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Sistema de Endomembranas DIGESTÃO E SECREÇÃO ❖ Citoplasma - é a região localizada entre a membrana plasmática e o núcleo celular; - composição: -Citosol; -Citoesqueleto; -Outras estruturas não-membranosas; -Organelas membranosas; ❖ Ribossomos -Sítio da síntese de proteínas na células; - RNA ribossômico + proteínas; -Encontrados: * livres no citosol * aderidos à membrana (R.E. e do envoltório nuclear) -livres produzem ptns para: *Citoplasma (inclui as do citoesqueleto) *Núcleo * Mitocôndrias * Cloroplastos *Peroxissomos *Novos ribossomos ex. células >> produzem ptn p/ citosol ( eritroblasto,célula precursora dos glóbulos vermelhos do sangue; cianoblasto, célula produtora de hemocianina, outro pigmento respiratório; Células que se reproduzem em ritmo acelerado, como células embrionárias ou de tumores de crescimento rápido, apresentam o citoplasma repleto de polirribossomos, que sintetizam proteínas para o crescimento do citoplasma e do núcleo das células-filhas, após cada ciclo mitótico; - aderidos à membrana do retículo E. produzem ptns para: *Retículo Endoplasmático *Complexo de Golgi *Lisossomos *Membranas plasmática *Secretadas – proteínas que serão secretadas da célula (células glandulares) ex. secretadas : células acinosas do pâncreas; células caliciformes do intestino; ❖ 4 Tipos gerais de células, de acordo com o local e o tipo de síntese protéica Células que produzem ativamente ptns que permanecem no citosol e não são postas nas cisternas do RER: Células que produzem e põem proteínas nas cisternas do RER e exportam essas proteínas diretamente, sem acu - mulá-las em grânulos: Células que produzem proteínas que são postas nas cisternas do RER passam para o complexo de Golgi e, depois, são acumuladas em grânulos, que geralmente permanecem nas células para uso posterior: Células que produzem , colocam e acumulam proteínas em grânulos de secreção, que serão exportados por exocitose: proteínas são sintetizadas em polirribossomos livres no citosol, não presos ao retículo, que ocupam grande parte do citoplasma; ex. eritroblastos, células embrionárias, cél. de tumores de crescimento rápido; síntese protéica é realizada por polirribossomos aderidos à face citoplasmática da membrana do RER; complexo de Golgi desenvolvido, e, nelas, não há grânulos de secreção; ex. fibroblastos, plasmócitos; ex. leucócitos eosinófilos, neutrófilos e monócitos, macrófagos; ex. células secretoras exócrinas do pâncreas e da glândula salivar parótida; ❖ Sistema de Endomembranas -se distribui por todo o citoplasma e é composto por vários compartimentos - cisternas, sacos, túbulos, lúmens ou luz - que se comunicam entre si ; - tamanho varia de tipo celular; ex. pequeno : ovócitos; células pouco diferenciadas; células que produzem ptn p/ o citosol ( ex. reticulócitos ); - alguns lugares >> comunicação direta >> outros >> mediadas por vesículas transportadoras funcionamento : 1) brotam da membrana de um compartimento ( doador ); 2) viajam pelo citosol em busca de outro compartimento ( receptor ) e se fundem à membrana desta; 3) uma parte da membrana do doador se transfere p/ a membrana do doador; 4) tmb uma parte do conteúdo do doador se transfere p/ o interior do receptor; ** membrana é recuperada pela reciclagem das vesículas; - composto por : 1) Retículo Endoplasmático(Liso e Rugoso e membrana nuclear) 2) Complexo de Golgi 3) Endossomos 4) Lisossomos * membranas destas organelas e vesículas transportadoras são constituídas por uma bicamada lipídica similar à da membrana plasmática; * possuem uma face citosólica e luminal; * membranas tem glicolipídios e glicoproteínas intrínsecas e periféricas ( 80% de seu peso ) * carboidratos se orientam sempre p/ a cavidade dessas organelas; ❖ Retículo Endoplasmático -constituído por uma rede de membranas que delimitam cavidades1 das mais diversas formas; -visível apenas ao microscópio eletrônico; evidenciada ao microscópio de luz, desde que as células sejam coradas com corantes básicos ( regiões chamadas basófilas ou ergastoplasma / neurônios chamada corpúsculos de Nissl ); -tipo e quantidade variam de tipo celular e atividade de síntese celular ; -posição varia de tipo celular (normalm. próximo ao núcleo) -se estende a partir do envoltório nuclear e percorre grande parte do citoplasma, formando uma rede tridimensional de cavidades que se intercomunicam; -ribossomos estão unidos pelo RNAm por sua subunidade menor e aderidos ao RE (à face citoplasmática) por sua subunidade maior; -2 tipos: Liso ou agranular e granular ou rugoso; entre eles tem um setor de transição ( em parte liso, em parte rugoso ); -possui membrana contínua e uma só cavidade; -citoesqueleto que mantêm seus componentes em posições +/- fixa no citoplasma; - Os dois tipos de retículo tem diferenças morfológicas, de composição química e de função; I. Liso : forma de vesículas globulares ou como túbulos contorcidos ; podem ter continuidade com o RER; metabolismo de lipídios ( cel. envolvidas nesse 1 cisternas; luz ou lúmen; metabolismo tem grande quant. de ret. liso; ex. células intersticiais do testículo e da glândula adrenal; ); não tem ribossomas; ex. célula muscular estriada tem REL singular- o retículo sarcoplasmático ( adaptado p/ desencadear a contratilidade do citoesqueleto ) II. Rugoso : desenvolvido nas células que realizam síntese protéica ativa ( ocupam área do citoplasma maior ); lâminas achatadas dispostas paralelamente; cavidades podem apresentar- se + ou - dilatadas (de acordo com o estado funcional da célula); participa da síntese de proteínas; Células que secretam proteínas geralmente são polarizadas ( tem diferentes domínios estruturais e funcionais no citoplasma ); ex. célula acinosa do pâncreas tem RER apenas na porção basal2 (em torno do núcleo) e a porção apical ocupada pelas vesículas de secreção; ex. células que sintetizam muitas proteínas, mas não as acumulam tem RER disperso pelo citoplasma, sem localização preferencial ( ex. plasmócitos ) ex. Células que mantêm um nível basal de síntese proteica, têm poucas cisternas do RER, que também são dispersas ( ex. linfócitos circulantes no sangue e na linfa ) 2 base ('apoio', 'princípio'); ➢ Composição - pode ser determinada in situ, por meio de métodos citoquímicos e/ou imunocitoquímicos ou em frações isoladas da célula; ** citoquímicos: possibilitam detectar a atividade de uma determinada enzima que é específica da organela em estudo; ex. liso : enzima glicose-6-fosfatase (G-6-Pase)3 é proteína intrínseca com sítio ativo voltado para a face luminal da cisterna , considerada marcadora dela; possibilita, também, detectar a presença de determinada proteína em uma organela. 3 participa da obtenção de glicose a partir do glicogênio, na glicogenólise. (deve ser específica da organela de modo que seja possível que seja reconhecida por anticorpos ); ex. chaperonas ( ex. bip ) são específicas do rugoso; **frações isoladas da célula: submetendo-se homogenados do tecido em estudo à centrifugação fracionada ; a terceira fração que se sedimenta é constituída por vesículas lisas e rugosas, resultantes da fragmentação dos dois tipos de retículo endoplasmático e do complexo de Golgi. usando solução hipotônica e nova centrifugação, são obtidas as subfrações membrana e o conteúdo das cavidades, que podem ter sua composição química determinada por métodos bioquímicos; ★ Membranas -lipoprotéicas ( 30%lipídios e 70% ptns ); -assimétricas; - mais finas que a membranaplasmática ( 6nm de espessura/ se deve ao menor comprimento das cadeias de ácidos graxos dos lipídios presentes ); - lipídios mais abundantes: fosfolipídios (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol, fosfatidilserina e esfingomielina ); pequena quantidade de glicolipídios e colesterol; - foram identificadas cerca de 30 cadeias polipeptídicas, inclusive algumas glicoproteínas e numerosas enzimas ( hidrolases : glicose-6-fosfatase, por aquelas que participam da síntese de fosfolipídios e de esteroides, bem como pelas glicosiltransferases, enzimas que catalisam a adição de oligossacarídios a proteínas e lipídios ); -tem 2 cadeias transportadoras de elétrons, cada uma com um citocromo específico : citocromo P450 e o citocromo b5 e suas respectivas redutases; - ancorado ao citoesqueleto pela CLIMP-63; -maioria dessas proteínas é comum aos dois tipos de RE; -rer: ricas em chaperonas; - face citosólica: Fosfatidilcolina, fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina ; -face luminal: esfingomielina e fosfatidilinositol ; -citocromo b5, o citocromo P450 e suas respectivas redutases estão voltados para a face citosólica; -CLIMP-63 : proteína transmembrana que provoca saliência em ambas as faces da membrana; - porções glicídicas dos lipídios e proteínas estão voltadas para o interior da cisterna; ★ Conteúdo das cisternas -varia de acordo com o tipo de retículo, o tipo celular e o estado fisiológico da célula; -contêm uma solução aquosa, em que estão mergulhadas proteínas, glicoproteínas e lipoproteínas; ex. plasmócitos,: cavidades contêm imunoglobulinas; fibroblastos: cadeias de protocolágeno; células exócrinas do pÂncreas: hidrolases ácidas; células da glândula adrenal: nas cavidades do REL tem hormônios esteróides; ★ funções comuns dos RE - segregação de seus produtos e suporte mecânico ao citosol junto com o citoesqueleto( por conta da grande área ocupada pelo sistema no citoplasma); ★ funções RER -envolvido na síntese, na segregação e no processamento de proteínas constituintes de membranas e proteínas de secreção; **Sintetiza proteínas que poderão: - permanecer no retículo - ser transportada ao C.G. - formar lisossomos - compor a membrana plasmática - serão secretadas da célula -As cadeias polipeptídicas produzidas nos polirribossomos das membranas do RER são transferidas para o interior das cisternas enquanto ainda estão sendo traduzidas. Elas são processadas e acumuladas nas cisternas, de onde são transportadas, no interior de vesículas, para seus locais de destino ( retículo endoplasmático, complexo de Golgi, lisossomos, membrana plasmática ou secreção celular ); ** Síntese protéica: - A estrutura primária das proteínas é determinada pela sequência de nucleotídeos do mRNA que irá codificá-la. Cada três nucleotídeos dessa sequência codifica um aminoácido específico e constitui um códon. No início da síntese proteica, a subunidade menor de um ribossomo se associa ao primeiro códon, localizado na extremidade 5' do mRNA. A esse códon então exposto se associa o aminoácido específico, que foi reconhecido e transportado a esse local por um tRNA apropriado. Então, a subunidade maior do ribossomo se associa à menor. O ribossomo se desloca ao longo da molécula de mRNA, em direção à sua extremidade 3', traduzindo cada códon no seu respectivo aminoácido, e assim formando a cadeia polipeptídica; À medida que o ribossomo se transfere de um códon para o seguinte, outros ribossomos se associam ao mRNA, constituindo um polirribossomo; - Quanto maior a proteína codificada por aquele mRNA, maior será a molécula de mRNA e maior o número de ribossomos que se associará a ele; - Cada ribossomo sintetiza uma única cadeia polipeptídica; -As proteínas sintetizadas nos ribossomos aderidos, penetram no lúmen do Retículo por meio de um peptídeo sinal, ou seja, são marcadas com uma sequência de cerca de 20 aminoácidos (sequência sinal). - À medida que a sequência sinal emerge do ribossomo, ela é reconhecida por uma partícula citoplasmática ( PRS - partícula de reconhecimento de sinal ); -associação dela com a sequência sinal interrompe a produção protéica, esta inicia quando a PRS encontra seu receptor (proteína intrínseca encontrada na superfície citosólica da membrana do RER) ( PRS liga-se a seu receptor apenas quando uma molécula de GTP4 liga-se a ambos ); -Quando a PRS interage com o receptor, desliga-se do complexo ribossomo-cadeia polipeptídica e a subunidade maior do ribossomo liga-se a um complexo proteico intrínseco à membrana do RER, prosseguindo a tradução; 4 A hidrólise do GTP (formando GDP) faz com que a PRS dissocie-se do seu receptor; -A cadeia polipeptídica é transferida através da membrana pelos translocons ( canais aquosos ); -O componente central do translocon é o complexo Sec 61, constituído por três proteínas transmembrana alfa, beta e gama e associada à ela ( tmb ajudantes na transferência da cadeia ) tem as proteínas TRAM (membrana associada à cadeia de translocação ), o complexo protéico TRAP ( proteína associada à translocação ), peptidase sinal e o complexo OST ( complexo oligossacaril-transferase ); - As proteínas do complexo Sec 61 reconhecem a subunidade maior do ribossomo, ligam-se a ela e funcionam como um túnel para a passagem da cadeia polipeptídica; -sequência sinal se liga a um local específico do complexo Sec 61, causando uma alteração conformacional que abre o canal aquoso, tornando possível que a cadeia polipeptídica nascente passe através desse túnel; - a proteína BiP (ptn de ligação) associa-se ao complexo Sec 61, funcionando como uma rolha no lado luminal do translocon; -Quando o canal aquoso se abre, a BiP se dissocia, possibilitando a passagem da cadeia; -A primeira parte da cadeia que passa pelo translocam é a Sequência sinal; - À medida que a sequência sinal atravessa o túnel e a cadeia polipeptídica penetra nas cisternas do retículo, a enzima peptidase sinal cliva5 a sequência sinal e o restante da cadeia polipeptídica é liberado no interior da cisterna; -o OST adiciona oligossacarídios as cadeias polipeptídicas à medida que elas são translocadas; -As proteínas que serão secretadas e, portanto, liberadas no interior do RE, depois de terem sua sequência sinal fragmentada pela peptidase sinal, penetram no RE em configuração primária; **cadeia polipeptídica que penetra nas cisternas do retículo pode ainda não ser funcional, necessitando de processamentos adicionais ( envolvem modificações pós-traducionais: como dobramentos da cadeia para que esta assuma sua estrutura secundária ou terciária, ou a reunião de várias cadeias polipeptídicas para formar ptn de estrutura quaternária ) (Os dobramentos da cadeia polipeptídica são determinados pela sua sequência de aminoácidos e tmb por chaperonas, que ligam-se transitoriamente à cadeia polipeptídica que está sendo produzida, não participando da estrutura final da proteína/ garantem o dobramento correto da cadeia polipeptídica, impedem a agregação e asseguram que pontes dissulfeto sejam estabelecidas entre os aminoácidos sulfatados ) 5 fragmentar;dividir; **se a proteína for destinada a compor membranas, elanão é liberada no interior da cisterna; dai parte da ptn permanece inserida na membrana do retículo, à medida que ocorre sua transferência para o interior da cisterna (porque, quando a cadeia polipeptídica está sendo transferida através da membrana do retículo, a sequência sinal é clivada e a cadeia polipeptídica é então ancorada na membrana por meio de um segundo segmento ( conformação secundária em a -hélice, hidrofóbico, situado na parte mais interna da cadeia ). Esse segmento constitui-se em uma sequência de parada da transferência e bloqueia a transferência do restante da cadeia polipeptídica. Em seguida, o complexo Sec 61 abre-se lateralmente, liberando a proteína, que se difunde pela bicamada lipídica, que Depois de inserida, ela é transportada como parte integrante da membrana de vesículas que brotam do retículo e que se dirigem para as membranas-alvo; Assim, a proteína é transportada para seu destino final como constituinte de membranas, e não como proteína solúvel; essas ptn podem atravessar a membrana uma ou mais vezes; -Enquanto a cadeia polipeptídica é transcrita e translocada para as cisternas do retículo, inicia-se a sua glicosilação6 6 reação química na qual um carboidrato é adicionado a outra molécula, chamada de receptora; -Esse oligossacarídeo é proveniente do próprio retículo >> polimerizado >> mantém-se ligado a um lipídio encontrado na membrana (dolicol fosfato), do qual é transferido à cadeia polipeptídica pelas ptns do complexo OST ou oligossacarídeo-transferase, que é intrínseco à membrana do RER; - A energia para a ligação >> fornecida >> quebra de uma ligação de fosfato que mantém o oligossacarídio ligado ao dolicol; - Ainda no interior das cisternas do retículo, 2 resíduos de glicose e 1 de manose são removidos da cadeia, pelas enzimas glicosidases I e II e manosidase, respectivamente; - As proteínas sintetizadas e processadas no retículo endoplasmático >>> exportadas em vesículas de transporte >> brotam das membranas do retículo >> fundem com as membranas do complexo de Golgi; ( As vesículas brotam de uma região especializada ( elemento transicional ou retículo endoplasmático transicional ) do RER >> não apresenta polirribossomos na membrana ) -proteínas destinadas à cavidade do RER têm um único peptídeo sinalizador localizado na extremidade amina; -Se a proteína possuir somente um sinal adicional, esta se ancora na dupla camada lipídica - daí o nome de sinal de ancoragem; conseqüência, forma-se uma proteína transmembrana de passagem única ; -A formação de uma proteína transmembrana de passagem dupla exige um peptídeo sinalizador -situado nas-cercanias da extremidade amina e de um sinal adicional; -A formação de uma proteína de passagem múltipla necessita, além do peptídeo sinalizador, de número variado de sinais adicionais, tantas (menos uma) quantas sejam as vezes que a proteína deva atravessar a membrana; -manutenção de proteínas no retículo depende da concentração de Ca2+ no interior das cisternas e também de sequências de aminoácidos presentes na molécula (atuam como sinais de destinação) -sinais agem por 2 mecanismos: retenção na organela e recuperação; -ptns solúveis RE: têm uma sequência marcadora composta pelos aminoácidos lisina ou histidina, asparagina, ácido glutâmico e leucina (KDEL ou HDEL) que é reconhecida por um receptor específico ( presen.membrana do complexo de golgi ) >> faz com que essas proteínas retornem ao RE em vesículas contendo esse receptor em suas membranas; -ptns transmembranosas: selecionadas para retenção no RE por dois tipos diferentes de marcação - sequência KKXX ou KXKXX; (K- lisina X- qualquer aminoácido) -Outras são marcadas por um domínio na proteína - tem 2 resíduos do aminoácido arginina localizados lado a lado ou separados por outro aminoácido; ● Glicosilação de proteínas -maioria das proteínas que ingressam no sistema de endomembranas incorpora oligossacarídeos a suas moléculas, de modo que se convertem em glicoproteínas; -oligossacarídeos se unem às proteínas mediante ligações N-glicosídicas e 0-glicosídicas ; Os que se unem às proteínas mediante ligações N-glicosídicas, produção começa no RER e termina no complexo de golgi; Dela participam enzimas, glicosiltransferases, que tomam monossacarídeos de moléculas doadoras e os transferem à cadeia oligossacarídica em crescimento; -nos glicolipídios: as moléculas doadoras são nucleosídeos: UDP (para a glicose, a galactose, a N-acetilglicosamina e a N-acetilgalactosamina), GDP (para a manose e a fucose) e CMP (para o ácido siálico); - intervém o dolicol fosfato tmb (lipídio especial da membrana do RER que atravessa umas três vezes); -como ocorre? O primeiro monômero do futuro oligossacarídeo é a N-acetilglicosamina e se liga ao fosfato do dolicol ( por meio de outro fosfato - cedido pela UDP que doa a hexose) Em seguida, um de cada vez, são agregados outros seis monossacarídeos, primeiro uma nova N-acetilglicosamina e, depois, cinco manoses; outros dois dolicóis fosfato aceitam, respectivamente, quatro manoses e três glicoses, que também se incorporam uma de cada vez; Em seguida, no interior do RER, depois de se desprender de seus dolicóis, as cadeias de quatro manoses e três glicoses - nessa ordem - se somam ao heptassacarídeo do dolicol difosfato que, portanto, se converte em um oligossacarídeo de 14 unidades, ( duas Nacetilglicosaminas, nove manoses e três glicoses); Este oligossacarídeo se desprende do dolicol difosfato e, mediante uma oligossacariltransferase, se liga a uma das asparaginas de uma proteína da membrana do RER; - três dolicóis livres podem ser utilizados de volta pelo RER para a síntese de novos oligossacarídeos; -A cadeia restante continua se processando no complexo de Golgi, a cuja membrana chega a glicoproteína mediante uma vesícula transportadora. No complexo de Golgi, a cadeia oligossacarídica experimenta novos agregados e remoções de monossacarídeos, diferentes segundo o tipo de glicoproteína a se formar; - as enzimas responsáveis pelo processamento dos oligossacarídeos trabalham seqüencialmente e por isso se acham distribuídas entre a região de entrada e a região de saída do complexo golgiense seguindo a ordem em que atuam; -síntese dos oligossacarídeos ligados a proteínas por ligações O ocorre na cavidade do complexo de Golgi pela agregação - por meio de glicosiltransferases específicas - de sucessivos monossacarídeos ; -se ligam a uma serina ou a uma treonina; primeiro, uma N-acetilgalactosamina se liga a uma proteína da membrana da organela e, em seguida - um por vez - são agregados os outros monossacarídeos; geralm. é colocado um ácidos siálicos à periferia das cadeias; -A síntese das proteoglicanas(glicosaminoglicanas+ptn) ocorre na cavidade do retículo endoplasmático, mediante ligação 0 -glicosídica; -várias GAG pode se associar a uma ptn, formando proteoglicanas, que se ligam à ácido hialurônico, originando agregados moleculares de enormes proporções; -proteoglicanas passam para a membrana plasmática, onde fazem parte do glicocálice; muitas são liberadas para o meio extracelular, para o qual suas moléculas devem ser cindidas7,já que se trata de glicoproteínas integrais; ex. Nos tecidos conjuntivos, as proteoglicanas que são liberadas passam para a matriz extracelular; em alguns epitélios de revestimento fazem parte do muco que protege e lubrifica sua superfície; as vezes voltam p/ o glicocálice; ● Algumas proteínas são processadas no RE e no complexo de Golgi -sofrem uma série de modificações imprescindíveis ao seu funcionamento normal; ex.células beta das ilhotas do pâncreas : produzida pré-pró-insulina(pró - hormônio precursor da insulina) no RE é convertida em pró-insulina, que sai do RE e vai p/ complexo, onde uma enzima hidrolítica específica separa a insulina do peptídeo C; Em seguida, por meio de outras vesículas transportadoras, amba as moléculas são conduzidas até a membrana plasmática para a sua secreção; 7 cortada; ● As vesículas transportadoras originárias do complexo de Golgi se unem aos endossomos ● A vesícula transportadora expulsa seu conteúdo para fora da célula por um processo denominado exocitose, que se dá com a fusão da membrana da vesícula com a membrana plasmática e a descarga do conteúdo vesicular no meio exterior ● Por que as vesículas que transportam enzimas hidrolíticas(glicoproteína) destinadas aos endossomos se fundem com eles e não se dirigem para a membrana plasmática? -a causa responsável pela condução das enzimas até o lugar adequado é a presença de grupos manose 6-fosfato em suas moléculas; -falha resulta na rara doença lisossômica/doença das células I (de inclusão) (ou enfermidade I); ** fibroblastos não contam com N-acetilglicosamina fosfotransferases, de modo que não se formam manoses 6-fosfato nas enzimas hidrolíticas destinadas aos endossamos8. Como conseqüência, as vesículas que transportam essas enzimas se dirigem para a membrana plasmática e são segregadas no meio extracelular. A falta de enzimas nos endossamos impede a digestão das substâncias endocitadas, que passam ao citosol e podem se acumular como inclusões; 8 são compartimentos membranosos formados a partir do processo de endocitose em células eucarióticas, por meio de fusão de vesículas provenientes de estruturas como a membrana plasmática, o aparato de Golgi e os lisossomos; ● A célula produz dois tipos de secreção, uma constitutiva e outra regulada -secreção: processo que provoca a descarga do conteúdo das vesículas transportadoras no meio extracelular; -constitutiva: as moléculas são segregadas de forma automática; -regulada: as moléculas são retidas no citoplasma - dentro de suas respectivas vesículas transportadoras (vesículas secretórias ou grânulos de secreção) - até a chegada de uma substância indutora ou outro sinal que ordene sua liberação; -existem polipeptídeos pequenos fabricados em ribossomas livres que são segregados por um mecanismo indiferente à exocitose; Cruzam a membrana plasmática através de túneis formados por proteínas transportadoras da família ABC (presentes nela); ★ Funções REL -ocorrem nele as reações centrais da síntese dos triglicerídeos ; -fosfolipídios formados a partir de uma molécula de glicerol e de duas moléculas de ácidos graxos ligadas à coenzima A; -membrana dos autofagossomos é fornecida pelo REL; -(alguns lipídeos iniciam a formação no RE e são finalizados no CG, onde recebem a porção glicídica); - principal depósito de Ca2+ da célula : concentração de Ca + + no citosol é muito inferior à existente na cavidade do RE e no líquido extracelular - devidas à atividade de outras bombas de Ca2+ localizadas na membrana do REL e na membrana plasmática. Ambas removem o Ca2 + do citosol, que passa ao REL ou ao líquido extracelular; canais de Ca2+ se abrem por meio de um ligante (IP3); -nas células musculares estriadas, os canais de Ca2+ do retículo sarcoplasmático (REL) são dependentes de voltagem - se abrem quando o potencial de membrana é modificado; aumento do Ca + + no citosol da célula muscular leva à união do íon com a troponina C, o que desencadeia a contração; -em alguns tipos celulares o REL cumpre funções adicionais: 1. Síntese de esteróides ex. células pertencentes às gônadas e às glândulas supra-renais, o REL contém várias enzimas que intervêm na síntese de esteróides; 2. Síntese de lipoproteínas ex.No sangue, os lipídios circulam unidos a proteínas, ou seja, são parte de lipoproteínas9. Ambas as moléculas se ligam no REL dos hepatócitos, onde se acham as enzimas que catalisam essa união; 3. Desfosforilação da glicose 6-fosfato ex.membrana do REL dos hepatócitos possui a enzima glicose 6-fosfatase, que extrai o fosfato da glicose 6-fosfato e a converte em glicose, pois pode abandonar a célula e passar para a circulação sangüínea para chegar aos tecidos, onde é utilizada como fonte de energia; ( glicose 6- fosfato é formada a partir da glicose 1-fosfato ou da glicose, e que a primeira surge da degradação do glicogênio (GLICOGENÓLISE)depositado no citosol em forma de inclusões ); 9 agregado molecular responsável pelo transporte de lípideos em meios líquidos, já que eles não se misturam facilmente com o plasma sanguíneo. 4. Desintoxicação ex. Nos hepatócitos, o REL contém grupos de enzimas (família de citocromos presentes no REL - os citocromos P450 - os quais, juntamente com outras enzima ) que intervêm na neutralização de várias substâncias tóxicas para a célula, algumas derivadas de seu metabolismo normal e outras incorporadas do exterior; convertem as substâncias tóxicas em moléculas hidrossolúveis que saem da célula com facilidade; como ocorre síntese de lipídeos? 1) a síntese ocorre no citosol, onde os ácidos graxos se unem à coenzima A (CoA) - mediante uma tiocinase - e são formadas moléculas de acil CoA; Ácido graxo + CoA + ATP -----Tiocinase---- Acil CoA + ADP + P 2) o glicerol se fosforila em seu C3' - através de uma glicerol cinase - produzindo glicerol 3-fosfato; Glicerol + ATP -----Glicerol cinase----- glicerol 3-fosfato + ADP 3)tem células que não tem glicerol cinase, dai o produto é formado pela a redução da diidroxiacetona fosfato ( produto intermediário da glicólise10 por meio do glicerol fosfato desidrogenase ); Diidroxiacetona fosfato ------Glicerol fosfato desidrogenase----- Glicerol 3-fosfato 4)Em seguida, outras acil CoA transferem seus ácidos graxos ao Cl' e ao C2' do glicerol 3-fosfato, o qual produz ácido fosfatídico - por meio de uma aciltransferase; Glicerol 3-fosfato + 2 Acil CoA ----Aciltransferase---- Ácido fosfatídico + 2 CoA 5) ácido fosfatídico se insere na monocamada citosólica da membrana do RE, onde se completa a síntese do triacilglicerol; primeiro, ele perde o fosfato (fosfatase) se convertendo em 1,2-diacilglicerol (necessária tmb p/ produção dos glicerofosfolipídeos) Ácido fosfatídico ---Fosfatase---- 1, 2- diacilglicerol + P 6) uma nova acil CoA transfere seu ácido graxo ao C3' do 1,2-diacilglicerol - por meio da diacilglicerol aciltransferase - completando a síntese do triacilglicerol que passa ao citosol; 10 molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de ácido pirúvico. 1, 2- diacilglicerol + Acil CoA ----Diacilglicerol aciltransferase--- Triacilglicerol + CoA obs. células da mucosa intestinal: fase iniciais sãotiradas, pois fazem os TAG a partir dos monoacilgliceróis e diacilgliceróis, que são as formas como as gorduras são absorvidas depois de sua digestão; -A biogênese das membranas celular compreende a síntese de seus lipídios, suas proteínas e seus carboidratos - sintetizados separadamente e em seguida se integram para formar uma membrana nova; - participa da síntese de lipídios da célula, , incluindo os fosfolipídios e o colesterol; ex. esfingomielina; glicolipídios; - porções glicídicas são produzidas com a ajuda do complexo; - Outros, ainda, envolvem a participação de enzimas encontradas nas mitocôndrias; -enzimas que sintetizam fosfolipídios: são intrínsecas à membrana do retículo L. com seus sítios ativos formando saliência na face citoplasmática da membrana; ● principais: fosfolipídios, os glicolipídios e o colesterol; formação da fosfatidilcolina11 : -formada na monocamada citosólica do RE pela ligação do 1,2-diacilglicerol com a citidina difosfato-colina (CDP) - por meio de fosfotransferase específica; 1, 2- diacilglicerol + CDP- colina -----fosfotransferase ----- Fosfatidilcolina + CMP formação da Fosfatidiletanolamina: reações são similares à anterior, porém no lugar de CDP colina, é agregado a CDP-etanolamina; formação da Fosfatidilserina: ácido fosfátídico não perde seu fosfato e se liga com a CTP, o que gera CDP 1,2-diacilglicerol - por meio da transferase específica; Ácido fosfatídico + CTP --transferase ---- CDP-1,2-diacilglicerol +PP o CDP 1,2-diacilglicerol se liga com o aminoácido serina - por meio de outra transferase - formando o fosfolipídio fosfatidilserina; 11fosfolipídio do tipo Glicerofosfolipídios (ou Fosfoglicerídeos) que são compostos por uma molécula de glicerol, dois ácidos graxos, um fosfato e um segundo álcool; Serina + CDP-1,2- diacilglicerol --Transferase--- Fosfatidilserina + CMP é convertida em fosfatidiletanolamina pela fosfatidilserina-descarboxilase (encontrada na membrana mitocondrial interna) , mas tem que ir para a mitocôndria para ser descarboxilada e convertida a fosfatidiletanolamina, que é transportada de volta para o REL, no qual sofre metilação12; formação do Fosfatidilinositol: envolve a participação de enzimas encontradas tanto nas membranas do REL quanto das mitocôndrias; similares às da fosfatidilserina, exceto porque se acrescenta o poliálcool cíclico inositol em lugar da serina; se converte em fosfatidilinositolfosfato (PIP), em fosfatidilinositol difosfato (PIP2) e em fosfatidilinositol trifosfato (PIP3) pela agregação sucessiva de fosfatos (fosforilação) - por meio cinases com fosfatos tomados de moléculas de ATP; -formadas, a maioria das fosfatidilcolinas passam da camada citosólica p/ camada luminal por movimento flip flop (flipase); (Por atuar menos eficientemente sobre a fosfatidiletanolamina, a fosfatidilserina e o fosfatidilinositol, em sua maioria esses fosfolipídios ficam retidos na monocamada citosólica) processo translocação >> faz com que seja emparelhada a quantidade de fosfolipídios em ambas as monocamadas e que seja distribuída assimetricamente; -na membrana plasmática: ocorre semelhante realizada pelas escramblases >>> transferem os fosfolipídios entre as monocamadas, mantendo a assimetria dos lipídios na membrana; ● Esfingomielina -é um esfingofosfolipídio composto por ceramida (1 ácido graxo + esfingosina13) unida à fosforilcolina; Esfingosina + Acil CoA ---Transferase--- Ceramida + CoA -A síntese completa da esfing. se completa no lado luminal do complexo de Golgi, de modo que a ceramida deve se translocar - flipase - abandonar a membrana do RE e se transferir para a membrana do complexo de g. >> transferência é realizada mediante vesículas transportadoras >> chegando, ela se liga a fosforilcolina - outra transferase - que a converte em esfingomielina; 12 (adição de um grupo metil); 13 aminoálcool dotado de uma cadeia hidrocarbonada longa ; Ceramida + Fosforilcolina ---Transferase--- Esfingomielina ● Colesterol - é sintetizado a partir do acetato, que, nas membranas dos hepatócitos, leva à síntese dos ácidos biliares; -Nas células que sintetizam hormônios esteroides: colesterol é convertido em progesterona, testosterona, estradiol ou desoxicorticosterona (envolve enzimas do RE + aquelas da membrana das mitocôndrias) - membrana do RE incorpora moléculas de colesterol ingressadas na célula por endocitose e também as sintetiza; -se transfere p/ todas as membranas da célula por meio de vesículas; -ceramida é convertida em glicolipídio ou em esfingomielina por enzimas encontradas no complexo de Golgi; ● ocorre a elongação14 e a dessaturação15 de ácidos graxos - inicia-se no citosol com a síntese do ácido palmítico, o qual cresce em comprimento pela adição sucessiva de malonil-CoA; - a formação da dupla ligação ocorre graças à utilização de uma molécula de oxigênio (02), que recebe elétrons da cadeia transportadora de elétrons da qual participam o citocromo b5 e sua redutase; ● Glicosilação dos lipídeos - ocorre no complexo de Golgi a formação de glicolipídeos; - galactocerebrosídios: sua formação a transferase transfere a galactose da uridina difosfato-galactose (UDP) para a primeira hidroxila da ceramida; Ceramida + UDP - galactose ---Transferase----- Galactocerebrosídio + UDP - glicocerebrosídios: síntese é similar, porém a glicose é transferida da UDP-glicose mediante outra transferase; Ceramida + UDP- glicose ----Transferase--- Glicocerebrosídio + UDP 14 alongamento; 15 adição de ligação dupla; - gangliosídios: formados quando os monômeros das cadeias oligossacarídicas se unem - um de cada vez - à ceramida; O primeiro monômero que se agrega é a glicose; depois o fazem- em diferentes quantidades e ordenamentos, segundo o tipo de gangliosídio - a galactose, a N-acetilglicosamina, a N-acetilgalactosamina, o ácido siálico ou N-acetillleuramínico e a fucose; os monossacarídeos que participam da síntese dos gangliosídios apresentam-se unidos a nucleotídeos, assim como a galactose e a glicose dos cerebrosídios; ex.UDP-glicose,UDP-galactose,UDP-N-acetilglicosamina,UDP-N-acetilgalactosamin a, CMP-ácido siálico e G D P-glicose; ● Desintoxicação -converte substâncias tóxicas, como herbicidas, desfolhantes, conservantes e corantes alimentares, medicamentos ou dejetos industriais, em substâncias inócuas16 ou de fácil excreção; -ocorre no fígado, na pele, nos rins e nos pulmões; -participam o citocromo P450 e sua redutase, que contém um grupamento Fe-S (ferro-enxofre); -citocromo P450 catalisa reações de hidroxilação nas quais um substrato orgânico (RH) é hidroxilado a R-OH, pela incorporação de um átomo de oxigênio (O2); O outro átomo de oxigênio é reduzido a H20 pela transferência de elétrons do NADH ou NADPH, que são capturados pela citocromo P450 redutase e transferidos ao citocromo P450; - hidroxilação de um composto tóxico aumenta sua solubilidade em água e, consequentemente, facilita sua eliminação do corpo; ex. ingestão de barbitúricos promove acentuado aumento na quantidade de retículo liso das células hepáticas e até o RER perde os ribossomos acoplados às suas membranase transforma-se em REL; aumento da atividade das enzimas que metabolizam os barbitúricos e outros compostos tóxicos e também que essa atividade está localizada nas membranas do retículo liso; ex.. O aumento do REL, por ação de fármacos, contribui para a redução do efeito de determinados medicamentos, após determinado tempo de uso. Nesses casos, ocorre um aumento tal na atividade das enzimas do sistema de desintoxicação que há necessidade de doses maiores para promover o mesmo efeito obtido, no início, com doses pequenas, pois uma parte considerável do fármaco é destruída no fígado; ex. no retículo liso das células do fígado é solubilizado o pigmento da bile (bilirrubina) em razão da ação da enzima glicuronil-transferase, tornando possível que a bilirrubina, na sua forma solúvel, seja secretada pelas células hepáticas, sendo eliminada do fígado pela bile >>> deficiência nessa enzima: acumulam bilirrubina insolúvel no sangue e tornam-se ictéricos ( nesse tipo é chamada doença de Crigler-Najjar) >>> a adm de barbitúricos é usada no tratamento desse tipo de icterícia, por estimularem a síntese das enzimas do retículo endoplasmático liso; aumento de bilirrubina no sangue, com acúmulo desse pigmento na pele e em outros locais, tornando a aparência do doente amarelada. 16 inofensivas; ● Glicogenólise -obtenção de glicose a partir do glicogênio. -importante no REL de células do hepatócitos e renais. -ocorre pela ação consecutiva de 4 enzimas (uma localizada no REL, enquanto as demais etapas são citosólicas); -Uma vez na cisterna, a glicose-6-fosfatase remove o fosfato da glicose-6-fosfato, liberando glicose e fosfato inorgânico (Pi), que são transportados de volta para o citosol por dois transportadores diferentes (T2 e T3). -glicose formada pode sair da célula por outro transportador; - importante para isolar e liberar, para a corrente sanguínea, a glicose (usada fonte energética em outros tecidos.); -Se a glicose-6-fosfato permanecesse livre no citosol, ela poderia ser utilizada no processo de glicólise17 pela própria célula; ● Armazena, Libera E Capta Íons Ca2+ -o principal reservatório de Ca2+ do citoplasma de células musculares e não musculares; - Ca2+ regula a maioria dos processos metabólicos que ocorrem nas células e que, portanto, elas desenvolveram um sistema capaz de controlar os níveis intracelulares desse íon; -tem ptns intrínsecas às membranas do REL que funcionam como canais, e outras como bombas de Ca2+; -Dependendo do estímulo recebido pela célula, essas proteínas liberam Ca2+ para o citoplasma ou captam esses íons para o interior das cisternas do RE; -a maior parte dos íons Ca2+ está ligada a proteínas solúveis, como a calsequestrina e as chaperonas calreticulina, BiP e dissulfetoisomerase; **calsequestrina : principal responsável pela ligação de Ca2+ no músculo estriado esquelético; **calreticulina: o faz nas células não musculares; ex. quando as células musculares estriadas são estimuladas pelos neurotransmissores liberados nas placas motoras, o Ca2+ sai do retículo pelos canais de cálcio e promove a contração das miofibrilas, levando à contração da célula muscular inteira. Cessado o estímulo, os íons Ca2+ são levados de volta às cisternas do retículo liso, por processo ativo; 17 processo bioquímico em que a molécula de glicose, é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato(C3H4O3), liberando energia. ● Exportação de lipídios do REL -são distribuídos para as diversas membranas celulares por três mecanismos principais: 1. são incorporados à membrana do próprio retículo e se difundem pela bicamada ( compor as membranas de ambos os tipos de retículo e do envoltório nuclear ); 2. integram as membranas de vesículas que brotam do retículo e se fundem com outros compartimentos ( para as membranas do complexo de Golgi, dos lisossomos, dos endossomos e para a membrana plasmática. ); 3. são transportados por proteínas específicas ( as moléculas que constituirão as membranas das mitocôndrias, plastos e peroxissomos são exportadas do REL pelas proteínas transportadoras de lipídios (LTP) ); LTP anfipáticas; solúveis; contêm aminoácidos hidrofílicos expostos na superfície que faz contato com o citosol e uma cavidade hidrofóbica na qual se aloja a molécula de lipídio a ser transportada; estrutura em forma de tampa que funciona como um portão para a entrada do lipídio; Alterações conformacionais levam ao movimento da tampa, de uma forma "aberta' ou "fechada", o que possibilita a ligação ou a liberação do lipídio; têm domínios que reconhecem especificamente os lipídios encontrados na membrana do REL, ligam-se a ele, retiram-no da membrana e fazem o seu transporte por meio do citosol; Quando o complexo proteína transportadora-lipídio encontra outra membrana, a proteína insere o lipídio na nova bicamada lipídica; Esse transporte se faz a partir de uma membrana rica em determinado tipo de ❖ Endossomos -organelas localizadas funcionalmente entre o complexo de Golgi e a membrana plasmática; -formas e dimensões são variáveis -geralmente constituem vesículas ou cisternas relativamente pequenas; -sua membrana possui uma bomba de prótons, que quando é ativada transporta H+ do citosol (pH 7,2) para o interior da organela cujo pH desce a 6,0 ; ❏ Endocitose -solutos atravessam a membrana plasmática por transporte passivo ou ativo e ingressam na célula. As macromoléculas e as partículas entram por meio de um mecanismo completamente diferente, denominado endocitose; -De acordo com o tamanho e as propriedades físicas do material que vai ser incorporado, esse mecanismo é chamado pinocitose ou fagocitose; **pinocitose (do grego pínein, beber) compreende o ingresso de líquidos junto com as macromoléculas e os solutos dissolvidos neles - Isto sucede porque porções circunscritas do líquido, que se acham em contato com a superfície externa da célula, são captadas mediante invaginações da membrana plasmática, o que dá lugar a fossetas e finalmente a vesículas que são liberadas no citosol; pode ser inespecífica ou regulada, de acordo com a qualidade da substância: - pinocitose inespecífica - as substâncias ingressam automaticamente; ocorre em todos os tipos celulares; -pinocitose regulada - as substâncias interagem com receptores específicos localizados na membrana plasmática, o-que desencadeia a formação das vesículas pinocíticas; aqui uma substância pode entrar em algumas cél. e em outras não; **fagocitose (do grego phagefn, comer)- ocorre em poucos tipos celulares; particularmente nos macrófagos e nos leucócitos neutrófilos; pode constituir um meio de defesa ou de limpeza, capaz de eliminar pequenos parasitas, bactérias, células prejudiciais, danificadas ou mortas, restos de células e todo tipo de partículas estranhas ao organismo. permite a incorporação de partículas grandes e estruturada; -Uma vez que o material se fixa sobre a superfície externa da célula, a membrana plasmática emite prolongamentos envolventes que o rodeiam para deixá-lo englobado no interior do plasma, que forma uma vesícula muito maior que a pinocítica ( fagossomo ); lipídio para outra pobre; mutações nos genes que codificam essas proteínas causam doenças graves; -Para poder ser fagocitado , o material deve conter ou adquirir certos sinais que são reconhecidos por receptores localizados na membrana plasmática das células fagocitárias. ❏ Conversão do endossomo em lisossomo -endossomo é o lugar da célula onde convergem tanto os materiais que vão ser digeridos - ingressados por endocitose - como as enzimas hidrolíticas encarregadas de fazê-lo;-recebe o material ingressado por endocitose - trazido por vesículas pinocíticas ou por fagossomos - como incorpora enzimas hidrolíticas trazidas por vesículas provenientes do complexo de Golgi; -No primeiro caso, o endossomo recebe também porções de membrana plasmática e receptores - Ambos são devolvidos por vesículas recicladoras que, ao chegarem à membrana plasmática, integram-se a ela mediante um processo semelhante à exocitose. Uma vez na membrana plasmática, os receptores podem voltar a ser usados; -relação às enzimas hidrolíticas, devemos lembrar que se achavam unidas à membrana do complexo de golgi por meio do receptor de manose 6-fosfato; Esta união é mantida nas vesículas que transportam as enzimas do complexo de Golgi para o endossomo, onde também persiste. Todavia, no endossomo, as enzimas se mantêm unidas à membrana somente transitoriamente, já que se desprendem do receptor da manose 6-fosfato quando o pH da organela baixa a 6,0, quando sua bomba protônica é ativada; a manose 6-fosfato perde o fosfato por ação de uma fosfatase; são recicladas as membranas que juntamente com os receptores da manose 6- fosfato regressam à região de saída do complexo de Golgi. Esta reciclagem torna possível a reutilização dos receptores. -2 tipos: primários (precoces) e secundários (tardios); -primários: localizam-se próximo da membrana plasmática; -secundários: próximo do complexo de golgi; fluxo unidirecional de vesículas transportadoras para transferir o material endocitado da membrana plasmática ao endossomo primário e deste ao endossomo secundário esta organização morfofuncional corresponde às vesículas pinocíticas, já que o fagossomo - nos macrófagos e nos leucócitos neutrófilos - não conta com o endossomo primário e se funde diretamente com um endossomo secundário que, ao receber enzimas hidrolíticas do complexo de Golgi, converte-se em um lisossomo de grande tamanho (fagolisossomo); -devolve à membrana plasmática as porções de membrana e os receptores trazidos pelas vesículas pinocíticas, que se separam do material antes (separação ocorre como conseqüência da queda do pH no endossomo, que começa a baixar quando a bomba de próton da membrana da organela é ativada); Em seguida, o endossomo primário gera dois tipos de vesículas transportadoras, uma recicladora - que retoma à membrana plasmática - e outra que se dirige ao endossomo secundário e lhe entrega o material endocitado; ❏ Transcitose - alguns epitélios ocorre esse processo; -materiais ingressados por endocitose por um lado da célula atravessam o citoplasma e saem por exocitose pelo lado oposto; -nos tecidos epiteliais as junções oclusivas impõem diferenças na composição da membrana plasmática nas regiões apical e basolateral das células. Tais diferenças parecem ser necessárias para o processo de transcitose; ex. células endoteliais dos capilares sangüíneos, já que são atravessadas por macromoléculas que passam do sangue aos tecidos; nas células secretoras das glândulas lacrimais e nas mucosas de alguns órgãos das vias digestórias, respiratórias e urinárias - Por elas, certos anticorpos - as imunoglobulinas A (lgA) - passam do tecido conjuntivo à luz dos órgãos citados, onde exercem suas funções defensivas; Durante a fase de lactação ocorre um fenômeno semelhante nas células secretoras da glândula mamária - as imunoglobulinas A se transferem para a luz glandular, quer dizer, para o leite; Ao contrário das outras proteínas do leite, quando estes anticorpos chegam ao intestino do recém-nascido não são degradados imediatamente para sua absorção. Deste modo, o lactente - cujo sistema imunológico ainda não produz anticorpos próprios suficientes - pode se valer deles para sua defesa. Este fenômeno foi observado em diversos roedores e ruminantes. na placenta - Cujas células são atravessadas por anticorpos da família das imunoglobulinas G. Ao passarem do sangue materno para o fetal, estes anticorpos conferem imunidade passiva ao feto - e por um determinado tempo, ao recém-nascido - contra várias doenças infecciosas. ❖ Lisossomos -Todas as células contêm; -organelas que digerem os materiais incorporados por endocitose; -por um processo denominado autofagia também digerem elementos da própria célula. -acredita-se que sejam formados a partir de endossomos que receberam dois tipos de vesículas transportadoras, umas com material endocitado e outras com enzimas hidrolíticas; -polimorfismo - aspectos e tamanhos diferentes, irregularidade de seus componentes; deve-se à diversidade do material endocitado e por outro ao fato de que cada tipo de lisossomo possui uma combinação singular de enzimas hidrolíticas, das quais existem cerca de 50 diferentes; -enzimas lisossômicas tornam-se ativas em pH de 5 - grau de acidificação é alcançado graças a uma bomba de H + presente na membrana do lisossomo, herdada da membrana do endossomo secundário ; -A membrana do lisossomo se acha protegida do efeito destruidor das enzimas hidrolíticas porque seu lado luminal contém uma enorme quantidade de glicoproteínas; -se a membrana do lisossomo se romper, as enzimas que dele escapem não afetarão os demais componentes celulares porque serão inativadas ao entrar em contato com o citosol (pH7,2); -as proteínas e os carboidratos endocitados são digeridos transformando-se, respectivamente, em dipeptídeos e monossacarídeos; -produtos de degradação atravessam a membrana lisossômica e passam para o citosol, onde acabam por ser digeridos ou são aproveitados para gerar novas moléculas; -quando terminam suas funções - enzimas lisossômicas também passam ao citosol, onde são degradadas por proteassomas; -livres das enzimas e do material digerido, os lisossomos se reconvertem em endossomos; -algumas substâncias endocitadas não terminam de ser digeridas e permanecem nos lisossomos, que por isso adquirem o nome de corpos residuais; -Algumas vezes, as substâncias não digeridas são expulsas da célula por um processo comparável com a exocitose. Se isto não ocorre, com o tempo convertem-se em pigmentos de desgaste depositados no citosol; ** célula conta com dois dispositivos para degradar as proteínas fabricadas em seu próprio citoplasma, ou seja, não endocitadas : 1) Um atua no citosol e envolve a ubiquitina e os proteassomas; 2) compreende os lisossomos, que incorporam proteínas citosólicas destinadas a desaparecer e as digerem em sua cavidade - lisossomos contam com receptores membranosos específicos que reconhecem as proteínas que ingressam na organela por um translócon. Este se valeria de duas chaperonas da família hsp70, uma citosólica, que desenrolaria as proteínas, e outra luminal, que impulsionaria sua entrada na organela; -autofagia: formação de autofagossomos ( formam com a ajuda do REL. Este fornece uma porção de membrana para envolver a organela obsoleta e formar o autofagossomo. Em seguida, o autofagossomo segue o mesmo caminho que o fagossomo, ou seja, funde-se com um endossomo secundário, o qual recebe enzimas hidrolíticas do complexo de Golgi e se converte em fagolisossomo). ; célula elimina organelas envelhecidas; processo culmina com a degradação da organela por parte dessas enzimas; aumenta em certas condições ex. jejum prolongado aparecem numerosos autofagossomos nos hepatócitos - objetivo converter componentes da célula em alimento para prolongar a sobrevivência do organismo; importante: neurônios, nos hepatócitos e nas células musculares cardíacas, os autofagossomos não terminam de digerir alguns componentes das organelas e se convertem em corpos residuais. Com o avançar da idade, estes corpos se acumulam no citosol como pigmentos de desgaste ❏ Doenças relacionadas às alterações lisossômicas -doenças congênitas ocorrem por mutações dos genesque codificam as enzimas lisossômicas; -Caracterizam-se pelo acúmulo intracelular das substâncias que essas enzimas degradam; ex. doença de Tay-Sachs - alguns neurônios aparecem repletos de um gangliosídio - se deve à ausência da enzima hexosaminidase A, que catalisa a hidrólise parcial do glicolipídio. Em conseqüência, este se acumula nos neurônios, o que provoca graves alterações neurológicas doença de Gaucher - acúmulo de glicocerebrosídio em vários tipos celulares em função da ausência da glicosidase que catalisa a hidrólise do glicolipídio em ceramida e glicose doença de Niemann-Pick - acúmulo de esfingomielina em vários tipos celulares como conseqüência da falta de esfingomielinase, que é a enzima que hidrolisa o esfingofosfolipídio em ceramida e fosforilcolina doença das células l - acúmulo de moléculas - produzida por um defeito no receptor da manose 6-fosfato, e não em uma enzima lisossômica. ❖ Vesículas transportadoras -têm um diâmetro que varia entre 50 e 250 nm. -A medida maior corresponde às vesículas secretoras. (exceção dos fagossomos que podem ter tamanhos maiores) - se originam na membrana plasmática e nas membranas das organelas do sistema de endomembranas, por isso são envolvidas por uma cobertura protéica; -essa cobertura pode ter de vários tipos, porém as mais estudadas: cobertura de COP (COPI e COPII) e cobertura de clatrina A. cobertura de COP (ptn de revestimento): formada pela associação ordenada de múltiplas unidades protéicas; 2 tipos se identificam porque são compostas de unidades protéicas distintas - denominadas COPI e COPII - mas também porque geram vesículas em lugares diferentes do sistema de endomembranas COPII - gera as vesículas que se formam no RE e se dirigem para a face de entrada do complexo de golgi; COPI - gera tanto as vesículas que se formam no lado de entrada do complexo de Golgi e retomam ao RE, quanto as que interconectam as cisternas do complexo de Golgi; tmb chamada cobertura de coatômero (protômero de revestimento); B. cobertura de clatrina: resulta da associação de várias unidades protéicas chamadas trisquélions; gera as vesículas que surgem da membrana plasmática durante a endocitose e as que se formam no lado de saída do complexo de Golgi e se dirigem aos endossomos e à membrana plasmática durante a secreção regulada; As vesículas transportadoras começam a se formar quando as unidades protéicas da futura cobertura se apóiam sobre a face citosólica de uma área circunscrita de uma membrana celular plana, que fornecem a força mecânica para que se curve para o citosol, o progresso da curvatura desenvolve uma fosseta que finalmente se desprende da membrana convertida em vesícula; No caso das vesículas cobertas de clatrina, o desprendimento se produz quando várias unidades da proteína motora dinamina rodeiam o colo das fossetas e o estrangulam até seccioná-lo. Estas vesículas têm a forma esférica ao contrário das vesículas cobertas de COP, que em alguns lugares podem ser poliedros irregulares e em outros exibir uma aparência tubular; ❏ coberturas de COP -COPI - cada unidade é composta de sete subunidades protéicas, identificadas com as letras gregas ; -COPII - de duas subunidades protéicas heterodiméricas, as quais são identificadas pelas siglas Sec 13/Sec31 e Sec23/Sec24 (sete complexos de proteínas transmembrana); -são construídas no citosol, se aderem à membrana, por meio de uma ptn ARF (difosfato de adenosina fator de ribosilação) e pelo domínio citosólico do receptor da molécula que vai ser transportada pela vesícula em formação, e a curvam; -COPI e a COPII ligam-se a proteínas ARF específicas denominadas ARFl e Sar1( simil ARF), respectivamente; -As ARF e as COP desempenham funções complementares: ARF determinam em que lugar deve se formar a vesícula transportadora, recrutam as unidades COPI ou COPII e estas se associam e compõem a cobertura protéica que provoca a curvatura da membrana; como ocorre o processo? 1) em sua estância livre no citosol das ARF1 há um GDP e um ácido graxo oculto em suas moléculas; 2) uma proteína reguladora chamada GEF (fator de troca de nucleotídeo guanina) faz com que o GDP das ARF se intercambie18 com um GTP; 3) esta troca torna visível o ácido graxo das ARF, insere-o na membrana, e, por isso, as ARF ficam unidas á ela; 4) as ARF recrutam as COP que se acham no citosol e as colocam junto à membrana; 5) as COP se unem à membrana por meio das ARF e do domínio citosólico do receptor; 6) Depois que a vesícula se desprende da membrana, as ARF e as COP se desligam desta e ficam livres no citosol, onde podem ser reutilizadas; 7)A saída das ARF é devida à hidrólise do GTP, contido em suas moléculas, o que faz dobrar novamente o ácido graxo que as une à membrana. As ARF hidrolisam o GTP - em GDP e P - ao serem estimuladas por uma proteína reguladora GAP ( GTPase proteína ativadora); Quando têm um GTP se ativam e isso as une a uma membrana. Ao contrário, quando possuem um GDP se inativam, separam-se da membrana e ficam livres no citosol na célula existem - além das ARF - outras GTPases que funcionam associadas às proteínas reguladoras GEF e GAP. A GEF troca o GDP por um GTP e a GAP estimula a hidrólise do GTP em GDP e P. 18 trocar; As outras GTPases desta família são as proteínas Rho , Rac , Cdc42, Rab, Ras e Ran. Igualmente às ARF, são ativadas quando têm um GTP e se inativam quando o hidrolisam em GDP e P. endocitose ❏ coberturas de clatrina -composta de múltiplas unidades protéicas denominadas trisquélions; -Para gerar uma vesícula, os trisquélions são colocados sobre uma área circunscrita do lado citosólico da membrana e encaixados entre si até formar um poliedro com aspecto de cesta. -A ligação dos trisquélions à membrana confere a ela a força mecânica que provoca a sua curvatura. Inicialmente, forma uma fosseta, que ao se desprender da membrana, converte-se em uma vesícula que é liberada no citosol; -os trisquélions livres podem voltar a ser usados para gerar novas vesículas ; -A forma como os trisquélions se associam entre si permite que as membranas assumam curvaturas de raios diferentes e que sejam formadas vesículas de diferentes tamanhos. Todavia, quando as vesículas são muito grandes - como nos fagossomos - não se formam coberturas completas e sim áreas isoladas que cobrem parcialmente suas superfícies; -união dos trisquélions à membrana vesicular ocorre por uma proteína ARF semelhante às que se unem às unidades COP; -na membrana plasmática, os trisquélions se unem também ao domínio citosólico dos receptores das substâncias que ingressam na célula por endocitose regulada; -Algo similar ocorre na membrana da face de saída do complexo de Golgi - nas zonas formadoras das vesículas que se dirigem aos endossomos e à membrana plasmática durante a secreção regulada - onde, além de se unir à ARF, os trisquélions se ligam ao domínio cüosólico dos receptores das moléculas que vão ser transportadas (um desses receptores é o da manose 6-fosfato); -para unir-se aos domínios citosólicos dos receptores os trisquélions se valem de certas proteínas intermediárias heterodiméricas chamadas adaptinas19; 19 que têm um domínio específico que interatua com cada tipo de receptor e um domínio comum que se liga aos trisquélions; ❏ As proteínas da membrana chamadas SNARE asseguram a chegada das vesículas transportadoras a seus pontos de destino -Quando uma vesícula transportadora emerge de um dos compartimentos doadores e se dirige para o compartimento receptor com o qual se irá fundir, deve avançar pelo caminho adequado e não se extraviar em meio às múltiplas membranas que atravessam o citoplasma; -alcançado porque existe um mecanismo desenhado para assegurar a chegada da vesícula transportadora ao compartimento correto; -Depende de dois tipos de proteínas receptoras mutuamente complementares:uma pertencente à membrana do compartimento (v-SNARE ) : abandonam a membrana dos compartimentos doadores quando se transferem para a membrana das vesículas transportadoras; ficam expostas e em condições de atuar, uma vez que as vesículas se desprendem das coberturas protéicas de COP ou de clatrina; outra à membrana do compartimento receptor ( t-SNARE ) : nunca abandonam a membrana dos compartimentos receptores; -A união entre uma v-SNARE e sua t-SNARE complementar depende de uma proteína Rab (Proteína Ras do cérebro) : atua sobre ambas; cerca de 30 Rab diferentes uma para cada parelha; pertencem a uma subfamília de GTPases que dependem das proteínas GEF e GAP; influenciadas pela GEF substituem o GDP de suas moléculas por um GTP e se ativam (se unem à membrana do compartimento doador e fazem com que a v-SNARE e a t-SNARE se conectem entre si). Ao contrário, quando são influenciadas pela GAP hidrolisam o GTP (em GDP e P) e se inativam, o que as separa da membrana do compartimento doador; -requer especificidade - para cada parelha de compartimentos doador e receptor existe uma parelha particular de proteínas v-SNARE e t-SNARE complementares; a sua v-SNARE deva "tatear" várias t-SNARE antes de encontrar a sua complementar; -O retorno de uma vesícula recicladora ao compartimento doador apropriado, e não a outro, se deve a que sua membrana recupera a v-SNARE original e ao fato de que a membrana do compartimento de origem conta com uma t-SNARE idêntica à da membrana do compartimento receptor; -para ocorrer a união das membranas intervém 4 proteínas fusogênicas : se localizam no citosol; 3 identificadas com a sigla SNAP (acessório NSF solúvel proteínas); 4 com a sigla NSF (NEM sensitivefactor; NEM, ou N-etilmaleimida, é o nome do composto usado para revelar o NSF); as três SNAP e o NSF - que é uma ATPase - são necessários pelo par de membranas para que se concretize a fusão ; são inespecíficas; consome energia fornecida por um ATP hidrolisado pela ATPase do NSF; energia é necessária para desarmar o complexo fusogênico depois da fusão; regressam ao citosol e podem ser reutilizados; ❖ entrada do colesterol na célula e seu destino - colesterol e seus ésteres circulam pelo sangue como lipoproteínas: por se tratar de moléculas muito hidrófobas; ex. colesterol-LDL (lipoproteína de baixa densidade) - composto lipoprotéico originado no REL dos hepatócitos; entra nas células por endocitose, após ligação prévia a receptores específicos situados na membrana plasmática. Esta união atrai trisquélions livres no citosol, os quais - por intermédio de adaptinas específicas - se conectam com os receptores no lado citosólico da membrana e geram uma cobertura de clatrina; a cobertura se desprende da membrana da vesícula quando esta se forma; orma. Na luz vesicular, o colesterol-LDL continua unido aos receptores herdados da membrana plasmática. A vesícula se conecta com um endossomo primário, cujo pH ácido faz com que o LDL-colesterol se desprenda dos receptores, os quais retornam à membrana plasmática com uma vesícula recicladora. O colesterol-LDL passa do endossomo primário para um endossomo secundário e este se converte em lisossomo ao receber enzimas hidrolíticas (As enzimas atuam sobre o colesterol-LDL e separam a LDL do colesterol, que passa ao citosol e é utilizada como matéria-prima para a síntese de outras moléculas ou se incorpora à membrana do RE) do complexo de Golgi; ❖ cavéolas -presente nas membranas plasmáticas de algumas células; -invaginações muito pequenas; -covas pequenas; -abundante nas células endoteliais, nas musculares lisas e nos adipócitos; -se formam a partir de áreas circunscritas de membrana plasmática chamadas balsas lipídicas que são ricas em colesterol e esfingofosfolipídios; -A força mecânica que invagina essas áreas para que se formem as cavéolas não é gerada por uma cobertura protéica - mas sim por proteínas ( CAVEOLINA ) que se distribuem entre os fosfolipídios da própria membrana; - caveolina tem forma de forquilha e suas duas extremidades se orientam para o citosol; por em suas luzes, se concentrarem substâncias indutoras e em suas membranas se instalarem os receptores dessas substâncias·, as cavéolas tomam possível a existência de induções celulares com mínimas demoras - substâncias indutoras mais comum detectadas no interior delas: insulina, EGF e o PDGF; enquanto em suas membranas serão achados vários tipos de receptores da membrana, alguns associados a proteínas G; -servem também para a penetração de permeases e canais iônicos até o citoplasma e "encurralar" solutos nas proximidades destes transportadores - permite que os solutos - diante de estímulos adequados - ingressem maciçamente na célula -potocitose - mecanismo que introduz solutos e seus transportadores através de cavéolas e permite que os primeiros ingressem maciçamente na célula; bebida; ❖ SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS NA CÉLULA VEGETAL -células vegetais diferenciadas, o RE é abm_1dante e forma túbulcis que ingressam no~ plasmodesmas; -células crivosas20 - sobre estes túbulos formam~se depósitos de calose21; -o complexo de Golgi é essencial para a secreção; -Em suas cisternas se processam e se concentram os produtos de secreção, que finalmente são descarregados no exterior; -além disso, serve para o transporte de certas proteínas de depósito - localizam em organelas especiais denominadas corpos protéicos ou grãos de aleurona; 20 células vivas mas com o citoplasma muito modificado, sem núcleo, altamente especializadas, ligadas entre si topo a topo formando os tubos crivosos. As paredes transversais, denominadas placas crivosas, possuem crivos ou poros, que permitem o contacto do citoplasma entre células. Estes poros são largos e com proteínas filamentosas que atravessam as células. 21 polissacarídeo composto por moléculas de glicose unidas por ligações 1-3b; ex. a vinicilina e a legumina nos cotilédones de algumas leguminosas, e a zeína no endosperma do milho; -dispõe de vacúolos - Quando são muito volumosos, o citosol fica reduzido a uma fina camada por baixo da membrana plasmática; acredita-se que se formam pela fusão entre si de vesículas surgidas do complexo de Golgi; Alguns se comportam como lisossomos, já que contêm enzimas hidrolíticas. Outros servem de depósito para nutrientes e dejetos metabólicos. E, finalmente, outros guardam líquidos são usados para regular o volume e a turgência da célula; ❖ Complexo de Golgi -posiciona-se entre o RE e a membrana plasmática, com os endossomos e os lisossomos situados entre esta e o complexo; -por meio de vesículas transportadoras, as moléculas provenientes do RE alcançam o complexo de Golgi, percorrem-no, desprendem-se dele e chegam à membrana plasmática ou aos endossomo; -as moléculas provenientes da cavidade do retículo são lançadas no meio extracelular - a este evento denomina-se secreção - ou penetram na cavidade dos endossomos; -algumas moléculas são sintetizadas diretamente no complexo de Golgi, sem a intervenção do retículo endoplasmático; - composto por uma ou várias unidades funcionais (dictiossomos) -Localizado, geralmente, próximo ao núcleo, mas varia com o tipo celular e função; ex. .Nas células secretoras - é muito desenvolvido e situado entre o núcleo eos grânulos de secreção. Em outras células - aparece sob a forma de vários agregados que circundam o núcleo, como nos neurônios, ou se espalham pelo citoplasma, como nas células vegetais. ex. podendo ser pequeno, como ocorre na célula muscular, médio, como nas células enteroendócrinas (células argentafins), e grande, como nas células que secretam glicoproteínas. -Constituído por sacos membranosos, achatados e empilhados (cisternas do CG); -Cada pilha é formada por 3 a 8 sáculos (algumas algas podem conter até 20 sáculos); - pilha de sáculos frequentemente apresenta-se curva, adquirindo, em conjunto, a forma de uma cuia, com uma face côncava, voltada para a membrana plasmática, e a outra convexa, voltada para o retículo; - observam-se muitas vesículas esféricas (transportadoras), associadas aos sáculos do Golgi; - Parte dessas vesículas transporta material do retículo endoplasmático para o Golgi, enquanto outras podem estar envolvidas no transporte de uma cisterna do Golgi para outra e, também, do Golgi para outras organelas; -Cada pilha de cisternas com suas vesículas associadas constitui uma unidade do complexo de Golgi, que recebe o nome de dictiossomo. -número de dictiossomos varia de célula para célula; -Cada pilha apresenta polaridade tanto de estrutura quanto de função: -face convexa - face cis ou face proximal, por estar, geralmente, mais próxima ao núcleo celular e ao RE; -face côncava - face trans ou face distal, por ser a mais distante do núcleo ou do RE e estar voltada para a membrana plasmática; -cisternas localizadas entre essas duas faces constituem as cisternas médias; -conjunto todo (cisterna + vesículas) forma a Rede Cis e a RedeTrans; -Face Cis (convexa) - chegam as vesículas do RE -Face Trans (côncava) - saem as vesículas do CG -As vesículas que brotam do elemento transicional do RE fundem-se, estabelecendo o compartimento intermediário RE-Golgi. -As proteínas que estão em processo de síntese e secreção passam pelos diversos sacos golgianos, nos quais sofrem modificações e, finalmente, vesículas contendo as proteínas processadas brotam da rede trans do Golgi; -Na célula secretora polarizada, a organela tem um grande dictiossomo único que ocupa a posição intermediária entre o núcleo e a superfície celular onde a secreção é liberada; ex. células da mucosa intestinal, da tireóide e do pâncreas exócrino -outras células possuem vários dictiossomos pequenos distribuídos por todo o citoplasma ex. plasmócitos, os hepatócitos e os neurônios; -Vesículas saem do CG e são direcionadas para diversas partes da célula ; -são lipoproteicas, contendo em torno de 40% de lipídios e 60 a 65% de proteínas; -Muitas das proteínas residentes são enzimas relacionadas com a glicosilação (glicosiltransferases), sulfatação (sulfotransferases) e fosforilação (fosfotransferases) de substratos. -conteúdo das cisternas do complexo de Golgi varia muito de acordo com o tipo celular e com o estado funcional da célula ex. células acinosas do pâncreas - solução aquosa rica em glicoproteínas; células meristemáticas da raiz de vegetais superiores, são ricas em polissacarídios; - os vários sáculos golgianos apresentam diferentes conteúdos enzimáticos, refletindo diferenças de função entre eles; - atividades de fosfatase ácida estão mais concentradas na face cis; -sulfatação de proteínas e de lipídios ocorre pela ação de sulfotransferases que estão presentes nas cisternas médias; -a atividade da tiaminopirofosfatase (TPPase) é detectada na face trans, sendo essa enzima considerada, em algumas células, como marcadora da organela; ❏ Funções - alterações pós-traducionais modificam profundamente as características funcionais das moléculas protéicas, contribuindo muito para gerar a variedade de proteínas existente nas células; esse processo tem seu preço, pois, elevando o número de enzimas envolvidas, aumenta também a incidência de doenças relacionadas com as proteínas em questão, em razão da falência de uma das enzimas envolvidas no processo; ex.colágeno - encontrada nos ossos, na pele, nos tendões, nos ligamentos etc., é típico, pois se trata de uma família de proteínas que é altamente diversificada, não somente em decorrência de ser codificada por vários genes, mas também porque passa por diversas modificações pós-traducionais, como hidroxilações, glicosilações, proteólises limitadas, formação de estrutura terciária variável etc - patologias: síndromes de Ehlers-Danlos, na qual é frequente a presença de pele friável, amolecimento dos ligamentos das articulações (contorcionistas de circo) e lesão do colágeno do olho, vasos e tubo digestivo; ex. insulina - um tipo de diabetes decorrente da não transformação da pós-insulina {inativa) em insulina ativa, em consequência de uma falha no processo de proteólise que ocorre nos grânulos de secreção das células b das ilhotas de Langerhans. O sangue desses doentes contém o pró-hormônio proinsulina, em vez da insulina, que é o hormônio ativo; -nas cisternas, ocorrem a hidrólise parcial da fração glicídica das glicoproteínas e a adição de novos açúcares, cuja composição varia com o tipo de glicoproteína que está sendo sintetizada (glicosilação terminal) - resulta na síntese de glicoproteínas com composição química e destino diversos, conforme o tipo de glicosilação que sofrem, pois formam-se dois tipos gerais de oligossacarídios: 1) N-ligados: os oligossacarídios complexos e os oligossacarídios ricos em manose adicionados N-terminal; -complexos - formam-se pela retirada de alguns resíduos de açúcar e pela adição de outros, tais como galactose e ácido siálico. -ricos em manose - não são adicionados outros resíduos de açúcar e eles mantêm o mesmo número de açúcares transferido no RE. 2) O-ligados: adição de oligossacarídios em grupamentos OH de aminoácidos treonina ou serina presentes na cadeia polipeptídica -processamento das proteínas destinadas ao interior dos lisossomos difere daquele de proteínas que serão secretadas ou que irão compor a membrana plasmática -lisossomos: proteínas solúveis dos lisossomos são modificadas pela fosforilação (fosfotransferase)22 do carbono que ocupa a posição 6 de um resíduo de manose, quando a proteína está na rede cis do Golgi. As proteínas assim marcadas com resíduos de manose-6-fosfato são reconhecidas por receptores encontrados na rede trans golgiana, os quais dirigem o transporte dessas proteínas para os lisossomos ; -síntese da porção glicídica das proteoglicanas (glicosaminoglicanas + ptn): componentes da matriz também presentes na superfície celular; -células vegetais - síntese das glicoproteínas e dos componentes glicídicos da parede celulósica; Síntese da lamela média em vegetais – componentes da parede celular de plantas e fungos; -participa também do metabolismo de lipídios, especificamente da síntese de glicolipídios e esfingomielina: sintetizados a partir da ceramida e da fosfatidilcolina que foram produzidas no REL; síntese da esfingomielina, um grupamento fosforilcolina é ligado à ceramida, enquanto os glicolipídios são formados pela adição de resíduos de açúcares à ceramida23. são transportados como integrantes da membrana de vesículas - Com a fusão das vesículas
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