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Aula 4 - Lipídeos
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FACULDADE ESTÁCIO DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS CENTRO GRADUAÇÃO EM BIOMEDICINA Porto Alegre, 16 de setembro de 2019 Fundamentos de Biologia Prof. Andrew Oliveira Silva, Msc. PhD. Pós-Doc PPG Patologia - UFCSPA andrewbiomed@gmail.com Introdução à Biologia Celular Lipídeos Moléculas orgânicas hidrofóbicas (insolúveis em água) Apolares (sem carga elétrica) Pode ser anfipática (parte hidrofóbica e parte hidrofílica) Classificação: Ácidos Graxos Glicerídeos Fosfolipídeos Colesterol Carotenóides Ceras Vitaminas Ácido Graxo Ácido monocarboxílico (-COOH), ligado a uma longa cadeia de carbonos (4 a 28) Saturados ligações simples entre carbonos Usualmente chamadas de gorduras Insaturados presença de ligações duplas entre carbonos Sólidos em temperatura ambiente (gorduras) Líquidos em temperatura ambiente (óleos) Geralmente de origem animal Geralmente de origem vegetal Ácido Graxo Insaturado Insaturados presença de ligações duplas entre carbonos Monoinsaturados = apenas uma ligação dupla na cadeia de C Polinsaturados = mais de uma ligação dupla entre cadeia de C Ácido Graxo Insaturado Ácido Graxo Insaturado Saturado Insaturado cis Insaturado trans Mais flexível Menos estável Ácido Graxo Insaturado ômega-9 ômega-6 ômega-3 Ômega-3Ácido Graxo Poli-insaturado não sintetizado pelo corpo. Auxilia na diminuição de triglicerídeos e LDL Favorece o aumento de HDL Encontrado em peixes de águas profundas Proveniente da dieta Ômega-3 de cadeia longa são mais benéficos à saúde Ômega-6Ácido Graxo Poli-insaturado não sintetizado pelo corpo. Competição enzimática com ômega-3 Convertidos em prostaglandinas e leucotrienos Proveniente da dieta Pró-inflamatório Desbalanço com ômega-3 ou excesso resultam em malefícios para a saúde Perfil pró-inflamatóriomaior propensão de doenças Razão ideal = Ômega-6 1 : 4 Ômega-3 GlicerídeosLipídeos resultantes da ligação de uma molécula de glicerol (C3H8O3) e uma, duas ou três moléculas de ácidos Graxos Monoglicerídeo Diglicerídeo Triglicerídeos Condensação Esterificação Desidratação Armazenamento de energia FosfolipídeoLipídeos resultantes da ligação de uma molécula de glicerol (C3H8O3) com duas moléculas de ácidos Graxos e 1 radical fosfato Caráter anfipático porção hidrofílica e porção hidrofóbica Radical Fosfato Glicerol Ácidos Graxos EsteróidesCompostos lipossolúveis, com estrutura constituída por 17 carbonos, formando 4 anéis ligados entre si. Colesterol molécula fundamental na síntese de vários hormônios Ausente em células vegetais Reduz a permeabilidade das membranas Caráter anfipático Grupamento hidroxil (polar) Anéis do núcleo esteróide + cauda de hidrocarbonetos (Apolar) Produzido pelo próprio corpo e adquirido através da dieta (gordura animal) Transportado em lipoproteínas pelo sangue Vitaminas Micronutrientes orgânico ou nutriente essencial os quais o organismo necessita e não é capaz de produzi-los em quantidades suficientes A denominação vitamina depende da circunstância de cada organismo específico. Deve ser obtido através da dieta 13 vitaminas = A, B (8 do complexo B), C, D, E e K Participam de vários processos bioquímicos Lipossolúveis Hidrossolúveis Lipossolúveis são mais estáveis no organismo e Hidrossolúveis são rapidamente excretadas do nosso corpo Reposição vitamínica FACULDADE ESTÁCIO DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS CENTRO GRADUAÇÃO EM BIOMEDICINA Porto Alegre, 09 de maio de 2019 Fundamentos de Biologia Prof. Andrew Oliveira Silva, Msc. PhD. Pós-Doc PPG Patologia - UFCSPA andrewbiomed@gmail.com Membrana celular: estrutura, função, comunicação, transporte e Matriz extracelular Fosfolipídio MembranasEstruturas lipídicas que delimitam espaços aquosos específicos em TODOS os organismos vivos da Terra. Compartimentalização das células Limite físico entre os espaços celulares Membrana Celular Membrana das organelas Membrana Nuclear Carioteca BICAMADA LIPÍDICA (FOSFOLIPÍDICA) Estrutura trilaminar 6 a 10 nm Membrana Celular Estrutura que delimita o espaço externo (extracelular) e o espaço interno (intracelular) de uma célula. Presente em Procariotos e Eucariotos Composição: Lipídeos Fosfolipídeos e Colesterol** (~50%) Proteínas 50% da constituição Oligossacarídeos ancorados em proteínas ou fosfolipídeos Barreira Seletiva Captação de moléculas Eliminação de moléculas **Em alguns seres vivos Modelo do Mosaico Fluido - 1972 Duas camadas contínuas de fosfolipídeos Aproximação de suas regiões APOLARES Impregnadas de proteínas Camadas fluidas movimentação constante dos fosfolipídeos Proteínas mudam constantemente de posição na membrana Interações não covalentes entre componentes de membrana FosfolipídeoGlicerídeo = glicerol + ácidos Graxos Monoglicerídeo = 1 ácido graxo Diglicerídeo = 2 ácidos graxos Triglicerídeos = 3 ácidos graxos Condensação Esterificação Desidratação Armazenamento de energia Fosfolipídeo Caráter anfipático porção hidrofílica e porção hidrofóbica Radical Fosfato Glicerol Ácidos Graxos Diglicerídeo + fosfato (radical) Número de carbonos e de insaturações cis no ácido graxo fluidez de membrana (14 a 24 Carbonos) FosfolipídeoCaráter anfipático porção hidrofóbica porção hidrofílica Interage com componentes aquosos ou com moléculas com alguma carga elétrica (íons) Interage com moléculas apolares (não carregadas eletricamente) ou com moléculas lipídicas CAUDA APOLAR CABEÇA POLAR Organização dos fosfolipídeos Micela invertida Micela Lipossoma Bicamada lipídica Organização da membrane celular 6 a 10 nm Mais de um tipo de fosfolipídeo na constituição das membranas dos eucariotos Fosfolipídeo EtanolaminaFosfatidiletanolamina Serina Fosfatidilserina Colina Fosfatidilcolina Colina Esfingomielina R A D IC A L Ambiente Extracelular Distribuição assimétrica entre camadas na membrana celular dos eucariotos Fosfolipídeo Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina FosfatidilcolinaEsfingomielina Polar Polar Apolar Fosfatidilcolina predomina na camada externa Fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina predomina na camada interna _ _ _ _ Fosfatidilserina Fosfolipídeos carregados negativamente Ambiente Intracelular _ _ _ _ _ Fosfolipídeo Distribuição assimétrica diferente em cada tipo celular Aumenta especificidade dos mais variados tipos de células Composição da membrana celular é diferente da composição das membranas das organelas Membrana celular é muito mais do que uma divisória entre ambiente interno e externo de um compartimento celular Assimetria de membrana Fluidez de membrana Mais fosfolipídeos insaturados ou maior número de insaturações cis Menor compactação dos fosfolipídeosMaior fluidez de membrana Estado de gel Estado Flúido Movimentação dos Fosfolipídeos fluidez da membrana depende: Tamanho da cadeia de carbonos dos ácidos graxos (maiormenor fluidez) Insaturações cis na cadeia de ácidos graxos (maismaior fluidez) Presença de outros componentes de membrana (colesterol) (menor fluidez) Assimetria de composição das camadas da membrana Temperatura (altamaior fluidez) APOPTOSE Flopase flip-flop de fosfolipídeos Externalização de fosfatidilserina Indução de apoptose (morte celular programada) ColesterolEsteróide composto por uma região polar (hidroxila) e uma região apolar formada por 4 anéis esteróides + cadeia de hidrocarbonetos Ausente em células vegetais Anéis esteroidesestrutura rígida na porção apolar da molécula Caráter anfipático Grupamento hidroxil (polar) Anéis do núcleo esteróide + cauda de hidrocarbonetos (Apolar) Altera as propriedades de fluidez e permeabilidade das membranas Colesterol Reduz a fluidez da membrana MAIS ESTÁVEL Reduz a permeabilidade da membrana Ambiente Extracelular Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Fosfatidilcolina Esfingomielina Polar Polar Apolar _ _ _ Ambiente Intracelular _ _ __ _ colesterol Proporções iguais na camada interna e externa Pode chegar a estar na mesma proporção dos fosfolipídeos Fosfatidilinositol Camada interna da membrana Tráfego interno de moléculas Ancoramento interno Sinalização celular Glicolipídeos Camada externa da membrana plasmática 5% da constituição GLICOCÁLICE reconhecimento celular, modula concentração de íons, adesão célula-célula, modula entrada e saída de moléculas Ambiente Extracelular Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Fosfatidilcolina Esfingomielina Polar Polar Apolar _ _ _ Ambiente Intracelular _ _ __ colesterol Adição de um ou vários monômeros de glicídios à molécula lipídica Fosfatidilinositol glicolipídeo Proteínas de membrana Variam de acordo com o perfil de associação com a membrana Correspondem a cerca de 50% da composição das membranas celulares 1 – unipasso alfa-hélice 2 – multipasso alfa-hélice 3 – multipasso beta-folha (Barril) 4 – ancorada na camada interna 5 – ancorada por ácido graxo na camada interna 6 – ancorada por um oligossacarídeo ligado ao fosfolipídeo 7 – estrutura quaternária intracelular 8 – estrutura quaternária extracelular Proteínas integrais transmembrana Classe de proteínas que são capazes de atravessar a bicamada lipídica (caráter anfipático) Porção extracelular Porção transmembrana Porção intracelular Comunicação entre ambientes externo e interno (TRANSPORTE) Formação de poro permeabilidade Predomina aminoácidos hidrofóbicos Predomina aminoácidos hidrolíficos Predomina aminoácidos hidrofílicos Proteínas Integrais Parciais Classe de proteínas que estão associadas a somente uma das camadas da membrana celular Porção intramembranosa Enzimas, ancoragem, carreadores Reconhecimento celular Predomina aminoácidos hidrofóbicos Porção extra ou intracelular Predomina aminoácidos hidrofílicos Proteínas associadas à membrana Classe de proteínas que estão associadas à membrana através de ligação covalente com alguma outra molécula integrada à membrana: Ácido Graxo Glicolipídeo Proteína integral Sinalização celular Manutenção de estruturas próximas à membrana Ancoragem (citoesqueleto) Constituição da membrana Ambiente Extracelular Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Fosfatidilcolina Esfingomielina Ambiente Intracelular _ __ colesterol Fosfatidilinositol glicolipídeo _ _ _ glicoproteína Proteína Integral Transmembrana Proteína Integral Parcial Proteína Associada à membrana _ GLICOCÁLICE GlicocáliceOligossacarídeos ancorados à membrana celular Glicoproteínas = oligossacarídeos associados à proteínas Glicolipídeos = oligossacarídeos associados à lipídeos Sinalização celular Adesão célula/célula Proteção física e química Reconhecimento celular Barreira de difusão Inibição por contato Ação eletrostática Proteoglicanos e Glicosaminoglicanos GlicocáliceRecobrem as microvilosidades dos enterócitos (células intestinais) Recobrem a superfície interna dos vasos sanguíneos (endotélio) Sistema ABO Oligossacarídeo ancorado na membrana das hemácias Ambiente Extracelular Ambiente Intracelular Antígeno A Antígeno BAntígeno H Anticorpo Anti-A Anticorpo Anti-B Sangue O Antígeno A Antígeno B Sangue A Sangue B Sangue AB Não Produz anticorpos contra antígeno A e B Glicocálice Importância no processo inflamatório Glicocálice Transporte de membrana GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO Diferença de concentração de um soluto em um ambiente em comparação com o outro DIFUSÃO passagem de um soluto para o ambiente menos concentrado até atingir o equilíbrio Transporte de membranaOSMOSE Em virtude da impossibilidade do soluto atravessar a barreira, a água vai em direção ao ambiente mais concentrado, a fim de diluir o soluto e estabelecer o equilíbrio ISOTÔNICO H2O HIPERTÔNICO HIPOTÔNICO H2O Tipos de Transporte TRANSPORTE PASSIVO TRANSPORTE ATIVO Transporte a favor do gradiente de concentração, sem gasto de energia Transporte contra o gradiente de concentração, com gasto de energia Transporte de membrana Membrana celular = Barreira com permeabilidade seletiva Ambiente Intracelular Ambiente Extracelular Ambiente Apolar Moléculas hidrofóbicas O2, CO2, N2, Esteróides, Hormônios Pequenas moléculas Polares não-carregadas H2O, glicerol, Uréia ÍONS H+, Na+, HCO3 -,K+, Ca2+, Cl-, Mg2+ Grandes moléculas polares Não-carregadas Glicose, Sacarose PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA DE TRANSPORTE Tipos de Transportadores de membrana PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS (Carreadoras) São específicas para um tipo de soluto Se ligam ao soluto e mudam sua conformação 3D Mudança permite a passagem de um ambiente para outro Transporte passivo e ativo PROTEÍNAS DE CANAL Formam um poro na membrana que permite a passagem de solutos de tamanhos específicos Conformação aberta e fechada Somente transporte passivo GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO GRADIENTE ELETROQUÍMICO Proteínas de canalCanal iônico Específicas para um tipo de soluto Abertura do canal regulada de diversas formas Canal hidrofílico na membrana Junções comunicantes Proteínas de canalPorinas Canais aquosos de passagem de íons e pequenas moléculas (glicerol e pequenos açúcares) Canais na membrana externa de algumas bactérias Canais que permitem a passagem APENAS de moléculas de água Aquaporinas Impedem a passagem de íons e outras moléculas Bloqueio físico e químico Proteínas carreadorasDifusão facilitada Permeases = proteínas transmembrana que permitem a passagem de moléculas específicas através da membrana celular Variação na conformação estrutural, de acordo com a ligação do ligante específico Aumento do soluto aumenta velocidade até que todas as permeases estejam “ocupadas” Aumento da velocidade de difusão é dependente da quantidade de permeases presentes na membrana Permeases específicas para cada tipo de soluto Proteínas carreadorasTransporte Ativo Transferência do soluto de um ambiente para outro, contra o gradiente de concentração ou eletroquímico, com gasto de ENERGIA Transporte acoplado Bomba dirigida Por ATP Bomba dirigida Por LUZ Proteínas carreadorasTransporte Ativo TRANSPORTE ACOPLADO uso do gradiente de concentração de um soluto para transportar outro, contra seu gradiente SIMPORTE = mesma direção ANTIPORTE = direção contrária Proteínas carreadorasTransporte Ativo SIMPORTE = Captação de glicose intestinal Proteínas carreadorasTransporte Ativo ANTIPORTE = Bomba sódio/potássio Muito sódio (Na+) Muito Potásso (K+) Endocitose Invaginação de membrana para transporte intracelular de moléculas muito grandes Exocitose Liberação de vesículas intracelulares para o transporte de moléculas muito grandes para o meio extracelular TranscitoseCombinação de endocitose e exocitose passagem de moléculas através de um epitélio Fagocitose Engolfamento de partículas ou organismos através da emissão de pseudópodes Junções celulares Adesão célula-célula caderinas JUNÇÕES DE ANCORAMENTOAdesão célula-matriz integrinas JUNÇÕES DE OCLUSÃO Selagem do espaço intercelular nos domínios laterais das células Claudinas e ocludinas Junções celulares Junções tipo fenda canal de comunicação entre células vizinhas JUNÇÕES COMUNICANTES JUNÇÕES SINALIZADORAS Conjunto de proteínas de ancoramento célula-célula, associadas a um complexo proteico responsável pela transmissão de um sinal interno de uma célula, para outra célula Passagem de pequenas moléculas solúveis em água CONEXINAS Neurônios Junções célula-célula Interação entre caderina da célula 1 e caderina da célula 2 no espaço extracelular Junção aderente Caderina proteína transmembrana Ligado aos filamentos de actina (intracelular) beta-catenina Desmossomos Interação entre caderina da célula 1 e caderina da célula 2 no espaço extracelular Caderina desmocolina e desmogleína Placa interna ligada aos filamentos intermediários Junções de AncoramentoDesmossomos Junções célula-matriz Interação entre integrina transmembrana e filamentos de fibronectina Adesão focal Complexo proteico intracelular Ligado aos filamentos de actina (intracelular) Hemidesmossomos Interação entre integrina transmembrana e filamentos de colágeno XVII e laminina Ligado aos filamentos intermediários de queratina Complexo proteico intracelular Junções de OclusãoPrincipal função: Vedação Definição dos domínios apical e basolateral Semelhante a uma “costura” entre as células Junção impermeável Evitar passagem de moléculas pelo espaço intercelular Ocludinas Claudinas JAM’s Associada aos filamentos de actina Junções ComunicantesComunicação entre os ambientes intracelulares de células vizinhas Passagem de íons e pequenas moléculas hidrofílicas CONEXINAS proteína transmembrana 6 conexinas = Conéxon Canal intercelular = junção entre 2 conéxons, um de cada célula vizinha Importante em tecidos que são eletricamente excitáveis (tecido nervoso e tecido muscular) Junções Comunicantes DOMÍNIO APICAL DOMÍNIO BASOLATERAL Matriz Extracelular Rede de moléculas extracelulares (proteínas e polissacarídeos) que fornecem uma base de suporte bioquímico e estrutural para os tecidos. Conexão direta com o glicocálice das células Diretamente ligado às funções de junção entre as células de um tecido e comunicação celular umas com as outras. Matriz ExtracelularAncoram as células para que haja a manutenção de uma estrutura composta por várias células (tecido) A composição, forma e organização da matriz é específica em cada tecido do corpo. Principais componentes: Colágeno Fibras elásticas (elastina) Lâmina basal (laminina) Glicosaminoglicanos (gel) Proteínas de conexão (fibronectina e integrina) citoesqueleto Matriz Extracelular Trama de cadeias polipeptídicas e cadeias polissacarídicas Matriz altamente hidratada na maioria dos tecidos Glicosaminoglicanas tem carga negativa atração de cátions Na2+ Atração de água para a matriz extracelular, por osmose Outros casos deposição de minerais na matriz (ossos) Produzidas e secretadas pelas células do tecido ou por células especializadas fibroblastos Tecido conjuntivo Comunicação celularForma de interação celular para que haja a transmissão de um sinal da célula fonte, para a célula receptora Molécula-Sinal Receptor Transmissão do sinal Modulação de funções específicas Comunicação celular Comunicação celular Sinalização autócrina Célula produz uma molécula ligante e possui o receptor deste ligante Sinalização Parácrina Célula produz uma molécula ligante e modula funções biológicas de células vizinhas. Comunicação celular Sinalização por junção comunicante Célula produz ou libera molécula sinalizadora (ou íon) que atravessa canais intercelulares, modulando células vizinhas Sinalização Justácrina Célula produz e expõe na sua superfície uma molécula ligante que é reconhecida por uma molécula receptora de outra célula com alta especificidade Comunicação celular Sinalização Endócrina Célula produz e libera molécula sinalizadora na corrente sanguínea que modula células que possuem receptores específicos e estão localizadas a grandes distâncias da célula produtora Sinalização Neuronal (sináptica) Células do tecido nervoso produzem neurotransmissores e liberam na fenda sináptica para estimular células que reconhecem essas moléculas.
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