Dinâmica Celular I - Editado

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Dinâmica Celular I – Glicosilacão
Essa aula é baseada no livro de bioquímica do Harper e ministrada pela Prof ª Juliana Sagretti.
Para começarmos esse estudo é necessário entender que para estudar a dinâmica celular é necessário entender a importância da compartimentalizacão:
· Milhares de diferentes reações químicas ocorre SIMULTANEAMENTE no interior de uma célula.
· Muitas dessas reações intracelulares são incompatíveis (Ex: Síntese e degradação,ativação e inibição)
· Para que a célula opere de modo eficaz, os diversos processos intracelulares devem ser compartimentalizados. 
Em cada compartimento há um conjunto de proteínas especificas que:
· Conferem características estruturais e propriedades funcionais.
· Catalisam as reações que lá ocorrem e transportam seletivamente pequenas moléculas para dentro ou para fora do compartimento.
· Servem como marcadores de superfície organela-específicos que direcionam novas remessas de proteínas e lipídeos para as organelas apropriadas.
No estudo celular teremos dois compartimentos: Núcleo e citoplasma/citosol.Dentro de uma célula existem organelas que tem funções especificas.
Mas o que são organelas? 
São compartimentos fechados separados do citosol,promovendo espaços aquosos especializados (reações bioquímicas separadas)
Principais compartimentos intracelulares 
· Núcleo
· Citoplasma 
· Organelas:
· Peroxissomo 
· Lisossomo
· Mitocôndria 
· Reticulo Endoplasmático
· Complexo de Golgi
Cada organela possui seu conjunto característico de enzimas,desempenhando funções diferentes; Quantidade de organelas em uma célula depende do tipo celular. 
Núcleo
Dentro do núcleo há a totalidade da informação gênica. Na qual a sua função é realizar a Replicação(Síntese de DNA) e Transcrição(Síntese de RNA) ;
· Envelope Nuclear 
· Membrana interna e externa (concêntricas) 
· Ambas com bicamada lipídica;
· Complexo do poro nuclear.
Membranas Nucleares:
· Membrana Interna:
· Há proteínas especificas para ancoramento da cromatina.
· Lâmina Nuclear – Suporte estrutural para a membrana.
· Membrana Externa:
· Continua com a membrana do RER
· Apresenta ribossomos envolvidos na síntese de proteínas.
Esse compartimento é delimitado por um envelope nuclear formado por duas membranas de bicamada lipídica.
Essas membranas são perfuradas em intervalos por grandes poros nucleares, por meio dos quais as moléculas movem-se entre o núcleo e o citosol. 
O envelope nuclear está diretamente ligado ao sistema de membranas intracelulares chamado retículo endoplasmático. O envelope nuclear mantem as proteínas e enzimas nucleares próximas ao DNA (onde atuarão) e separadas das enzimas citoplasmáticas, uma característica crucial para o funcionamento adequado das células eucarióticas.
Qual a importância do complexo do poro?
· Cada NPC é composto de um conjunto de cerca 30 diferentes proteínas, ou nucleoporinas.
· O envelope nuclear de uma célula típica tem cerca de 3 a 4 mil complexos do poro.
· Cada NPC tem canais aquosos,através dos quais pequenas moléculas solúveis em H2O podem difundir-se passivamente (até 60 mil daltons)
Complexos do poro nuclear
· O canal de nucleoporinas com extensas regiões não estruturadas formando um emaranhado desordenado (muito parecido com uma cama de algas no oceano_ que restringe a difusão de grandes macromoléculas enquanto permite a passagem de pequenas moléculas.
· Tanto as moléculas de RNA como outras moléculas se ligam á proteína receptoras especificas que ativamente passam grandes moléculas através das NPCs e exportados em direção ao citosol.
· Mesmo pequenas proteínas como histonas costumam usar mecanismos mediados por receptores para atravessar o NCP,aumentando,dessa maneira,a eficiência do transporte.
Reticulo Endoplasmático 
· Existem dois tipos de RE:Liso e Rugoso.
· Rugoso : Membrana continua á membrana nuclear externa.
· Funções:
· Síntese protéica(na membrana do reticulo) – RUGOSO
· Síntese de Lipídeos (na membrana do reticulo) –LISO
· O REL também produz a maioria dos lipídeos para o restante da célula e funciona como reserva de íons Ca+2 em eventos de sinalização intra e extracelulares e contração muscular.
O principal tipo celular no fígado,o hepatócito possui uma quantidade significativa de REL.
Reticulo Endoplasmático Liso 
Local onde são sintetizados os fosfolipídios da membrana celular;
· O colesterol é modificado, formando hormônios esteróides, como os sexuais: estrógeno e progesterona,pelo corte supra-renal.
· Os hepatócitos apresentam uma grande quantidade de REL,sendo o principal sítio de produção de partículas de lipoproteína, que carregam lipídeos e outras partes d corpo via corrente sanguínea.
· As enzimas que sintetizam os componentes lipídicos das lipoproteínas estão localizadas na membrana do REL.
Reticulo Endoplasmático Rugoso
· O RER possui muitos ribossomos ligados á sua superfície citosólica.
· O RE envia muitas de suas proteínas e lipídeos ao Complexo de Golgi, que, em geral,consiste em pilhas organizadas de compartimentos discóides chamados cisternas de Golgi.
· O aparelho de Golgi,recebe lipídeos e proteínas do RE e os envia para varias destinos,com frequência,modificando-os covalentemente durante o trajeto.
Complexo de Golgi
· O complexo é responsável pela secreção celular:
· Recebe muitas das proteínas e lipídeos produzidos no RE, empacotando-as em vesículas e modificando-as quimicamente,liberando-as posteriormente para organelas –alvo ou para fora da célula.
· Síntese de carboidratos;
· Produz Lisossomos;
· Origina o acrossomo dos espermatozóides-Vesículas repleta de enzimas digestivas que perfura a membrana do óvulo no momento da fecundação.
Lisossomo,Endossomos e Peroxissomos
· Os lisossomos contêm enzimas para a degradação de macromoléculas e partículas englobadas do exterior da célula por endocitose;
· Os Endossomos levam o material endocitado a caminho do lisossomo e também recicla moléculas endocitadas de volta a membrana;
· Os peroxissomos são pequenos compartimentos vesiculares que promovem reações oxidativas que destroem moléculas tóxicas;
· Mitocôndrias são as organelas responsáveis pela síntese de ATP e produção de energia.
Peroxissomo 
· Compartimento vesicular;
· Funções:
· Reações oxidativas sem gerar ATP
· Degradação de H2O2 pela catalase (evitando danos oxidativos) 
· Síntese de fosfolipídios de mielina(Esfingomielina)
· Deficiência na formação da bainha de mielina: Doenças Neurológicas (Ex. Adrenoleucodistrofia- Oléo de Lorenzo) ;
Glicosilação de Proteínas
Associação de carboidratos á proteínas;
· Ação sequencial iniciada no RE e finalizada no aparelho de Golgi;
· Tipos de Glicosilação:
· N- glicosilação: RE
· O-glicosilação: Golgi
· A glicoproteína é um tipo de proteína que tem um carboidrato ligado a ela.
· O processo ocorre durante a tradução da proteína ou como uma modificação pós-tradução, num processo chamado glicosilação.
· O carboidrato é uma cadeia de oligossacarídeos (glicano) que esta covalentemente ligado às cadeias laterais do polipetídeo da proteína.
· Devido aos grupos-OH de açúcares, as glicoproteínas são mais hidrofílicas do que proteínas simples. Isso significa que as glicoproteínas são mais atraídas pela água do que proteínas comuns.
Glicoproteínas
O carboidrato é uma molécula,muitas vezes ramificada,e pode consistir em:
· Açúcares simples (Glicose, galactose,manose)
· Amino- açúcares – (açúcares que possuem um grupo amino,tal como N-acetilglucosamina ou N-acetilgalactosamina)
· açúcares- ácidos (açúcares que possuem um grupo carboxílico, tal como ácido síalico ou ácido N-acetilneuramínico);
Importância
· As glicoproteínas são encontradas na superfície da bicamada lipídica das membranas celulares;
· Sua natureza hidrofílica permite que funcionem no ambiente aquoso,onde atuam no reconhecimento e ligação da célula á outras moléculas celulares
· As glicoproteínas de superfície celular também são importantes para células e proteínas de reticulação (por exemplo,o colágeno)para adicionarforça e estabilidade a um tecido.
· As proteínas glicosiladas não apenas críticas para a comunicação intercelular;
· Elas também ajudam os sistemas de órgãos a se comunicarem uns com os outros;
· As glicoproteínas são encontradas na matéria cinzenta cerebral,onde trabalham em um conjunto com axônios e sinaptossomas (terminal sináptico de um neurônio);
· Os hormônios podem ser glicoproteínas – Exemplos incluem gonadotrofina coriônica humana (HCG) e eritropoietina (EPO) .
· A coagulação do sangue depende das glicoproteínas da protrombina,trombina e fibrinogênio.
· O complexo de histocompatibilidade principal (MHC) e o antígeno H do grupo sanguíneo ABO são distinguidos
por proteínas glicosiladas.
· As glicoproteínas são importantes para a reprodução porque permitem a ligação do espermatozóide à
superfície do óvulo.
· Mucinas são glicoproteínas encontradas no muco. Estas
moléculas protegem as superfícies epiteliais sensíveis,
incluindo as vias respiratórias, urinárias, digestivas e
reprodutivas.
Aumentam as evidências de que alterações na estrutura de glicoproteínas na superfície de
células neoplásicas são importantes para metástase.
· As glicoproteínas são categorizadas de acordo com o local de ligação do hidrato de carbono a um aminoácido na proteína.
· As glicoproteínas ligadas ao nitrogênio e ao nitrogênio.
 Glicosilacão de Proteínas 
Carboidratos associados a proteínas;
· Glicosilacão de glicoproteínas pela ação sequencial do reticulo endoplasmático e complexo de Golgi.
· Esses processos são concomitantes a tradução, isto é, ocorrem enquanto a proteína está sendo sintetizada e, assim, pode afetar o enovelamento da proteína.
No processo O-glicosilação os oligossacarídeos são ligados à proteína através da hidroxila (cadeia lateral) presente na serina ou treonina;
No processo da N-glicosilação os oligossacarídeos são ligados à proteína através do nitrogênio da amida (cadeia laterial) de resíduos de asparagina;
 
N-glicosilacão – Modificação da proteína no RE.
· Metades das proteínas eucarióticas são glicosiladas;
· A maioria das proteínas sintetizadas no RER é N-glicosilada dentro do RE (glicoproteína)
· N-glicosilacão:
· Ligação de oligossacarídeos a grupo -NH2 da cadeia lateral da Asn (aspargina). 
· Oligossacarídeo precursor ligado ao dolicol;
· Oligossacarídeo precursor é transferido em bloco para a Asn.
· Oligossacaril –transferase (Lúmen RE);
Oligossacarídeo no Complexo de Golgi
N-glicosilacão e O-glicosilacão
· As glicoproteínas ligadas ao oxigêncio são aquelas em que o hidrato de carbono se liga ao átomo de oxigênio (O) do grupo hidroxilo (-OH) do grupo R do aminoácido treonina ou serina. Os carboidratos ligados ao oxigênio podem também ligar-se a hidroxilisina ou hidroxiprolina.
· O processo é denominado O-glicosilação. As glicoproteínas ligadas ao oxigênio são ligadas ao açúcar dentro do complexo de Golgi.
· Glicoproteínas ligadas ao N têm um hidrato de carbono ligado ao nitrogênio (N) do grupo amino (-NH 2) do grupo R do aminoácido asparagina. O grupo R é geralmente a cadeia lateral da asparagina. O processo de ligação é chamado de N-glicosilação. As glicoproteínas ligadas ao nitrogênio ligam-se ao açúcar da membrana reticular endoplasmática e depois são transportadas para o complexo de Golgi para modificações.