biologia celular

Prévia do material em texto

Resumo P2 – Biologia celular 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR 
Consiste na especialização de uma célula, que antes não era especializada, em uma função 
que lhe é única e que junto as outras células diferenciadas compõe o funcionamento integral do 
organismo. Neste processo de diferenciação atuam controles de expressão, que tendem a definir as 
vias bioquímicas e a morfologia de uma célula, capacitando-a eficazmente para uma determinada 
função em detrimento de muitas outras. Dois aspectos importantes são cabíveis de destaque: 
diferenciação X potencialidade. Esses dois conceitos possuem proporcionalidade inversa. 
✓ Diferenciação: é o grau de especialização da célula. 
✓ Potencialidade: capacidade que uma célula tem de originar outros tipos celulares. 
 
Em qualquer célula quanto maior a diferenciação menor será a potencialidade e vice-versa. 
Além disso, existem dois mecanismos que são responsáveis por traçar o perfil das proteínas de cada 
célula: mecanismo transcricional e pós-transcricional. 
 
✓ Mecanismo transcricional: atua no DNA (ativando e inativando genes). 
✓ Mecanismo pós-transcricional: interfere na eficiência, transporte e vida útil do RNAm. 
 
TIPOS DE CÉLULAS-TRONCO 
▪ Totipotentes: São células que podem dar origem à todas as linhagens de células, inclusive a 
placenta. São retiradas da mórula durante o processo embrionário. 
▪ Pluripotentes: São células que podem dar origem à qualquer linhagem de células, exceto a 
placenta. São retiradas do blastocisto. 
▪ Multipotentes: São células capazes de origem uma única linhagem de células. São retiradas 
da medula óssea, cordão umbilical e etc. 
▪ Oligopotentes: São células capazes de originar poucos tipos celulares. São retiradas dos 
tecidos mieloides e linfoides. 
▪ Unipotentes: São células capazes de originar um único tipo de célula devido ao seu alto grau 
de diferenciação. São retiradas das espermatogônias, por exemplo. 
 
Vale lembrar que o estado de diferenciação de uma célula pode ser revertido. Isso foi 
comprovado por um teste feito em 1962, o qual mostrou que todas as células possuem os mesmos 
genes que podem ser reativados quando necessário. No caso, as células podem ser 
reprogramadas e alterar a sua potência. Os cientistas descobriram, em trabalhos separados por 
44 anos de distância, que células adultas podem ser "reprogramadas" para se tornar imaturas e 
pluripotentes, ou seja, capazes de se especializar em qualquer órgão ou tecido corporal – como 
nervos, músculos, ossos e pele. Dessa forma, a descoberta culminou no prêmio Nobel de Medicina 
(Andréa se apaixona por isso) de 2012 ao japonês Shinya Yamanaka o britânico John B. Gurdon. 
 
 
 
 
 
 
DISTRIBUIÇÃO DE PROTEÍNAS 
O destino de uma molécula proteica sintetizada no citosol depende de sua sequência de 
aminoácidos, a qual pode conter um sinal de distribuição que direciona a proteína para a organela 
onde é requerida. As proteínas que não possuem esses sinais permanecem residentes no citosol; 
aquelas que possuem um sinal de distribuição se movem do citosol para a organela apropriada. 
Diferentes sinais de distribuição direcionam as proteínas para o núcleo, mitocôndrias, cloroplastos 
(em plantas), peroxissomos e para o RE. 
O sinal de distribuição típico em proteínas é uma porção da sequência de aminoácidos, 
tipicamente com 15 a 60 aminoácidos de comprimento. Essa sequência-sinal é frequentemente (mas 
não sempre) removida da proteína acabada, uma vez que a decisão de distribuição tenha sido 
executada. 
✓ ENTRADA DE PROTEÍNAS NO NÚCLEO 
O núcleo é formado por pequenos poros, ou seja, permite a comunicação o citosol. A 
sequência-sinal que direciona uma proteína do citosol para o núcleo, chamada de sinal de localização 
nuclear, consiste tipicamente em uma ou duas sequências curtas contendo várias lisinas ou argininas 
carregadas positivamente. 
Como acontece o mecanismo de transporte citosol-núcleo? 
• As proteínas citosólicas, chamadas de receptores de transporte nuclear, ligam-se ao sinal de 
localização nuclear nas proteínas recém-sintetizadas destinadas ao núcleo. Esses receptores 
ajudam a direcionar a nova proteína ao poro nuclear por interações com fibrilas semelhantes 
a tentáculos que se estendem da borda do poro. Durante o transporte, os receptores de 
transporte nuclear se prendem sobre sequências repetidas de aminoácidos dentro do 
emaranhado de proteínas do poro nuclear, puxando-se de uma para outra para transportar 
sua carga de proteína para dentro do núcleo. Uma vez que a proteína foi transportada, o 
receptor de transporte nuclear retorna ao citosol pelo poro nuclear para ser reutilizado. 
Importante destacar que qualquer processo que requer ordem, a importação de proteínas 
para dentro do núcleo requer energia. Nesse caso, a energia é fornecida pela hidrólise de GTP, 
que direciona o transporte nuclear na direção apropriada. Além disso, cabe destacar que os 
poros nucleares transportam as proteínas na sua conformidade original (enoveladas) e isso é 
o que diferencia do transporte de proteínas para dentro das organelas, já que nesses casos 
elas precisam desenovelar-se durante os seus transportes pelas membranas de outras 
organelas, como mitocôndrias, cloroplastos e RE. 
 
 
 
 
Fonte: Alberts 
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS 
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
É o ponto de entrada para proteínas destinadas para outras organelas, bem como de proteínas 
para o próprio RE. Uma vez dentro do RE ou na membrana do RE, as proteínas individuais não 
retornarão ao citosol durante as suas jornadas adiante. Elas serão carregadas de uma organela para 
outra por vesículas de transporte e, em alguns casos, de uma organela para a membrana plasmática 
ou para o exterior celular. Dessa forma, veremos como se dará esse processo de transporte através 
de vesículas, o qual será de extrema importância para a P2 de biocel. 
TRANSPORTE VESICULAR 
Em primeiro lugar, no caso das proteínas solúveis, elas precisam ter uma sequência-sinal, a 
qual irá direcioná-las ao transporte desejado por essas. Isso envolve: 
→ Uma partícula de reconhecimento de sinal (SRP): que está presente no citosol e se liga à 
sequência-sinal de RE quando exposta pelo ribossomo. 
→ Um receptor de SRP: que está disposto na membrana do RE, que reconhece SRP. 
Portanto, a SRP e o receptor da SRP funcionam como sítios moleculares de posicionamento, 
conectando os ribossomos que estão sintetizando proteínas que contêm uma sequência-sinal de RE 
para os canais de translocação do RE disponíveis. Além de direcionar as proteínas ao RE, a sequência-
sinal, que em proteínas solúveis está quase sempre na região N-terminal da proteína, tem a função de 
abrir o canal de translocação. Entretanto, como nem todas as proteínas são destinadas ao transporte 
para dentro das células, há também as proteínas transmembranas que ficam retidas na membrana do 
RE. 
FORMAÇÃO DE VESÍCULAS 
O brotamento de vesículas é dirigido pela montagem de uma capa proteica, geralmente 
constituída da proteína CLATRINA. Essas vesículas revestidas de clatrina brotam do aparelho de Golgi, 
na via secretória (para fora), e da membrana plasmática, na via endocítica (para dentro). Na 
membrana plasmática, por exemplo, cada vesícula se inicia como uma diminuta fossa revestida de 
clatrina. As moléculas de clatrina se montam em uma rede em forma de cesta na superfície citosólica 
da membrana, e é esse processo de montagem que começa a dar o formato da membrana em uma 
vesícula. Uma pequena proteína de ligação à GTP, denominada dinamina, associa-se como um anel ao 
redor do pescoço de cada fossa revestida invaginada profundamente na membrana. 
 
 Juntamente com outras proteínas recrutadas ao pescoço da vesícula, a dinamina causa a 
constrição do anel, de forma a destacara vesícula da membrana. 
Além disso, o ancoramento de vesículas depende de aprisionamento e SNAREs. Após o 
desprendimento de uma vesícula de transporte da membrana, ela deve encontrar o seu caminho para 
o destino correto, por isso, há uma família de proteínas chamadas de Rab que servem de marcadores 
para assegurar que uma proteína esteja indo para o seu alvo. As proteínas Rab na superfície da vesícula 
são reconhecidas pelas proteínas de aprisionamento na superfície citosólica da membrana-alvo. Um 
reconhecimento adicional é fornecido por uma família de proteínas transmembrana relacionadas, 
chamadas de SNAREs. Uma vez que a proteína de aprisionamento tenha capturado a vesícula 
segurando firmemente sua proteína Rab, as SNAREs sobre a vesícula (chamadas de v-SNAREs) 
interagem com SNAREs complementares sobre a membrana-alvo (chamadas de t-SNARES), ancorando 
a vesícula no seu local. Uma vez que a vesícula de transporte tenha reconhecido a sua membrana-alvo 
e lá ancorado, ela tem de fusionar-se com a membrana para entregar a sua carga. A fusão não só 
permite a entrega do conteúdo da vesícula no interior da organela-alvo, mas também adiciona a 
membrana da vesícula à membrana da organela. Ilustração no esquema a seguir retirado do Alberts: 
 
A saída do RE é bastante seletiva. As proteínas processadas incorretamente e proteínas 
diméricas ou multiméricas que tenham falhas de montagem são retidas ativamente no RE pela ligação 
a proteínas chaperonas que lá residem. A interação com as chaperonas retém as proteínas no RE até 
que ocorra o processamento apropriado; caso contrário, as proteínas são degradadas em última 
instância. Algumas vezes, entretanto, esse mecanismo de controle de qualidade pode ser prejudicial 
ao organismo. Por exemplo, a mutação predominante que causa a doença genética fibrose cística, que 
provoca grave degeneração do pulmão, produz uma proteína de transporte da membrana plasmática 
que é levemente malformada; apesar de a proteína mutante poder funcionar de forma perfeitamente 
normal como um canal de cloro se alcançasse a membrana plasmática, ela é retida no RE, com 
drásticas consequências. A doença devastadora resulta não só porque a mutação inativa uma 
importante proteína, mas também porque a proteína ativa é descartada pelas células antes que lhe 
seja dada a oportunidade de funcionar. 
 
 
 
Outra classe de vesículas revestidas, chamadas de vesículas COP-revestidas (COP – proteína 
de revestimento, de coat protein), está envolvida no transporte de moléculas entre o RE e o aparelho 
de Golgi, e de uma parte do aparelho de Golgi para outra. 
COP1- RECUPERAÇÃO 
COP2- Retículo Endoplasmático para o Golgi. 
QUAL A DIFERENÇA DAS PROTEÍNAS PRESENTES NO RER EM RELAÇÃO ÀS OUTRAS PRESENTES NO 
CITOSOL DAS CÉLULAS? 
Os ribossomos associados ao RER são locais de síntese de proteínas (algumas das quais 
enzimáticas) com funções fora do citoplasma e proteínas que serão incorporadas em membranas – 
proteínas transmembranares, ou transportadas para outras organelas do sistema endomembranar. 
Estas últimas proteínas sintetizadas entram no lúmen do RER e sofrem várias modificações: 
conformacionais através da formação de pontes de hidrogênio e dissulfeto e enrolamento da hélice 
adquirindo uma estrutura terciária e químicas pela adição de carboidratos tornando-se glicoproteínas. 
Posteriormente, as proteínas agora designadas por proteínas secretoras, são transportadas para zonas 
da célula onde são necessárias ou então seguem para o complexo de Golgi, em vesículas de transporte. 
O RER também sintetiza ainda membrana plasmática e, em animais, proteínas lisossômicas. 
A maioria das proteínas são transportadas para o lúmen do retículo endoplasmático à medida 
que são traduzidas nos ribossomos associados à membrana do RE. As proteínas cujo destino é 
permanecerem no citosol ou serem incorporadas no núcleo, mitoncôndrias, cloroplastos ou 
peroxissomas são sintetizadas nos ribossomos livres no citosol e libertadas findo o processo de 
tradução. 
MODIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS NO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
A maioria das proteínas que entram no RE é quimicamente modificada nesse compartimento. 
Pontes dissulfídicas são formadas pela oxidação de pares de cadeias laterais de cisteínas. As pontes 
dissulfídicas ajudam a estabilizar a estrutura daquelas proteínas que podem encontrar mudanças de 
pH e enzimas degradativas no exterior da célula – depois de serem secretadas ou depois de serem 
incorporadas à membrana plasmática. Em virtude do ambiente redutor no citosol, as pontes 
dissulfídicas não se formam neste. do citosol são glicosiladas, e aquelas que são possuem somente um 
resíduo de açúcar ligado a elas. Os oligossacarídeos nas proteínas servem para várias funções, 
dependendo da proteína. Eles podem proteger a proteína da degradação, retê-la no RE (por sinais de 
retenção do RE) até que seja apropriadamente processada (enovelada) ou ajudar a dirigi-la para a 
organela apropriada, servindo como um sinal de transporte para o empacotamento da proteína em 
vesículas adequadas de transporte. 
COMPLEXO DE GOLGI 
O aparelho de Golgi está, em geral, localizado próximo ao núcleo celular e, em células animais, 
está frequentemente próximo ao centrossomo – uma pequena estrutura próxima ao centro celular. 
O aparelho de Golgi consiste em uma coleção de sacos achatados, sacos definidos por membranas 
(cisternas), que estão empilhados como pratos. Cada pilha contém de 3-20 cisternas. O número de 
pilhas de Golgi por célula varia grandemente, dependendo do tipo celular: algumas células contêm 
uma única pilha grande, e outras contêm centenas de pilhas muito pequenas. 
 
 
SECREÇÃO CELULAR POR EXOCITOSE 
Há duas vias de secreção celular por exocitose: constitutiva e regulada. 
✓ Constitutiva: é a via pela qual a membrana plasmática cresce quando as células aumentam 
antes de se dividirem. A via constitutiva também carrega proteínas para a superfície celular 
para serem liberadas ao exterior, um processo chamado de secreção. Algumas das proteínas 
liberadas aderem à superfície celular, onde se tornam proteínas periféricas da membrana 
plasmática; algumas são incorporadas na matriz extracelular; outras ainda se difundem no 
líquido extracelular para nutrir ou sinalizar outras células. Uma vez que a entrada nessa via 
não seletiva não requer uma sequência-sinal particular (como aquelas que direcionam as 
proteínas aos lisossomos ou de volta ao RE), ela é algumas vezes referida como a via-padrão. 
 
 
✓ Regulada: opera apenas em células que são especializadas em secreção. Células secretórias 
especializadas produzem quantidades de um produto em particular, como hormônios, muco 
ou enzimas digestórias, os quais são estocados em vesículas secretórias até a liberação. Essas 
vesículas brotam da rede trans de Golgi e se acumulam perto da membrana plasmática. Lá 
elas aguardam o sinal extracelular que irá estimulá-las a se fusionar com a membrana 
plasmática e liberar seu conteúdo ao exterior celular (Figura 15-27). Um aumento na glicose 
do sangue, por exemplo, sinaliza as células hepáticas a secretar o hormônio insulina. As 
proteínas destinadas às vesículas secretórias são distribuídas e empacotadas na rede trans de 
Golgi. Proteínas que se movimentam por essa via têm propriedades de superfície especiais 
que as conduzem a agregar-se umas com as outras sob as condições iônicas (pH ácido e alta 
concentração de Ca2+), prevalecendo na rede trans de Golgi. EXEMPLO: É o caso das glândulas 
mamárias, através de receptores. Na realidade, é regulada porque precisa de um estímulo 
externo. 
 
 
 
❗ OBS.: Quando uma vesícula secretória ou vesícula de transporte se fusiona com a membrana 
plasmática e descarrega seu conteúdopor exocitose, sua membrana se torna parte da membrana 
plasmática. Embora isso devesse aumentar enormemente a área de superfície da membrana 
plasmática, acontece apenas transitoriamente, porque componentes de membrana são removidos de 
outras regiões da superfície por endocitose quase de forma tão rápida quanto elas são adicionadas 
por exocitose. Essa remoção retorna tanto lipídeos como proteínas da membrana das vesículas à rede 
de Golgi, onde elas podem ser utilizadas novamente. 
 
 
 
 
	Resumo P2 – Biologia celular
	SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS