Fonte: Alberts, 2002 3. Transporte Vesicular • Vesículas recobertas por clatrina Endossomo, vacúolo, membrana, secreção • Vesículas recobertas por COP (coatômeros) ▫ COPI: Transporte retrógrado, anterógrado entre cisternas CG ▫ COPII: anterógrado entre RE e CG e secreção Lodish et al., 2005 Fonte: Alberts et al., 2002 4. Formação do Acrossomo 5. Formação das membranas celulares • Agregação de vesículas do CG • Conteúdo enzimático semelhante ao lisossomo• Enzimas hidrolíticas, proteases e glicosidases • Transporte vesicular • Conteúdo lipídico e proteico • Bastante dinâmico • Recuperação por endocitose Lisossomos • Organelas esféricas envoltas por membrana • Proteínas de membrana glicosiladas • Principal função: digestão intracelular Fonte: Alberts et al., 2002 Estrutura • Organelas esféricas de tamanhos variados: polimorfismo • Conteúdo: 70 tipos de enzimas • Identificação por enzimas específicas e resíduos de digestão Enzimas Lisossomais Substratos Nucleases DNA / RNA Fosfatases Grupamentos fosfato Glicosidades Carboidratos e polissacarídeos Arilsulfatases Èsteres de sulfato Colagenases Colágeno Catepsinas Proteínas Fosfolipases Fosfolipídios Fonte: Carvalho, 2007 Formação dos Lisossomos A partir do Complexo de Golgi (rede TRANS) • Vesículas com enzimas pré-lisossomais Reconhecimento do conteúdo vesicular Manose-6-fosfato – porção CIS CG Vesículas recobertas por clatrina Diminuição do pH (bombas de prótons):pH~5,0 Enzimas pré- lissosomais Endossomo Endossomo tardio Fonte: sobiologia Funções dos Lisossomos 1. Autofagia Eliminação de organelas e macromoléculas danificadas ou envelhecidas Importante durante a embriogênese para a regressão/involução de órgãos 1.1. Crinofagia Tipo de autofagia de grânulos de secreção 2. Endocitose: captura de moléculas e fluidos a partir do meio extracelular 2.1. Fagocitose 2.2. Pinocitose 2.3. Endocitose mediada por receptores Fonte: Alberts et al, 2008 Resíduos dos Lisossomos • Produtos podem ter 3 destinos: Citoplasma e reaproveitamento (unidades básicas – aa, monossac, lipídios) Produtos não digeridos eliminados por exocitose ou clasmocitose Acumulo em grânulos residuais • Corpos residuais ou grânulos de lipofucsina Acumulo de material não digerido Por exemplo em cardiomiócitos e neurônios Fonte: Karp et al, 2005 1 0 9 4 5 1 2 8 7 6 3 Resíduos dos Lisossomos 1. Produtos podem ter 3 destinos: Citoplasma e reaproveitamento (unidades básicas – aa, monossac, lipídios) Produtos não digeridos eliminados por exocitose ou clasmocitose Acumulo em grânulos residuais 2. Corpos residuais ou grânulos de lipofucsina Acumulo de material não digerido Fonte: Carvalho et al, 2007 1.Endossomos iniciais 2. Reciclagem para MP 3. Endossomos tardios 4. Vesículas com enzimas pré-lisossomais 5. Reciclagem de receptores (CG) 6. Formação lisossomo 7. Corpos residuais 8. Secreção do conteúdo 9. Rota da fosfatase ácida 10. Endocitose da enzima Referências Bibliográficas • ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. Molecular Biology of the Cell, 4th ed., Garland Science, New York, 2002. • CARVALHO, H.F. ; RECCO-PIMENTEL, S.M. A Célula, São Paulo: Manole, 2013. • DE ROBERTIS EMF; HIB J. Biologia Celular e Molecular, 4ª ed, Guanabara Koogan, 2006. • JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular, 8ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. • JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica. 11a ed., Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, pp. 66-90, 2008. • LODISH, H.; BERK, A.; MATSUDAIRA, P.; KAISER, C.A.; KRIEGER, M.; SCOTT, M.P.; ZIPURSKY, L.; DARNELL, J. Biologia Celular e Molecular, 5a edição, Porto Alegre: Artmed, 2005.
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