Lista Exercícios 6 - Transdução de Sinal

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Lista de Exercícios – Sinalização Celular 
 
 
1) Qual importância da comunicação/sinalização celular para a manutenção da 
homeostase no organismo? 
 
2) Diferenciar: 
 
- Ligante e receptor: 
- Célula sinalizadora e célula-alvo: 
 
3) Defina segundo mensageiros e dê exemplos. 
 
4) Explique por que determinadas células são incapazes de responder a eventos de 
sinalização, mesmo quando há concentração de ligante extracelular é muito alta. 
 
5) Como moléculas hidrofílicas e hidrofóbicas atuam na sinalização celular? 
 
6) Como moléculas que não atravessam a membrana podem transmitir informação para 
o ambiente intracelular? 
 
7) O que se entende por transdução de sinal? Qual é a sua importância para a célula? 
 
8) Diferencie primeiros e segundos mensageiros. Dê exemplos. 
 
9) Hormônios esteroides são possuem carregadores específicos para os levaram até as 
células alvo, pois os esteroides: 
 
A) São moléculas muito instáveis para “sobreviver” na corrente sanguínea. 
B) São hidrofóbicos e por isso, não são solúveis no sangue. 
C) Não conseguem achar as células alvo sem os carregadores. 
D) Precisam dos carregadores para passarem pela membrana plasmática. 
E) Os carregadores fazem parte da ligação com o receptor, formando um composto 
trimérico. 
 
10) O que é uma cascata de sinalização? Qual a vantagem da sinalização em cascata? 
 
11) Dentro do assunto “comunicação/sinalização celular”, sabemos que há dois tipos 
básicos de comunicação: por contato direto e por moléculas de sinalização. Diferencie-
os. 
 
12) Diferencie as formas de comunicação por moléculas: autócrina, endócrina e 
parácrina. 
 
13) Na corrente sanguínea circulam muitos hormônios (moléculas sinalizadoras), 
secretados por diferentes células sinalizadoras, e que atingirão várias células. Por que 
apenas um pequeno número dessas células responderá ao sinal? 
 
14) Sobre os receptores 7 hélices podemos afirmar corretamente: 
 
A) São exemplos de proteínas G (proteínas que se ligam a molécula G). 
B) São principalmente envolvidos no transporte de íons. 
C) Estão presentes apenas em células eucarióticas. 
D) Estão presentes no núcleo das células. 
E) Possuem uma parte voltada para o meio hidrofílico (fora das células), voltas no 
interior da membrana (meio lipofílico) e o restante da proteína encontra-se no interior 
celular (meio hidrofílico). 
 
15) A Proteína Quinase A é: 
 
A) Ativada por ligação covalente do AMPc. 
B) Afetada pelo AMPc apenas em circunstâncias anormais. 
C) Ativada pelo AMP alostericamente. 
D) Inibida competitivamente pelo AMP. 
E) Inibida não competitivamente pelo AMP. 
 
16) Existem 3 grandes famílias de receptores de superfície celular: receptores ligados 
a canais iônicos, receptores catalíticos (enzimáticos) e receptores acoplados à proteína 
G. Estas famílias diferem na natureza do sinal que geram, após sua ligação com a 
molécula sinalizadora extracelular. Compare-as. 
 
17) Como funciona a sinalização mediada por canais iônicos? Que tipo de alteração 
celular provocam? 
 
18) Como funciona a sinalização mediada por receptores de tirosina-quinase (RTKs)? 
Que tipo de alteração celular provocam? 
 
19) Qual o tipo de modificação covalente reversível em proteínas mais frequente nas 
cascatas de sinalização intracelular? Quais são as enzimas que catalisam esta 
modificação? 
 
 
Respostas 
 
1) A sinalização celular faz parte de um complexo sistema de comunicação que governa 
e coordena as atividades e funções celulares. A habilidade que as células possuem de 
perceber e responder corretamente aos sinais do meio interno forma a base do 
desenvolvimento, da reparação de tecidos, da imunidade e de outras funções de 
homeostasia. Erros existentes no processamento de informação celular são 
responsáveis por doenças como a câncer, autoimunidade e diabetes. Se a célula não 
recebesse nenhum sinal ela morreria. Só para sobreviver ela precisa receber várias 
informações do meio externo sobre a disponibilidade de nutrientes, o número total de 
células do órgão de que ela faz parte etc. Para se dividir, além dos sinais de 
sobrevivência, também são necessários sinais de proliferação. Para que ela se 
diferencie em célula especializada, é preciso que os sinais de proliferação não estejam 
presentes (ou que a célula não os reconheça mais porque deixou de expor os receptores 
para eles) ao mesmo tempo. 
 
2) Diferenciar: 
- Ligante e receptor: ligantes são moléculas que constituem o sinal químico (moléculas 
sinalizadoras), enquanto receptores são moléculas que reconhecem e se ligam 
especificamente ao ligante. A ligação ligante/receptor dispara uma cascata de 
sinalização celular que amplifica o sinal e acaba por modificar o comportamento celular. 
- Célula sinalizadora e célula-alvo: células sinalizadoras são aquelas que produzem os 
ligantes ou moléculas sinalizadoras, enquanto células-alvo são aquelas que possuem 
os receptores específicos para os ligantes. 
 
3) Apesar de as proteínas serem importantes para as vias de transdução de sinal, outras 
moléculas podem participar da mesma forma. Inúmeras vias envolvem segundos 
mensageiros, moléculas pequenas e não proteicas que repassam um sinal iniciado pela 
ligação do ligante (o “primeiro mensageiro”) a seu receptor. 
Segundos mensageiros incluem íons de Ca2+, AMP cíclico (AMPc), um derivado do ATP; 
e inositol fosfatos que são sintetizados a partir de fosfolipídeos. 
 
Ca2+ - Os íons de cálcio são um tipo de segundo mensageiro amplamente utilizado. Na 
maioria das células, a concentração dos íons de cálcio no hialoplasma é muito baixa, 
visto que as bombas de íons na membrana plasmática trabalham continuamente para 
removê-los. Com a finalidade de sinalização, o Ca2+ pode ser armazenado em 
compartimentos, com o retículo endoplasmático. 
 
AMPc - Outro segundo mensageiro usado em diversos tipos de células é a adenosina 
monofosfato cíclica (AMP cíclico ou AMPc), uma molécula pequena produzida a partir 
de ATP. Em resposta aos sinais, uma enzima chamada adenilato ciclase converte ATP 
em AMPc, removendo dois fosfatos e ligando o fosfato remanescente ao açúcar em 
forma de anel (por isso, o nome "cíclica"). 
Depois de produzida, a AMPc pode ativar uma enzima chamada proteína quinase 
A (PKA), possibilitando que esta fosforile seus alvos e passe o sinal adiante. A proteína 
quinase A é encontrada em uma variedade de tipos de células e, em cada tipo, suas 
proteínas-alvo variam. Desta forma, o mesmo segundo mensageiro AMPc pode produzir 
diversas respostas em diferentes contextos. 
 
 
Inositol fosfato - Embora usualmente pensarmos nos lipídeos de membrana plasmática 
como componentes estruturais da célula, eles também podem ser participantes 
importantes na sinalização. Fosfolipídeos denominados de fosfatidilinositóis podem ser 
fosforilados e quebrados ao meio, liberando dois fragmentos que podem atuar como 
segundos mensageiros. 
Um lipídeo desse grupo que é particularmente importante na sinalização é denominado 
de PIP2. Em resposta a um sinal, uma enzima denominada de fosfolipase C cliva PIP2, 
em dois fragmentos: DAG e IP3. Esses fragmentos sintetizados podem atuar como 
segundos mensageiros. 
 
. 
DAG permanece na membrana plasmática e pode ativar uma proteína-alvo denominada 
de proteína quinase C (PKC), permitindo que ela fosforile seus próprios alvos. IP3 se 
difunde pelo citoplasma e pode se acoplar à canais de cálcio ligante-dependentes no 
retículo endoplasmático, liberando Ca2+, que continua a cascata de sinalização. 
 
 
 
 
4) A molécula sinalizadora (ligante) só é capaz de induzir uma resposta nas células que 
expressam o receptor específico para aquela molécula sinalizadora. Assim, células que 
não expressam o receptor não respondem ao sinal mediado pela molécula sinalizadora. 
Isso permite com que os organismos multicelulares controlem qual (ou quais) tipo(s) 
celular(es)irá(ão) responder a um determinado estímulo, permitindo uma coordenação 
adequada do status fisiológico do organismo. Uma mesma molécula sinalizadora é 
capaz de induzir a resposta em diferentes tipos celulares, desde que eles apresentem 
receptores específicos para a molécula sinalizadora, que podem ou não ser do mesmo 
tipo (ou família). O tipo de resposta, em cada célula-alvo, neste caso, irá depender da 
especificidade da célula-alvo. Um dos exemplos mais marcantes é a resposta à 
acetilcolina pelas células musculares cardíacas, células musculares esqueléticas e 
células das glândulas salivares 
 
5) Os ligantes hidrofílicos são reconhecidos por proteínas expostas na superfície da 
célula-alvo (receptores transmembranas), enquanto um sinalizador que seja uma 
molécula pequena e hidrofóbica pode atravessar a bicamada lipídica e ser reconhecido 
no citoplasma, ou mesmo chegar ao núcleo da célula (são reconhecidos por proteínas 
receptoras internas). Assim, se a molécula sinalizadora não puder atravessar a 
membrana, o receptor deverá estar obrigatoriamente na membrana plasmática, exposto 
na superfície celular; se a molécula sinalizadora for pequena e/ou hidrofóbica o 
suficiente para atravessar a membrana, o receptor deve ser intracelular. 
 
6) Elas são reconhecidas por proteínas receptoras transmembranas expostas na 
superfície celular que, depois de receberem o ligante, disparam uma cascata de 
sinalização intracelular que amplifica o sinal e acaba por modificar o comportamento 
celular. 
 
7) A transdução é a conversão de um tipo de sinal (estímulo, que frequentemente é um 
ligante que se liga ao receptor e o ativa) em outro sinal (mensageiro), o que permite que 
um sinal extracelular seja convertido em sinal intracelular, levando à ativação de uma 
cascata de sinalização interna que culmina com a amplificação do sinal inicial e ativação 
de diferentes respostas celulares. Através da transdução de sinais as células 
reconhecem estímulos e transformam este reconhecimento em uma resposta, 
geralmente uma mudança na atividade celular. Cada célula recebe ao mesmo tempo 
vários sinais trazidos por diferentes moléculas sinalizadoras e ela os reconhece porque 
possui em sua superfície muitos receptores diferentes. Uma importante mudança de 
comportamento dessa célula pode depender da interação de vários sinais. 
8) Primeiros mensageiros: são as moléculas sinalizadoras (ligantes) que atuam na 
superfície celular ativando os receptores da membrana, capazes de transduzir o 
estímulo em um sinal químico dentro da célula. 
segundos mensageiros (mensageiros secundários): são os mediadores intracelulares, 
ou seja, moléculas muito pequenas e presentes normalmente em baixíssima 
concentração, mas cujos níveis são alterados após ativação do receptor. A elevação 
súbita da concentração desse mensageiro é prontamente percebida pela célula, que 
gera uma resposta. São degradados ou recolhidos imediatamente após o pico de 
sinalização, possibilitando a célula perceber este próximo sinal. 
9) B 
Hormônios esteroides familiares incluem o hormônio sexual feminino estradiol, que é 
um tipo de estrogênio, e o hormônio sexual masculino testosterona. A vitamina D, uma 
molécula sintetizada na pele usando energia da luz, é outro exemplo de hormônio 
esteróide. Porque eles são hidrofóbicos, estes hormônios não têm problema em 
atravessar a membrana plasmática, mas eles devem se ligar a proteínas carreadoras 
para viajar pela corrente sanguínea (aquosa). 
 
10) Quando uma mensagem chega e é reconhecida por um receptor, a ativação do 
receptor dispara no citosol uma ativação em série (em cascata) de sistemas celulares 
(segundos mensageiros) de resposta ao sinal. Assim, a cascata de sinalização é a 
sequência de eventos entre a ativação do receptor e a mudança de comportamento da 
célula, ou ainda, é a sequência de eventos extra e intracelulares que altera o 
funcionamento de uma célula específica. A sinalização em cascata permite enorme 
amplificação do sinal inicial, que acaba por modificar o comportamento celular. 
11) Por contato direto: as células precisam ter contato direto para que a comunicação 
ocorra. Para tal, possuem junções comunicantes (Gap) em suas membranas que fazem 
a conexão entre os seus citoplasmas. 
Por moléculas: as células sinalizadoras produzem moléculas-sinalizadoras ou ligantes 
que irão atuar em células-alvo que possuem receptores para esses ligantes. 
 
12) autócrina: moléculas sinalizadoras produzidas por um tipo celular agem 
sobre células do mesmo tipo celular, atingindo também a própria célula que 
originou o sinal químico. A molécula sinalizadora tem vida curta. 
parácrina: moléculas sinalizadoras produzidas por um tipo celular agem sobre 
células vizinhas, sendo retidas do local de produção ou inativadas logo após 
exercerem suas funções. A molécula sinalizadora tem vida curta. 
endócrina: células sinalizadoras (endócrinas) secretam moléculas sinalizadoras 
chamadas hormônios que se distribuem por todo o corpo através da corrente 
sanguínea, indo atuar em células-alvo distantes. A molécula sinalizadora tem 
vida longa. 
 
13) Porque só algumas possuem o receptor adequado para cada tipo de hormônio. 
Assim, somente essas células responderão ao sinal. 
 
14) E 
 
 
 
15) C 
Como vimos em aula, uma vez o AMPc produzido pelo sistema Proteína G/Adenilato 
Ciclase ele irá ativar a Proteína Quinase A, disparando por exemplo a resposta do 
Glucagon em hepatócitos (células do Fígado), inibindo assim o efeito da insulina. Esta 
ativação promoverá o efeito em cascata da sinalização por fosforilação. 
 
 
16) Receptores de canais iônicos: abrem-se quando ativados pela molécula 
sinalizadora, permitindo a passagem de íons específicos. O sinal resultante é um fluxo 
de íons pela membrana capaz de gerar mudanças no potencial da membrana de uma 
célula. 
Receptores catalíticos (enzimáticos): atuam como enzimas ou se associam a elas no 
interior das células. Um receptor desse tipo passa a informação recebida por meio de 
atividade enzimática e, para fazê-lo, tem que ter dois domínios especiais: o que 
reconhece o ligante, exposto na superfície da célula, e o sítio catalítico, voltado para o 
citoplasma. Quando o ligante é reconhecido pela parte exposta do receptor, a mudança 
conformacional resultante da ligação ligante/receptor torna ativo o sítio catalítico 
intracelular. Na sua maioria são tirosina quinases que se fosforilam reciprocamente e 
depois fosforilam muitas outras proteínas que passam a informação adiante. 
Receptores acoplados à proteína G: ativam a proteína G, uma classe de proteína 
trimérica ligadora de GTP que se encontra ligada à membrana plasmática. Uma vez 
ativada, a proteína G ativa mensageiros secundários que disparam uma enorme 
diversidade de eventos celulares. 
 
17) Canais iônicos dependentes de ligantes são canais iônicos que podem abrir em 
resposta à ligação de um ligante. Para formar um canal, este tipo de receptor de 
membrana celular tem uma região intra-membranal com um canal hidrofílico (atraído 
pela água) no meio dele. O canal permite que íons atravessem a membrana sem 
precisar tocar o núcleo hidrofóbico da camada fosfolipídica. 
Quando um ligante se liga à região extracelular do canal, a estrutura da proteína se 
modifica de uma forma tal que íons de um tipo específico, tais como Ca2+ e Cl
-
 podem 
passar. Em alguns casos, o inverso é verdade: o canal é normalmente aberto, e a 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/membranes-and-transport/the-plasma-membrane/a/structure-of-the-plasma-membrane
ligação com o ligante faz com que ele feche. Alterações nos níveis de íons dentro da 
célula podem mudar a atividade de outras moléculas, como enzimas de ligação iônica 
e canais sensíveis à voltagem, para produzir uma resposta. Neurônios, ou células 
nervosas, possuem canais dependentes de ligantes que são ligados por 
neurotransmissores.18) São uma classe de receptores ligados a enzima encontrados em humanos e em 
muitas outras espécies. Uma quinase é apenas um nome para uma enzima que 
transfere grupos fosfato para uma proteína ou outro alvo, e um receptor tirosina quinase 
transfere grupos fosfato especificamente para o aminoácido tirosina. 
Como a sinalização por RTK funciona? Um exemplo típico, moléculas sinalizadoras 
primeiro se ligam a domínios extracelulares de dois receptores tirosina quinase 
próximos. Os dois receptores vizinhos então se juntam, ou dimerizam. Os receptores 
então anexam fosfatos à tirosinas nos domínios intracelulares um do outro. A tirosina 
fosforilada pode transmitir o sinal para outras moléculas na célula. 
 Receptores tirosina quinases são cruciais para muitos processos de sinalização 
em humanos. Por exemplo, eles se ligam a fatores de crescimento, moléculas de 
sinalização que promovem divisão celular e sobrevivência. 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/v/anatomy-of-a-neuron
 
 
19) A adição de um grupo fosfato (fosforilação) em proteínas. Proteínas que podem ser 
fosforiladas alternam entre um estado ativado (com fosfato) e outro inativo (sem fosfato). 
As quinases são as enzimas que adicionam o fosfato nas proteínas, ativando-as, 
enquanto as fosfatases removem o fosfato, inativando-as.