Roteiro de estudos: citoesqueleto

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BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR 
Docente: Prof. Wesley Júnior do Nascimento
Estudo dirigido - Aula T5: Citoesqueleto
1) De acordo com a imagem abaixo, responda: 
a) Como são organizados os microtúbulos? Descreva suas subunidades e como elas se agrupam para formar o microtúbulo. 
Cada microtúbulo é composto por 13 protofilamentos que se unem formando um arranjo de cilindro oco. 
Ele é formado a partir da junção dos dímeros de e tubulina, que se organizam de determinada forma a conferir uma polaridade ao microtúbulo (formação de uma extremidade “+” e outra “-“. 
A extremidade “+” recebe este nome por ocorre a polimerização mais rápida do que a despolimerização. 
b) Qual a composição e a função do centrossomo?
O Centro organizador de microtúbulos (COMT) é a região específica do crescimento de microtúbulos. 
 O principal COMT é o centrossomo que é envolto por uma região amorfa, no qual, no centro possui 2 centríolos perpendiculares que são feitos de microtúbulos. 
 Sua função é a de auxiliar na organização interna e no funcionamento da célula, tendo grande papel no processo de divisão celular, regulando a nucleação e a organização espacial dos microtúbulos. 
	
c) Explique como ocorre a nucleação de um novo microtúbulo no centrossomo. 
Nesta região amorfa há pontinhos rosinhas que indicam outro tipo de tubulina (-tubulina) que é responsável por iniciar a formação dos microtúbulos – processo denominado de nucleação. 
2) A figura abaixo ilustra o fenômeno conhecido como instabilidade dinâmica dos microtúbulos. 
a) Defina instabilidade dinâmica, e explique como ocorre.
Sempre que os dímeros se encontram livres no citoplasma, a -tubulina irá se associar à uma molécula de GTP (semelhante ao ATP, só muda o nucleotídeo). Quando se encontra neste estado, ele tende a se associar aos protofilamentos em crescimento, mas, ao se ligar ao microtúbulo em crescimento, ocorre a quebra de GTP em GDP. Esta quebra causa uma mudança conformacional fazendo com que a tubulina se solte do microtúbulo (despolimerização). 
Assim, para que o microtúbulo consiga crescer, é necessário que haja uma polimerização mais rápida do que a hidrolise do GTP. Isto forma uma estrutura conhecida como quepe de GTP – quando é possível observar o crescimento do microtúbulo. 
b) Descreva um processo celular nos qual a instabilidade dinâmica é essencial. Explique em que momento há maior despolimerização ou polimerização dos microtúbulos.
		A instabilidade relativa dos microtúbulos dá a eles a possibilidade de sofre um remodelamento rápido e continuo. 
3) Com relação aos microtúbulos, assinale V para verdadeiro e F para falso. Corrija as afirmações falsas. 
(F) A colchicina é um quimioterápico que se liga à tubulina presente nos microtúbulos e impede a sua despolimerização polimerização. 
( ) Pode-se evitar a dissociação de um microtúbulo em crescimento a partir do centrossomo se sua extremidade (+) for de algum modo permanentemente estabilizada pela ligação a outra molécula ou estrutura celular. 
(F) O transporte de organelas e vesículas é feito sobre os microtúbulos por proteínas motoras cinesina e dineína. A cinesina se move para a extremidade (-) (+), ou seja, rumo ao centrossomo membrana plasmática, e a dineína se move para a extremidade (+) (-), rumo à periferia da celula
(V) Os microtúbulos estão presentes, de maneira estável, em flagelos e cílios, organizados em uma estrutura conhecida como "9+2". 
(F) O movimento de um cílio ou flagelo é produzido pela flexão de sua região central periférica conforme os microtúbulos deslizam uns sobre os outros. A flexão é causada pela proteína miosina dineina. 
(F) O taxol é uma droga que se liga fortemente à tubulina livre e evita que esta se polimerize para a formação de microtúbulos à estrutura dos microtúbulos, permitindo apenas o crescimento dele, ou seja, permite apenas a sua polimerização. 
( ) Os corpos basais formam os centros organizadores de microtúbulos em cílios e flagelos. 
( ) A posição do retículo endoplasmático e do complexo de Golgi independe da organização dos microtúbulos. 
4) Com relação aos filamentos intermediários: 
a) Explique passo-a-passo a sua formação, descrevendo suas subunidades. 
	Os filamentos intermediários são proteínas fibrosas de cadeia longa, cada uma delas composta por uma cabeça amino-terminal globular, uma cauda carboxi-terminal também globular e um domínio central alongada em forma de bastão.
b) Fale da importância dos filamentos intermediários nas células epiteliais. 
	Nas células que revestem a camada mais externa da pele, existe uma grande quantidade de um tipo de filamento intermediário chamado queratina, responsável por impedir que as células desse tecido se separem ou rompam ao serem submetidas a um estiramento, por exemplo. 
c) Em que compartimento intracelular podemos encontrar a proteína laminina? Que estrutura ela forma?
	A laminina é uma proteína que é parte da matriz extracelular, presente na membrana basal. A matriz extracelular encontra-se fora das células e proporciona apoio e fixação para as células no interior dos órgãos (juntamente com muitas outras funções). 
	A laminina é responsável por manter as células unidas, elas “colam” as células (tais como os de revestimento do estomago e intestino), mantendo-as no local e permitindo que realizem o devido funcionamento. 
d) A epidermólise bulbosa simples é causada por mutações no gene de uma proteína que forma filamentos intermediários. Que proteína é essa? Explique como a deficiência nessa proteína leva à doença. 
	A epidermólise é caracterizada por anormalidades na proteína queratina, responsável pela união das camadas da pele, o que leva à uma intensa fragilidade na estrutura da pele. 
5) Com relação aos filamentos de actina:
a) Como eles são formados?
	Sua formação é semelhante à dos microtúbulos, mas neste caso os monômeros são actinas globulares que se unem formando um filamento semelhante a um colar de contas, chamado de filamento de actina ou actina F. 
b) Em que diferem com relação aos microtúbulos no que diz respeito a nucleação e polimerização?
	No microtúbulo a polimerização se inicia na etapa de nucleação, partindo do centro organizador de microtúbulos. Nesta região há os centríolos envoltos pela região amorfa na presença de anéis de -tubulina que dá inicio ao crescimento dos microtúbulos. 
	Já nos microfilamentos não há um centro organizador de actina, então a nucleação se dá pela união de monômeros, dando origem a dímeros e depois a trímeros. Estes últimos possuem a característica de conseguirem dar origem aos filamentos de actina, dando inicio à segunda etapa do processo, o alongamento. 	
	O alongamento é um processo mais rápido
.	Também a energia associada a eles, aqui sendo o ATP (no microtúbulo era GTP). 
	A molécula de actina associada ao ATP tende a se ligar ao filamento. Quando isto ocorre a molécula de ATP é quebrada em ADP, fazendo com que a actina se dissocie do filamento. 
c) Quais são as estruturas e funções dos filamentos de actina nas imagens abaixo?
microvilosidades, aumento a superfície de contato
Feixes contráteis: formam sulcos de clivagem durante a divisão mitótica
Projeções de superfície celular: as protrusões são importantes nos processos celulares de endocitose, exocitose e locomoção celular. 
Anéis contráteis, importante no processo de divisão da célula mãe em duas células filhas na etapa de citocinese da divisão celular. 
d) Cite as classes de proteínas acessórias dos filamentos de actina.
e) Qual a função da miosina-I?
	A miosina tipo I é responsável pelo transporte e forma celular. 
6) Pense em um neutrófilo perseguindo uma bactéria. Explique a relação entre filamentos de actina, polaridade celular e migração celular. 
7) Todas as proteínas motoras são enzimas que se movem a um custo. O que é comum a todas elas e possibilita a mudança conformacional para realizar suas funções?
8) Em relação aos filamentos de actina e
a contração muscular:
a) Desenhe a estrutura do sarcômero. 
b) Explique como ocorre contração muscular.
	No processo de contração muscular ocorre o encurtamento simultâneo de todos os sarcômeros, que deslizam sobre a actina (encurtamento das linhas Z). 
	A cabeça da miosina II, que se assemelha a espinhos, se liga à actina e vão encurtando as linhas Z.