Organelas e Compartimentalização Celular

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Mariana Marques – T29 
 
 Organelas 
 
Compartimentalização das células 
 Células Eucarióticas: subdivididas em compartimentos (organelas) envoltos por membrana, contendo seu próprio 
conjunto de proteínas e outras moléculas especializadas. 
 Importância do sistema de membranas intracelulares: 
 Aumento na área de membranas para abrigar reações bioquímicas (síntese de lipídeos, cadeia transportadora 
de elétrons, fosforilação oxidativa) 
 Compartimentos fechados separados do citosol, promovendo espaços aquosos especializados (reações 
bioquímicas separadas) 
(Ex: reações dependentes de pH ácido do Lisossoma) 
 
 Distribuição entre os diferentes compartimentos é complexa: 
 Membranas impermeáveis a moléculas hidrofílicas e íons 
 Necessidade de cada organela conter proteínas de transporte de membrana para importar e exportar 
metabólitos específicos 
(Ex: Canais transportadores de íons, Bombas de íons, Aquaporinas, Translocadores) 
 
→ A quantidade de cada organela pode variar de acordo com o tipo celular 
→ Hemácias não têm núcleo e nem mitocôndria 
 
Núcleo 
→ Contém o genoma 
→ Função: síntese de DNA (Replicação) e RNA (Transcrição) 
 
 Envelope nuclear 
 Membranas interna e externa (concêntricas) (concêntricas) 
 Ambas com bicamada lipídica 
 Complexos de poro nuclear (NPCs) 
 
 Membrana Interna com proteínas específicas para: 
 Ancoramento da cromatina 
 Lâmina nuclear (suporte estrutural a esta membrana) 
 
 Membrana Externa: 
 Contínua com a membrana do RE Rugoso 
 Apresenta ribossomos envolvidos na síntese de proteínas 
 
Retículo Endoplasmático 
→ Maior área de membrana na célula 
→ Rede de túbulos que se estende: núcleo citosol 
→ Função: 
 Reserva de íons de Ca+2 (resposta a sinais extracelulares) 
 Retículo Sarcoplasmático (células musculares) 
 Responsável pela N-Glicosilação (adicionado na cadeia lateral do aminoácido com o grupo amina) das proteínas: 
endereçamento para o Complexo de Golgi 
Obs: O processo de N-Glicosilação acontece no retículo endoplasmático, e possui grupo amino 
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Reticulo endoplasmático liso 
 Sem ribossomos aderidos na superfície 
 Função: síntese de lipídeos (TAG, Fosfolipídios, 
Lipoproteínas) 
 
Reticulo endoplasmático rugoso 
 Ribossomos aderidos na superfície 
 Função: síntese de proteínas (Tradução) 
- proteínas residentes (permanentes) do RE 
- proteínas enviadas para outras organelas 
- proteínas secretadas para o exterior 
 
Ribossomos (sem membrana) 
 Aderidos ao RE (polirribossomos) 
 Livre no citosol (polirribossomos) 
 
 Formado por duas subunidades: 
 Pequena 40S 
 Grande 60S 
 Total 80S 
 
 Função: Tradução do RNAm para a síntese das proteínas 
 
Síntese de proteína e translocação 
 Translocador: presente na membrana do RE e na mitocôndria. 
Obs: Translocadores possuem dois tipos de membrana: no RE e na mitocôndria 
 Translocador não transporta proteína enovelada. Só é possível transportar proteínas desenoveladas 
(mitocôndria e RE). 
 Pelos poros, é possível transportar proteínas já enoveladas. 
 No RE a proteína é transportada por vesícula 
• Translocação co-traducional: as proteínas sintetizadas pelos ribossomos aderidos a porção citosólica do RE são 
translocadas para o RE à medida que são sintetizadas. 
• Translocação pós-traducional: as proteínas sintetizadas pelos ribossomos livres no citosol somente são translocadas 
para o RE após completa síntese. 
 
 
 
 
 
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Complexo Golgiense 
 Pilhas organizadas de cisternas cis e trans 
 Recebe proteínas N-glicosiladas e lipídeos do RE (face cis) 
 Função: Modificação covalente das proteínas 
 Manosilação (manose) 
 Glicosilação complexa (ácido siálico (-) 
 O-glicosilação (proteoglicanos) 
 O endereço é receber manosilação, essa manose tem que 
sofrer fosforilação. Ácido siálico fica do lado de fora da 
membrana, e é um novo endereço 
 O- glicosilação acontece no golgi e serve para endereçar a proteína para a matriz extracelular (precisa de um 
oxigênio na cadeia lateral, tirado de um aminoácido com hidroxila). 
 Endereçamento de proteínas e lipídeos modificados para vários destinos (“correio” da célula) 
 
 Face trans 
 Lisossomo 
 Endossomo 
 Peroxissomo 
 Membrana plasmática 
 Exocitose 
Obs: Diferentemente do RE que possui conexão de membrana (lúmen), o Golgi não possui pois é formado por 
cisternas (mais perto do núcleo são as cis, e mais longe são as trans). O transporte entre as cisternas acontece por 
meio de vesículas. 
 
Mitocôndria 
 Contém DNA mitocondrial (bactéria ancestral aeróbia) 
 Membrana interna e externa concêntricas 
 Função: 
 Metabolismo Aeróbico 
 Reações oxidativas gerando ATP (energia da célula) 
 
Peroxissomo 
 Compartimento vesicular 
 Função: 
 Reações oxidativas sem gerar ATP 
 Desintoxicação (25% do Etanol – Acetaldeído) 
 Degradação de H2O2 pela Catalase (para evitar danos oxidativos) 
 β-oxidação de ácidos graxos: liberando acetil-CoA 
 Síntese de fosfolipídios da mielina (Esfingomielinas) 
 Deficiência na formação da Bainha de mielina: doenças 
neurológicas (Ex. Adrenoleucodistrofia - Óleo de Lorenzo). 
 EROs - radicais livres que oxidam moléculas quando não é 
para oxidar → a catalase degrada beta oxidação de 
ácidos graxos 
 
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Endossomo 
 Organela formada pelo material endocitado 
 No futuro, transforma-se em lisossomo 
 
Lisossomo 
 Contém enzimas digestivas que degradam: 
 Organelas intracelulares mortas 
 Macromoléculas endocitadas 
 Enzimas funcionais em pH ácido (Hidrolases Ácidas) 
 
Enovelamento da proteína 
 O dobramento das proteínas se inicia durante a síntese (N-terminal → C-terminal) 
 A informação necessária para esse dobramento está contida na sequência de AA 
 Proteína adequadamente dobrada → AA hidrofóbicos escondidos na região central da molécula 
 Proteína adequadamente dobrada → Proteína funcional 
 Várias interações não covalentes estabilizam essa 
estrutura: 
 Pontes de hidrogênio 
 Interações hidrofóbicas 
 Ligações iônicas 
 Interação covalente 
 Ponte dissulfeto 
Chaperonas 
 Auxílio das proteínas Chaperonas (Hsp70 e Hsp60) 
 Com gasto de ATP 
 
 Hsp70: evita enovelamento incorretos de proteínas 
 Precocemente se liga a AA hidrofóbicos antes que a proteína deixe o ribossomo 
 Impede que sequências hidrofóbicas expostas ao meio aquoso formem agregados 
 Auxilia as proteínas a manterem-se desenoveladas, para que elas consigam ser translocadas para a 
mitocôndria ou para o RE 
 Proteínas recém sintetizadas no citosol: mantidas desenoveladas (“finas”) para serem capazes de passar 
pelos translocadores do RE e da mitocôndria 
 
 
 Hsp70 é uma chaperona que evita 
que um determinado aminoácido apolar 
se ligue erradamente com outro 
aminoácido apolar. São encontradas no 
citosol, na mitocôndria e no RER. 
 
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 Hsp60: controle de qualidade 
 Age após a proteína ter sido totalmente sintetizada 
 Reconhece AA hidrofóbicos expostos erroneamente ao meio aquoso (proteína mal enovelada) 
 “Câmara de isolamento” do citosol → forma de barril (formação de um ambiente favorável) 
 É uma chaperona encontrada apenas no citosol 
 Possui a função de checar aminoácidos apolares na superfície das proteínas, e auxilia a dobrar 
corretamente 
 
 Tanto a Hsp60 quanto a Hsp70, gastam muito ATP para fazer esse dobramento na proteína 
 
 
• Proteínas mal enoveladas que as chaperonas não conseguiram corrigir serão degradadas pelo proteassoma. 
 
Proteassoma 
 Complexo enzimático presente no citosol 
 Degrada apenas proteínas mal enovelada, ou sem utilidade 
 Funcional em pH fisiológico 
 Comparação com lisossomo: proteassoma não degrada carboidratos, lipídeos e nucleotídeos, degrada 
somente proteínas que não exercem função na célula. Lisossomo é organela e proteassoma não. Proteassoma 
funciona em pH fisiológico, diferentemente do Lisossomo. 
 80% da degradação de proteínasna célula acontece na proteassoma 
 Proteassoma é essencial no ciclo celular 
 
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Sequência sinal e destino celular 
 Sequência sinal de aminoácidos: endereça o destino de uma proteína do citosol para: 
 Núcleo, RE, mitocôndria e peroxissomo 
 Essas sequências sinais são reconhecidos por proteínas receptoras: 
 Complexo de poro nuclear – NPC (núcleo) 
 Translocadores de membrana - TOM (mitocôndria) 
 Receptor de Proteínas residentes – Receptor de KDEL (Retículo Endoplasmático) 
 Sequência sinal são AA que endereçam as proteínas para permanecerem no citosol, ou irem para o núcleo, ou 
irem para a mitocôndria, ou irem para o RE. 
 
Tipos de “sinais de endereçamento”: 
 Sequência sinal na extremidade: 
 Porção N-terminal ou C-terminal da proteína 
 15-60 resíduos de aminoácidos (AA) 
 Removida pelas peptidases-sinal após finalização do endereçamento 
 Proteínas Solúveis ou Ancoradas à membrana 
 
 Sequência sinal interna (única): 
 No meio da proteína 
 Não é clivada 
 Permanece como parte da proteína 
 AA hidrofóbicos 
 Transmembrana de única passagem 
 
 Região-sinal: 
 Múltiplas sequências de AA internas 
 Arranjo específico tridimensional na superfície da proteína. 
 AA hidrofóbicos 
 Transmembrana de múltiplas passagens 
 
VIA METABÓLICA ORGANELA(S) 
Glicólise (quebra da glicose) Citosol 
Neoglicogênese (síntese de glicose) Mitocôndria, citosol, RE 
Glicogênese (síntese de glicogênio) Citosol 
Glicogenólise (quebra do glicogênio) Retículo endoplasmático, citosol 
Ciclo de Krebs Matriz da mitocôndria 
Cadeia transportadora de elétrons Membrana interna da mitocôndria 
Fosforilação oxidativa Espaço intermembrana da mitocôndria e membrana interna 
Lipogênese (ácidos graxos e colesterol) Citosol 
Lipogênese (TAG e fosfolipídeos) Membrana externa do retículo endoplasmático liso 
Cetogênese (corpos cetônicos) Matriz da mitocôndria 
ꞵ-oxidação Peroxissomo, matriz da mitocôndria 
Ciclo da uréia Mitocôndria, citosol 
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