Biologia Celular - Unidade Programática 2 - Aula Teórica 1 PDF

Biologia Celular Unidade Programática 2 Compartimentação e comunicação celulares: aula teórica 1 1º Semestre Ano letivo 2024/2025 Bibliografia Alberts B., Brey D.; Hopkin K.; Johnson A.; Lewis J; Raff M., Roberts K. and Walter P. 2019. Essential Cell Biology. Chap.. 11 5th edition. Garland Science...

Biologia Celular Unidade Programática 2 Compartimentação e comunicação celulares: aula teórica 1 1º Semestre Ano letivo 2024/2025 Bibliografia Alberts B., Brey D.; Hopkin K.; Johnson A.; Lewis J; Raff M., Roberts K. and Walter P. 2019. Essential Cell Biology. Chap.. 11 5th edition. Garland Science, New York. 734 pp. Azevedo, C.; Sunkel, C.E. 2012. Biologia Celular e Molecular. Cap. 3. Membranas biológicas; Cap. 29. Célula Vegetal 5ª Edição. Lidel, Lisboa.629 pp. ARTIGO PARA ESTUDAR Offner S. 2015. ABO Blood Groups. The American Biology Teacher 77(8): 583-586 Todos os processos celulares envolvem energia, estando dependentes, direta ou indiretamente, de barreiras biológicas: as membranas e as paredes Membranas: 1) são essenciais à vida: qualquer célula usa uma membrana para a separar e proteger os seus componentes químicos do meio ambiente circundante (sem membranas não haveria células, isto é, não haveria VIDA; 2) as membranas internas criam compartimentos intracelulares com diferentes funções (cloroplastos, mitocôndrias, vacúolos, etc.). I- MEMBRANAS 1- Membrana celular (ou plasmalema ou membrana citoplasmática ou membrana plasmática) funciona como barreira seletiva em muitos casos separa a célula do exterior (Fig A) em algumas células bacterianas é a única barreira que delimita a célula Permite que haja diferenças entre a composição molecular: 1) de célula para célula; 2) outras membranas permitem diferenças entre compartimentos da mesma célula (organelos ou organitos) (Fig. B) Fig. 11-1: Cell membranes act as selective barriers. The plasma membrane separates a cell from its surroundings, enabling the molecular composition of a cell to differ from that of its environment. (A) In some bacteria, the plasma membrane is the only membrane. (B) Eukaryotic cells also have internal membranes that enclose individual organelles. All cell membranes prevent molecules on one side from freely mixing with those on the other, as schematically indicated by the colored dots.  Figure 11–3 Internal membranes form many different compartments in a eukaryotic cell. Some of the main membrane-enclosed organelles in a typical animal cell are shown here. Note that the nucleus and mitochondria are each enclosed by two membranes. Fig: Organelos em célula animal As membranas (simples ou duplas) delimitam os inúmeros compartimentos nas células eucarióticas Pequenas diferenças nas proteínas residentes da membrana conferem a cada organelo características próprias.  Figure 11–2 The plasma membrane is involved in cell communication, import and export of molecules, and cell growth and motility. (1) Receptor proteins in the plasma membrane enable the cell to receive signals from the environment; (2) transport proteins in the membrane enable the import and export of small molecules; (3) the flexibility of the membrane and its capacity for expansion allow the cell to grow, change shape, and move. O plasmalema está envolvido: --- na comunicação celular 1 --- importação e exportação de moléculas 2 --- crescimento e mobilidade celulares 3 1 Possui proteínas recetoras que permitem que a célula receba sinais provenientes do meio ambiente; 2 Possui proteínas transportadoras que permitem a importação e exportação de pequenas moléculas (canais seletivos e bombas de transporte: entrada de nutrientes, saída de produtos de excreção); 3 A flexibilidade da membrana plasmática e a sua capacidade para a expansão, permite o crescimento, mudança de forma e movimento celulares sem fragmentar (sem perda de continuidade por junção de novas porções de membrana; facilmente regenera porções lesionadas)  I-MEMBRANAS 2- Membranas: estrutura e propriedades bicamada de moléculas lipídicas atravessada por proteínas, muito fina (ca. 5 nm, 50 átomos de espessura) e transparente, não visível em MO; a disposição das moléculas lipídicas serve como barreira de permeabilidade para muitas moléculas hidrossolúveis. Nota: Limite de resolução do MO: 0,2 µm Figure 11–5 A typical membrane lipid molecule has a hydrophilic head and two hydrophobic tails.  Figure 11–4 A cell membrane can be viewed in a number of ways. (A) An electron micrograph (TEM) of a plasma membrane of a human red blood cell seen in cross section. (B and C) Schematic drawings showing two-dimensional and three-dimensional views of a cell membrane. Como as células são preenchidas – e cercadas por – água, a estrutura das membranas celulares é determinada pela forma como os lípidos da membrana se comportam num ambiente aquoso. Fonte: Azevedo e Sunkel 2012  Os lípidos mais abundantes das membranas são fosfolípidos (a cabeça hidrofílica está ligada às caudas hidrocarbonadas (hidrofóbicas) por um grupo fosfato) sendo a fosfatidilcolina o fosfolípido mais abundante em Molécula de fosfatidilcolina (fosfolípido) animais e plantas. Figure 11–6 Phosphatidylcholine is the most common phospholipid in cell membranes. It is represented schematically in (A), as a chemical formula in (B), as a space-filling model in (C), and as a symbol in (D). This particular phospholipid is built from five parts: the hydrophilic head, which consists of choline linked to a phosphate group; two hydrocarbon chains, which form the hydrophobic tails; and a molecule of glycerol, which links the head to the tails. Each of the hydrophobic tails is a fatty acid—a hydrocarbon chain with a –COOH group at one end—which has been attached to glycerol via this group. A kink in one of the hydrocarbon chains occurs where there is a double bond between two carbon atoms. (The “phosphatidyl” part of the name of a phospholipid refers to the phosphate– glycerol–fatty acid portion of the molecule.) Os fosfolípidos não são os únicos lípidos de membrana com comportamento anfipático (hidrofílico e hidrofóbico): - colesterol, de membranas de células animais; - os glicolípidos,que têm açúcares como parte de sua cabeça hidrofílica, também são moléculas anfipáticas.  Substâncias anfipáticas (com comportamento simultaneamente hidrofílico e hidrófobo), tal como os fosfolípidos, inserem-se em bicamada fechada (tal como nas células), sendo esta a solução estrutural com menor consumo de energia. Nota: substâncias exclusivamente hidrófobas, tal como as gorduras das células adiposas dos animais ou os lípidos das sementes dos vegetais, ligam-se numa grande gota lipídica quando misturados com água. Figure 11–12 Phospholipid bilayers spontaneously close in on themselves to form sealed compartments. The closed structure is stable because it avoids the exposure of the hydrophobic hydrocarbon tails to water, which would be energetically unfavorable. O ambiente aquoso dentro e fora de uma célula impede que os lípidos da membrana de escapar da bicamada, mas nada impede as suas moléculas de se movimentarem e trocar de lugar umas com as outras dentro da membrana. A bicamada lipídica, comporta-se como uma camada bidimensional fluida, crucial para a função da membrana e sua integridade. Assim como a fluidez, a flexibilidade é importante para a função da membrana e estabelece um limite inferior de cerca de 25 nm para o diâmetro das vesículas que as membranas celulares podem formar. A fluidez das bicamadas lipídicas pode ser estudada usando bicamadas lipídicas sintéticas,que são facilmente produzidos pela agregação espontânea de moléculas lipídicas na água. Os fosfolipídios puros, por exemplo, formam vesículas esféricas fechadas, chamadas lipossomas, quando adicionadas à água; essas vesículas variam em tamanho de cerca de 25 nm a 1 mm de diâmetro. Fluidez das bicamadas sintéticas (fosfolípidos puros): É possível medir alguns tipos de movimento, alguns são raros, enquanto outros são frequentes e rápidos, muito raramente se deslocam de uma monocamada para outra, movimento designado de flip-flop, sem proteínas para facilitar o processo, estima- se que este evento ocorre menos de uma vez por mês para qualquer molécula lipídica individual em condições semelhantes às de uma célula. Como resultado de movimentos térmicos aleatórios, as moléculas lipídicas trocam de lugar com as suas vizinhas dentro da mesma monocamada.Essa troca leva à rápida difusão lateral de moléculas lipídicas na mesma monocamada, de modo que, por exemplo, um lípido numa bicamada artificial pode difundir-se num comprimento igual ao de uma célula bacteriana inteira (~2 μm) em cerca de um segundo. Estudos semelhantes mostram que moléculas lipídicas individuais não apenas sofrem flexão (nas suas caudas de hidrocarbonetos), mas tambémsofrem rotação rapidamente em torno de seu maior eixo, alguns atingindo velocidades de 500 rotações por segundo. Estudos com células - e outros com membranas celulares isoladas - indicam que as moléculas lipídicas das membranas celulares sofrem os mesmos movimentos que as bicamadas sintéticas. A fluidez de uma membrana celular - a facilidade com que as suas moléculas lipídicas se movem- a uma dada temperatura depende da sua composição fosfolipídica, em particular da natureza das caudas de hidrocarbonetos: quanto mais próximas e mais regular o acondicionamento das caudas, mais viscosa e menos fluida será a bicamada. O comprimento e o nº de ligações duplas influenciam a fluidez da membrana: uma cadeia curta reduz a tendência das caudas hidrocarbonadas de interagirem entre si e por isso aumenta a fluidez da bicamada. As bicamadas de lípidos que contêm uma grande proporção de caudas hidrocarbonadas insaturadas (com ligações duplas) são mais fluidas, consequência de uma pequena dobra na cauda dificultando o seu encaixe. A manutenção de um determinado grau de fluidez como adaptação às variações de temperatura implicará um ajuste constante do grau de saturação e comprimento das caudas hidrocarbonadas (ex: bactérias e leveduras; margarina, de origem vegetal, hidrogenada). Nas células animais, a fluidez das membranas é condicionada pela inclusão de moléculas de colesterol. No plasmalema, o colesterol atinge 20% do peso dos lípidos. Com o seu pequeno anel esteroide (planar e rígido) consegue preencher os espaços entre fosfolípidos vizinhos (espaços-resultado das caudas insaturadas). A fluidez é fundamental na sobrevivência e reprodução celulares pois permite: 1) difusão rápida das proteínas na bicamada; 2) interação entre proteínas na bicamada (ex: sinalização celular); 3) difusão de lípidos e proteínas de locais onde estavam inseridas na bicamada, após a sua síntese, para outras regiões da célula; 4) a distribuição uniforme das moléculas da membrana, pelas células filhas na divisão cellular; 5) em determinadas condições a fusão de membranas e mistura das suas moléculas. Figure 11–15 Cholesterol tends to stiffen cell membranes. (A) The shape of a cholesterol molecule. (B) How cholesterol fits into the gaps between phospholipid molecules in a lipid bilayer. (C) Space-filling model of the bilayer, with cholesterol molecules in green.  ►Assimetria da membrana: Fosfolípidos e glicolípidos estão distribuídos assimetricamente na bicamada do plasmalema de uma célula eucariótica (mesmo durante o crescimento); as duas faces da bicamada, citosólica e extracelular, contêm combinações diferentes de: fosfolípidos: fosfatidilcolina(vermelho) e esfingomielina (castanho) estão concentrados na monocamada não citosólica, enquanto a fosfatidilserina (verde claro) e fosfatidiletanolamina (amarelo) são encontrados principalmente na camada citosólica. Além desses fosfolipídios, fosfatidilinositóis (verde escuro), um constituinte menor do plasmalema, são encontrados na monocamada citosólica, onde participam na sinalização celular. glicolípidos (confinados à camada externa; localizados essencialmente no plasmalema, adquirem os seus açúcares no complexo de Golgi); Colesterol (distribuição ± semelhante em ambas as camadas); proteínas (não representadas na figura) com diferentes posicionamentos na membrana (o seu posicionamento é crucial para a sua função membranar específica), as proteínas podem também estar ligadas a açúcares. Figure 11–19 Phospholipids and glycolipids are distributed asymmetrically in the lipid bilayer of an animal cell plasma membrane. Phosphatidylcholine (red) and sphingomyelin (brown) are concentrated in the noncytosolic monolayer, whereas phosphatidylserine (light green) and phosphatidylethanolamine (yellow) are found mainly on the cytosolic side. In addition to these phospholipids, phosphatidylinositols (dark green head group), a minor constituent of the plasma membrane, are shown in the cytosolic monolayer, where they participate in cell signaling. Glycolipids are drawn with hexagonal blue head groups to represent sugars; these are found exclusively in the noncytosolic monolayer of the membrane. Within the bilayer, cholesterol (green) is distributed almost equally in both monolayers.  Participação da membrana plasmática (plasmalema) em fenómenos de reconhecimento celular – aplicação ao caso dos eritrócitos no quadro do sistema ABO (grupos sanguíneos) Os eritrócitos possuem, por herança genética, estruturas macromoleculares localizadas na superfície extracelular da membrana plasmática – antigénios (glúcidos complexos) –que permitem distinguir as células de um indivíduo das de outro indivíduo Antigénio (do grego anti, contra + gen, gerar) Qualquer substância solúvel, celular ou particulada que induz a formação de anticorpos, por ser reconhecida pelo sistema imunitário  Na maior parte dos casos, o plasma apresenta anticorpos específicos para cada antigénio (anti-A e anti-B) Os anticorpos anti-A e anti-B dos indivíduos de grupo sanguíneo B e A, respetivamente, são maioritariamente imunoglobulinas da classe M (IgM), enquanto em indivíduos do grupo O são da classe G (IgG) Os anticorpos começam a ser produzidos 3-6 meses após o nascimento, atingindo níveis máximos aos 5-10 anos. Nota: O seu surgimento pode ser explicado por estímulos passivos, particularmente da flora bacteriana intestinal (bactérias que possuem na membrana açúcares semelhantes aos imunodominantes dos antigénios A e B) e substâncias como poeira, pólen, alimentos, etc. Quando os anticorpos se ligam aos antigénios, formam pontes moleculares que ligam os eritrócitos resultando numa aglutinação. Por esta razão, os antigénios são também chamados de aglutinogénios e os anticorpos de aglutininas. Estrutura do anti-corpo (molécula hidrossolúvel)  A reação entre antigénios e anticorpos resulta em: - Aglutinação – in vitro - Aglutinação seguida de diferentes processos imunológicos que resultam em hemólise – in vivo (dentro do corpo) Sistema sanguíneo ABO  Os antigénios presentes nos eritrócitos constituem a base de classificação do sistema ABO, configurando em 4 grupos principais: A, B, AB e O  Descoberto por Karl Landsteiner entre 1900-1902, um médico bacteriologista nascido em Viena e nacionalizado norte americano (Prémio Nobel da Medicina e Fisiologia em 1930).  O sistema ABO, em paralelo com o sistema Rh, são os sistemas de grupos sanguíneos mais conhecidos, fundamentalmente, pela sua importância nas transfusões – Sistemas Maiores Existem cerca de 35 sistemas de grupos sanguíneos (ex. Lewis, Duffy, MN, Kidd, Kell e Luterano) – Sistemas Menores  No sistema ABO, o sangue é classificado segundo a presença ou ausência de antigénios. Grupo A – Eritrócitos têm antigénios A Grupo B – Eritrócitos têm antigénios B Grupo AB - Eritrócitos têm antigénios A e B Grupo O - Eritrócitos não têm antigénios A nem B (denominação proveio da expressão "Ohne A, Ohne B", ou seja, "Sem A e Sem B") Genes recebidos Grupo sanguíneo Antigénios presentes OO O -- AO, AA A A OB, BB B B AB AB AB (A = B) > O (A e B são codominantes entre si e dominantes relativamente ao O) São transmitidos como caracteres autossómicos Oligossacarídeos* envolvidos nos tipos de sangue A, B e O Nota: num único glóbulo vermelho, entre 1 e 2 milhões destes oligossacarídeos estão ligados a uma proteína chamada "banda 3", que é um transportador de aniões. Outros 500.000 desses oligossacarídeos estão ligados ao transportador de glicose, a proteína que permite a entrada da glicose na célula. Ainda outros 500.000 oligossacarídeos estão ligados a lípidos e, portanto, fazem parte de moléculas de glicolipídios. *Oligossacarídeo (cerca de 4-15 monossacarídeos unidos por ligações covalentes); fazem parte do glicocálix (proteoglicanos, glicoproteínas e glicolípidos) localizado na parte externa da membrana plasmática dos glóbulos vermelhos O sistema imunológico reconhece e responde ao glicocálix  Substância A Substância B Substância H Alelo H---fucosil transferase Alelo O----------- Alelo A---N-acetilgalactosamil Alelo B---galactosil transferase transferase) Substância percursora básica Os antigénios A, B e O não são produtos primários dos genes que controlam a sua expressão, estes genes produzem enzimas glicosil- transferases específicas, que transportam açúcares, adicionando estes últimos a uma substância percursora básica na membrana dos eritrócitos dando origem à substância H (nota: o antigénio O é na realidade uma ausência de antigénio A ou B por inativação da respetiva enzima) Substância H  A especificidade antigénica H foi descoberta quando se percebeu que soros de alguns animais e extratos de algumas plantas (ex. Ulex europaeus) produziam aglutinação de eritrócitos humanos do grupo O. Ulex europaeus  Inicialmente pensou-se que esta especificidade era determinada pela atividade do gene O. Esta ideia foi abandonada quando se verificou que poderia ocorrer aglutinação igualmente de eritrócitos A, B e AB com soros anti-H. Sabe-se atualmente que a substância H é percursora das especificidades antigénicas A e B  Genes Grupo Produtos génicos recebidos sanguíneo (gene do cromossoma 9) OO O ----- AO, AA A N-acetilgalactosamil-transferase (Enzima A) OB, BB B galactosil-transferase (Enzima B) AB AB N-acetilgalactosamil-transferase galactosil-transferase - O alelo H determina a síntese da fucosil-transferase, que catalisa a adição da fucose ao percursor básico. - Os alelos A e B determinam a síntese de glicosil-transferases que catalisam a adição dos açúcares específicos à porção terminal da substância H. Nota: O alelo O produz uma enzima não funcional que não coloca nenhum açúcar na substância H  Fenótipo de “Bombay” A ausência da especificidade H foi explicada pela homozigotia (recessiva) do alelo h, num locus independente do sistema ABO, que se designou por locus H, e que resulta na incapacidade de produzir fucosil-transferase. Indivíduos com esta particularidade diz-se possuírem “fenótipo de Bombay”* (1%). O sistema ABO é então determinado por 2 loci: locus H (cromossoma 19) e locus ABO (cromossoma 9) * Bhende YM , Deshpande CK , Bhatia HM , Sanger R , Race RR , Morgan WT , Watkins WM. A "new" blood group character related to the ABO system. Lancet. 1952;1:903–4. Subdivisão de A  O antigénio A é heterogéneo e subdivide-se em A1 e A2. Resulta numa diferente sequência de aminoácidos na enzima transferase, que pode afetar a sua atividade. Passa a considerar-se 4 alelos com a seguinte relação de dominância [(A1>A2) = B] > O Este facto aumenta o nº de grupos sanguíneos de 4 para 6: Fenótipo Genótipo A1 A1A1; A1A2; A1O A2 A2A2; A2O B BB; BO A1B A1B A2B A2B O OO Secretores e Não secretores  As substâncias antigénicas A e B não estão confinadas às membranas dos eritrócitos, podendo ser encontradas noutras células (ex. linfócitos, plaquetas, endotélio capilar, venular e arterial, baço, medula óssea, mucosa gástrica).  Ocorrem também em fluidos orgânicos e secreções: saliva (maior concentração de antigénios), suco gástrico, bílis e leite. Nestes casos são glicoproteínas (hidrossolúveis) e não glicolípidos como nos eritrócitos.  Nem todos os indivíduos têm a capacidade de passar as substâncias A e B para os fluidos orgânicos - Não secretores (20 a 25 % da população europeia) – enquanto os que são capazes se designam Secretores. Fenótipo Genótipo Secretor Se Se; Se se Não secretor se se Característica determinada por um locus autossómico com 2 alelos – Se e se – em dominância e recessividade  Tipagem de grupos sanguíneos:. Acrescentar soros anti-A e anti-B aos eritrócitos a tipar. Acrescentar células (eritrócitos) A e B conhecidas aos plasmas dos indivíduos a tipar AULA PRÁTICA Tarefa 1: Reconhecimento de antigénios do sistema ABO em eritrócitos - Análise de grupos sanguíneos Tarefa 2: Determinação das especificidades A e B na saliva (com recurso ao “processo de inibição do anticorpo”)  Processo de “inibição do anticorpo” Determinação de especificidades A e B na saliva Exemplo para um indivíduo secretor do tipo A 40 µL saliva 40 µL 1 saliva 40 µL 40 µL anticorpo anti-A anticorpo anti-B (diluído) 2 (diluído) 40 µL 40 µL células tipo A células tipo B 3 Não aglutina Aglutina Nota: Que resultado esperar em indivíduos não secretores (tipo A, tipo B)? E secretor tipo B? E secretor tipo AB? E tipo O? Tipo sanguíneo Distribuição Distribuição em mundial Portugal Tipo O 47 % 42 % Tipo A 41 % 46 % Tipo B 9% 9% Tipo AB 3% 3% Sistema ABO e Transfusões sanguíneas (clinicamente as transfusões são isogrupo) Grupo AB. Aglutinogénios A e B Recetor. Não tem aglutininas no plasma universal Grupo A Pode receber. Aglutinogénios A sangue do tipo:. Tem aglutinina Anti-B AeO Grupo B Pode receber. Aglutinogénios B sangue do tipo:. Tem aglutinina Anti-A BeO Grupo O. Não tem aglutinogénios Dador universal. Tem aglutininas Anti-A e Anti-B Pode receber O 32  Sistema ABO e Transfusões sanguíneas: Tendo em conta a composição eritrocitária do dador e os anticorpos do recetor é possível a transfusão de sangue entre indivíduos de grupos diferentes. Contudo: (ex.) Se os anticorpos dum dador Tipo O estiverem em grande quantidade, a transfusão para um recetor Tipo A poderá provocar uma reação entre as células do recetor e os anticorpos do dador; os indivíduos do fenótipo de Bombay só Atualmente, em termos podem mesmo receber de si próprios pois estes possuem clínicos, é entendido como anticorpos anti-H (para se detetar se uma pessoa é preferível proceder a realmente O ou um falso O (fenótipo de Bombay), transfusões isogrupo (entre é necessário um teste em que é aplicado o anticorpo anti-H em uma gota de sangue: indivíduos do mesmo grupo aglutinação desta amostra, o indivíduo possui sanguíneo) genótipo referente ao sangue O; quando não há aglutinação , é um falso O)  Artigo científico para estudar Offner S. 2015. ABO Blood Groups. The American Biology Teacher 77(8): 583-586 Neste momento conhece-se a Biologia molecular do Sistema ABO, ao nível bioquímico e ao nível do ADN. Neste momento conhece-se a Biologia molecular do Sistema ABO, ao nível bioquímico e ao nível do ADN. Possível vantagem evolutiva para uma população ter mais do que um tipo sanguíneo; um indivíduo de uma população que sofra infeção por patógenos, com oligossacarídeos na sua superfície membranar semelhantes aos do grupo sanguíneo do indivíduo infetado, provavelmente causaria uma resposta imunológica menos vigorosa, e por isso seriam mais suscetíveis ao patógeno, ao contrário de indivíduos da mesma população de outro tipo sanguíneo.  Certos fosfolipídios estão confinados a um lado da membrana A maioria das membranas celulares são assimétricas: as duas metades da bicamada frequentemente incluem conjuntos notavelmente diferentes de fosfolipídios. Mas se as membranas surgem a partir do Retículo Endoplasmático (ER) com um conjunto uniformemente misturado de fosfolipídios, por ação de scramblases, como ocorre essa assimetria? Tudo começa no aparelho de Golgi em que a sua membrana contém outra família de enzimas de manipulação de fosfolipídios, as flippases. Essas enzimas removem fosfolipídios específicos do lado da bicamada voltado para o espaço exterior e posiciona-os na monocamada que fica de frente para o citosol (Figura 11–16B).  Figure 11–16 (A) Newly synthesized phospholipids are added to the cytosolic side of the ER membrane and then redistributed by enzymes that transfer them from one half of the lipid bilayer to the other. Biosynthetic enzymes bound to the cytosolic monolayer of the ER membrane (not shown) produce new phospholipids from free fatty acids and insert them into the cytosolic monolayer. Enzymes called scramblases then randomly transfer phospholipid molecules from one monolayer to the other, allowing the membrane to grow as a bilayer. (B) When membranes leave the ER and are incorporated in the Golgi, they encounter enzymes called flippases, which selectively remove phosphatidylserine (light green) and phosphatidylethanolamine (yellow) from the noncytosolic monolayer and flip them to the cytosolic side. This transfer leaves phosphatidylcholine (red) and sphingomyelin (brown) concentrated in the noncytosolic monolayer. The resulting curvature of the membrane may actually help drive subsequent vesicle budding. ER MEMBRANE:1) novos fosfolípidos são produzidos, a partir de ácidos gordos, e incluídos na camada citosólica do Retículo Endoplasmático; 2) as enzimas scramblases transferem (flip-flop) aleatoriamente as moléculas dos fosfolípidos permitindo um crescimento simétrico da bicamada (parte fica no ER, o restante será utilizado para fornecer porções de membrana a outros organelos, incluindo Aparelho de Golgi); GOLGI MEMBRANE: As enzimas flippases transferem (flip-flop) seletivamente as moléculas de fosfolípidos (fosfatidilcolina e esfingomielina concentradas na camada não citosólica); a curvatura resultante favorece a formação de vesículas.  A assimetria é preservada durante o transporte membranar As enzimas que adicionam os açúcares estão confinadas ao interior do Complexo de Golgi: os açúcares são adicionados somente às moléculas lipídicas da camada não citosólica (não há flippases para a transferência). Aquando da transferência membranar (formação de vesículas), a orientação de lípidos e proteínas é preservada, a monocamada citosólica no aparelho de Golgi continua como camada citosólica nas vesículas e no plasmalema. Todas as membranas celulares têm um distinto interior e exterior, aplicando-se aos fosfolípidos mas também às proteínas (o posicionamento destas Cytosol: contents of the main últimas é muito importante, pois a orientação de uma compartment of the cytoplasm, proteína dentro da bicamada lipídica é crucial para sua excluding membrane-enclosed organelles such as endoplasmic função). Entre os lipídios, aqueles que apresentam a reticulum and mitochondria. The cell distribuição mais desigual nas membranas celulares são fraction remaining after membranes, os glicolípidos, localizados principalmente na membrana cytoskeletal components, and other organelles have been removed. plasmática, e apenas na metade não citosólica da bicamada.  I-MEMBRANAS 3- Membranas: proteínas membranares As proteínas membranares são responsáveis por grande parte das funções das membranas (50% da massa do plasmalema das células animais). Cada tipo particular de membrana celular tem o seu conjunto de proteínas conferindo-lhe funções muito específicas: Transportadoras (nutrientes, metabolitos, iões) (ex: Bombas de Na+ ) Ancoradoras (ligam a membrana a macromoléculas; ligam filamentos intracelulares de actina a matrizes proteicas extracelulares (ex. Integrinas*) Recetoras ( ligam recetores extracelulares gerando sinais intracelulares que levam a célula a crescer e a dividir-se) (ex. recetores PDGF das plaquetas) Enzimas (catalizam a produção da molécula intracelular de sinalização AMPc (ex. Adenosil ciclase) *em virtude de seu papel na adesão, constituem componentes - chave no extravasamento de leucócitos, na agregação plaquetária, nos processos de desenvolvimento e na cicatrização de feridas; algumas células exigem adesão para sua proliferação, e a falta de fixação a uma matriz extracelular, através de integrinas, induz a apoptose.  Proteínas membranares (estrutura) Proteínas integrais (ligadas diretamente à bicamada lipídica, estão embebidas na membrana ou atravessam a membrana) (A) Transmembranares: apresentam região hidrofóbica e hidrofílica (a região hidrofóbica está no interior da bicamada, em frente às caudas hidrofóbicas dos lípidos; a região hidrofílica está exposta ao ambiente aquoso dos dois lados da membrana) (apresentam uma ou mais hélice α ou um barril β anfipáticos) (B) Associadas à camada lipídica interna por uma hélice α anfipática e localizadas inteiramente no interior do citosol; (C) Associadas à camada lipídica interna ou externa por uma ligação covalente a um ou mais grupos lipídicos; Proteínas periféricas (não atravessam a bicamada lipídica, podem estar associadas a proteínas integrais ou lípidos da membrana ) (D) Associadas a proteínas membranares de um lado ou outro da bicamada. Notas: (A) (B) (C) apenas podem ser removidas pela rutura da bicamada (com detergentes); D) São removidas através de processos extrativos mais simples, com concentrações crescentes de sal ou alterações de pH, sem rutura da bicamada  Proteínas transmembranares Hélice α: segmentos múltiplos funcionam como “poros aquosos” para a entrada de pequenas moléculas solúveis em água, especialmente iões inorgânicos Hélice α: segmentos simples muitas são recetores para sinais extracelulares ( Proteínas transmembranares Embora a hélice α seja de longe a forma mais comum em que uma cadeia Barril β polipeptídica cruza uma bicamada lipídica, a cadeia polipeptídica de algumas proteínas transmembranares cruzam a bicamada lipídica como uma folha β que é enrolada em um cilindro, formando uma estrutura semelhante a um barril chamada de barril β. Um dos exemplos mais marcantes de uma estrutura de barril β é encontrado nas proteínas porinas, que formam poros grandes e cheios de água nas membranas externas mitocondriais e bacterianas. (ex: proteínas porinas de E. coli com 16 faixas entrelaçadas) permitem a passagem de nutrientes e pequenos iões mas não antibióticos e toxinas; formam canais mais largos que as hélice α (segmentos múltiplos).  Proteínas transmembranares Bacteriorrodopsinas Hélice α: segmentos múltiplos (das mais conhecidas, atuam como bomba de protões) (proteínas transportadoras, cadeia polipeptídica com 7 hélices α ) pequenas proteínas (250 aminoácidos) da membrana de Halobacterium halobium (Archea dos sapais, halófilas); funcionam como proteínas transportadoras que bombeiam H+ (protões) para fora da bactéria indo buscar essa energia diretamente à luz do sol (através de uma molécula não proteica-retinal- de cor púrpura) convertendo-a em ATP. Na presença da luz solar, milhares de moléculas de bacteriorrodopsina bombeiam H para fora da célula, + gerando um gradiente de concentração de H+ através da membrana plásmica. A célula usa esses protões para armazenar Lago hipersalino na Namíbia com energia e convertê-la em ATP. H. halobium Plasmalema é reforçado pelo córtex celular (citoesqueleto) O córtex celular reforça o plasmalema: a forma da célula e as propriedades mecânicas do plasmalema são determinadas por uma rede de proteínas fibrosas ligadas à superfície citosólica da membrana (glóbulos vermelhos apresentam um córtex celular simples: células achatadas devido à ação da espectrina). A rede de espectrina é conectada à membrana por meio de proteínas de fixação intracelular que ligam a espectrina a proteínas transmembranares específicas. Os glóbulos vermelhos precisam do seu córtex principalmente para fornecer força mecânica à medida que são bombeados através dos vasos sanguíneos. A importância desta malha de espectrina é vista em ratinhos e humanos que apresentam anormalidades genéticas na estrutura da espectrina. Esses indivíduos são anémicos: têm menos glóbulos vermelhos do que o normal, esféricos em vez de achatados e são anormalmente frágeis. Figure 11–29 A cortex made largely of spectrin gives human red blood cells their characteristic shape. (A) Scanning electron micrograph showing human red blood cells, which have a flattened, biconcave shape. These cells lack a nucleus and other intracellular organelles. (B) In the cortex of a red blood cell, spectrin dimers (red) are linked end-to-end to form longer tetramers. The spectrin tetramers, together with a smaller number of actin molecules, are linked together into a mesh. This network is attached to the plasma membrane by the binding of at least two types of attachment proteins (shown here in yellow and blue) to two kinds of transmembrane proteins (shown here in green and brown). (A, courtesy of Bernadette Chailley.)  Mobilidade das proteínas membranares As proteínas, tal como os lipídios, podem mover-se livremente dentro do plano da bicamada. Esta difusão lateral foi inicialmente demonstrada pela fusão experimental de um célula de rato com uma célula humana para formar uma célula híbrida de tamanho duplo e, em seguida, monitorizar a distribuição de certas proteínas de ambas as células. No início, as proteínas de ambos estão confinadas às suas próprias metades da célula híbrida recém-formada, mas após ca. de 40 min. os dois conjuntos de proteínas misturam-se uniformemente em toda a superfície da célula. Contudo, a noção de que na membrana celular as proteínas deslocam-se livremente é bastante redutora: as células possuem mecanismos de confinamento de determinadas proteínas a locais precisos na bicamada criando assim regiões funcionais especializadas (Domínios de Membrana).  Domínios das proteínas membranares : Regiões membranares às quais as proteínas estão confinadas (A) ligadas ao citoesqueleto (B) ligadas a matriz extracelular de moléculas (C) ligadas a proteínas da superfície de outra célula (D) Barreiras de difusão (ex. céls do epitélio intestinal (barras negras) As células podem criar barreiras que restringem componentes particulares da membrana a um Domínio de Membrana. Nas células epiteliais do intestino, é importante que as proteínas transportadoras envolvidas na absorção de nutrientes estejam confinadas à superfície apical das células (que contactam com o conteúdo intestinal). Figure 11–31 The lateral mobility of plasma membrane proteins can be restricted in several ways. Proteins can be tethered to the cell cortex inside the cell (A), to extracellular matrix molecules outside the cell (B), or to proteins on the surface of another cell (C). Diffusion barriers (shown as black bars) can restrict proteins to a particular membrane domain (D).  Barreiras de difusão: (ex. células do epitélio intestinal) dado que estão barradas por proteínas que formam uma barreira contínua à volta da célula (“tight junction”) Tight junction: neste local, proteínas especializadas na junção formam um cinto contínuo ao redor da célula onde contacta com as células vizinhas,criando uma vedação entre as membranas plasmáticas adjacentes As proteínas da membrana não se podem difundir para além da junção. Figure 11–32 Membrane proteins are restricted to particular domains of the plasma membrane of epithelial cells in the gut. Protein A (in the apical membrane) and protein B (in the basal and lateral membranes) can diffuse laterally in their own membrane domains but are prevented from entering the other domain by a specialized cell junction called a tight junction. The basal lamina is a mat of extracellular matrix that supports all epithelial sheets (discussed in Chapter 20).  Hidratos de carbono* (monocamada não citosólica) (células eucarióticas) B- Funções A-Composição: 1) Proteção: 1) Glicoproteínas: proteínas protege de danos mecânicos e membranares estão ligadas a curtas químicos; Slimy surface*: cadeias de açúcares superfície viscosa/escorregadia (oligossacarídeos) (oligossacarídeos e polissacarídeos absorvem água), 2) Proteoglicanos: proteínas permite que células móveis (células membranares estão ligadas a um ou sanguíneas) não se colem umas às mais polissacarídeos de cadeia longa outras ou mesmo que passem através dos vasos sanguíneos 3) Glicolípidos 2) Reconhecimento: de célula-célula e adesão a outras * Formam o glicocálix: camada protetora células (ex: reconhecimento de um de hidratos de carbono na superfície não óvulo pelo espermatozoide) citosólica do plasmalema 3) Resposta à infeção: por bactérias Figure 11–33 Eukaryotic cells are coated with sugars. The carbohydrate layer is made of the oligosaccharide side chains attached to membrane glycolipids and glycoproteins, and of the polysaccharide chains on membrane proteoglycans. As shown, glycoproteins that have been secreted by the cell and then adsorbed back onto its surface can also contribute. Note that all the carbohydrate is on the external (noncytosolic) surface of the plasma membrane.  Resposta à infeção bacteriana Fig: O reconhecimento da camada de hidratos de carbono nos neutrófilos é o primeiro passo para a sua migração para fora do vaso sanguíneo até aos locais de infeção. Selectinas (lectinas-proteínas transmembranares) são produzidas pelas células endoteliais dos vasos sanguíneos, em resposta ao sinal químico que vem do local da infeção; as lectinas reconhecem determinados açúcares carregados por glicolípidos e glicoproteínas da membrana dos neutrófilos, aos quais se ligam, despoletando uma interação forte proteína-proteína (não representada na figura) que leva à saída dos neutrófilos dos vasos sanguíneos. Figure 11–37 The recognition of the cell-surface carbohydrate on neutrophils is the first stage of their migration out of the blood at sites of infection. Specialized transmembrane proteins (called lectins) are made by the endothelial cells lining the blood vessel in response to chemical signals emanating from a site of infection. These proteins recognize particular sugar groups carried by glycolipids and glycoproteins on the surface of neutrophils (a type of white blood cell) circulating in the blood. The neutrophils consequently stick to the endothelial cells that line the blood vessel wall. This association is not very strong, but it leads to another, much stronger protein–protein interaction (not shown) that helps the neutrophil slip between the endothelial cells, so it can migrate out of the bloodstream and into the tissue at the site of infection (Movie 11.7). 4- Plasmodesmos (células vegetais) Ligações entre células animais tais como as “tight junction” são impossíveis em células vegetais devido à estrutura rígida da parede celular. Desta forma os plasmodesmos permitem ligações intercelulares nos vegetais. Plasmodesmos são ligações citoplasmáticas entre células vegetais contíguas, através de canais abertos na parede celular (40-50 nm de Ø); permite a passagem de pequenas e grandes moléculas (incluindo proteínas e RNA reguladores: o controlo do fluxo de reguladores transcritómicos e RNA reguladores de uma célula para outra é importante no desenvolvimento das plantas) permitem a difusão passiva de moléculas pequenas (condução da seiva elaborada através das placas crivosas dos elementos dos tubos crivosos); controlam ativamente o transporte de proteínas e ácidos nucleicos; não são canais passivos, são regulados, podem alargar permitindo a passagem de macromoléculas e de vírus. transporte simplástico: a continuidade do citoplasma entre células (simplasto) é feita através dos plasmodesmos: asseguram a distribuição de nutrientes; resposta sincronizada das células de um tecido a um determinado sinal (ex: hormona vegetal- indispensável nas plantas pois não possuem sistema nervoso); a sua densidade pode variar entre 0.1 e 10 plasmodesmos/µm2 de parede celular (as células meristemáticas mais pequenas possuem milhares de interconexões com as células vizinhas); nas células que desenvolvem parede secundária, os plasmodesmos estão concentrados em zonas de pontuações (interrupções na parede secundária) O retículo endoplasmático liso atravessa os plasmodesmos formando uma estrutura tubular, o desmotúbulo (ocupa grande parte do volume do plasmodesmo, apenas deixa espaço para o movimento de pequenos metabolitos e iões). Cada plasmodesmo é revestido por membrana plasmática comum às duas células ligadas.  Biologia Celular Unidade Programática Compartimentação e comunicação celulares- aula teórica 2 1º Semestre Ano letivo 2024/2025 Bibliografia Alberts B., Brey D.; Hopkin K.; Johnson A.; Lewis J; Raff M., Roberts K. and Walter P. 2019. Essential Cell Biology. Chap.20 (part) and 18 (part). 5th edition. Garland Science, New York. 734 pp. Azevedo, C.; Sunkel, C.E. 2012. Biologia Celular e Molecular. Cap. 3. Membranas biológicas; Cap. 29. Célula Vegetal 5ª Edição. Lidel, Lisboa.629 pp. Todos os processos celulares envolvem energia, estando dependentes, direta ou indiretamente, de barreiras biológicas: as membranas e as paredes  II- PAREDE CELULAR camada de espessura variável nos diferentes tipos de células; situa-se na face exoplasmática da membrana plasmática (plasmalema); presente nos vegetais, bactérias e fungos. parMed ep flo xil esc parCor Silene gallica L. (Caryophyllaceae): corte transversal caule (ep: epiderme; esc: esclerênquima (parênquima lenhificado); flo: floema; xil: xilema; parMed: parênquima medular; parCor: parênquima cortical). Célula vegetal: grande diversidade de tamanho, forma, conteúdo e função (ex: algumas exercem a sua função só depois de mortas- ex: vasos xilémicos); grande capacidade de adaptação às condições ambientais (ex: em condições de xerofitismo, as epidermes (tecido epidérmico) apresentam-se mais espessas, deposição de substâncias adicionais) totipotencialidade (diferenciação, multiplicação, re-diferenciação, praticamente todas as células mantêm a capacidade de originar um organismo completo) Sambucus nigra L.(Viburnaceae) Sambucus nigra: atividade antioxidante e antineurodegenerativa https://doi.org/10.33 90/molecules261648 29  Parede celular (funções): estrutura dinâmica, complexa, sofre grandes alterações ao longo da vida, variedade de funções cruciais: determina tamanho e forma das células (implicações na textura do tecido e forma final dos órgãos); suporte e rigidez mecânica (1) para que as plantas possam atingir estaturas elevadas (mais de 100 metros, Sequoia spp.) e (2) folhas finas e expandidas mais rentáveis na fotossíntese (semelhantes a “painéis solares”); comunicação intercelular (plasmodesmos); proteção e defesa contra agentes patogénicos; desenvolvimento da pressão hidrostática interna (pressão de turgescência*-principal força impulsionadora da expansão celular); impede a célula de rebentar quando sujeita a um meio hipotónico; Fig: Corte transversal de reserva de hidratos de carbono que podem ser metabolizados folha de alface (sementes de linhaça- Linum usitatissimum L. (Linaceae;) contém grandes quantidades de lenhina que se transforma em lenhana sob a ação das bactérias do trato intestinal (composto fenólico, princípio ativo contra vários (SEM). As células tipos de cancro ) estão ligadas umas às outras *-responsável pelo suporte e rigidez mecânica nas folhas e plantas herbáceas não lenhosas (é devido à pressão a força que provoca a entrada da água na célula, por osmose, e permite o equilíbrio com a pressão hidrostática que se exerce sobre a parede celular do próprio protoplasto). de turgescência A turgescência permite a manutenção da forma das células. Uma diminuição da turgescência manifesta- se quando a planta murcha. https://powo.science.kew.org/ Flora on (Flora de Portugal Interativa) https://flora-on.pt/ Linum bienne L. https://powo.science.kew.org/  Parede celular (estrutura): esqueleto microfibrilhas de celulose, embebido numa matriz de polissacarídeos, juntamente com proteínas estruturais, proteínas enzimáticas, iões, compostos fenólicos, que se associam em rede, através de ligações covalentes e não covalentes, às microfibrilhas de celulose (a estrutura em rede confere grande capacidade de resistir a forças de tensão e compressão). Fig. 20-5. Modelo de uma porção de parede celular primária (planta). As microfibrilas de celulose (verde) fornecem resistência à tração (força tensil). Outros polissacarídeos tais como as hemiceluloses (filamentos vermelhos) e pectina (polissacarídeo, azul) formam um reticulado com a celulose, preenchendo os espaços entre as microfibrilas, proporcionando resistência à compressão. A lamela média (amarela) é rica em pectina e é a camada que cimenta a parede celular de duas células contíguas. Figure 20–5 A scale model shows a portion of a primary plant cell wall. The green bars represent cellulose microfibrils, which provide tensile strength. Other polysaccharides (red strands) crosslink the cellulose microfibrils, while the polysaccharide pectin (blue strands) fills the spaces between the microfibrils, providing resistance to compression. The middle lamella (yellow) is rich in pectin and is the layer that cements one cell wall to another. Parede celular (constituída por 2-3 camadas): a) Lamela média: camada mais externa, comum a duas células contíguas (rica em polissacarídeos pécticos); b) Parede primária: camada mais interna (quando não existe parede secundária) c) Parede secundária: quando existe é a camada mais interna, pode atingir grande espessura, funções sobretudo de suporte; geralmente com 3 subcamadas distintas que diferem em espessura, orientação de microfibrilas e composição (camada interior e exterior- microfibrilhas orientadas transversalmente; camada mediana- microfibrilhas orientadas longitudinalmente) Nota: distingue-se da parede primária por apresentar baixa concentração de pectinas e diferenças a nível das hemiceluloses. OBSERVAÇÂO EM TEM (Transmission Electron Microscopy) É possível distinguir diversas camadas com diferentes densidades (representam a deposição de diversos componentes durante o crescimento da célula). Fig: Parede Celular (esquerda: corte esquemático de paredes contíguas; direita: observação em TEM de paredes contíguas) Parede celular (composição química): Nota: a quantidade relativa de celulose, hemicelulose, pectinas, proteínas e lenhina depende: 1) da espécie; 2) tipo de célula; 3) tipo de tecido; 4) fase do ciclo de vida; 5) condições ambientais. Celulose: principal esqueleto da parede; Hemiceluloses: as microfibrilhas de celulose sofrem ligações cruzadas estabelecidas por hemiceluloses; Pectinas: formam um gel hidratado onde a rede celulose-hemicelulose está embebida; Proteínas: funções estrutural, de reconhecimento (sinalização) e catalíticas função estrutural: expansina (até 15% da constituição da parede), estudos sugerem ser necessária para formar um esqueleto que serve de molde para a deposição de pectinas, após a divisão celular; função de sinalização: proteínas arabinogalactânicas (AGPs), são proteoglicanos, parecem ser específicas para determinados tecidos, podem ser também estruturais; Lenhina: compõe polímeros altamente ramificados, funciona como cola entre as microfibrilas de celulose; juntamente com a celulose é um dos componentes principais da parede secundária; previne os vasos de xilema de colapsarem (é hidrófoba, importante para a eficiência do transporte de água) Cutina e suberina: células especializadas produzem estes polímeros de ácidos gordos que se depositam na parede celular como componentes adicionais (conferem impermeabilidade e resistência a infeções)  Os tecidos vegetais são fortalecidos pelas paredes celulares (A) CAULE: Secção transversal do caule de Arabidopsis, submetido a corantes fluorescentes que evidenciam paredes com diferentes polissacarídeos - celulose a azul e pectina a verde. As próprias células são transparentes e invisíveis (não coradas) nesta preparação.Regiões ricas em ambas (celulose e pectina) aparecem brancas. A pectina predomina nas camadas mais externas de células, que têm apenas paredes celulares pimárias (depositada enquanto a célula ainda está crescendo). A celulose é mais abundante nas camadas internas, que são mais espessas, mais paredes celulares secundárias rígidas (depositadas após teminar o crescimento celular). (B) RAIZ: Células e suas paredes celulares primárias são claramente vistas nesta foto de TEM das células jovens da raiz da mesma planta. Estas células são muito menores do que as do caule, como pode ser percebido pelas diferentes barras de escala nas duas fotos.  Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. A. thaliana foi a primeira planta a ter o genoma completamente sequenciado, sendo uma planta modelo em estudos genéticos. https://powo.science.kew.org/ Parede celular (biossíntese): (A) A citocinese (início da telófase) resulta da formação de uma estrutura especializada, o fragmoplasto; (B) O fragmoplasto forma-se a partir do conjunto de microtúbulos do fuso acromático, guiando vesículas derivadas do Complexo de Golgi (fragmossomas) que contêm componentes da parede celular, que migram através do citoesqueleto e se fundem posteriormente levando à formação da nova parede celular (PLACA CELULAR); A nova parede celular progride do centro para a periferia até atingir as membranas plasmáticas e paredes celulares da célula-mãe; (C) A membrana plasmática e a membrana que rodeia a nova parede celular fundem-se, separando completamente as duas células-filha.  Fig: Esquema explicativo da biossíntese da parede celular Inicialmente as vesículas contêm essencialmente polissacarídeos pécticos e expansina (que formam a lamela média), à medida que a parede vai crescendo outros polissacarídeos não celulósicos vão sendo depositados (produzidos e modificados no retículo endoplasmático e complexo de Golgi, respetivamente). A formação da celulose é catalisada pela celulose-sintetase na superfície da célula (complexo enzimático, de proteínas integrais da membrana plasmática, com seis subunidades formando uma roseta localizada na membrana plasmática, que se agrupam em unidades de 6). As rosetas de celulose-sintetase movem-se na membrana plasmática à medida que as fibrilas de celulose são sintetizadas, sendo a sua orientação determinada por microtúbulos ligados à membrana plasmática: o citoesqueleto controla a forma da célula vegetal e modela os tecidos das plantas. A formação da parede implica uma coordenação entre: 1) a síntese de microfibrilas de celulose (na superfície do plasmalema); 2) a síntese e glicosilação de proteínas e de enzimas de modificação da parede (no retículo endoplasmático rugoso); 3) a síntese de todos os polissacarídeos não celulósicos (no complexo de Golgi).  As microfibrilhas de celulose resultam de um feixe de moléculas de celulose (celulose: cadeias não ramificadas de dissacarídeos de glicose A orientação das microfibrilhas de celulose depositadas é determinada pela invertidas entre si). orientação dos microtúbulos intracelulares. (as celulose sintetase são proteínas integrais que sintetizam continuamente microfibrilhas de celulose na face externa da membrana plasmática; os microtúbulos estão fixos ao plasmalema por proteínas transmembranares). Parede celular (expansão): As células vegetais resultam de células estaminais (meristemas apicais e intercalares) que se mantêm sempre ativas durante toda a vida da planta; Cada célula resultante de uma célula meristemática pode crescer 10 a 1000 x mais (até 10.000 x mais nos vasos condutores de xilema). No processo de crescimento, a parede mantém a espessura e integridade estrutural (cria-se uma força mecânica- pressão de turgescência- que enfraquece determinados pontos (quebra de ligações por endoglucosidases, endotransglucosidases) para que outros polímeros sejam introduzidos (processo ainda pouco conhecido). Parede celular (forma da célula): A celulose tem elevada força tênsil*, a forma final da célula é ditada pelo padrão de orientação das microfibrilhas de celulose, por sua vez determinado pelo conjunto de microtúbulos que direcionam a atividade da celulose-sintetase. Células arredondadas: microfibrilhas de celulose dispersas e não alinhadas; Células alongadas: microfibrilhas de celulose alinhadas em orientação perpendicular relativamente ao eixo de alongamento (ao retirar a parede, por ação de celulases e pectinases, a célula adquire o formato redondo) * medida da tensão máxima que um material pode suportar sem quebrar A parede celular nas plantas funciona como uma interface para as interações planta-micróbio. Os micróbios são importantes na absorção de nutrientes e outras substâncias através das raízes. Por outro lado, a capacidade dos micróbios em decompor os polissacarídeos da parede celular contribui para a patogenicidade microbiana exercida sobre as plantas. As plantas desenvolveram mecanismos para impedir a degradação das suas paredes, nomeadamente a acumulação de substâncias antimicrobianas. Contudo o papel da parede celular nas interações planta-micróbio ainda não é totalmente compreendido pela comunidade científica. Neste artigo são discutidas 4 funções da parede celular no contexto das interações planta-micróbio: defesa física, acumulação de compostos antimicrobianos, produção de elicitores derivados da parede, e fornecimento de fontes de carbono. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0981942822004697?via%3Dihub  Biologia Celular Unidade Programática 2 Compartimentação e comunicação celulares aula prática 1º Semestre Ano letivo 2024/2025  Identificação de especificidades antigénicas do sistema ABO Objetivos gerais - Identificar processos de reconhecimento da célula e sua associação com a membrana celular. - Reconhecer algumas das moléculas constituintes da membrana celular e suas funções. - Identificar interações entre moléculas (ex. antigénio/anticorpo). Nota introdutória O sistema ABO é, ainda hoje, o sistema de grupos sanguíneos mais conhecido em humanos, fundamentalmente, pela sua importância nas transfusões. Os antigénios deste sistema são estruturas macromoleculares (predominantemente glicolípidos) localizadas na superfície extracelular da membrana dos eritrócitos. Os anticorpos associados (anti-A e anti- B) ocorrem no plasma e são imunoglobulinas (IgM e IgG) produzidas nos primeiros anos de vida. Os procedimentos utilizados na tipagem de grupos sanguíneos baseiam-se no princípio da aglutinação, em que os eritrócitos humanos, que possuam antigénios A e/ou B, aglutinam na presença de anticorpos dirigidos contra esses antigénios específicos. As moléculas antigénicas A e B não estão, contudo, confinadas à membrana dos eritrócitos, podendo ser encontradas em células da maioria dos tecidos, ou ainda em fluidos/secreções (ex. saliva, suco gástrico, bílis e leite). Estima-se que cerca de 80 % dos indivíduos consegue segregar as substâncias A e B nos fluidos - denominam-se Secretores. Assim, a saliva pode ser usada na determinação do tipo sanguíneo, pelo processo de “inibição do anticorpo”.  Parte I Reconhecimento de antigénios do sistema ABO em eritrócitos - Análise de grupos sanguíneos Materiais - Anticorpos monoclonais, respetivamente anti-A, anti-B e anti-AB em solução (Nota: evitar o contacto com a pele) - Amostras 1 e 2 - suspensão a 3% de eritrócitos em tampão (Nota: manipular as amostras de sangue de acordo com os princípios de boas práticas laboratoriais) - Luvas - 6 Lâminas de vidro Procedimento 1. Colocar 40 µL de reagente anti-A, anti-B ou anti-AB no centro de uma lâmina de vidro (usando diferentes lâminas para cada reagente). Repetir o procedimento tantas vezes, quantas as amostras a analisar. 2. Ressuspender a amostra 1 (agitando suavemente) e adicionar 40 µL a cada uma das 3 lâminas. Repetir o procedimento para a amostra 2. 3. Inclinar cada lâmina em movimentos circulares, sem verter a mistura e observar a presença (ou ausência) de aglutinação. 4. Assinalar os resultados no quadro seguinte e determinar o tipo de antigénios presente nos eritrócitos das amostras 1 e 2. Reagente Amostra 1 Amostra 2 Anti-A Anti-B Anti-AB (+) Aglutinação; (–) Ausência de aglutinação  Parte II Determinação das especificidades A e B na saliva Materiais - Reagente anti-A e reagente anti-B (anticorpos), soro fisiológico, suspensões a 3% de eritrócitos tipo A e tipo B - 2 Lâminas de vidro, microtubos - Banho-maria, Centrífuga Procedimento 1. Lavar a boca com água. 2. Colher cerca de 1 mL de saliva para um microtubo. 3. Imediatamente após a colheita, aquecer a saliva em banho-maria a 100 oC, durante 20 minutos. 4. Centrifugar a amostra de saliva durante 10 minutos a 10.000 rpm para separar resíduos de alimentos e células descamadas (sedimento ou pellet) e isolar o sobrenadante. 5. Diluir 15x o reagente anti-A e o reagente anti-B (anticorpos) em soro fisiológico (ex. 10 µL anticorpo + 140 µL soro fisiológico). 6. Misturar numa lâmina de vidro, 40 µL de saliva (sobrenadante) e 40 µL anticorpo A diluído. Repetir o procedimento numa outra lâmina, utilizando agora anticorpo B diluído. Agitar suavemente, inclinando cada lâmina em movimentos circulares, sem verter a mistura. Deixar atuar à temperatura ambiente durante 20 minutos. 7. A cada lâmina/mistura, adicionar igual volume (40 µL) da suspensão a 3% de eritrócitos de tipo A na lâmina com anticorpo A, e eritrócitos de tipo B na lâmina com anticorpo B. Agitar suavemente, inclinando cada lâmina em movimentos circulares, sem verter a mistura. 8. Deixar atuar durante alguns minutos à temperatura ambiente. 9. Observar a ocorrência (ou não) de aglutinação e interpretar os resultados. 10. Discutir os resultados com base nas moléculas e estruturas celulares intervenientes no processo.  Processo de “inibição do anticorpo” Determinação de especificidades A e B na saliva Exemplo para um indivíduo secretor do tipo A 40 µL saliva 40 µL 1 saliva 40 µL 40 µL anticorpo anti-A anticorpo anti-B (diluído) 2 (diluído) 40 µL 40 µL células tipo A células tipo B 3 Não aglutina Aglutina Nota: Que resultado esperar em indivíduos não secretores (tipo A, tipo B)? E secretor tipo B? E secretor tipo AB? E tipo O?