Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 1 Olá amigos. É um prazer fazer parte da equipe do ponto dos concursos e, ainda, contar com a sua parceria visando atingir um sonho almejado. Sou biólogo formado pela Universidade de Brasília (UnB), obtendo os diplomas de bacharel e licenciado. Trabalho no ensino há 15 anos e toda essa formação permitiu ver alunos meus aprovados em mestrado fora do país e passando em concursos, tais como, a Polícia Federal. Tenho também Mestrado em Biologia Molecular e Doutorado em Biologia Animal. Cada pós-graduação em muito me ajudou a conhecer os vários campos da Biologia e acumular muita experiência nos conteúdos de citologia, biomoléculas e genética. O que falei anteriormente muito me ajudou na docência acadêmica e de concursos. Trabalho há vários anos em cursos preparatórios e espero que aqui no Ponto dos Concursos façamos uma parceria vencedora. Vou parar por aqui, pois é hora de trabalharmos. O texto a seguir é uma demonstração do que os espera nesse preparatório. Desejo um bom estudo e vamos conversando... As aulas serão disponibilizadas no período de 04/04/2012 a 06/05/2012. Os nossos encontros serão organizados em 5 aulas e a frequência e o conteúdo programático seguirá o esquema abaixo: Aula 00 (Aula Demonstrativa): 1 Citologia. 1.1 Composição química da matéria viva. 1.2 Organização das células eucarióticas. 1.3 Estrutura e função dos componentes citoplasmáticos. 1.4 Membrana celular. Aula 01 (04/04): 1.5 Núcleo. 1.5.1 Estrutura, componentes e funções. 1.5.2 Divisão celular (mitose e meiose, e suas fases). 1.6 Citoesqueleto e movimento celular. Aula 02 (11/04): 2 Bioquímica. 2.1 Processos de obtenção de energia na célula. 2.2 Principais vias metabólicas. 2.3 Regulação metabólica. 2.4 Metabolismo e regulação da utilização de energia. 2.5 Proteínas e enzimas. Aula 03 (18/04): 3 Embriologia. 3.1 Gametogênese. 3.2 Fecundação, segmentação e gastrulação. 3.3 Organogênese. 3.4 Anexos embrionários. 3.5 Desenvolvimento embrionário humano. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 2 Aula 04 (25/04): 4 Genética. 4.1 Primeira lei de Mendel. 4.2 Probabilidade genética. 4.3 Árvore genealógica. 4.4 Genes letais. 4.5 Herança sem dominância. Aula 05 (02/05): 4.6 Segunda lei de Mendel. 4.7 Alelos múltiplos: grupos sanguíneos dos sistemas ABO, Rh e MN. 4.8 Determinação do sexo. 4.9 Herança dos cromossomos sexuais. 4.10 Doenças genéticas. Ao final do material estarão organizadas questões variadas a respeito do assunto. Essas questões serão de provas anteriores da banca organizadora, assim, como, questões que sejam pertinentes ao aprendizado. Desejo sucesso e bons estudos. Abraços. Paulo Roberto Queiroz. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 3 CITOLOGIA (BIOLOGIA CELULAR) A citologia (Biologia celular) é o ramo da biologia que estuda as células no que diz respeito à sua estrutura, suas funções e sua importância na complexidade dos seres vivos. A biologia celular concentra-se no entendimento do funcionamento dos vários sistemas celulares, o aprendizado de como estas células sofrem regulação e a compreensão do funcionamento de suas estruturas. Os componentes (as organelas) responsáveis pelo funcionamento de uma célula compreendem a membrana citoplasmática, o núcleo, as mitocôndrias, os retículos endoplasmáticos liso e rugoso, os lisossomos, o complexo de Golgi, nucléolo, peroxissomos, centríolos, citoesqueleto e cloroplastos e parede celular, sendo este último encontrado em bactérias, fungos e vegetais. A TEORIA CELULAR A teoria celular é um dos conhecimentos fundamentais da biologia. A teoria indica que todos os seres vivos são compostos por células. Seus idealizadores foram Matthias Jakob Schleiden e Theodor Schwann. A Teoria Celular tem três idéias principais: 1. Todos os seres vivos (exceto vírus) são formados por células e pelos seus produtos. Portanto, as células são as unidades morfológicas dos seres vivos; 2. As atividades fundamentais que caracterizam a vida ocorrem dentro da célula. Portanto, as células são as unidades funcionais ou fisiológicas dos seres vivos. 3. Novas células formam-se pela reprodução de outras células preexistentes, por meio da divisão celular. Esta última idéia foi uma conclusão do Russo Rudolph Virchow em 1855. Ele resumiu esta ideia numa frase em latim, que se tornou muito famosa: "Omnis cellula ex cellula". De acordo com teoria de Schwann, toda a célula se origina de outra preexistente, todos os seres vivos têm organização celular: alguns são formados por uma única célula: outros por muitas delas. Já a teoria celular atual diz que nem todos os seres vivos possuem organização celular, os vírus, por exemplo, não possuem tal organização, sendo, portanto, acelulares. A CÉLULA Características básicas de uma célula BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 4 1-Crescimento = expansão do volume. 2-Metabolismo = conjunto das reações de síntese e degradação de moléculas. 3-Reprodução = capaz de produzir novas células. 4-Biomoléculas = formadas por carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. 5-Digestão = Capacidade de quebrar as macromoléculas em moléculas menores. 6-Movimento = Capacidade de deslocamento. 7-Mutação = Alteração do material genético de natureza herdável. Então... ...como poderíamos definir uma célula??? Definição clássica: A unidade fundamental de um ser vivo. Definição mais completa: Menor unidade capaz de manifestar todas as características de um ser vivo. MORFOLOGIA BÁSICA Envoltório composto por uma membrana lipoprotéica com conteúdo aquoso com substâncias químicas variadas e organelas de função específica. As células podem possuir complexidade de funções (nutrição, reprodução, defesa, transporte, etc.) ou serem especializadas (Ex: pluricelulares e colônias). Os dois tipos celulares básicos A microscopia eletrônica demonstrou que existem fundamentalmente duas classes de células: as procarióticas, cujo material genético não está separado do citoplasma por uma membrana e as eucarióticas, com um núcleo bem individualizado e delimitado pelo envoltório nuclear. Embora a complexidade nuclear seja utilizada para dar nome às duas classes de células, há outras diferenças importantes entre procariontes e eucariontes. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 5 Do ponto de vista evolutivo, considera-se que os procariontes são ancestrais dos eucariontes. Ou seja, os procariontes surgiram há cerca de 3 bilhões de anos ao passo que os eucariontes há 1 bilhão de anos. Apesar das diferenças entre as células eucarióticas e procarióticas, existem semelhanças importantes em sua organização molecular e em sua função. Por exemplo, veremos que todos os organismos vivos utilizam o mesmo código genético e uma maquinaria similar para a síntese de proteínas. As células procarióticas caracterizam-se pela pobreza de membranas, que nelas quase se reduzem à membrana plasmática. Os seres vivos que têm células procarióticas compreendem as bactérias e as cianofíceas ou algas azuis PROCARIOTOS (Pro = primitivo e Karyon = núcleo) São organismos unicelulares. O material genético está disperso no citossol. Não apresentam sistema de endomembranas. Apresentam DNA circular. Ribossomos específicos 70 S. Transcrição e tradução simultâneas. Presençaou não de mesossomo (síntese de DNA e secreção de proteínas). Apresentam formas variadas: bastonetes, esferoidais, helicoidais e curvos. Não apresentam citoesqueleto. Presença de parede celular (peptidioglicano). Dois tipos: * Gram + parede celular espessa e sem membrana de revestimento externa. * Gram - fina parede celular revestida por uma membrana externa. Espaço periplásmico separa a parede celular e a membrana externa. Detalhe: Gram é o nome do pesquisador. É substantivo próprio. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 6 Procariotos Eucariotos Organismo bactéria e cianofícea protista, fungos, plantas e animais Tamanho da Célula geralmente de 1 a 10 micrometros geralmente de 5 a 100 micrometros Metabolismo aeróbico ou anaeróbico aeróbico Organelas poucas ou nenhuma núcleo, mitocôndrias, cloroplasto, reticulo endoplasmático, complexo de longas moléculas de DNA contendo Algumas possuem plasmídios = DNA extracromossomal circular que contém informações como: resistência a antibióticos, toxinas e formação do pilli sexual. Apresentam flagelos = estrutural helicoidal fixa, formada pela proteína flagelina. A base do flagelo fica inserida na membrana e na parede. Funciona como um rotor movido por uma bomba de prótons. EUCARIOTOS (Eu = verdadeiro; Karyon = núcleo) Organismos unicelulares e pluricelulares. O material genético está individualizado do citossol. Surge o núcleo. Apresentam sistema de endomembranas (organelas celulares). O DNA apresenta-se de forma linear. Ribossomos são do tipo 80 S. Parede celular ocorre em Plantas celulose e Fungos quitina. Presença de citoesqueleto (ausente nas plantas e fungos). Ex: animais, plantas, fungos e protozoários. Organelas = são formadas por uma membrana (lisossomos) ou duas membranas (mitocôndria). Desempenham funções específicas dentro da célula. Contém um conjunto de enzimas específicas que realizam reações químicas responsáveis pela manutenção do funcionamento celular. A composição química interna apresenta diferenças entre o citossol e entre as organelas. O quadro á seguir é um resumo das características entre os dois tipos celulares. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 7 COMPOSIÇÃO DE UMA CÉLULA Elementos básicos dos seres vivos: hidrogênio, carbono, oxigênio, nitrogênio. Composição básica da célula: 70 % água; 30 % demais elementos (átomos ou moléculas). Presença de macromoléculas que são moléculas de alta massa molecular ou, também, os polímeros que consistem de uma repetição de uma unidade menor (monômeros). Ex: DNA (polímero) é formado pela união dos nucleotídeos (monômero). Tipos de polímeros biológicos * Homopolímeros = formados pela mesma unidade monomérica. Ex: Amido, celulose, quitina, outros... * Heteropolímeros = formados por unidades monoméricas diferentes. Ex: Ácidos nucléicos. * Biopolímeros = são os polímeros encontrados nos seres vivos. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 8 A diversidade estrutural e funcional do biopolímero depende da variedade de seus monômeros. Segue uma tabela para organizar as idéias a respeito do assunto. Característica Biopolímero Monômero Tipos Macromoléculas Ácido nucléico Nucleotídio 5 Polissacarídio Monossacarídios Vários Proteínas Aminoácidos 20 Moléculas menores Lipídios Ácidos graxos Vários Água Vitaminas Sais minerais ÁGUA Molécula mais abundante encontrada nos seres vivos. E de natureza não orgânica. Forneceu as condições para a formação da célula (origem pré-biótica). Responsável pela formação das micelas e, depois, a célula. Importância = influencia na configuração e propriedades biológicas das macromoléculas. Característica da molécula de água = forma em V e apresenta dipolo. Relação dos biopolímeros em função da afinidade com a molécula de água 1 – Hidrofílicos Apresentam afinidade pela água = grupos polares (solúveis). Ex: carboxila, hidroxila, aldeído, sulfato e fosfato. 2 - Hidrofóbicos Não apresenta afinidade pela água = grupos apolares (insolúveis). Ex: hidrocarbonetos. 3 - Anfipáticos Apresentam uma região hidrofílica e uma hidrofóbica. Ex: fosfolipídios. Constituintes essenciais para a origem e funcionamento das células PROTEÍNAS BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 9 São polímeros de L-aminoácidos unidos por ligações peptídicas. A estrutura básica de um L-aminoácido é o carbono alfa. O carbono alfa é o carbono assimétrico (4 ligantes diferentes). Exceto = Glicina (R = Hidrogênio). A variação entre as proteínas vem dos grupos químicos das cadeias laterais. São 20 os aminoácidos padrão (α-aminoácidos). Definição dos aminoácidos = São as unidades estruturais das proteínas. TIPOS DE PROTEÍNAS 1 – Simples = formadas apenas por aminoácidos. 2 – Conjugadas = formadas por aminoácidos e outras moléculas com natureza diferente de um aminoácido (grupo prostético). Tipos de proteínas conjugadas: 1 – Glicoproteína = grupo prostético = carboidrato (anticorpo). 2 – Fosfoproteína = grupo prostético = fosfato (caseína). 3 – Lipoproteína = grupo prostético = lipídio (lipoproteína). C H C N O O H H R BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 10 4 – Metaloproteína = grupo prostético = metais (calmodulina). 5 – Hemoproteína = grupo prostético = grupo heme (hemoglobina). Importante lembrar: A seqüência de aminoácidos influencia na forma tridimensional e no papel biológico das proteínas. Define-se configuração nativa a forma tridimensional que uma molécula apresenta nas condições de pH e temperatura existentes nos organismos vivos. Forças que mantém a estrutura da proteína: 1 – Ligação peptídica; 2 – Interação hidrofóbica; 3 – Pontes de hidrogênio; 4 – Ligação dissulfeto. Um tipo especial de proteína = as enzimas Definição: Variedade de proteína capaz de acelerar a velocidade de uma reação química. Realizam as reações de síntese e degradação em milésimos de segundo. Apresentam alto rendimento, pois obtém-se apenas o produto desejado. Atua no substrato que é o composto que sofre a ação da enzima. Importância das enzimas = cada organela possui um conjunto de enzimas que lhe são específicas. Daí, a divisão do citoplasma dos eucariotos em organelas. Função: Catálise enzimática; Proteção imunitária; Movimento coordenado; Transporte e armazenamento. ÁCIDOS NUCLÉICOS São polímeros de nucleotídios unidos por ligações fosfodiéster. A composição do nucleotídio = açúcar – base – fosfato. São de dois tipos: DNA e RNA. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 11 DNA (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO) As bases são: DNA A, T, C, e G. RNA A, U, C e G. Características do DNA: São duas cadeias em hélice; Os nucleotídios de cada cadeia estão unidos entre si por ligações fosfodiéster; Duas cadeias do DNA são unidas por ligações de hidrogênio; A quantidade de A é igual a de T e a de C é igual a de G; * DNA pode ser linear Formando os cromossomos nos eucariotos. * DNA pode ser circular Encontrado no cromossomo bacteriano, mitocôndria ou cloroplasto. Função = Armazenamento e transmissão da informação genética RNA (ÁCIDO RIBONUCLÉICO) Formado por uma única cadeia. Essa cadeia pode apresentarpareamentos internos (RNAt e RNAr). Tipos de RNA 1 – RNAm = seqüência de aminoácidos a ser incorporado nas proteínas; Representa a transcrição de um segmento de uma das cadeias do DNA; O tamanho está relacionado com o tamanho da proteína; Contém o códon (trinca de nt que corresponde a um AA); Monocistrônico eucariotos; Policistrônico procariotos; Nos eucariotos sofre processamento; Nos procariotos transcrição/tradução simultâneas; BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 12 2 – RNAt = adição dos aminoácidos durante a produção das proteínas; Moléculas pequenas; Específicas a cada aminoácido; Funciona como adaptador do código genético; Contém o anticódon (trinca de nt complementar ao códon) Possui forma de folha de trevo contendo bases incomuns. 3 – RNAr = formação do ribossomo. Corresponde a 80 % do RNA celular; Procariotos = ribossomo 70 S; Eucariotos = ribossomo 80 S; Estão associadas a proteínas formando os ribossomos. Função da molécula de RNA = Expressão das características genéticas. LIPÍDIOS São moléculas insolúveis em água e solúveis em solventes apolares. Tipos: 1 – Reserva de energia Triacilgliceróis (gorduras neutras). Podem ser TAG (Triacilglicerol), DAG (Di) ou MAG (Mono). São acumulados nos adipócitos. 2 – Estruturais Presentes em todas as biomembranas. Apresentam uma cabeça polar e uma cauda apolar. São os fosfolipídios (fosfoglicerídeos e esfingolipídios). Ainda encontramos na membrana o colesterol que diminui a fluidez da membrana quando em excesso. Serve de base para a síntese dos hormônios sexuais. Função = reserva energética, hormonal e estrutural. POLISSACARÍDIOS São polímeros de monossacarídios unidos por ligações glicosídicas. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 13 Podem apresentar ramificações na sua estrutura. Podem ser reconhecidos por receptores de membrana. São homopolímeros (glicogênio e amido) ou heteropolímeros (glicosaminoglicanas). Representam a reserva de energia da célula (Amido nas plantas e glicogênio nos animais). Ainda, os polissacarídios são considerados uma segunda classe de molécula informacional devido à possibilidade de formação de várias ligações glicosídicas na estrutura da molécula. Isso resulta em nova forma de sinalização celular. BIOMEMBRANAS São estruturas compostas por lipídios e proteínas. Funções: • Definem os limites da célula e o meio externo; • Formam barreiras de permeabilidade; • Regulam a composição do meio intracelular; • Compartimentalização metabólica (organelas); • Síntese de ATP e sinais elétricos. Singer e Nicholson (1972) Modelo do mosaico fluido Proteínas embebidas na bicamada lipídica. Lipídios e proteínas apresentariam movimento constante. ESTRUTURA BÁSICA DAS BIOMEMBRANAS Bicamada lipídica barreira de permeabilidade seletiva. Proteínas realizam as diversas funções das biomembranas. As biomembranas são assimétricas. Ou seja, a face externa é formada por fosfatidilcolina e esfingomielina. A face interna é formada por fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS BIOMEMBRANAS 1 - Fosfolipídios BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 14 Cauda = hidrofóbica; Cabeça = hidrofílica. São moléculas anfipáticas. Estrutura da cabeça (polar) * Glicerol (triálcool); * Fosfato; * Álcool (colina, etanolamina, inositol e serina). 2 – Proteínas Realizam as várias funções específicas da membrana, tais como, transporte de íons e moléculas, interação com hormônios, transdução de sinal e estabilidade estrutural da membrana. Tipos de proteínas de membrana 2.1 – Intrínsecas Interagem fortemente com as porções hidrofóbicas dos fosfolipídios. São extraídas das membranas por meio de detergentes. Atravessam a bicamada lipídica. Possuem domínios citoplasmáticos e não citoplasmáticos. Como são essas proteínas? Região de membrana= resíduos de aminoácidos hidrofóbicos. Ligações peptídicas formam pontes de hidrogênio = α-Hélice. São de dois tipos 1 – Unipasso = atravessa a membrana uma vez (um domínio transmembrana). 2 – Multipasso = possui vários domínios transmembrana. 2.2 – Extrínsecas Interagem por meio de ligações fracas com os lipídios de membrana. São solubilizadas por meio de soluções de força iônica elevada ou mudança de pH. Ligações: eletrostáticas e pontes de hidrogênio. Presença de ligação covalente quando: 3 – Carboidratos Estão ligados a: Proteínas = glicoproteínas; Lipídios = glicolipídios. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 15 Glicocálice Porção glicídica encontrada na face extracelular da membrana plasmática. Função: • Reconhecimento molecular; • Sinalização intercelular. • Outra função dos açúcares de membrana determinação do tipo sangüíneo (ABO). FLUIDEZ DE MEMBRANA É a capacidade de movimentação dos diferentes componentes na bicamada lipídica. Movimentação: Lateral Deslocamento dos fosfolipídios aleatoriamente na sua monocamada; Rotação Giro ao redor do eixo maior da molécula de fosfolipídio; Flexão Dobramento das caudas apolares dos fosfolipídios por efeito de ligações do tipo cis; Balanço movimento vertical do fosfolipídio ficando a cabeça polar acima do plano da sua monocamada; Flip-flop mudança do fosfolipídio de monocamada. Esse processo é catalisado por enzimas denominadas de flipases. Há gasto de ATP. Fatores que influenciam na fluidez 1 – Presença de insaturações nos ácidos graxos; 2 – Temperatura; 3 – Moléculas interpostas entre os ácidos graxos; 4 – Dieta alimentar. Permeabilidade As biomembranas permitem a passagem de moléculas polares e de pequenas moléculas. Mas como??? Isso ocorre por meio de proteínas transportadoras de membrana que permitem a passagem de diferentes moléculas. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br O conteúdo deste curso é de uso exclusivo de Paulo Roberto Queiroz e Ponto dos Concursos, vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição, sujeitando-se os infratores à responsabilização civil e criminal. 16 Tipos de proteínas de membrana associadas à passagem de solutos 1 – Canais possuem espaços hidrofílicos e não interagem com o soluto. A passagem é por gradiente de concentração. 2 – Permeases ou proteínas carreadoras interagem com o soluto e sofrem alterações estruturais para permitir o deslocamento do soluto. Tipos de transporte 1 – Transporte passivo = sem gasto de energia ATP ou H+. A - Difusão simples ocorre a favor de um gradiente de concentração. Depende da solubilidade do soluto em relação à membrana e do tamanho da molécula. Quanto maior a solubilidade maior a permeabilidade maior a velocidade de transporte. Ex: passagem do oxigênio e do nitrogênio. B – Difusão por canais protéicos = canais protéicos formam vias aquosas para a passagem seletiva de íons ou moléculas. Ex: canais de sódio e potássio. C – Difusão facilitada é mediada por carreadores protéicos específicos para solutos no meio extracelular. Esses carreadores apresentam um limite de saturação. 2 – Transporte ativo = Ocorre com gasto energético, ou seja, consumo de ATP. Nesse tipo de transporte o carreador consome ATP para promover o transporte de moléculas contra gradientes de concentração ou eletroquímico. Ex: bomba de sódio/potássio-ATPase. Transporte de Na+ para forada célula (3 Na+) Transporte de K+ para dentro da célula (2 K+) Resumo dos principais sistemas de transporte através da membrana BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 17 CITOPLASMA O citoplasma das células eucarióticas é constituído pelo citosol, também chamado citoplasma fundamental ou matriz citoplasmática, que aparece sem estrutura visível mesmo quando examinada ao microscópio eletrônico. Contêm enzimas solúveis que participam dos processos de síntese protéica, glicólise, síntese e degradação de glicogênio, síntese de ácidos graxos, dentre outras vias bioquímicas. No citosol encontramos também um (pool) de macromoléculas protéicas como actina e tubulina que, quando polimerizadas, vão originar filamentos e microtúbulos. O citosol contêm ainda moléculas pequenas absorvidas, produtos da atividade enzimática celular e íons. Mergulhadas no citosol encontramos as organelas e as inclusões. As organelas são sedes de processos metabólicos intensos e têm ocorrência geral como, por exemplo, as mitocôndrias, o complexo de Golgi, os lisossomos, os ribossomos e o retículo endoplasmático. As inclusões são menos freqüentes e em geral representam depósitos de lipídeos, glicídeos ou pigmentos. O citoplasma geralmente apresenta uma delgada zona periférica em contato com a membrana celular, chamada ectoplasma, contendo abundante quantidade da proteína actina, que desempenha importante função nos processos de movimentação celular. O ectoplasma é pobre em organelas e BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 18 inclusões, que tendem a se localizar na parte mais central do citoplasma, denominada endoplasma. O citosol representa pouco mais da metade do volume celular total e é o sítio de síntese de proteínas, onde ocorre a maior parte do metabolismo intermediário, isto é, as muitas reações pelas quais algumas moléculas pequenas são degradadas e sintetizadas para fornecer os componentes primários para a construção das macromoléculas. A outra classe de solutos do citosol consiste de várias coenzimas, bem como ATP e ADP, além de vários íons minerais como: potássio, cloro, magnésio, cálcio, bicarbonato e fosfato. O citosol não é apenas uma solução aquosa diluída; ele é muito complexo em composição e de consistência quase do tipo gel. Todos os componentes do citosol são mantidos em proporções e concentrações constantes, balanceadas, graças a atividade de vários processos de transporte que operam através da membrana plasmática. MITOCÔNDRIA (mitos = alongado e chondrion = pequeno grânulo) Observadas a partir de 1840 coloração específica para mitocôndrias. Apresenta tanto formas alongadas (pâncreas), quanto formas esféricas (intestino e fígado). Apresenta distribuição ao acaso no interior das células. Podem se concentrar em áreas de maior demanda de energia. Número variável por célula: 300.000 em ovócitos; 25 em espermatozóides; 500 a 1.600 em hepatócitos. ULTRA-ESTRUTURA São organelas móveis e plásticas, mudando constantemente suas formas e mesmo fundindo-se umas com as outras e se separando novamente. Possuem organização estrutural e composição lipoprotéica características, e contêm um grande número de enzimas e coenzimas que participam das reações de transformação da energia celular. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 19 MORFOLOGIA DA MITOCÔNDRIA • Membrana mitocondrial externa; • Membrana mitocondrial interna; • Cristas mitocondriais; • Matriz mitocondrial. Matriz A matriz contém uma mistura altamente concentrada de centenas de enzimas: * Oxidação do piruvato, aminoácidos e ácidos graxos; * Ciclo de Krebs. A matriz contém também várias cópias do DNA mitocondrial; ribossomos mitocondriais; RNAt; enzimas para a expressão dos genes mitocondriais. Membrana Interna A membrana interna é desdobrada em numerosas cristas que aumentam grandemente a sua área superficial total. Ela contém proteínas com três tipos de funções: • Aquelas que conduzem as reações de oxidação da cadeia respiratória; • Um complexo enzimático chamado ATP sintetase, que produz ATP na matriz; • Proteínas transportadoras específicas, que regulam a passagem para dentro e fora da matriz. Membrana Externa Devido ao fato de conter uma grande proteína formadora de canais (chamada de porina), a membrana externa é permeável a todas as moléculas de 5.000 daltons ou menos. Outras proteínas existentes nesta membrana incluem as enzimas envolvidas na síntese de lipídeos mitocondriais e enzimas que convertem substratos lipídicos em formas que possam ser subseqüentemente metabolizados na matriz. Espaço Intermembrana BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br responsabilização civil e criminal. 20 Esse espaço contém várias enzimas que utilizam o ATP proveniente da matriz para fosforilar outros nucleotídeos. Processo de respiração celular Definição Processo de oxidação das moléculas orgânicas acompanhado da liberação de energia na forma de ATP. Moléculas usadas na produção de energia: 1 – Carboidratos; 2 – Lipídios; 3 – Aminoácidos. Processos básicos de produção de energia: 1 - Respiração aeróbica: Oxidação da glicose gerando ATP, CO2 e H2O. 2 – Respiração anaeróbica: Oxidação da glicose gerando lactato. 3 – Fermentação alcoólica: Oxidação da glicose gerando etanol e CO2. Ciclo de Krebs Degradação de: 1 – Carboidratos: 2 – Lipídios: 3 – Aminoácidos. Vai gerar Acetil-CoA. Como ocorre??? 1 - Quebra da glicose em Gliceraldeído-3-P e Dihidroxiacetona-P; BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 21 2 - Conversão do Gliceraldeído-3-P e da Dihidroxiacetona-P em piruvato; 3 - Descarboxilação do piruvato e ligação com a CoA formando Acetil-CoA; 4 - Condensação do Acetil-CoA com o oxaloacetato; 5 - Formação do citrato. Transdução de energia Conversão da energia química presente nas ligações C-C em elétrica e, posteriormente, em energia química (ATP). Como ocorre? 1 - Ciclo de Krebs quebra de ligações C-C liberando elétrons; 2 - Transferência de elétrons para duas moléculas: NAD+ e FAD; 3 - Transferência dos elétrons do NAD+ e do FAD para o oxigênio; 4 - Ocorre um fluxo acoplado de H+ gerando diferença de pH e d.d.p. (energia elétrica); 5 - Produção de ATP e formação de H2O. As diferenças de pH e d.d.p. são usadas na produção de energia química (ATP). Cadeia respiratória Complexos protéicos capazes de transferir elétrons. Capazes de se reduzirem (recebem elétrons) e de se oxidarem (doam elétrons). O destino final é o oxigênio. Os complexos protéicos são constituídos por: 1 – Citocromos (grupo heme e metal – Fe ou Cu) 2 – Nucleotídeos (FMN e FAD) 3 – Metais (Fe-S ou Zn+2) Fosforilação oxidativa Transferência de elétrons para o oxigênio para a formação de H2O e ATP. Resultado: BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 22 A quantidade de energia liberada, durante a transferência de 2 elétrons do NADH para o O2 é bem maior do que a quantidade de energia para a síntese de 1 molécula de ATP. 3 moléculas de ATP são sintetizadas para cada dois elétrons transferidos pela cadeia respiratória. Aproveitamento de 42 % da energia liberada da cadeia respiratória na síntese do ATP. E o restante dessa energia???? Usadano transporte através da membrana mitocondrial e perdida na forma de calor. Teoria quimiosmótica de Mitchell A passagem de elétrons na cadeia respiratória provoca a liberação de H+ da matriz para o espaço intermembranas, gerando um gradiente de H+ (ou de pH). A esse gradiente ocorre a formação de d.d.p. A combinação do gradiente de pH e de d.d.p. produz a força próton- motriz (fpm). A fpm provoca o retorno do H+ para a matriz mitocondrial. Durante retorno do H+ forma-se o ATP pelo complexo ATP sintase. Rendimento da produção de ATP 1 NADH produz 3 ATP. 1 FADH2 produz 2 ATP. Outras atividades com a participação das mitocôndrias Quebra dos lipídios Ácidos graxos entram na mitocôndria ação da carnitina; Quebra em Acetil-CoA beta-oxidação; Produção de NADH e FADH2. Ciclo da uréia Ocorre nos hepatócitos Dois grupos amino quebra dos aminoácidos Uma molécula de CO2 descarboxilações; BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 23 Geração da uréia. Um grupo amino gerado na matriz mitocondrial desaminação do glutamato. O grupo amino é adicionado à citrulina (mitocôndria). No citoplasma ocorre a formação da uréia. Produção de hormônio esteróide Colesterol síntese no retículo endoplasmático Colesterol enviado à mitocôndria síntese de pregnenolona. Pregnenolona volta ao retículo testosterona. LISOSSOMOS São organelas citoplasmáticas. Contêm em torno de 40 enzimas (hidrolases). As hidrolases são enzimas que promovem a quebra de ligações químicas de um material orgânico por meio da utilização de água. Função: digestão intracelular. O que é digerido???? Material de endocitose; Organelas e moléculas (reciclagem). A estrutura dos lisossomos apresenta formas esféricas e de tamanho variável. Além disso, são formadas por uma bicamada lipídica. A identificação dos lisossomos no citoplasma é feita pela detecção da atividade da sua enzima marcadora, a fosfatase ácida. Podem acumular material não digerido formando o corpo residual. Face interna revestimento de carboidratos proteção contra a ação do conteúdo lisossomal. Formação dos lisossomos A partir do complexo de Golgi. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br responsabilização civil e criminal. 24 1 – A partir da face trans do complexo de Golgi são formadas vesículas com enzimas pré-lisossomais. 2 – Com a formação de endossomos resultantes de processos de endocitose ocorre a formação de pH ácido (abaixo de 6) por meio de bombas de prótons (próton-ATPases) e dissociação das pré-enzimas dos receptores. 3 – Nos lisossomos, ocorre a ativação das enzimas e a digestão das moléculas endocitadas. Corpos residuais Material não digerido que se acumula no interior dos lisossomos. Ex: cardiomiócitos e neurônios. Síntese das enzimas lisossomais 1 - Síntese a partir dos ribossomos formação da pré-enzima; 2 – No retículo endoplasmático glicosilação da pré-enzima. Adição de açúcar no resíduo de asparagina (N-ligado). 3 – Complexo de Golgi Na rede cis ocorre a adição de manose-6-P na pré-enzima. Na rede trans ocorre a ligação aos receptores. 4 – Endossomos pH ácido desligamento dos receptores e ativação das enzimas. Esquema mostrando a formação dos lisossomos Fisiologia dos lisossomos 1 – Endocitose Pinocitose engloba moléculas em fase fluida; Fagocitose engloba partículas em fase sólida; Endocitose mediada por receptores engloba moléculas específicas ligadas a receptores. 1.1 - Pinocitose Engloba água, pequenas moléculas e proteínas solúveis. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 25 Entrada na forma de vesículas de pinocitose. Fusão das vesículas dentro da célula. Fusão com os lisossomos. A membrana de endocitose é reciclada permite a reciclagem dos componentes de membrana. 1.2 - Fagocitose Engloba partículas maiores. Organismos unicelulares nutrição Organismos pluricelulares defesa, eliminação de células (danificadas, envelhecidas ou apoptose), remodelação (embriogênese) e cicatrização. 1.3 - Endocitose mediada por receptores Internalização de moléculas específicas pela formação de vesículas. Vesículas são revestidas pela proteína clatrina. Duas fases de concentração: 1 – Concentração das moléculas a serem endocitadas junto à superfície da membrana. 2 – Concentração dos receptores junto ao plano da membrana. Função reciclagem dos receptores. 1.4 - Autofagia Presença de organelas envelhecidas. Membranas originárias do RE. Formação das vesículas (autofagossomo). Fusão com as vesículas pré-lisossomais. Lisossomo ativo na digestão. Atualmente são conhecidas quatro tipos de lisossomos, o primeiro deles é o lisossomo primário; os outros três tipos podem ser agrupados em lisossomos secundários: 1 - O Lisossomo Primário ou Grânulo de Reserva É um corpúsculo cujo conteúdo enzimático é sintetizado pelos ribossomos e acumulado no retículo endoplasmático. A partir do retículo dirigem-se para o aparelho de Golgi, considera-se que a região trans no aparelho de Golgi participa na formação do lisossomo primário. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 26 2 - Heterofagossomo ou vacúolo da digestão Surge após a ingestão pela célula (por fagocitose ou pinocitose) de material estranho. Este corpúsculo contém material ingerido envolto por uma membrana. Sob condições ideais a digestão resulta em produtos de baixo peso molecular que atravessam a membrana lisossômica e podem ser incorporados à célula. 3 - Os Corpos Residuais Formam-se quando a digestão é incompleta podem permanecer por longo tempo na célula e, provavelmente, desempenham algum papel no processo de envelhecimento. 4 - O Vacúolo Autofágico ou Autofagossomo É um lisossomo especializado em digerir partes da célula que o contém, por exemplo, uma mitocôndria ou um retículo endoplasmático. PEROXISSOMOS Características Organela esférica; Matriz finamente granular; Formada por uma única bicamada. Ocorre em todas as células eucariontes. Tamanho e forma podem variar em função da célula. Humanos: Maior quantidade: fígado e rim. Enzimas características: urato oxidase e catalase. A composição enzimática varia com o tipo e a fisiologia celular. REAÇÕES BIOQUÍMICAS Degradação da água oxigenada H2O2 Ocorre pela ação das enzimas Acil-oxidase; D-aminoácido oxidase; Urato oxidase. As atividades citoplasmáticas (ação da enzima superóxido dismutase) geram peróxido de hidrogênio, uma substância tóxica que produz oxidação de aminoácidos. A ação da catalase é responsável pela quebra do peróxido de hidrogênio. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 27 Reação química da quebra da água oxigenada: METABOLISMO DE LIPÍDIOS A beta-oxidação é o processo de quebra dos lipídios. Na mitocôndria ocorre a beta-oxidação só que em menor escala. Na célula animal mitocôndria e peroxissomo estão ambos envolvidos no metabolismo de quebra dos lipídios. Peroxissomos são responsáveis pela degradação de cadeias longas e muito longas de ácidos graxos. As mitocôndrias são responsáveis pela degradação de cadeias longas, médias e pequenas de ácidos graxos. A função dos peroxissomos é formar um sistema de encurtamento de cadeias que transforma as moléculas hidrofóbicas em metabólitos mais polares que podem ser excretados, metabolizados nas mitocôndrias ou usados na síntese de lipídios.DEGRADAÇÃO DE ÁCIDO ÚRICO Ação da urato oxidase converte ácido úrico em alantoína. A alantoína sofre ação mitocondrial e citossólica gerando: alantoato, uréia e amônia. Homem, hominídeos, aves e répteis sem urato oxidase excreção de ácido úrico. IMPORTAÇÃO DE PROTEÍNAS PEROXISSOMAIS Ocorre por meio das proteínas PTS – sinal de endereçamento peroxissomal. O sistema PTS-1 reconhece um tripeptídio na porção C-terminal das proteínas a serem importadas. O sistema PTS-2 reconhece o nonapeptídio N- terminal das proteínas a serem importadas. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 28 Ocorre a presença de receptores na matriz e membrana do peroxissomo. Como ocorre?? Reconhecimento pelos receptores das proteínas de matriz peroxissomal. Movimento até a maquinaria de translocação sem gasto de ATP. Movimento de translocação da proteína para a matriz com gasto de ATP. RIBOSSOMOS Função: Síntese de proteínas. Características: São encontrados em procariotos e eucariotos e representam uma espécie de suporte para a interação ordenada das diversas moléculas envolvidas na síntese de proteína. São encontrados em mitocôndrias e cloroplastos de células eucarióticas são menores que os ribossomos citoplasmáticos. São partículas ribonucleoprotéicas (compostas por RNA e proteínas). Composição dos ribossomos de procariotos e eucariotos BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 29 O RNA ribossômico representa mais de 80 % do total de RNA presente nas células. Uma célula de E. coli contêm 15.000 ribossomos representando 25 % da massa total dessas células bacterianas. O ribossomo é uma partícula esferóide medindo 23 nm (4,5 milhões de Daltons) sendo composta de uma subunidade maior e outra menor. Os ribossomos não são estruturas simétricas. De fato, as duas subunidades têm formas surpreendentemente irregulares. As duas subunidades se encaixam de tal forma que é formada uma fenda por onde passa o RNAm quando o ribossomo se move durante o processo de tradução e por onde emerge a cadeia polipeptídica recém-formada. Subunidade menor Subunidade menor Vista inferior do ribossomo Vista lateral do ribossomo Durante a síntese protéica, vários ribossomos unem-se a uma molécula de RNAm, formando o polirribossomo ou polissomo. Assim, uma única molécula de RNAm pode ser traduzida por vários ribossomos ao mesmo tempo. Tradução A seqüência de bases do RNA será convertida em uma seqüência de aminoácidos na proteína. A cada três bases do RNAm que é lido pelo sistema de tradução, um aminoácido é adicionado à cadeia protéica nascente. São vários sítios responsáveis pela tradução que são encontrados nos ribossomos: Sítio A = liga o aminoácido (está na subunidade maior); Sítio P = forma a proteína (está na subunidade menor); Sítio E = sítio de saída da cadeia polipeptídica. VISÃO GERAL DO PROCESSO ⇒ Síntese da PTN: No sentido da ponta amino para a ponta carboxila. ⇒ Leitura do RNAm: A tradução é feita no sentido 5’ → 3’. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 30 Fases: 1 - Início * Reconhecimento do códon AUG (start códon) pela subunidade 30 S; * Ligação do primeiro aminoácido no sítio P (RNAt-metionona); * União da subunidade maior 50 S; * Formação do ribossomo 70 S. 2 – Alongamento * Ligação do RNAt-carregado no sítio A; * Formação da ligação peptídica; * O RNAt descarregado é liberado do sítio A; * Formação da proteína no sítio P; * O ribossomo desloca-se um códon. 3 – Término * Sítio A é posicionado no stop códon; * Liberação da proteína no sítio P; * Desmontagem do ribossomo. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Sistema de membranas interconectadas na forma de tubos ramificados ou na forma de cisternas delimitando uma cavidade (luz). Tipos 1 – REL (liso) síntese de esteróides (células de Leydig); degradação do glicogênio (hepatócitos); e controle de cálcio (fibras musculares); BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 31 2 – REG (regoso) síntese de proteínas (acinosas do pâncreas). Organela dinâmica Conversão REL REG ou REG REL REL e REG na mesma célula apresentam comunicação contínua. Apresenta continuidade com o envoltório celular. Não apresenta continuidade com a membrana plasmática. Ocupa 10 % do volume celular. Mais da metade do total de membranas em uma célula animal. Quantidade e localização variam com o tipo e o metabolismo celular. Composição química Membranas Formada por uma bicamada lipídica com proteínas associadas. 1 - Lipídios (30%) fosfolipídios com ácidos graxos de cadeias curtas e insaturadas. Polarização de membrana: 1) Face externa (citoplasmática) fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina; 2) Face interna (luminal) fosfatidilinositol e esfingomielina. 2 - Proteínas (70%) estruturais, glicoproteínas e enzimas. Enzimas oxidativas face externa (citoplasma) Glicoproteínas e enzimas face interna (lúmen) Enzimas (peptidases, hidrolases e transferases) modificação de produtos de secreção celular. São encontrados dois citocromos: P450 que realização as reações de hidroxilação responsáveis pela detoxificação e síntese de hormônios. E b5 que realiza a dessaturação de ácidos graxos. RER 20 tipos de proteínas Enzima característica glicose-6-fosfatase que converte glicogênio em glicose. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 32 Luz ou lúmen Apresenta composição aquosa. Local onde se encontra o produto de secreção celular. ASPECTOS FUNCIONAIS Apresenta relação com a síntese, modificação e transporte de proteínas e lipídios. Destinos desses compostos: * Permanecem no RE; * Enviados a outras organelas; * Enviados para a secreção. 1 – Síntese protéica 1.1 - Associação dos ribossomos com o RE. 1.2 - Polissomos associados ao RE. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br O conteúdo deste curso é de uso exclusivo de Paulo Roberto Queiroz e Ponto dos Concursos, vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição, sujeitando-se os infratores à responsabilização civil e criminal. 33 Síntese da proteína seguida do transporte para a luz do RE (transferência co-traducional). Importação por outras organelas, tais como, mitocôndrias, peroxissomos, cloroplastos e núcleo. Nesse caso, ocorrem modificação em nível pós-traducional. Fases de síntese protéica ligada ao RE 1 – Reconhecimento = ligação da PRS (proteína de reconhecimento do sinal) ao peptídio sinal. 2 – Direcionamento = receptor da PRS reconhece o complexo ribossomo- peptídio nascente-PRS. 3 – Associação = ribossomos com o complexo Sec; e peptídeo nascente com o poro. 4 – Clivagem = a sinal peptidase desliga o peptídieo sinal da estrutura da proteína. 5 – Transporte = vetorial pelo poro em direção à luz do RE. 2 – Síntese de lipídios Síntese de fosfolipídios em duas etapas: Primeira Dois ácidos graxos ligados a um glicerolfosfato. Ocorre na face citoplasmática da membrana do RE. Ocorre o crescimento da face citoplasmática da membrana do RE. Segunda Diferenciação da cabeça polar. Adição de inositol, serina, etanolamina ou colina. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZProf. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 34 3 – Síntese de hormônios esteróides A - Produzido no RE face citoplasmática B - Ação de proteínas transportadoras do RE mitocôndrias Membrana mitocondrial citocromo P450 conversão do colesterol em pregnenolona. C - Proteínas transportadoras mitocôndrias RE Produção dos hormônios esteróides (progesterona, androgênio, estrogênio, glicocorticóide e mineralocorticóide) 4 – Comunicação entre organelas Proteínas. Do RE para o Complexo de Golgi via vesículas. Lipídios. Do RE para as organelas via vesículas associadas a proteínas transportadoras. 5 – Modificação de lipídios e proteínas A - Conformação de proteínas. Permite o dobramento correto das proteínas. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 35 B – Pontes dissulfeto Formação de pontes dissulfeto S-S entre resíduos de cisteína distribuídos ao longo da molécula protéica. Permite a proteína adotar a sua conformação final. Responsável pela formação da estrutura terciária das proteínas. C – Glicosilação Adição de um núcleo glicídico contendo: 2 moléculas de N-Acetilglicosamina; 9 moléculas de manose; 3 moléculas de glicose. Ligação desse núcleo no aminoácido Asn (asparagina) chama-se glicosilação N-ligada. No Complexo de Golgi glicosilação O- ligada consiste na adição de monossacarídeos aos resíduos de aminoácidos Ser (serina) e Thr (treonina). 6 – Detoxificação REL inativação de drogas, pesticidas, medicamentos e aditivos alimentícios. Ocorre no REL dos hepatócitos (principal). Mas também pode ocorrer: intestinos, rins, pulmões e pele. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 36 7 – Reserva de cálcio O REL é mais conhecido como retículo sarcoplasmático que é uma organela responsável pela reserva de cálcio na fibra muscular. 8 – Glicogenólise No RE encontra-se a enzima glicose-6-fosfatase responsável pela degradação do glicogênio em glicose. Ocorre nos hepatócitos. COMPLEXO DE GLOGI Faz parte da via biossintética secretora do retículo endoplasmático, complexo de Golgi e de vesículas de transporte. Função: 1 – Processamento de proteínas e lipídios; 2 – Seleção das moléculas em função do destino celular; 3 – Transporte de substâncias para as várias organelas celulares; 4 – Endereçamento de substâncias. Destinos das substâncias controladas pelo complexo de Golgi: 1 – Membrana plasmática; 2 – Meio extracelular; 3 – Interior de organelas. No complexo de Golgi ocorre a modificação de proteínas e lipídios. Também faz parte do sistema citoplasmático de membranas. O complexo de Golgi é composto por cisternas achatadas e independentes, mas que mantêm contato entre si por meio de vesículas. Ainda, fica localizado entre o RE e a membrana. O complexo de Golgi BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 37 controla o destino de proteínas e lipídios. E em células secretoras apresenta-se bem desenvolvido. Ultra-estrutura É um sistema de cisternas sobrepostas de distribuição regular, cujo número é variável (de 4 a 8 cisternas). O sistema de transporte é composto no sentido do RE para o CG de vesículas de 20 nm. E entre as cisternas do CG são compostas por vesículas de 40 nm a 80 nm. Apresenta polaridade funcional de cisternas, ou seja, a face cis fica voltada para o RE; A face média é composta por cisternas que ficam localizadas entre as faces cis e trans; A face trans fica voltada para a membrana. São identificadas duas redes no CG: A rede Golgi cis localiza-se entre o RE e a face cis do CG e corresponde ao sítio de entrada das vesículas no CG; A rede Golgi trans localiza-se entre a face trans e a membrana e corresponde ao sítio de saída das vesículas do CG. Composição química Membranas As cisternas são formadas por bicamada lipídica. Os lipídios correspondem de 35% a 40% e as proteínas correspondem de 65% a 60%. As proteínas encontradas nas cisternas do CG são enzimas, proteínas estruturais e proteínas de endereçamento. As principais enzimas são as transferases como, por exemplo, as glicosiltransferases (glicosilação), sulfotransferases (sulfatação) e as fosfatases (fosfatação). BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 38 Essas enzimas atuam no processamento de polissacarídeos, lipídeos e proteínas. Obs. O conteúdo enzimático é característico para cada cisterna do CG. O processamento ocorre por meio de reações bioquímicas em ordem seqüencial (passagem por cada cisterna do CG). A enzima marcadora do CG é a tiamina pirofosfatase. Luz do complexo de Golgi São encontrados carboidratos, polissacarídeos e proteínas. Aspectos funcionais Processamento de lipídios e proteínas. Síntese de polissacarídeos de parede celular. 1 - Transporte Via biossintética secretora: Produção de proteínas e lipídios no RE que seguem para o CG para o processamento e posterior endereçamento. Principais vias de processo: RE CG lisossomo RE CG membrana RE CG secreção Os deslocamentos das vesículas são: anterógrado, indo do RE para o CG e, a seguir, para o destino final; e retrógrado, nas vesículas são encontradas proteínas com um sinalizador composto de um tetrapeptídio de retenção de secreção denominado KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) que direciona as proteínas no sentido do CG para o RE. 1.1 – Transporte retrógrado BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 39 A função é redirecionar proteínas para o RE para a manutenção do funcionamento do RE. Nas proteínas do RE é encontrado o sinal de aminoácidos KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu). Como ocorre? * Vesícula sai do RE levando parte das suas proteínas; * Na rede Golgi cis receptores (Erd2p) detectam as proteínas KDEL; * Vesículas devolvem as proteínas próprias do RE. 1.2 – Transporte RE para o CG e compartimentos do CG. Ocorre por meio de vesículas. Entre compartimentos do CG existem duas teorias: 1 - Transporte de vesículas as vesículas se fundem com as cisternas do CG em um evento sequencial de processamento. 2 - Maturação de cisternas AS vesículas se fundem na face cis e originam uma nova cisterna do CG. Ao mesmo tempo, a cisterna da face trans se fragmenta em vesículas. Esquema mostrando as duas teorias de transporte vesicular no CG 1.3 – Transporte CG lisossomos Enzimas lisossomais possuem um resíduo de manose-6-P. O processo se inicia com a ligação das enzimas ao receptor da vesícula (pH = 7). Com a formação do lisossomo (pH ácido) ocorre a liberação da enzima do seu receptor. 1.4 – Transporte vesicular São dois tipos de vesículas: 1 – Do RE para o CG, entre as cisternas do CG e secreção constitutiva. Proteínas que direcionam as vesículas: COP I entre as cisternas do CG; COP II RE para CG e secreção constitutiva. É um transporte inespecífico de carga. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 40 2 – Seleção e concentração do conteúdo e no brotamento de vesículas. A proteína clatrina tem como função compactar o conteúdo da vesícula. Provoca a curvatura da membrana até a formação da vesícula. 1.5 – Glicosilação Adição de açúcares a lipídios e proteínas. Processamento das proteínas N-ligadas. A glicosilação no CG é um evento seqüencial entre as cisternas. No RE adição de açúcar em bloco.No CG adição de açúcar em unidades. No RE adição de um bloco de açúcar processamento inicial remoção de três glicoses e uma manose. No CG dois tipos de proteínas N-ligadas: 1 - Ricas em manose: Não ocorre adição de manose e, sim, remoção desse açúcar ao longo das cisternas do CG. 2 – Complexos: Adição de vários açúcares ao longo das cisternas do CG. Processamento de açúcares O- ligados. Adição de açúcares nos resíduos de Ser ou Thr. 1.6 – Sulfatação Adição de sulfato às proteínas e lipídios. Nos lipídios ocorre no grupo carboxil. E nas proteínas nos resíduos de Tir (Tirosina). A sulfatação confere carga negativa a molécula. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 41 1.7 – Fosforilação Ocorrem na face cis do CG. Evento importante na formação das enzimas lisossomais. 1.8 – Síntese de polissacarídeos Em vegetais hemicelulose e pectina. Em animais glicosaminoglicanas. 1.6 – Via secretora A - Secreção constitutiva os produtos de secreção não dependem de sinalização específica para a secreção. Ex: renovação da membrana plasmática. B - Secreção regulada são acumulados em vesículas de secreção, até que um sinal específico resulte em liberação. Ex: secreção de insulina, glucagon e histamina. EXERCÍCIOS Questão 1 (Técnico Biologia Molecular - UFG – 2008 - FGV)- A síntese de proteínas é um processo que consiste na leitura do RNA mensageiro e conseqüente tradução em uma cadeia de aminoácidos. A síntese protéica envolve organelas, como: (A) as mitocôndrias. (B) o nucléolo. (C) os ribossomos. (D) os lisossomos. Questão 2 (Técnico Biologia Molecular - UFG -2008 - FGV) - A maioria das variedades celulares do organismo diferencia-se durante o desenvolvimento embrionário e, então, mantém-se em um ritmo constante de multiplicação. São exemplos desse tipo, de célula: (A) células epiteliais e conjuntivas. (B) glóbulos vermelhos. (C) fibras musculares estriadas. (D) neurônios. Questão 3 (UFSC-UFFS – Biologia Geral – 2009 - CESPE) - Sobre o retículo endoplasmático rugoso e o complexo de Golgi, é CORRETO afirmar que: BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 42 a)( ) no complexo de Golgi ocorre a síntese da maioria dos complexos de polissacarídeos, como os glicosaminoglicanos da matriz extracelular de células animais. b)( ) a cisterna TRANS apresenta uma trama de túbulos e vesículas na região da pilha mais próxima ao retículo endoplasmático rugoso. c)( ) na formação do colágeno tipo I, a hidroxilação dos resíduos de prolina e lisina ocorre no retículo endoplasmático rugoso. d)( ) o transporte de vesículas ao longo de suas cisternas ocorre apenas de forma anterógrada, de uma cisterna CIS em direção a uma TRANS, e não de forma retrógrada, de uma cisterna TRANS em direção a uma CIS. e)( ) as cisternas do complexo de Golgi não apresentam diferenças em sua composição, o que torna possível que proteínas sejam modificadas ao longo de sua passagem pelas cisternas. Questão 4 (PC – Minas – 2003 - CESPE) - De acordo com a nova nomenclatura anatômica, a organela celular, Complexo de Golgi, passou a ser também conhecida por Sistema Golgiense. Esta estrutura está relacionada com as funções: I - Armazenamento de proteínas produzidas no retículo endoplasmático rugoso. II - Liberação de bolsas contendo substâncias secretadas na célula. III - Produção de lisossomos, estruturas contendo enzimas digestivas. IV - Formação do acrossomo, localizado na cabeça do espermatozóide, que libera a enzima hialuronidase. São verdadeiras: a) Apenas I, II e III. b) I, II, III, e IV. c) Apenas I, II e IV. d) Apenas II, III e IV. e) Apenas I e IV. Questão 5 (UFRRJ – 2010) – Observando-se uma célula, ao microscópio eletrônico, verifica-se a existência de um sistema membranoso, cujas membranas delimitam canais interligados em forma de túbulos. Este sistema membranoso é denominado: a) retículo endoplasmático. b) vacúolo autofágico. c) lisossoma. d) crista mitocondrial. e) vacúolo digestivo. BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ Prof. Paulo Roberto Martins Queiroz www.pontodosconcursos.com.br 43 Questão 6 (PC – MG - 2008) - Analise as seguintes afirmativas sobre o transporte de substâncias pela membrana plasmática e assinale com V as verdadeiras e com F as falsas. a)( ) A membrana plasmática apresenta permeabilidade seletiva a algumas substâncias. b)( ) A pinocitose é um tipo de exocitose utilizada pela célula para eliminar substâncias. c)( ) Osmose é o transporte ativo de substâncias pela membrana plasmática. d)( ) Quanto menor a molécula, mais facilmente ela passará pela membrana plasmática. Assinale a alternativa que apresenta a seqüência de letras CORRETA. A) (V) (F) (V) (F) B) (F) (V) (F) (V) C) (V) (F) (F) (V) D) (F) (V) (V) (F) Questão 1 – Resposta = item C. As mitocoôndrias sintetizam ATP; O nucléolo está envolvido na sínterse do RNAr; Os lisossomos estão envolvidos na digestão intracelular. Questão 2 – Resposta = item A. Os glóbulos vermelhos e os neurônios não se multiplicam. As fibras musculares estriadas apresentam baixa capacidade de regeneração. Questão 3. Resposta = item C. Em A, no complexo de Golgi ocorrem as etapas de finalização do processamento de carboidratos. Em B, é a cistena cis que fica voltada para o retículo endoplasmático. Em D, as vesículas tem fluxo enterotrógrado e retrógrado no complexo de Golgi; em E, no complexo de Golgi as cisternas apresentam composições enzimáticas próprias. Questão 4 – Resposta = item D. Em I, o complexo de Golgi na armazena proteínas. Pode finalizar o processamento pela adição de carboidratos e é responsável pelo endereçamento das proteínas. Questão 5 – Resposta – item A. Questão 6 – Resposta = item C. Em B, a pinocitose envolve a entrada de materiais na célula. A pinocitose é um tipo de endocitose. Em C, a osmose é um processo de fluxo de água contra um gradiente de concentração, ou seja, do meio hipotônico para o meio hipertônico.
Compartilhar