Devolutiva-Fechamento do caso 5 - Biocel - Organelas e insulina

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BIOLOGIA CELULAR E HEREDITARIEDADE I - DISPARADOR 5 
ORGANELAS E INSULINA
QUESTIONAMENTOS
1. O que são as modificações pós traducionais?
2. O que são as ilhotas de Langerhans?
3. Como ocorre o processo de síntese da insulina?
4. Como ocorre o mecanismo de secreção da insulina?
5. Quais as funções do retículo endoplasmático e complexo de golgi?
6. Como ocorre a síntese proteica nas organelas?
7. Quais as modificações ocorrem para a formação da proteína final?
8. Qual o estímulo do meio externo para a produção da insulina e suas
consequências?
9. Em quais células a insulina atua?
10. Quais são os receptores que a insulina atua?
11. Qual a relação da ligação da insulina com seu receptor e o aumento de GLUTs?
12. O que são as sulfoniluréias? Qual seu mecanismo de ação? Qual a relação com a
glicemia? Porque elas podem ser usadas?
13. Quais são os tipos de insulina sintética? Como elas atuam?
Estímulo e liberação de hormônio
Mediante um estímulo específico ocorre a síntese de insulina por células específicas presentes nas 
 ilhotas de Langerhans. Esta síntese ocorre devido à participação conjunta e coordenada do núcleo, retículo 
 endoplasmático e complexo de Golgi, que juntos vão propiciar tanto a síntese proteica como as modificações 
 pós-traducionais deste hormônio. 
O processo de síntese e de secreção é dinâmico e culmina com a formação de vesículas de secreção. 
 Quando ocorrem eventos que levam a um aumento no cálcio citosólico, consequentemente temos a exocitose 
 dos grânulos que contém o hormônio. Após essa exocitose, a insulina é lançada na corrente sanguínea, onde 
 atua à distância em células alvo. Após a ligação deste hormônio ao seu receptor ocorre um aumento de GLUTs,
 em determinados tipos celulares, alterando assim, a glicemia.
Quando uma alta quantidade de glicose entra na célula pancreática, esta célula atua como um “sensor” 
 que aciona mecanismos que culminam com a liberação de insulina. O entendimento destes mecanismos 
 permitiu o desenvolvimento de uma classe de medicamentos, as sulfoniluréias.
Esta classe tem sido usada como hipoglicemiante oral. Alguns pacientes diabéticos dependem também da 
 administração de insulinas sintéticas, que diferem entre si. Estas insulinas têm suas cadeias polipeptídicas
 semelhantes à insulina endógena humana.
DEVOLUTIVA/ FECHAMENTO DE CASO
1. O que são as modificações pós traducionais?
Após serem liberadas do ribossomo, as proteínas passam 
por modificações para se tornarem funcionais:
• Covalentes (como a fosforilação, glicosilação) mais de 100→
tipos de modificações covalentes
• Dobrar-se corretamente conformação tridimensional exata→
• Ligação de cofatores de pequenas moléculas
• Associação com outras subunidades proteicas
2. O que são as ilhotas de Langerhans?
-As ilhotas estão presentes no pâncreas e constituem a parte endócrina dele. 
-Estão espalhadas por todo o pâncreas e cada ilhota possui 2 componentes:
• Sistema porta insuloacinar (componente vascular): artéria aferente que dá
origem a rede capilar e depois a formação
de vênulas.
• Cordões de células endócrinas
anastomosadas, formados por: células 
alfa, células beta, células delta, células F.
»Células alfa produzem glucagon→
»Células beta produzem insulina →
»Células delta secretam gastrina→
e somatostatina
»Células F produzem polipeptídeos pancreático→
-O pâncreas possui duas partes:
• Pâncreas endócrino: ilhotas de langerhans
• Pâncreas exócrino: ácinos (células) que estão envolvidos com 
a síntese e secreção de enzimas digestivas, transportadas até o duodeno.
3. Como ocorre o processo de síntese da insulina?
-Células beta (ilhotas pancreáticas) produzem a insulina
-Gene cromossomo 11 sinalizar a transcrição tradução→ → →
-Ocorre a formação da pré-pró-insulina no RER, que possui o peptídeo C conectando
a cadeia A e cadeia B dessa proteína.
-Ao ser passado para o complexo de golgi, ocorre a remoção da sequência sinal,
formando a pró-insulina.
-Nesse processo de amadurecimento desta proteína, tem-se a adição de ligações
dissulfeto, conectando a cadeia A e B.
-No complexo de golgi, a insulina é empacotada em uma vesícula secretora, a qual
possui proteases
-Essa protease, atua liberando o peptídeo C e formando a insulina madura
-A insulina fica armazenada junto com o peptídeo C nos grânulos de secreção.
-Ao receber o estímulo, a insulina é liberada na corrente sanguínea.
(KIERSZENBAUM, 2016)
4. Como ocorre o mecanismo de secreção da insulina?
-O aumento da glicose no sangue leva ao transporte dela para dentro da célula beta
do pâncreas, por meio do transportador GLUT 2
-A glicose passa pelo processo de glicólise e isso leva ao aumento de ATP dentro da
célula beta.
-O aumento de ATP INIBE a saída do potássio pelo canal de K+ dependente de
ATP fechando o canal→
-Isso faz com que a célula fique cada vez mais positiva em seu interior, favorecendo
a sua despolarização.
-O aumento do íon positivo dentro da célula beta faz com que a voltagem se altere
e cause a abertura dos canais de cálcio dependentes de voltagem.
-Assim, aumenta a concentração de cálcio dentro da célula, o qual também é
liberado do RE (que estava armazenado).
-O aumento de cálcio serve como uma sinalização para a secreção (exocitose) das
vesículas que armazenam a insulina.
5. Quais as funções do retículo endoplasmático e complexo de golgi?
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
-É um sistema contínuo de sacos e tubos de membrana, interconectados, que se
estendem por grande parte da célula.
-É o principal sítio de produção de novas membranas nas células 
-Grandes áreas possuem ribossomos aderidos os quais produzem a proteína e a→
libera no lúmen do RE.
-O RE liso é escasso na maioria das células.
• É um sítio de síntese de hormônios esteroides por exemplo, em células da→
glândula adrenal.
• Destoxificação de álcool fígado→
• Armazenamento de cálcio, liberação e captura, nas células musculares.
APARELHO DE GOLGI
-Consiste em um conjunto de sacos achatados delimitados por membrana,
denominadas cisternas, as quais estão amontoados como pilhas de pães.
-Essas cisternas possuem uma face de entrada adjacente ao RE (cis) e uma face de
saída (trans), voltada em direção a membrana plasmática.
-A cisterna mais externa de cada face está conectada a uma rede de vesículas e
tubos membranosos interconectados.
-Situado próximo ao núcleo
-Recebe proteínas e lipídeos do RE, que entram na rede cis por meio de vesículas
transportadoras. 
• Modifica proteínas e lipídeos
• “Empacotamento” e despache para os destinos da célula ou secreção.
-As proteínas deixam a rede trans em vesículas transportadoras destinadas à
superfície celular ou outra organela do sistema de endomembranas. 
6. Como ocorre a síntese proteica nas organelas?
Núcleo Genes Transcrição RNA mensageiro transportado para fora do→ → → →
núcleo informação transformada em proteína.→
DO RNA À PROTEÍNA
-O RNA mensageiro é produzido no processo de transcrição e processamento, a
sequência de nucleotídeos é utilizada para sintetizar uma proteína.
-No processo de transcrição, a mensagem presente no DNA é “passada” para o
RNA mensageiro, o qual transforma essa mensagem em um mecanismo de ação →
formação da proteína para exercer alguma função que a célula deseja.
-Fora do núcleo vai ocorrer o processo de tradução, em que a informação contida no
RNA será transformada em proteína. 
-Existem somente quatro nucleotídeos diferentes no RNA mensageiro e 20 tipos
diferentes de aminoácidos. Assim, não é atribuído uma correspondência direta entre
um nucleotídeo a um aminoácido específico.
-A sequência de nucleotídeos do RNA mensageiro é lida em grupos consecutivos de
três nucleotídeos Códons→
-Cada códon especifica um aminoácido ou determina o fim do processo de tradução.
 TRADUÇÃO→
É a conversão da informação contida no RNA para proteína.
RIBOSSOMOS ASSOCIAÇÃO SUBUNIDADES RNAm ASSOCIADO RNA→ → →
TRANSPORTADOR TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS SÍNTESE PROTEICA→ →
OS RIBOSSOMOS DÃO INÍCIO AO PROCESSO 
-O ribossomoé um grande complexo composto por dezenas
de pequenas proteínas e várias moléculas essenciais de 
RNA, chamadas de RNAs ribossômicos.
-O ribossomo é composto por uma subunidade grande e 
uma pequena que se encaixam para formar o 
ribossomo completo.
• A subunidade pequena pareia os RNAt aos códons do RNAm
• A subunidade grande catalisa a formação das 
ligações peptídicas que unem os aminoácidos uns
aos outros.
-As duas subunidades se reúnem sobre uma molécula de RNAm, próximo a
extremidade 5’ para iniciar a síntese proteica.
-Os ribossomos possuem sítio de ligação para a molécula de RNAm e também possui
3 sítios de ligação para moléculas de RNAt denominadas: sítio A, sítio P, sítio E.
-O RNAt penetra no sítio A por pareamento de bases com o códon complementar
do RNAm (Adenina – Uniracila, Guanina – Citosina). Seu aminoácido é ligado à
cadeia peptídica e mantida em posição pelo RNAt que se encontra no sítio P
adjascente.
-Como o pareamento vai depender dos códons do RNAm, serão selecionados RNAt
com aminoácidos específicos.
-Em seguida, a subunidade ribossômica grande, se move para frente e move o RNAt
usado para o sítio E antes de ejetá-lo. 
-Esse ciclo de reações é repetido cada vez que um aminoácido é adicionado à cadeia
polipeptídica.
-O RNAm é então puxado ao longo do ribossomo, como uma longa fita.
-Conforme o RNAm avança na direção de 5’ para 3’, o ribossomo traduz a sua
sequência de nucleotídeos em uma sequência de aminoácidos, um códon de cada vez,
utilizando as RNAt como adaptadores.
-Quando é encontrado um códon de terminação, a cadeia polipeptídica para de
crescer.
-Com a síntese da proteína finalizada, as duas subunidades do ribossomo se
separam.
TODO O PROCESSO DE TRADUÇÃO
• O ribossomo possui 3 sítios de ligação para o RNAt, o sítio E (ejeção), sítio
P (“estabilização da ligação peptídica”) e o sítio A (local de primeira ligação
do RNAt com o ribossomo).
• Para dar início ao processo de tradução é necessário um sinal específico, sendo
importante para determinar a fase de leitura do RNAm. Se houver um erro
nesta etapa, pode resultar em uma proteína final não funcional.
• A tradução de um RNAm tem início com o códon AUG e um RNAt
especialmente carregado é necessário para a iniciação da tradução. Esse RNAt
iniciador, sempre carrega um aminoácido metiotina. Assim, todas as proteínas
recém-sintetizadas possuem uma metionina como o primeiro aminoácido na
extremidade N-terminal.
• O RNAt iniciador é inicialmente inserido no sítio P (possui alta afinidade) da
subunidade ribossômica pequena, junto com proteínas adicionais chamadas de
fatores de iniciação da tradução.
• Em seguida a subunidade pequena se liga à extremidade 5’ do RNAm. 
• A subunidade se move para frente (5’ 3’) sobre o RNAm procurando o→
primeiro códon AUG.
• Quando encontra o AUG, e reconhecido pelo RNAt iniciador, vários fatores de
iniciação dissociam-se e abrem caminho para a ligação da subunidade
ribossômica grande, para montagem completa do ribossomo.
• Com o RNAt iniciador ligado ao sítio P, a síntese proteica está pronta para
ter início, por meio da adição do próximo RNAt, com seu aminoácido, sobre o
sítio A.
• O RNAT carregado com aminoácido se liga ao sítio A vazio sobre o ribossomo
• Essa ligação ocorre por meio da formação de pares de bases com o códon do
RNAm presente no ribossomo (ligação entre uracila – adenina, guanina –
citosina).
• Neste momento em que é introduzido um RNAt no sítio A, existe um outro
RNAt presente no sítio P também com um aminoácido. Este RNAt no sítio
P, perde afinidade com o aminoácido transportado, o qual se liga por ligações
peptídicas ao grupo amino livre do aminoácido que se encontra ligado ao
RNAt presente no sítio A reação catalisada por enzimas presente no→
ribossomo.
• A subunidade grande do ribossomo se movimenta e leva os dois RNAt a se
posicionarem nos sítios E e P.
• Em seguida a subunidade pequena se move três nucleotídeos sobre a molécula
de RNAm, reposicionando a conformação original do ribossomo.
• Esse movimento ejeta o RNAt usado e deixa o sítio A vazio, para que uma
nova molécula de RNAt carregada se ligue.
• O fim da tradução é sinalizada pela presença de alguns códons de terminação
presente no RNAm, os quais são: UAA, UAG e UGA.
• Esses códons não são reconhecidos pelo RNAt e não especificam um
aminoácido, sinalizando o término da tradução.
• Proteínas chamadas de fatores de liberação, ligam-se ao códon de terminação
e altera a atividade de enzimas do ribossomo, fazendo com que seja
adicionada uma molécula de água, em vez de um aminoácido.
• Essa reação, libera a cadeia polipeptídica de sua conexão com a molécula de
RNAt. A cadeia proteica é imediatamente liberada.
• O ribossomo também libera o RNAm e dissocia suas duas subunidades.
PROTEÍNAS E ORGANELAS
-A síntese de todas as proteínas da célula se inicia nos ribossomos no citosol.
Exceção: proteínas de mitocôndrias e cloroplastos.
-O destino da proteína depende da sequência de aminoácidos que pode conter um
sinal de distribuição, que direciona a proteína para a organela onde é necessária.
Diferentes sinais orientam as proteínas para o núcleo, mitocôndrias, cloroplastos,
peroxissomos e RE. Essa sequência sinal, geralmente é encontrada na extremidade
amino de uma proteína recém-sintetizada.
-Essa sequência sinal é frequentemente removida da proteína madura, depois que ela
tenha sido encaminhada para seu destino.
-A remoção da sequência sinal da proteína, a transforma em uma proteína
citosólica.
O QUE SÃO OS RNA TRANSPORTADORES?
-Essas moléculas conectam os aminoácidos e 
os códons no RNA mensageiro.
-O RNAt é uma molécula adaptadora que
reconhece e se liga ao códon por um sítio sobre 
sua superfície e se liga ao aminoácido por um 
outro sítio, em outro local da molécula.
-Os RNAt possuem aproximadamente 
80 nucleotídeos de comprimento. A molécula 
se dobra por meio do pareamento de bases
entre diferentes regiões, sendo que, esta 
se assemelha a uma folha de trevo quando desenhada esquematicamente. 
-Existem duas regiões nucleotídicas não pareadas, as quais estão nas extremidades
da molécula. 
• Uma dessas regiões forma o anticódon (três nucleotídeos consecutivos que
sofre pareamento com o códon).
• A outra região é curta, de fita simples, situa-se na extremidade 3’ da
molécula, sendo o sítio em que o aminoácido é codificado pelo códon, o qual
se liga covalentemente ao RNAt.
-Vários códons diferentes podem determinar um mesmo aminoácido com isso→
existe mais de um RNAt para muitos dos aminoácidos.
-Enzimas denominadas aminoacil-RNAt-sintetases, acoplam covalentemente cada
aminoácido ao seu conjunto adequado de moléculas de RNAt. Na maioria dos
organismos existem enzima sintetase diferente para cada aminoácido, isso significa
que existem 20 sintetases ao todo.
-A reação dessas enzimas exigem o gasto de energia (ATP), formando uma ligação
de alta energia entre o aminoácido e RNAt, a qual é reaproveitada para ligar o
aminácido à cadeia polipeptídica em crescimento.
7. Quais as modificações ocorrem para a formação da proteína final?
DOBRAMENTO DAS PROTEÍNAS
-Algumas proteínas podem se dobrar espontaneamente enquanto estão sendo
sintetizadas no ribossomo, adquirindo uma estrutura tridimensional definida.
-Entretanto, a maioria das proteínas requer proteínas chaperonas, que ajudam a
dobrá-las corretamente e fazem como se fosse um controle de qualidade, retendo
proteínas mal enoveladas.
-As proteínas recém-sintetizadas são interceptadas por suas chaperonas, conforme
emergem do ribossomo e podem precisar de outras alterações para que possam se
tornar úteis para a célula (modificações pós-traducionais).
PROTEÍNAS E O RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
-O RE serve como ponto de entrada para proteínas destinadas a outras organelas:
aparelho de golgi, endossomos, lisossomos, superfície celular, RE.
-As proteínas presentes no lúmen do RE, não retornarão ao citosol durante sua
jornadaElas serão transportadas por vesículas de transporte, de organela para→
organela no sistema de endomembranas, ou para a membrana plasmática.
-Proteínas hidrossolúveis são completamente translocadas pela membrana do RE e
liberadas no lúmen do RE. Elas são destinadas para a secreção, ou para o lúmen de
uma organela do sistema endomembranas.
-As futuras proteínas transmembrânicas são translocadas em parte pela membrana,
ficando nela embebidas. Elas são destinadas a residir na membrana de uma dessas
organelas.
-A maior parte das proteínas que entram no RE inicia a sua rota por meio da
membrana do RE antes que a cadeia polipeptídica esteja sintetizada por completo,
devido ribossomos que ficam presos à membrana do RE criando regiões chamadas→
de retículo endoplasmático rugoso.
-Existem, portanto, duas populações de ribossomos:
• Os ribossomos ligados à membrana, associados à face citosólica da membrana
do RE Produzem proteínas que serão translocadas ao RE.→
• Ribossomos livres, não estão presos a membranas sintetizam as demais→
proteínas codificadas pelo DNA nuclear.
• Os dois ribossomos são idênticos e diferem pelas proteínas que estão
sintetizando em um determinado momento, sendo que, aquelas que possuem
uma sequência sinal de RE, direciona o ribossomo à membrana do RE.
• As proteínas com sequência sinal são translocadas pela membrana do RE à
medida que estão sendo sintetizadas, não sendo necessária nenhuma energia
adicional para seu transporte.
• A medida que uma molécula de RNAm é traduzida, muitos ribossomos se
ligam a ela, formando um polirribossomo, os quais podem se associar também
a membrana do RER.
-Conforme uma proteína passa de um compartimento para outro, ela é monitorada
para verificar se foi corretamente enovelada, visto que apenas proteínas adequadas
chegam à superfície celular.
-No RE a maioria das proteínas sofrem modificações químicas:
• Formação de pontes dissulfeto pela oxidação de pares de cadeias laterais de
cisteínas, catalisada por enzima presente no RE. Essas pontes ajudam a
estabilizar a estrutura das proteínas para a sobrecarga do ambiente (ph,
enzimas, etc).
• Glicosilação: conversão em glicoproteínas, ocorre a adição de cadeias laterais de
oligossacarídeos curtos ramificados. Tal processo é catalisado por enzimas
presentes no RE e ausentes no citosol. Os açúcares nas proteínas podem
servir para várias funções: 
-proteção da degradação da proteína, 
-retê-la no RE até que seja apropriadamente processada (enovelada) ou 
-auxiliar o transporte da proteína para a organela apropriada, servindo como
um sinal de transporte para o empacotamento da proteína em vesículas
transportadoras
-Quando presentes na superfície celular, os oligossacarídeos formam parte da
camada externa de carboidratos, o glicocálice, podendo atuar no
reconhecimento de uma célula por outra.
-Nesta etapa de glicosilação, tem-se um oligossacarídeo ramificado pré-
formado, contendo 14 açúcares. Este é anexado a proteínas com sítio
apropriado
-Esse processo oligossacarídico, têm início no RE, continuando no complexo de golgi.
PROTEÍNAS E O APARELHO DE GOLGI
-As proteínas são encaminhadas por meio de vesículas, do RE para a rede cis do
complexo de golgi.
-Muitas das cadeias de oligossacarídeos que foram adicionadas às proteínas no RE,
sofrem modificações posteriores no aparelho de golgi. 
-Em algumas proteínas, cadeias mais complexas de oligossacarídeos são criadas por
processos bem-ordenados, pela adição e remoção de açúcares, por uma série de
enzimas que atuam em uma sequência rigorosa, conforme passam pela organela.
-Do aparelho de golgi, emergem vesículas que podem ser:
• Secretadas
• Formar organelas: lisossomo, peroxissomo, outras.
• Fornecer membranas
8. Qual o estímulo do meio externo para a produção da insulina e suas
consequências?
-Estímulo: Aumento de glicose no sangue
-Consequências: liberação de insulina na corrente sanguínea
9. Em quais células a insulina atua?
-Células do músculo esquelético e cardíaco
-Fígado não diretamente (possui GLUT 2)→
-Tecido adiposo 
(SILVERTHORN)
10. Quais são os receptores que a insulina atua?
-Receptor de insulina Receptor tirosina quinase→
-É um dímero constituído por 2 unidades idênticas
-Subunidade alfa fica voltado para o meio extracelular
-Subunidade beta voltado para o meio intracelular
-Quando a insulina se liga ocorre a aproximação da subunidade alfa o que desencadeia
uma via de sinalização. 
11. Qual a relação da ligação da insulina com seu receptor e o aumento de GLUTs?
-A insulina se liga ao seu receptor tirosina quinase e desencadeia uma cascata de
sinalização, fosforilando alvos que controlam o receptor de glicose (GLUT 4)
-O receptor de glicose fica armazenado em vesículas no interior da célula e quando
recebe a sinalização da insulina, essas vesículas são encaminhadas para a superfície
celular (translocação) e se unem a membrana plasmática, contendo o GLUT 4. Com
o GLUT4 na membrana, a glicose presente no sangue consegue ser inserida no
interior da célula.
12. O que são as sulfoniluréias? Qual seu mecanismo de ação? Qual a relação com a
glicemia? Porque elas podem ser usadas?
-São fármacos que atuarão nos canais de potássio presente nas células betas.
-As sulfoniluréias se ligam a subunidades SURF1 do canal de potássio e promovem o
seu fechamento.
-O fechamento do canal de K+ leva a alteração da voltagem da membrana, fazendo
com que se abrem canais de cálcio, o qual é o estímulo para a liberação da insulina.
-Com a liberação da insulina, ocorre maior disponibilidade deste hormônio,
favorecendo a absorção da glicose nas células. 
-Isso faz com que, diminua a quantidade de glicose presente no sangue. 
(LEHNINGER, 2018)
13. Quais são os tipos de insulina sintética? Como elas atuam?
Insulina (diabetes.org.br) 
https://www.diabetes.org.br/publico/diabetes/insulina