Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Membrana Plasmática É uma camada delgada composta por lipídios, proteínas e carboidratos. Constituem verdadeiras barreiras permeáveis seletivas que controlam a passagem de íons e de moléculas pequenas. Fornecem o suporte físico para a atividade ordenada das enzimas que nelas se encontram . Tornam possível o deslocamento de substâncias pelo citoplasma. Participa do processo de endocitose e exocitose. Existem moléculas mediante as quais as células se reconhecem e se aderem entre si e com componentes da matriz extracelular. Possui receptores que interagem especificamente com moléculas provenientes do exterior, como hormônios, neurotransmissores, fatores de crescimento e outros indutores químicos. 1. Estrutura Biomembrana = moléculas lipídicas + proteínas – mantidos juntos por interações não covalentes. Os lipídios fundamentais das membranas biológicas são fosfolipídios de tipos distintos e colesterol. Possui uma natureza anfipática, são moléculas que possuem uma cabeça polar ou hidrofílica – voltadas para o meio extracelular ou para o citoplasma - e longas cadeias hidrocarbonadas apolares ou hidrófobas – voltadas para o interior da membrana. As duas camadas da bicamada lipídica não são idênticas em sua composição, e por esta razão se diz que a membrana são assimétricas. Dizer que a dupla camada lipídica se comporta como uma estrutura liquida significa que seus componentes giram em torno de seus eixos e se deslocam livremente pela superfície membranosa. Além desses movimentos, os lipídios podem passar de uma camada para outra por meio de um movimento chamada flip-flop. A fluidez permite a rápida difusão das proteínas de membranas no plano de bicamada e sua interação com outras proteínas. A membrana por si só, é uma extremidade fina e frágil. Muitas membranas celulares são reforçadas e sustentadas por arcabouço de proteínas ligadas à membrana por meio das proteínas transmembranas. Em particular, a forma da célula e as propriedades mecânicas da membrana plasmática são determinadas por uma rede de proteínas fibrosas, chamadas de córtex celular, que se liga à superfície citosólica de membrana. As proteínas das membranas celulares exibem uma assimetria maior que os lipídios e são classificadas: Proteínas periféricas : encontram-se sobre as faces da membrana, ligadas às cabeças dos fosfolipídios ou a proteínas integrais . Proteínas integrais ou intrínsecas: encontram-se embutidas nas membranas, entre lipídios da dupla camada. As proteínas não transportam apenas nutrientes metabolitos e íons através da bicamada, elas também possuem muitas outras funções: Atividade enzimática Receptores de sinais químicos Adesão intercelular Reconhecimento célula-célula Une citoesqueleto à matriz extracelular As proteínas por apresentarem mobilidade, possuem certas restrições aos seus movimentos: Ligadas ao citoesqueleto Ligadas a moléculas da matriz extracelular Ligadas a proteínas da superfície da célula adjacente e ao citoesqueleto Barreiras difusionais O glicocálice é uma extensão da própria membrana e não uma camada seprada, sendo constituído: Porções glicídicas das moléculas de glicolipídios Por glicoproteínas integrais da membrana ou absorvidos após secreção Por algumas proteoglicanas É funcionalmente importante e sua composição não é estática. Vária de um tipo celular para outro e, na mesma célula, vária com a região da membrana e conforme a atividade funcional da celular em determinado momento. 2. Transporte da membrana As células devem importar nutriente (como açúcares e aminoácidos), eliminar produtos residuais metabólicos (como CO2) e regular as concentrações intracelulares de uma série de íons inorgânicos. Sua transferência depende de proteínas transportadas especializadas que se estendem através da membrana, proporcionando corredores privativos ao longo da membrana para substâncias selecionadas. As proteínas de transporte ocorrem em muitas formas e em todos ok tipos de membranas biológicas. Cada proteínas propicia um corredor privativo através da membrana para uma classe específica de moléculas – íons, açucares ou aminoácidos. As proteínas de transporte podem ser divididas em duas classes principais: A. Canais Distinguem principalmente cm base no tamanho e na carga elétrica. Canal voltagem: permanecem abertos por curto período de tempo. Passagem de íon. Canal ligante: permanece aberto até que o ligante – molécula sinalizadora- se dissocie. Canal mecânico/ estiramento/pressão Aquaporina: canal iônico constituído por 4 proteínas para a passagem de água. B. Transportadores Permite somente a passagem daquelas moléculas ou íons que se encaixam em uma sílio de ligação na proteína, ele, então, transfere essas moléculas através da membrana – uma de cada vez pela mudança de sua própria conformação. São vários os tipos de transportes: 1) Difusão passiva [+] [-] O soluto penetra na célula quando a sua concentração é menor no interior celular do que no meio extracelular, e sai da célula no caso contrário. Não ocorre gasto de energia por parte da célula. É um processo físico de difusão a favor do gradiente. 2) Difusão facilitada [+] [-] Não tem consumo de energia. Apresenta uma velocidade maior do que a difusão passiva. A velocidade da difusão facilitada não é proporcional à concentração do soluto, exceto em concentrações muito baixas. Na penetração facilitada, a substância penetrante se combina com uma proteína transportadora. 3) Transporte ativo [-] [+] Há consumo de energia fornecida por ATP. A substância pode ser transportada de um local de baixa concentração para um outro de alta concentração. É um processo contra o gradiente. 4) Transporte impulsionado por gradiente iônico [-][+] A células pode utilizar a energia potencial de gradientes de íons para transporte das moléculas e íons através da membrana. Cotransporte: mecanismo de transporte ativo, onde a glicose é transportada contra o seu gradiente de concentração aproveitando a carona energética do íon Na+ que é transportado a favor do seu gradiente eletroquímico. Ambas são transportadas no mesmo sentido. 5) Transporte via vesícula Depende de alterações morfológicas da superfície celular, onde se formam dobras que englobam o material a ser introduzido na célula. Também chamado de endocitose. Quando a transferência de macromoléculas tem lugar em sentido inverso, isto é, do citoplasma para o meio extracelular, o processo recebe o nome genérico de exocitose. i. Fagocitose Formação de pseudópodos que englobam no seu citoplasma partícula sólidas que, por suas dimensões, são visíveis ao microscópio óptico. Nos protozoários é um processo de alimentação, enquanto nos animais é um processo de defesa. É um processo seletivo. ii. Pinocitose Engloba gotículas líquidas. Proteína clatrina: responsável pelo aspecto filamentoso visto nos cortes. Transportam o material provido da membrana entre os compartimentos endossômicos e de Golgi. Ocorre a invaginação de uma área localizada da membrana plasmática, formando-se pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma. Não seletivas: as vesículas englobam todos os solutos que estiverem presentes no fluido extracelular. Seletivas: possibilita a incorporação ao citoplasma de grandes quantidades de um tipo de molécula, sem a penetração concominante de muita água. Ocorre na maioria das células em duas etapas: A substância a ser incorporada adere a receptores da superfície celular. A membrana se afunda e o material aderido passa para uma vesícula. Esta se destaca da superfície celular e penetra no citoplasma. 3. Estruturas especializadas da membranaDesmossomos: tem a forma de uma placa arredondada e é constituído pelas membranas de duas células vizinhas. A capacidade dos desmossomos para prender células vizinhas depende da presença de caderinas – proteína transmembrana que exibem adesividade na presença de íons Ca2+. Junção Aderente ou Cinturão de adesão: promove adesão entre as células e oferece um local de apoio para os filamentos que penetram nos microvilos das células. São sensíveis aos níveis de íons Ca2+, sendo desorganizadas quando a concentração desses íons é muito baixa, o que acarreta a separação das células. Zônula Oclusiva: é uma faixa contínua em torno da porção apical de certas células epiteliais, que veda, total ou parcialmente, o transito de íons e moléculas por entre as células. É responsável pela formação de compartimentos funcionalmente separados, muitas vezes constituídos por camada epiteliais com junções oclusivas bem desenvolvidas. Junção Comunicante ou Junção de Hiato ou Junção de GAP: estabelece comunicação entre as células, permitindo que grupos celulares funcionem de modo coordenado e harmônico, formando um conjunto funcional. Podem passar de um estado de pouca permeabilidade a um estado de grande permeabilidade e, desse modo, abrem ou fecham a comunicação entre as células. Microvilos: tem a função de aumentar a área de contato da membrana a fim de facilitar o transporte dos nutrientes da cavidade, e alguns possuem membranas que contam moléculas especiais. São encontrados nas células em geral , são pequenos, de forma irregular, contém menor número de filamentos e se distribuem irregularmente por toda a superfície celular. Sistema de endomembranas Retículo endoplasmático Todas as células eucariontes possuem retículo endoplasmático, que é constituído por uma rede de membrana que delimitam cavidades das mais diversas formas. Essas cavidades podem ser chamadas também de cisternas, lúmen ou luz. O conteúdo das cisternas varia de acordo com o tipo de retículo, o tipo celular e o estado fisiológico da célula. Geralmente, elas contêm uma solução aquosa, onde estão mergulhadas proteínas, glicoproteínas e lipoproteínas. Duas variedade com morfologia e funções diferenciadas: Rugoso ou granular: possui ribossomos em sua estrutura – encontra-se em plena atividade de síntese proteica. Na maioria das células, é constituído por lâminas achatadas dispostas paralelamente. Suas cavidades podem apresentar-se mais ou menos dilatadas, de acordo com o estado funcional da célula. Está envolvido com a síntese, segregação e processamento de proteínas constituintes de membranas e proteínas de secreção. Liso ou agranular: não possui ribossomos em sua estrutura. Mostra-se geralmente na forma de vesículas globulares ou como túbulos contorcidos e de acordo com a atividade de síntese da célula. Participa da síntese de lipídios, de processos de destoxificação - reação de hidroxilação que transformam drogas insolúveis em substâncias hidrossolúveis (ocorre no fígado, pulmão, rim, intestino, pele, placenta), da degradação de glicogênio e da regulação de Ca2+ intracelular. Na formação de uma glicoproteína de passagem dupla na membrana, a sequencia sinal inicia a transferência da proteína na membrana do retículo endoplasmático rugoso e uma segunda sequencia (sequencia de finalização de transferência) interrompe a translocação. Ambas as sequencias são liberadas na bicamada lipídica e a glicoproteína fica ancorada na membrana. As proteínas sintetizadas nos polirribossomos aderidos no RER, são aquelas destinadas a permanecer no próprio retículo, ser transportadas para o complexo de Golgi, formar lisossomos, compor membrana plasmática ou serem secretadas da célula. Proteínas e glicoproteínas saem do retículo endoplasmático via vesículas transportadoras, que brotam da região de transição. O tipo de retículo endoplasmático e sua quantidade na célula variam entre os diferentes tipos celulares e de acordo com a atividade se síntese da célula. Locais Exemplos de moléculas Matriz extracelular hormônio Membrana plasmática antígenos Lisossomos Enzimas da digestão intracelular Chaperona: verificam as proteínas incorretas e devolvem para o citosol que degrada no protossomo. Ligam-se transitoriamente à cadeia polipeptídica que está sendo sintetizada, não participa da estrutura final da proteína. Elas garantem o dobramento correto da cadeia polipeptídica, impedem a agregação e assegura que pontes dissulfeto sejam estabelecidas entre os aminoácidos. A manutenção de proteínas no retículo depende da concentração de Ca2+ no interior das cisternas e também de sequência de aminoácidos presentes na molécula, que atuam como sinais de destinação. Complexo de Golgi É constituído por estruturas semelhantes a sacos membranosos, achatados e empilhados. O número de pilhas varia de célula para célula. A pilha de sacos frequentemente apresenta-se curta, adquirindo o conjunto a forma de uma cuia, com face côncava, voltada para o retículo, e outra convexa, voltada para o núcleo. Essa membrana delimitam as cisternas do complexo de Golgi. Observam-se muitas vesículas esféricas, associadas aos sáculos do Golgi. Partes dessas vesículas transportam material do retículo endoplasmático para o Golgi, enquanto outras podem estar envolvidas com o transporte de uma cisterna do Golgi para outra e, também do Golgi para outras organelas. A face convexa é chamada de face CIS ou de proximal, por estar, geralmente, mais próxima ao núcleo celular e ao RE. Em contraposição, a face oposta, côncava, é denominada face TRANS ou distal, por ser mais distante do núcleo ou do RE e estar voltada para a membrana plasmática. O conteúdo das cisternas do complexo de Golgi varia muito de acordo com o tipo celular e com o estado funcional da célula em estudo. Funções: Formação do acrossoma Processamento de produtos celulares – modificação, concentração e empacotamento. Glicosilações – síntese de colágeno Fosforilação Sulfatação – ocorre em resíduos de tirosina de proteína como a gastrina, o grupo sulfato uma vez adicionado não será mais removido. Distribuição dos produtos celulares – formação de vesículas (secretora, fundem a membrana plasmática, lisossomos) Secreção constitutiva: Macromoléculas para a matriz extracelular. EX: anticorpos, colágeno, macromoléculas que formam glicocálice e membrana plasmática. Secreção regulada: específica de células secretoras. A liberação depende de estimulação específica. Organização e distribuição dos produtos nas vesícula: 1) Direcionamento mediado aos lisossomos por sinal 2) Direcionamento para vesículas secretoras mediado por sinal (secreção regulada) 3) Via secretora constitutiva Compartimento endossomal: sistema irregular de túbulos e vesículas cujo interior é ácido. Endossomos precoces (primário)- apresenta pH menos ácido. Endossomos tardios (secundários) – apresenta pH mais ácidos. Transcitose: proteínas intactas atravessam a célula alveolar, no sentido interstício-luz alveolar (imunoglobulina). A proteína liga-se a um receptor na membrana basal, o complexo receptor + proteína sofrem endocitose, atravessando a célula. Na membrana apical, a parte extracelular do receptor ligado a Ig é separada do resto do complexo e secretada na luz da célula alveolar. Lisossomos Enzimas lisossomais são separadas de outras proteínas na Rede TRANS – Golgi, por proteínas receptoras ligadas à membrana que reconhece manose-6-fosfato. Receptores de manose-6-fosfato na membrana da Rede TRANS-Golgi formam vesículas especiais de transporte cobertas por clatrina. Função de digestão intracelular: De macromoléculas que penetram por fagocitose ou pinocitose (heterofagia) Fagocitose de microorganismos De restos celulares – apoptose Organelas velhasClatrina, caveolina e COP são proteínas que trabalham em cooperação com o citoesqueleto para a deformação das membranas na formação de vesículas. Peroxissomos Lúmen apresenta uma textura finamente granular e contém, frequentemente, um corpo denso no qual se reconhece uma estrutura cristalina, designado por cristalóide ou "core". O cristalóide resultaria da cristalização progressiva da catalase ou oxidases existentes na matriz. Os peroxissomos contêm enzimas (oxidades) que degradam gorduras e aminoácidos, e grande quantidade da enzima catalase, q degrada H2O2. Possui a função: Metabolismo do H2O2 : produzido em algumas reações de degradação dos aminoácidos e gorduras [Reações de oxidação de substratos ]. Detoxificação: importante nos rins e fígado; 50% do álcool é metabolizado nos peroxissomos. Enzima catabolase . H2O2 + RH2 (álcool) R + H2O Participa da -oxidação de ácidos graxos: que se realiza igualmente no fígado, no rim e em outros órgãos de mamíferos. Participação em outras reações metabólicas: catabólicas e anabólicas. Mitocôndrias 1. Morfologia Apresenta 2 membranas – externe e interna – que formam 2 compartimentos: matriz e espaço intermembrana. Membrana mitocondrial interna: rica em cardiolipina (fosfolipídio) e componentes da cadeia respiratória. Forma as cristas mitocondriais, complexo ATP-sintetase. Membrana mitocondrial externa: rica em porinas. Matriz: líquido denso, possui centenas de enzima, DNA circular, RNAt, RNAm, grânulos, ribossomos. Espaço intermembranas: enzimas que usam o ATP para fosforilar outros nucleotídeos. 2. Função Organela conversora de energia. Produção de energia a partir dos alimentos. Substratos: moléculas orgânicas e O2. Produto: CO2, H2o e ATP Glicólise Na glicólise uma molécula de glicose é rompida em uma série de reações catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas de piruvato; Durante estas reações parte da energia livre liberada da glicose é conservada na forma de ATP e NADH e outra parte nas moléculas de piruvato(as quais ainda podem ser degradadas e liberar mais energia posteriormente); Ao final da glicólise temos: A glicose(6 carbonos) sendo degradada em 2 piruvatos(3 carbonos cada); 4 ADP formam 4 ATP e 2 ATP são consumidos (4 ATP -2 ATP = saldo de 2 ATP); 2 NAD+formam 2 NADH; Ciclo de Krebs Ocorre a conversão do piruvato em Acetil-CoA através de um grupo de enzima – complexo da piruvato- desidrogenase(PDH). O complexo promove uma descarboxilação oxidativa no piruvato, ou seja, um grupo carboxila é removida da molécula de piruvato na forma de CO2. E o carbonos restantes do piruvato são convertidos no acetil. Cada acetil-CoA gera um 3 NADH e 1 FADH2. Fosforilação oxidativa À medida que um elétron de alta energia passa através da cadeia transportadora de elétrons, parte da energia liberada é utilizada para direcionar os três complexos enzimáticos respiratórios que bombeiam H+ para fora do espaço da matriz. O gradiente eletroquímico de prótons resulta através da membrana interna direciona H+ de volta através da ATP-sintase, um complexo proteico transmembrana que utiliza a energia do fluxo de H+ para sintetizar ATP a parti de ADP e de Pi na matriz. Citoesqueleto O citoesqueleto é uma armação proteica filamentosa espalhada por todo o citosol. E apresenta as seguintes funções: Determinar a forma celular Estabilizar e manter arquitetura subcelular – topologia das organelas Suporte e resistência para célula Permite flexibilidade e mobilidade de organelas e estruturas celulares – fagocitose, citocineses, junções cel- cel e cel-matriz extracelular. Movimento celular – céls. Sanguíneas, fibroblastos; mov. Céls. Embrion. Mudanças no formato celular Segregar os cromossomos durante a divisão celular 1. Constituintes e distribuição Componentes do citoesqueleto Proteína do componente Estrutura celular Atividades exercida pela estrutura celular Microtúbulos Tubulina Cílios e Flagelos motibilidade Microfilamentos Actina Microvilosidades Anel contrátil Feixes contráteis Maior área de contato Dividi a célula na meiose/mitose contração Filamentos intermediários citoqueratina Lâmina nuclear Organização e estrutura nuclear Proteínas acessórias: Proteínas reguladoras: controlam o nascimento, o alongamento, o encurtamento e o desaparecimento dos três filamentos principais do citoesqueleto. Proteínas ligadoras: conectam os filamentos entre si ou com outros componentes da célula. Proteínas motoras: servem para transladar macromoléculas e organelas de um ponto a outro do citoplasma. Também fazem com que dois filamentos contíguos e paralelos entre si deslizem em sentidos opostos, o que constitui a base da motilidade, da contração e das mudanças de forma da célula. Microtubulos Microtúbulos são filamentos do citoesqueleto encontrados em quase todas as células eucariontes. São caracterizados por seu aspecto tubular e porque são notavelmente retilíneos e uniformes. As proteínas acessórias dos microtúbulos (reguladoras, ligadoras e motoras) recebem o nome de MAP. Os microtubulos proporciona rigidez e mantém a forma da célula, coordena o movimento intracelular de organela e outros componentes, formam estruturas microtubulares. São polímeros compostos por unidades proteicas chamadas tubulinas. Graças à polaridade das tubulinas, o próprio microtúbulo acaba polarizado, já que em uma das extremidades ficam expostas as subunidade α e na outra – as subunidades . Os heterodímeros podem se agregar (polimerizar-se) ou se afastar (despolimerizar-se) por ambas as extremidades. Uma das extremidades do microtúbulo é chamada mais (+) e a outra (-). Estas designações são devidas ao fato de o microtúbulo se alongar pela extremidade (+) e encurtar-se mais rapidamente pela extremidade(-). Certas drogas afetam a polimerização e a despolimerização dos microtúbulos na mitose – tratamento de câncer (colchicina, colcemide, vincristina e vinblastina – ligam tubulina/bloqueio divisão celular) Os microtúbulos constituem verdadeiras cias de transporte pelas quais se mobilizam macromoléculas e organelas de um ponto a outro do citoplasma. Esta função é realizada com a assistência de duas proteínas motoras, a cinesina e a dineína. Quando estão carregadas com o material a transporta, a cinesina desliza para a extremidade (+) e a dineína para a extremidade(-). Os cílios são estruturas que se movem. Segundo a célula que se encontram, seus movimentos servem para arrastar líquidos e partículas, para deslocar outras células. O movimento pode ser pendular, unciforme, infundibuliforme ou ondulante. O movimento ciliar é produzido pelo axonema. O axonema contém proteínas ligadoras e proteínas motoras. Os microtubulos ciliares nascem no corpúsculo basal, que se localiza por baixo da membrana plasmática, na altura da raiz do cílio. A quantidade de corpúsculo basais e de cílios é a mesma. Filamentos intermediários A composição química dos filamentos intermediários é diversa. Por isso, embora também sua morfologia e sua distribuição nos diferentes tipos de células, são agrupados em seis tipos: 1) Laminofilamentos: é responsável pela forma e resistência do envoltório nuclear. 2) Filamentos de queratina: possui uma proteína ligadora – filagrina – que une os filamentos de queratina no seu ponto de cruzamento. 3) Filamentos de vimetina: no organismo desenvolvido localiza-se nas células de origem mesodérmica. A proteína ligadora que une os filamentos de vimentina no seu ponto de cruzamento é a plactina. 4) Filamentos de desmina: se encontram no citoplasma de todas as células musculares. Unem-se entre si mediante uma proteína ligadora específica denominadasinamina. 5) Neurofilamentos: são os principais elementos estruturais dos neurônios. 6) Filamentos gliais: encontram-se no citosol dos astrócitos e de algumas células de schwann. Os filamentos intermediários formam uma rede contínua estendida entre a membrana plasmática e o envoltório nuclear. É o filamento mais resistente e durável – resistência à tração. Contribuem para a manutenção da forma e estabelecem as posições das organelas no interior da célula. Todavia, sua função principal é de natureza mecânica, por isso são encontrados filamentos muito mais desenvolvidos nas células submetidas a grandes tensões. Microfilamentos Os filamentos de actina são polímeros constituídos pela soma linear de monômeros – actina G, cujo encaixe dá aos filamentos uma forma helicoidal característica. Os monômeros encontram-se livres nos citosol, onde formam um depósito ao qual a célula recorre quando necessita. Igualmente aos microtubulos, os filamentos de actina possuem uma extremidade (+) e uma extremidade (-). Na extremidade (+), alonga-se e se encurta mais rapidamente que pela segunda. Sua polimerização depende de uma proteína reguladora chamada profilina. Formam estruturas relacionadas com a mobilidade celular: Microvilosidade: rígidas e permanentes Feixes contráteis citoplasmáticos: contração Protusões em form de lâmina (lamelipódios) : temporárias e instáveis Anel contrátil na divisão Lamelopódios e filopódios são estruturas móveis e exploratórias de fibroblastos que se formam e retraem devido a polimerização de monômeros de actina e despolimerização de microfilamentos, respectivamente. O taxol e a colchicina são drogas empregadas no tratamento de tumores malignos atuando como poderosos antimitóticos, impedindo assim a formação de filamentos de actina. Sinalização celular Nos organismos multicelulares complexos tanto a sobrevivência das células como as atividades que realizam depende de estimulas externos provenientes de outras células. De acordo com o tipo de estímulo emitido e o tipo que o recebe, esta responde, entre outras, com alguma das seguintes alterações: Mantém-se viva ou morre Diferencia-se Multiplica-se Degrada ou sintetiza substâncias Segrega substâncias Incorpora soluto ou macromoléculas Contrai-se Mobiliza-se Conduz estímulos elétricos A ação de estimular a célula do exterior é chamada indução; é mediada por uma substância indutora, conhecida como ligante. A célula que produz o ligante é denominada célula indutora; a célula que o recebe é denominada célula induzida ou célula-alvo. A substância indutora interage com a célula induzida mediante um receptor, que é uma proteína ou um complexo proteico localizado no citosol ou na membrana plasmática da célula-alvo. Existem diferentes tipos de indução, dependentes das distâncias entre as células indutoras e as células induzidas: Endócrinas: quando a célula indutora e a célula-alvo estão distantes entre si, a substância indutora, depois de ser segregada pela primeira, entra no sangue e, por ele, alcança a célula induzida. Sinal: hormônio - células: gl. Endócrina Neuroendócrinas: a substância indutora sai da terminação axônica do neurônio e deve ser lançada no sangue para poder chegar à célula induzida. Parácrina: quando a célula indutora se acha próxima da célula induzida. A substância percorre um curto trecho da matriz extracelular para alcançar a célula-alvo. Autócrina: sinal que atua sobre a célula que o sintetizou. Moléculas sinalizadoras pertencem a duas classes: Moléculas grandes hidrofílicas: receptor de superfície celular Moléculas pequenas hidrofóbicas: receptor intracelular Receptores: Intracelulares: pequenas e hidrofóbicas – difusão pela membrana plasmática Superfície Canal iônico Proteína G Enzima Vias de sinalização: Vias Camp Via da fosfolipase C-Ca2+ Via fato de transcrição NF-kB Via MAP Via JAK-STAT Núcleo O núcleo das células eucariontes está separado do citoplasma pelo envoltório nuclear, uma membrana concêntrica duplas, derivada do retículo endoplasmático. O espaço entre a membrana externa e a membrana interna – ou espaço perinuclear- comunica-se com a cavidade do RE. A membrana externa continua com a membrana do RE e é comum aparecer associada a um grande número de ribossomos. A membrana interna é sustentada pela lâmina nuclear, que confere resistência ao envoltório nuclear e estabelece sua forma, geralmente esférica. O envoltório nuclear é interrompido em intervalos aleatórios por poros, estrutura que regula a passagem de moléculas entre os compartimentos nuclear e citoplasmático. O nucléolo é o local de síntese do RNA ribossomal. Forma-se numa região da cromatina denomida NOR, esta contém múltiplas cópias de genes que codificam os RNAs ribossômicos. Três componentes estruturais são vistos ao microscópio eletrônico: I. As regiões granular e fibrilar representam os precursores do RNAt. II. Os centros fibrilares correspondem ao DNA interposto entre os genes do RNAr. Cada cromossomo é constituído por uma molécula muito longa de DNA associada a diversas proteínas. As proteínas associadas são classificadas em dois grandes grupos: as histonas e um conjunto heterogêneo de proteínas não histônicas. O complexo formado pelo DNA, as histonas e as proteínas não histônicas é chamado de cromatina. Assim, a cromatina é o material que compõe os cromossomos. As histonas desempenham um papel fundamental no enrolamento da cromatina. Existem cinco tipos de histonas: H1, H2A, H2B, H3 e H4. O octâmero de histonas consiste em duas moléculas da H2A, H2B, H3 e H4 e está se enrola ao DNA. A H1, histona de ligação, fica ligada à fita de DNA ao redor do octâmero de histona. Nucleossomo: DNA enrolado no octâmero de histonas + H1 Cromatina: DNA + proteínas básicas (histonas, que permitem a compactação) A cromatina apresenta duas regiões: Eucromatina: região ativa do DNA e menos compactada Heterocromatina: região inativa do DNA e mais compactada – não ocorre transcrição de RNA Constitutiva: se encontra de maneira constante em todos os tipos celulares, não conversível em eucromatina. Facultativa: aquela detectada em localizações que variam nos diferentes tipos celulares ou nas sucessivas diferenciações de uma determinada célula – apresenta heterocromatina em uma célula e em outra eucromatina. Transcrição : é o processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da informação contida na sequencia de nucleotídeos de uma molécula de DNA de fita dupla. RNA polimerase: reconhece o promotor, desnatura o DNA expondo a sequencia a ser copiada, mantém as fitas de DNA separada na região de síntese, mantém o hibrido DNA:RNA estável, renatura o DNA na região imediatamente posterior à síntese e termina a síntese do RNA. Transcrito primário: cópia linear do gene situado entre as sequencias específicas de iniciação e de terminação. Nos eucariontos esse transcrito é instável é com íntrons no seu interior. O transcrito primário eucariótico é extensamente modificado imediatamente após a transcrição. RNA mensageiro: transporta a informação genética do núcleo ao citosol, onde é usado como molde para a síntese de proteínas. RNA ribossômico: estrutura complexa que serve como sítio para a tradução, estão presentes no citosol. RNA transportador:cada RNAt transporta seu aminoácido específico ao sítio de tradução (no RNAr). Existem um tipo específico de RNA para cada um dos 20 aminoácidos. Código genético: são as instruções para sintetizar moléculas proteicas e estão inscritas em código nas moléculas de DNA dos organismos vivos. Apresenta as seguintes características: Tríplice: 1 trinca = códonque codifica um aminoácido Degenerado ou redundante: uma mesmo aminoácido pode ser codificado por vários códons diferentes Não é ambíguo: cada códon é correspondente a somente um aminoácido Com sentido: possui um star códon e um stop códon Universal: o mesmo para todos seres vivos Trincas do código genético: possui 64 trincas diferentes – 61 correspondem a aminoácidos e 3 correspondem a códons de terminação. Ciclo celular O ciclo celular pode ser considerado como uma série complexa de fenômenos que culminam quando o material celular duplicado se distribui nas células-filhas. Intérfase: período do ciclo de vida da célula em que ela não está se dividindo e se encontra em intensa atividade metabólica – crescimento celular acentuado. Apresentas 3 períodos: G1: transcrição e tradução intensa – síntese de RNA e proteínas S: síntese de DNA nuclear, duplicação do par de centríolos no citoplasma (centrossomo). G2: transcrição e tradução Também possui pontos de chegam que é um mecanismo celular que verifica as condições da célula antes de prosseguir de uma fase para outra: G1: ponto R (restrição) – quando o DNA está danificado ou quando o ambiente não é favorável, e fator de crescimento – verifica se a célula atingiu o tamanho adequado. G2: nova verificação quanto ao crescimento celular e a correta replicação do DNA (DNA completo) Com relação à capacidade de divisão celular, existem 3 grandes categorias de células do corpo humano: Células que depois de diferenciadas não se dividem mais ao longo da vida: células nervosas e musculares – ficam paradas em um estado modificado de G1G0. Células que normalmente não se dividem, mas saem de G0 quando submetidas a certos estímulos, reiniciando o ciclo celular: células do fígado. Células que normalmente possuem grande capacidade de divisão: células da epiderme e do epitélio intestinal. Substâncias indutoras: Complexo receptor-ligante Sinalização intracelular – cascata de fosforilação: um sinal do meio extracelular, gera um novo sinal intracelular que estimula uma série subsequente de moléculas sinalizadoras intracelulares. Ativa expressão de genes ou atuar diretamente em vias metabólicas Produto da expressão destes genes – componentes essenciais do sistema de controle do ciclo celular Controladores positivos do ciclo celular: estimulam a progressão da célula no ciclo celular, a fim de que ocorra a divisão normal em duas celular-filhas. CDKs (Cinases Dependentes de Ciclina): estão presentes durante todo o ciclo celular, mas só são ativadas em determinadas fases, quando ligadas às ciclinas. Estes complexo CDK-ciclina fosforila proteínas especifícas. Ciclinas: são assim chamadas porque suas quantidades variam periodicamente durante o ciclo celular. São sintetizadas somente em fases específicas, de acordo com a necessidade, e destruídas após a sua utilização. Ligam-se às CDKs para que juntas possam exercer suas funções. Controladores negativos do ciclo celular: atuam inativando as funções dos controladores positivos, o que leva a célula à parada no ciclo celular e à apoptose. CKIs ( nibidores de Cinase dependente de Ciclina): são proteínas que interagem com CDKs ou complexos ciclina-CDK, bloqueando sua atividade de cinase. As cinases não podem mais fosforilar proteínas, o que determina parada do ciclo. Complexo ubiquitina: degrada ciclinas e outras proteínas, impedindo a progressão do ciclo celular. Fosfotases: atuam na desfosforilação de CDKs e complexos ciclina-CDKs, tornando-os inativos. Mitose Mitose é o processo de divisão celular que a partir de uma célula formada, originam-se duas células com a mesma composição genética (mesmo número e tipo de cromossomos), mantendo assim inalterada a composição e teor de DNA característico da espécie. Citocinese é o processo que ocorre no final da mitose e que divide o citoplasma celular em duas partes formando duas células. Nos animais a citocinese é centrípeta e nos vegetais a citocinese é centrifuga. A mitose é comum a todos os animais e plantas multicelulares e inclusive nos organismos unicelulares nos quais, muitas vezes, este é o principal ou, até mesmo, o único processo de reprodução (reprodução assexuada). No caso dos animais ocorre mitose nas células somáticas e do aparelho reprodutor. Nos organismos pluricelulares a mitose permite o crescimento e o desenvolvimento do organismo e os fenômenos de reparação e renovação tecidual; nos organismos unicelulares muitas vezes é o principal ou único processo de reprodução (reprodução assexuada). Fases da mitose: Prófase: os cromossomos replicados, cada um consistindo em duas cromátides-irmãs intimamente associadas, se condensam. Fora do núcleo, o fuso mitótico se forma entre os dois centrossomos, que se replicam e se distanciaram. Prometáfase: começa abruptamente com a desintegração do envelope nuclear. Os cromossomos podem agora se ligar aos microtúbulos do fuso via seus cinetócoros e são submetidos a movimentos ativos. Metáfase: os cromossomos são alinhados no equador do fuso, a meio caminho entre os polos do fuso. Os microtúbulos do cinetócoro ligam as cromátides-irmão a polos opostos do fuso. Anáfase: as cromátides- irmãs se separam sincronicamente e forma dois cromossomos-filhos, sendo cada um deles lentamente puxado em direção ao polo do fuso ao qual está ligado. Os microtúbulos do cinetocor ficam mais curtos, e os polos do fuso também se distanciam; ambos os processos contribuem à segregação dos cromossomos. Anáfase A ocorre o encurtamento de microtúbulos do cinetócoro, enquanto na Anáfase B uma força de deslizamento é gerada entre microtúbulos interpolares de polos opostos para afastar os polos. Telófase: os dois conjuntos de cromossomos-filhos chegam aos polos do fuso e se descondensam. Um novo envelope nuclear é remontado em volta de cada conjunto, completando a formação de dois novos núcleos e marcando o fim da mitose. A divisão do citoplasma começa com a contração do anel contrátil. Meiose É um tipo especial de divisão celular, exclusiva dos organismos que se reproduzem de forma sexuada. Ocorre somente nas células germinativas, para formação de células reprodutivas. É um processo de divisão reducional – manutenção do número de cromossomos, e proporciona variabilidade gênica. As células originadas são geneticamente diferentes da célula original – células-filhas com metade do material genético da célula-mãe. Mitose Meiose Ocorre nas células somáticas Ocorre nas células sexuais Cada replicação do DNA é seguida por uma divisão celular; em consequência, as células-filhas apresentam a mesma quantidade de DNA que a célula-mãe e um número diploide de cromossomos. Cada replicação de DNA é seguida por duas divisões celulares – a meiose I e a meiose II – das quais resultam quatros células haploides que contam a metade do DNA. A síntese do DNA ocorre durante a fase S, que é seguida A fase S é mais longa e a fase G2 é curta ou ausente. pela fase G2. Cada cromossomo evolui de forma independente Durante a primeira de suas divisões, os cromossomos homólogos se relacionam entre si (se emparelham) e intercambiam partes de suas moléculas (se recombinam) Material genético permanece constante nas sucessivas gerações de células-filhas Gera uma grande variação genética Ciclo diplobionte: É o ciclo que aparecem alternadamente indivíduos haplóides e diplóides. É o que ocorre na espécie humana, ou seja, em idade reprodutiva, o organismo produz os gametas (células sexuais, haplóides) com metade do número de cromossomos da espécie. Da união destes gametas origina-se um zigoto diplóide, e quando estiver sexualmente maduro irá produzir gametas, finalizando este ciclo de vidae começando outro. Crossing-over: É a recombinação gênica ou troca de segmentos cromossômicos entre pares de cromátides homólogas que ocorre durante a fase de paquíteno. Esse processo gera variabilidade genética, importante para a variabilidade das características das espécies. Tem relação com a adaptabilidade das espécies às mudanças ambientais, por exemplo. Fases da meiose: Prófase I: é dividida em 5 sub-fases consecutivas Leptóteno: inicio da condensação dos cromossomos duplicados. Cromossomos homólogos começam a se parear. Cromossomos com aspecto de buquê. Zigótenos: pareamento dos cromossomos homólogos – sinapse cromossômica (complexo sinaptônemico - pareamento exato e específico). Paquíteno: cada par de cromossomos homólogos é chamado bivalente. Duas cromátides homólogas podem sofrer ruptura em pontos equivalentes e os dois segmentos podem trocar de lugar – permutação gênica ou crossing-over. Diplóteno: cromossomos homólogos começam a se separar – são visíveis os pontos de contato entre as cromátides (quiasmas). O número de quiasmas fornece o número de permutações ocorridas. Diacinesa: cromossomos homólogos continuam se separando e sofrendo condensação – deslocamento dos quiasmas para as extremidades (terminalização dos quiasmas). Termina com a desorganização do nucléolo e o rompimento do envoltório nuclear – pares de homólogos unidos pelo quiasma ficam dispersos no citoplasma. Metáfase I: os cromossomos homólogos atingem o grau máximo de condensação e, unidos às fibras do fuso, dispõem-se na região equatorial da célula. Anáfase I: caracteriza-se pelo deslocamento dos cromossomos para os polos. O par de homólogos separa-se, indo um cromossomo duplicado de cada par de homólogos para polos opostos da célula – segregação independente. Telófase I: cromossomos desespiralizam-se. Envoltório nuclear e nucléolo reorganizam-se. Ocorre citocinese, sem duplicação do DNA. Profáse II: cromossomos condensam-se. Centriolo duplica- se. Envoltório nuclear e nucléolo desorganizam. Metáfase II: cromossomos na região equatorial. Anáfase II: migração das cromátides irmãs para os polos. Telófase II: formação de quatro células haploides (n) e geneticamente diferentes. Diferenciação Celular Diferenciação é o processo pelo qual as células indiferenciadas se especializam para realizar determinada função. Nos organismos multicelulares, a diferenciação celular deve ocorrer de maneira ordenada, pois a sobrevivência de todo o organismo depende da sintonia e sincronia entre os diferentes tipos celulares formados. Cada célula possui um conjunto bioquímico específico e características morfológicas próprias que são determinadas por uma rede proteica regulatória intensa e isso ocorre no nível da transcrição do DNA. Cada gene possui uma porção de transcrição e outra regulatória, esta ultima pode ser ativada ou reprimida. Essa diferenciação ocorre nos estágios iniciais de desenvolvimento, na fase chamada Gástrula (quando se forma os 3 folhetos germinativos – endoderma, mesoderma e ectoderma) e permanecem ao longo da vida do organismo. A diferenciação é estimulada por morfógenos, ou seja, substâncias químicas que que atuam nesse processo em diferentes concentrações e suas ações combinadas com a de outros morfógenos vão originar diferentes tipos celulares. Célula diferenciada é especializada em realizar uma determinada função. Célula indiferenciada é a célula que apresenta potencialidade para originar outros tipos celulares. Potencialidade é a capacidade que a célula tem de originar outros tipos celulares e especialização é grau de especialização da célula. Quanto maior for a especialização da célula, menor será sua potencialidade e vice versa. Cada célula possui um conjunto bioquímico específico e características morfológicas próprias que são determinadas por uma rede proteica regulatória intensa. Cada gene possui uma porção de transcrição e outra regulatória, esta ultima pode ser ativada ou reprimida. Assim, o gene da hemoglobina é reprimido no neurônio e ativado na hemácia. Totipotentes – célula capaz de originar um organismo completo, uma vez que têm a capacidade de gerar todos os tipos de células e tecidos do corpo incluindo tecidos embrionários e extra embrionários (como a placenta, por exemplo). Pluripotentes – célula com capacidade de gerar células dos três folhetos embrionários (ectoderma, mesoderma e endoderma). As células pluripotentes não podem originar um indivíduo como um todo, porque não conseguem originar tecidos extra-embrionários Multipotente – célula com capacidade de gerar um número limitado de células especializadas, são encontradas em quase todo o corpo, sendo capazes de gerar células dos tecidos de que são provenientes. São responsáveis pela constante renovação celular que ocorre em nossos órgãos. Ex: células da medula óssea, as células-tronco neurais do cérebro, células do sangue do cordão umbilical e as células mesenquimais. Nos vegetais a diferenciação celular é um processo que pode ser reversível e que a partir de uma célula diferenciada de um órgão de uma planta madura é possível obter um organismo completo. Estas células, embora especializadas, contêm todo o genoma do organismo e quando induzidas em meio de cultura contendo nutrientes e hormônios específicos podem expressar os genes essenciais ao desenvolvimento embrionário. Células tronco: São células indiferenciadas, que podem ser definidas por duas propriedades: auto-renovação (capacidade que têm de proliferar), gerando células idênticas à ela (outras células-tronco) e potencial de diferenciação (capacidade que têm de, quando em condições favoráveis, gerar células especializadas e de diferentes tecidos). Apoptose Apoptose ou morte celular programada é um tipo de "auto-destruição celular" que ocorre de forma ordenada e demanda energia para a sua execução. Está relacionada com a manutenção da homeostase e com a regulação fisiológica do tamanho dos tecidos, mas pode também ser causada por um estímulo patológico (como a lesão ao DNA celular) . Necrose ocorre quando a célula sofre algum tipo de injúria (química ou física), que promove rápido colapso da homeostase interna. É acompanhada de lise da membrana plasmática e das endomembranas com liberação de restos da célula para a matriz extracelular. Este processo promove inflamação do tecido. Fosfatilserinas são lipídeos localizados na face interna da membrana plasmática (MP). Durante o processo apoptótico esses lipídeos transladam da monocamada interna p/ a monocamada externa da MP dos corpos apoptóticos, pelo movimento flip-flop. E assim, os macrófagos, atraídos pelas fosfatilserinas, fagocitam os corpos apoptóticos. Caspases são um grupo de proteases, enzimas com um resíduo de cisteína capazes de clivar outras proteínas depois de um resíduo de ácido aspártico, uma especifidade incomum entre proteases. O nome "caspase" é derivado dessa função molecular característica: cysteine- asparticacid-proteases. Caspases são essenciais no processo de apoptose celular. Quando ocorre: No desenvolvimento embrionário No controle das populações celulares Na renovação de celular lábeis Na eliminação de células anormais
Compartilhar