Biologia Celular - Capítulo 6 - Retículo Endoplasmático PDF

fuso mitótico. Na prática clínica, os antimitóticos são utilizados para paralisar o crescimento de tumores. Cada droga afeta componentes específicos do citoesqueleto de forma específica. Assim, podemos citar a faloidina, a citocalasina, e a latrunculina como exemplos de drogas que atuam nos filament...

fuso mitótico. Na prática clínica, os antimitóticos são utilizados para paralisar o crescimento de tumores. Cada droga afeta componentes específicos do citoesqueleto de forma específica. Assim, podemos citar a faloidina, a citocalasina, e a latrunculina como exemplos de drogas que atuam nos filamentos de actina. Já a colchicina, colcemida, taxol, vimblastina, vincristina e nocodazol são exemplos de drogas que atuam especificamente nos microtúbulos. Qualquer que seja a droga e sua ação no citoesqueleto, em geral o resultado é a interrupção da mitose em uma de suas fases, com a consequente morte celular. 5.5 Como a interrupção da mitose pode auxiliar no tratamento de tumores? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Inserir REF e exercícios Capítulo 6 Retículo Endoplasmático Leandro Petinari Introdução: O retículo endoplasmático (RE) é um posistema de canais revestidos r membrana interconectados dentro do citoplasma, que delimitam uma cavidade conhecida como luz ou lúmen. Estes canais assumem várias formas, incluindo cisternas (sacos achatados), túbulos e vesículas. Pode-se estruturalmente distinguir dois tipos de retículo, o Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) e o Retículo Endoplasmático Liso (REL) (Fig. 6.2). O RER apresenta ribossomos associados as suas membranas e tem como principal função a síntese de proteínas, já o REL ou agranular é desprovido de ribossomos em sua superfície e sua função está associada com muitos processos metabólicos, incluindo destoxificação e síntese de fosfolipídios, colesterol e outros esteroides. As membranas do retículo endoplasmático liso servem como superfícies para a fixação de muitos sistemas enzimáticos, por exemplo, a enzima citocromo P450, que está envolvida em importantes mecanismos de destoxificação e fica, assim, acessível aos seus substratos, os quais geralmente são lipofílicos. Figura 6.1 – Compartimentos celulares e suas relações com o transporte de substâncias. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 723. Figura 6.2 - A- Micrografia eletrônica RER de célula pancreática exócrina, evidenciando os ribossomos em sua superfície. B- Micrografia eletrônica REL em célula secretora de hormônio esteroide. C- reconstrução tridimensional de uma região do RE liso e rugoso em uma célula de fígado. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 725. Estrutura: Por causa da sua dimensão, a estrutura do RE só pode ser observada ao microscópio eletrônico. O RE está presente em todas as células eucarióticas e sua membrana ocupa mais da metade do conteúdo de membranas das células. A membrana do RE é contínua à membrana externa do envoltório nuclear que estão organizadas na forma de túbulos e vesículas interconectados (fig. 6.2) envolvendo o espaço interno do lúmen do RE. A luz eletrolúcida ocupa um espaço de aproximadamente 50 nm. Retículos rugoso e liso podem estar presentes em uma mesma célula, formando uma estrutura contínua. A associação temporária dos ribossomos às membranas do RE é determinada pelo estado fisiológico da célula, ou seja, áreas de REL podem ser substituídas por RER no caso de respostas celulares que envolvem intensa síntese proteica. O inverso também pode ocorrer. Havendo a necessidade de eliminação de substâncias tóxicas, áreas de RER dos hepatócitos são substituídas por REL, com capacidade de destoxifcação. Essa capacidade de intercoversão demonstra que o RE é uma organela bastante dinâmica. 6.1 Os anabolizantes atuam acelerando a síntese de fibrilas musculares. Diante dessa informação, como essas substâncias agem na célula? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Composição Química: Membranas do RE: à semelhança das demais biomembranas, as membranas do RE são formadas por uma bicamada lipídica com proteínas associadas (Tabela 1). Os lipídios presentes correspondem a 30% do seu conteúdo, sendo principalmente fosfolipídios com ácidos graxos de cadeias curtas e insaturadas. O conteúdo de colesterol e glicolipídios é baixo. Os componentes lipídicos estão dispostos assimetricamente nas membranas do RE. Tabela 1: Comparação entre os lipídios presentes em algumas membranas celulares de hepatócitos. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 324. Lúmen: A luz do RE é aquosa e de composição bastante variada, dependendo do tipo celular em questão (Tabela 2). As substâncias mais abundantes na luz correspondem aos principais produtos de secreção de cada tipo celular. Também podem ser encontradas proteínas solúveis residentes do RE, como enzimas e chaperonas, que têm função de atuar no transporte e na modificação dos produtos de secreção e lipídios aí sintetizados. Tabela 2: Os principais produtos de secreção de uma célula são os componentes mais abundantes na luz do seu RE. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 325. Aspectos Funcionais: 6.2 A síntese proteica inicia-se em ribossomos livres no citosol. Como a síntese de proteínas de secreção é direcionada ao RE? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Figura 6.3 – Principais funções do Retículo Endoplasmático. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 327. Síntese de Proteínas Os ribossomos livres sintetizam proteínas que permanecem dentro das células, seja dentro do citoplasma ou direcionados para organelas delimitadas por uma dupla membrana, como o núcleo e as mitocôndrias. Os ribossomos ligados ao RE habitualmente sintetizam proteínas destinadas a sair da célula (Fig 6.5), ou, pelo menos, a estabelecer contato com o exterior da célula a partir de uma posição na membrana celular. Essas proteínas são divididas em três classes principais: proteínas secretoras (proteínas exportadas pela célula), proteínas lisossômicas e proteínas que se estendem pela membrana plasmática. Praticamente todas as proteínas integrais da membrana da célula, com a exceção daquelas localizadas nas membranas das mitocôndrias, são formadas por ribossomos ligados ao RE. Sequências Sinal: A síntese de proteínas destinadas a sair da célula ou a ser inseridas na membrana plasmática começa em ribossomo livre; entretanto, pouco depois do início da síntese, ela é interrompida até que o ribossomo seja direcionado para o lado citoplasmático do retículo endoplasmático. Essa interrupção ocorre com a síntese do peptídeo sinal que direciona a síntese proteica ao RE. Quando o ribossomo é atracado na membrana do RE, a síntese de proteínas começa novamente. À medida que a cadeia peptídica recém-formada sai do ribossomo, ela é transportada durante a tradução através da membrana para o lúmen do retículo endoplasmático usando um complexo proteico, o translocon. Os ribossomos livres que estão sintetizando proteínas para uso nas células são idênticos àqueles ligados ao RE, a proteína que está sendo sintetizada, entretanto, apresenta a sequencia sinal que para a síntese proteica. A sequência sinal é uma sequência de 9 a 12 resíduos de aminoácidos hidrofóbicos, contendo, algumas vezes, aminoácidos de carga positiva. Essa sequência situa-se habitualmente perto da extremidade aminoterminal da cadeia polipeptídica nascente. A presença da sequência sinal identifica o peptídeo nascente como um peptídeo que precisa cruzar a membrana do RE. Algumas sequências sinal são mantidas na proteína madura, enquanto outras são clivadas por uma peptidase sinal no lado luminal da membrana do RE. Figura 6.4 - Sequências sinal aminoterminais de algumas proteínas secretoras e da membrana plasmática dos eucariotos. O cerne hidrofóbico (em amarelo) é precedido de resíduos básicos (em azul) e seguido de um sítio de clivagem (em vermelho) para a peptidase sinal. Fonte: Stryer. Bioquímica, 7ª ed., 2014, página: 1476. Partícula de Reconhecimento de Sinal (SRP, do inglês signal recognition particle): a partícula de reconhecimento de sinal reconhece a sequência sinal e liga-se à sequência e ao ribossomo tão logo a sequência sinal saia do ribossomo. A seguir, a SRP orienta o ribossomo e a sua cadeia polipeptídica nascente para a membrana do RE. A SRP liga-se a todos os ribossomos, porém liga-se firmemente apenas aos ribossomos que exibem a sequência sinal. O SRP examina os ribossomos até localizar um que exiba uma sequência sinal. Após a ligação da SRP à sequência sinal, as interações entre o ribossomo e a SRP ocupam o sítio de ligação do fator de alongamento, interrompendo, assim, a síntese de proteínas. O receptor de SRP (SR): o complexo SRP-ribossomo difunde-se para o retículo endoplasmático, onde a SRP liga-se ao receptor de SRP junto ao translocon. Figura 6.5 - Endereçamento do peptídeo. (1) A síntese de proteínas começa nos ribossomos livres. (2) Após a sequência sinal ter saído do ribossomo, ela é ligada pela SRP, e a síntese de proteínas é interrompida. (3) O complexo SRP-ribossomo atraca com o receptor de SRP na membrana do RE. (4) A SRP e o seu receptor hidrolisam simultaneamente os GTP ligados. A síntese de proteínas recomeça, e a SRP está livre para se ligar a outra sequência sinal. (5) A peptidase sinal pode remover a sequência sinal quando entra no lúmen do RE. (6) A síntese de proteínas continua à medida que a proteína é sintetizada diretamente no RE. (7) Com o término da síntese de proteínas, o ribossomo é liberado. (8) O túnel de proteína no translocon se fecha. Fonte: Stryer. Bioquímica, 7ª ed., 2014, página: 1478. Transferência de proteínas transmembrana: Nem todas as proteínas sintetizadas por ribossomos associados ao RE são solúveis e têm como destino a luz dessa organela. São sintetizadas também proteínas associadas à membrana. As proteínas transmembrana apresentam segmentos hidrofóbicos inseridos na membrana do RE na forma de α-hélice. Sua síntese segue o modelo descrito anteriormente. A inserção de um segmento hidrofóbico pode acontecer de duas formas diferentes. Por exemplo, se a proteína não possui o sítio de clivagem para o peptídeo sinal, ela interage com a membrana pelo próprio peptídeo sinal. Em outro exemplo, a clivagem do peptídeo sinal ocorreria normalmente, mas uma segunda sequência hidrofóbica na estrutura da proteína seria inserida na membrana do RE sem interferir na continuidade da síntese proteica. Nesses dois casos, acontece a inserção de apenas uma sequência hidrofóbica atravessando a membrana, formando assim as proteínas transmembrana unipasso (Fig 6.6). Entretanto, como se sabe, pode haver mais de uma sequência hidrofóbica na estrutura final de uma proteína, formando as proteínas transmembrana multipasso (Fig 6.7). O peptídeo sinal pode ou não fazer parte da estrutura final da proteína, sendo que duas ou mais sequências hidrofóbicas são inseridas uma a uma na membrana conforme a síntese prossegue. Figura 6.6 - Proteínas transmembrana unipasso. A - Representação de uma proteína, sendo a sequência hidrofóbica a própria sequência sinal. B - Nessa outra proteína, a sequência sinal foi clivada e a sequência transmembrana é uma segunda sequência hidrofóbica da estrutura da proteína. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 329. Figura 6.7 - Proteína transmembrana multipasso. Nesse esquema está representada a proteína rodopsina, presente na retina de mamíferos. Essa proteína ancora-se à membrana do RE por sete regiões hidrofóbicas (em laranja). A região aminoterminal está localizada na luz do RE, possuindo dois oligossacarídeos ligados (em rosa), e a região carboxiterminal está localizada no citoplasma.Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 330. As proteínas no interior do RE podem sofrer glicosilação. A glicosilação do RE ocorre em resíduos de asparagina e o grupo amino lateral da asparagina recebe um bloco inteiro de oligossacarídeos, glicosilação N-ligada e são direcionados ao Complexo de Golgi para modificações, como remoção e adição de oligossacarídeos. Ainda no RE podem sofrer remoção de uma manose e três oligossacarídeos. Figura 6.8 - Oligossacarídeo precursor ligado à asparagina, N-ligado. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 737. Para que a proteína adquira sua conformação secundária ou terciária, as chaperonas (proteínas companheiras) do RE vão agir. A chaperona BIP (binding protein) se associa a regiões hidrofóbicas das proteínas do RE alterando a conformação inicial, permitindo assim uma nova conformação proteica. Outro conjunto de chaperonas são as PDIs (protein dissulfid isomerase), que permitem a formação correta de pontes dissulfeto nas proteínas da luz do RE. Síntese de Lipídios A maioria das bicamadas lipídicas é montada no RE, a membrana do RE sintetiza quase todas as classes de lipídios, incluindo fosfolipídios e colesterol necessários à produção de novas membranas celulares. Como por exemplo o fosfolipídio fosfatidilcolina, formado a partir da colina, de dois ácidos graxos e de glicerolfosfato. Primeiramente, dois ácidos graxos são ligados a um glicerolfosfato, produzindo um ácido fosfatídico. Essa reação acontece no citoplasma e é catalisada por uma aciltransferase ligada à membrana do RE. O ácido fosfatídico é um composto anfipático compatível com a bicamada lipídica em que é inserido. Na primeira etapa, que é comum para os diferentes fosfolipídios sintetizados, acontece o crescimento da face citoplasmática da membrana do RE, na qual se encontram as enzimas responsáveis pela síntese dos fosfolipídios. Na segunda fase, acontece a diferenciação da cabeça polar dos fosfolipídios pela inserção de inositol, serina, etanolamina ou colina, formando diferentes fosfolipídios (Fig 6.9). Como o crescimento da bicamada lipídica ocorre na face citosólica, existem translocadores de fosfolipídios, em especial as flipases, que se incumbem de equilibrar a quantidade de lipídios nas duas faces da membrana. Esses translocadores atuam rapidamente, promovendo um equilíbrio quantitativo na bicamada. Entretanto, a movimentação é preferencial para alguns dos fosfolipídios, em especial a fosfatidilcolina, gerando uma assimetria qualitativa na membrana. Essa assimetria é encontrada em todos os sistemas de membranas celulares. Figura 6.9 - Síntese de fosfatidilcolina na membrana do RE. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 743. Síntese de ceramidas: ceramidas são precursoras dos glicoesfingolipídes e esfingomielina. São formadas, também pela ação da aciltranferase, pela ligação de uma esfingosina e um ácido graxo. Figura 6.10 - Papel dos translocadores de fosfolipídios na síntese da bicamada lipídica. (A) uma vez que novas moléculas de lipídeos são adicionadas somente a metade citosólica da bicamada e que as novas moléculas não se movem espontaneamente de uma monocamada a outra, o translocador de fosfolipídeo (misturador) é necessário para equilibrar a bicamada lipídica. (B) através de hidrólise de ATP uma flipase move ativamente a fosfatidilcerina da face extracelular para a citosólica criando assimetria característica da bicamada lipídica da membrana plasmática. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 744. Síntese de Esteróides: O colesterol produzido nas membranas do RE é o precursor dos hormônios esteroides. A síntese desses hormônios envolve um passo intermediário que não ocorre nas membranas do RE, mas nas mitocôndrias e/ou nos peroxissomos. O colesterol sintetizado na face citoplasmática do RE é carregado por proteínas transportadoras até as membranas mitocondriais, onde acontecem reações de hidroxilação e clivagem lateral, envolvendo a cadeia transportadora de elétrons do citocromo P450. A partir daí, forma-se um composto denominado pregnenolona. Essa deixa a membrana mitocondrial para retornar ao RE mais uma vez com o auxílio de proteínas transportadoras, necessárias para o transporte de substâncias hidrofóbicas pelo citosol. No RE, acontecem novas hidroxilações e clivagens laterais. Os produtos finais são os hormônios esteroides (progesterona, testosterona, 17-beta estradiol, glicocorticoides ou mineralocorticoides). Destoxificação Algumas substâncias tendem a se acumular nos organismos, podendo chegar a níveis tóxicos. Esse é o caso de alguns produtos industriais, inseticidas (como o DDT), herbicidas e desfoliantes, aditivos da indústria alimentícia e até mesmo medicamentos. Um exemplo clássico é o anestésico fenobarbital. No processo de destoxificação, uma série de reações permite que essas substâncias insolúveis em água sejam eliminadas do organismo, como as reações de oxidação envolvendo enzimas da família do citocromo P450 e reações de conjugação, que promovem a eliminação das drogas pela urina. Essas reações acontecem principalmente no fígado, mas podem também ocorrer em outros órgãos e tecidos, como intestinos, rins, pulmões e pele. Nesses órgãos, a presença das drogas ocasiona o aumento da quantidade das enzimas responsáveis pela destoxifcação, bem como o aumento da área de REL, que chega a dobrar em alguns dias. Com a eliminação da droga, o REL volta às proporções iniciais por um processo de autofagocitose. Figura 6.11 - A hidroxilação de drogas lipossolúveis permite a eliminação dos produtos pela urina. O processo de destoxifcação é realizado pelo citocromo P450 e pela NADPH redutase nas membranas do REL, preferencialmente nos hepatócitos.Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 333. Reservatório de Cálcio – contração muscular A presença de proteínas ligadoras de cálcio na luz do RE transforma a organela em um reservatório celular dessa substância. O cálcio é um mensageiro citoplasmático para uma série de eventos na maioria das células eucarióticas, como a secreção e a proliferação. Nas células musculares, complexos enzimáticos e cadeias transportadoras de elétrons presentes nas membranas do REL totalizam 90% das proteínas presentes nessa organela e atuam no transporte regulado de cálcio. Nessas células, o REL tem a denominação de retículo sarcoplasmático. Um experimento realizado em 1947 demonstrou que uma injeção intracelular de cálcio desencadeava a contração muscular. A partir de então, os mecanismos de controle do cálcio no citoplasma vêm sendo amplamente estudados. Normalmente, a concentração de cálcio no citoplasma é baixa, cerca de 10.000 vezes menor que no meio extracelular. Nas células musculares, um impulso nervoso é o sinal para a despolarização das membranas do RE e sua permeabilização ao cálcio, que é liberado por canais liberadores, desencadeando a contração muscular. O rápido bombeamento de cálcio de volta para o reservatório, constituído pelo retículo sarcoplasmático, auxilia no relaxamento muscular. Esse bombeamento é mediado por bombas de cálcio dependentes de ATP, de forma que a energia liberada na hidrólise do ATP impulsiona o cálcio de volta para o retículo sarcoplasmático. REFERENCIAS BIBIOGRÁFICAS ALBERTS, B. e colaboradores. Biologia Molecular da Célula. 5ª Ed. Porto Alegre, Artmed, 2010. CARVALHO, H. F., RECCO-PIMENTEL, S.M., A Célula, 3ª Ed. Barueri, Manole, 2013. STANDRING, S. e colaboradores, Gray’s, Anatomia, 40ª Ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2010. JUNQUEIRA, L.C.U. & CARNEIRO, J. Histologia Básica. 11ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. BERG, J. M., L. TYMOCZKO, J., STRYER, L., Bioquímica, 7ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014 Questões: Considere as afirmações abaixo e coloque V (verdadeiro) ou F (falso). Corrija as que forem falsas. a-) O sistema de endomembranas é composto por: Retículo endoplasmático, membrana plasmática, complexo de Golgi, lisossomos e mitocôndrias ( ) b-) Proteínas com sequencia-sinal ficam residente no citosol. ( ) c-) O sinal de reconhecimento de partícula (SRP) está presente no retículo endoplasmático rugoso é responsável por reconhecer sequencia-sinal composta por aminoácidos hidrofóbicos. ( ) d-) Proteínas hidrossolúveis são parcialmente translocadas, ficando embebidas na membrana, enquanto que proteínas transmembrana são completamente transportadas, sendo despejadas no lúmen do RE ( ) e-) Algumas modificações pós-traducionais ocorrem dentro do Retículo endoplasmático, como a glicosilação ( ) Fonte: https://edisciplinas.usp.br/endomembranas Células Acinares pancreáticas são ricas em Retículo Endoplasmático Rugoso enquanto células de Leydig nos testículos possuem abundante Retículo Endoplasmático Liso? Por que? Capítulo 7 Complexo Golgiense  Leandro Petinari e Roberta Barbizan Petinari 7.1 Qual a relação do Complexo Golgiense com a Reprodução? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Introdução: As células eucarióticas apresentam organelas envoltas por membranas, a maior parte da área total dessas membranas está relacionada à organização dos compartimentos citoplasmáticos e dos mecanismos de transporte intracelular. O complexo Golgiense (CG) é uma organela citoplasmática descrita inicialmente pelo médico italiano Camilo Golgi, no ano de 1989, em neurônios e células metabolicamente ativas, a qual consiste em pilhas organizadas de compartimentos discoides chamados de cisternas de Golgi (Fig. 7.1). O CG recebe lipídios e proteínas do retículo endoplasmático (RE) e os envia a diversos destinos. Figura 7.1 - Desenho esquemático de célula eucariótica com os principais compartimentos citoplasmáticos, notar o Complexo de Golgi (também chamado de Aparelho de Golgi) e sua relação com as demais organelas.Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 696. O CG é a segunda organela que compõem a via biossintética secretora da célula. Ele recebe produtos do retículo endoplasmático, modifica-os e encaminha para o exterior da célula ou pode também aproveitar essa via de secreção para direcionar alguns compostos para membrana da célula, e ainda encaminha-los para o sistema endossômico-lisossômico. A comunicação entre organelas para desempenho das funções supracitadas é mediada, principalmente por vesículas. Figura 7.2 – Funções do Complexo de Golgi. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 344. 7.2 Qual a vantagem de armazenar as secreções para serem liberadas posteriormente? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Estrutura: O complexo de Golgi apresenta alguns sáculos achatados, com espessura média de 10 nm, também chamados de cisternas, essas cisternas estão organizadas em pilhas, cada uma dessas pilhas normalmente consiste de 4 a 6 cisternas que estão ligadas por conexões tubulares entre cisternas correspondentes formando assim um único complexo (Fig. 7.3). Figura 7.3 - Micrografia eletrônica mostrando a organização e estrutura das cisternas do complexo de Golgi. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 771. Cada pilha de Golgi apresenta duas faces distintas: uma face cis (ou face de entrada) que se encontra mais próximo do retículo endoplasmático e uma face trans (face de saída), ambas as faces estão interligadas a uma rede interconectada de estruturas tubulares e de cisternas, chamadas de rede cis e trans do Golgi (Fig. 7.4 e 5). Figura 7.4 - Reconstrução tridimensional do complexo de Golgi mostrando a estrutura das faces, redes e cisternas. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 771. Figura 7.5 - Reconstrução tridimensional do aparelho de Golgi em uma célula beta pancreática mostrando pilhas de cisternas de Golgi a partir da face cis (rosa), cisternas cis-mediais (vermelho, verde), para a rede de Golgi trans (azul, amarelo, vermelho-laranja); grânulos de pró-insulina imatura (vesículas de condensação) mostrados em azul-claro e grânulos de insulina matura (cristalina) em azul-escuro. Fonte: Gray’s, Anatomia Humana, 40ª ed., 2010, página: 11. A localização do CG depende dos microtúbulos, se esses forem experimentalmente despolarizados, ou a desintegração que normalmente ocorre na mitose, o complexo de Golgi reorganiza-se em pilhas individuais espalhadas pelo citoplasma. O CG localiza-se próximo ao núcleo celular. Em células polarizadas, fica voltado para a face secretora das células (Fig. 7.6). Essa organela é especialmente proeminente nessas células especializadas para a secreção de glicoproteínas, como as células caliciformes do epitélio intestinal, assim a posição do CG auxilia na polarização da célula e em sua função secretora. Figura 7.6 - Esquema ilustrativo da célula caliciforme com os dois mecanismos de secreção: A – merócrina, vesículas se fundem a membrana plasmática liberando o produto de secreção, B – apócrina, a célula secreta as vesículas perdendo pedaços do citoplasma. Observe a polarização celular com o núcleo na porção basal da célula e as vesículas de secreção na porção apical da célula. Note a posição supranuclear do CG auxiliando na formação das vesículas.Fonte: Gray’s, Anatomia Humana, 40ª ed., 2010, página: 32. Composição Química: As membranas dos diferentes compartimentos do CG apresentam composição e espessura variáveis. A espessura das cisternas varia entre 5 e 10 nm. Os lipídios compreendem de 35 a 40% dos componentes das membranas do CG e estão representados principalmente por fosfolipídios, distribuídos assimetricamente na bicamada. As proteínas de membrana correspondem a 60 a 65% da bicamada lipídica, sendo representadas em sua maior parte por enzimas, proteínas estruturais e proteínas envolvidas na formação e direcionamento de vesículas. Estão presentes principalmente transferases envolvidas nas etapas de processamentos de lipídios, proteínas e polissacarídeos presentes na luz do CG, podendo ser citadas as glicosiltransferases, sulfotransferases e fosfatases. É interessante ressaltar que o conteúdo enzimático é característico para cada compartimento do CG, uma vez que as reações bioquímicas acontecem de maneira sequencial em compartimentos específicos dessa organela. Aspectos Funcionais: Nos diferentes compartimentos do CG, as proteínas e os lipídios provenientes do RE sofrem importantes modificações estruturais, entre as quais se destacam glicosilação, sulfatação e fosforilação. O processamento dessas proteínas e lipídios, que em alguns casos é iniciado ainda no RE, é fundamental para que essas moléculas desempenhem adequadamente suas funções. O CG é também um importante sítio de reconhecimento e de encaminhamento de compostos. Ele promove o endereçamento e transporte de compostos para endossomo tardio, para a membrana plasmática e também para o meio extracelular (via biossintética secretora) (transporte anterógrado) e para o RE (no caso do redirecionamento de proteínas residentes do RE) (transporte retrógrado). Figura 7.7 - Transporte através do complexo de Golgi. Proteínas e lipídios, sintetizados no RE, deixam essa organela em direção ao CG através de vesículas (transporte anterógrado). Proteínas residentes do RE são transportadas de volta para o RE (transporte retrógrado). O transporte entre os compartimentos do CG também acontece através de vesículas. A partir do CG, as substâncias podem seguir três destinos diferentes: lisossomos, quando possuem um resíduo de manose-6-fosfato (M6P); membrana plasmática (MP) e meio extracelular, caracterizando a secreção constitutiva; ou grânulos de secreção, onde acontece condensação e processamento de algumas substâncias até o momento da secreção (secreção regulada). A via biossintética secretora é constituída pelo transporte anterógrado: RE CG MP (secreção constitutiva ou regulada).Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 341. O CG realiza os processos de glicosilação O-ligada na síntese de glicoproteínas e glicolipídios. O processo de glicosilação no CG é realizado por reações sequenciais (ao contrário do que ocorre no RE, que a adição é em bloco) (Fig 7.8), sendo o produto de uma reação o substrato para o passo seguinte. As glicosiltransferases são as enzimas responsáveis pelos diferentes passos da glicosilação. O CG realiza modificações nos oligossacarídeos N-ligados que vieram do RE. Podendo inserir algumas manoses, formando oligossacarídeos ricos em manoses e ainda, adicionar diferentes resíduos de açucares, formando oligossacarídeos complexos. Figura 7.8 - Glicosilação N-ligada e O-ligada, em cada caso apenas um grupo açúcar adicionada a proteína está representado. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 776. Exemplo da importância biológica que a variedade na composição de monossacarídeos pode acarretar é dado pelos antígenos do sistema sanguíneo ABO. Oligossacarídeos dos antígenos A, B e O diferem em apenas um resíduo de carboidrato. Todos eles possuem um dissacarídeo composto por fucose e galactose (antígeno O). Os oligossacarídeos do antígeno A são produzidos quando ao oligossacarídeo do tipo O é adicionada uma N-acetilgalactosamina. Por outro lado, quando o resíduo adicionado ao oligossacarídeo O é galactose, é o antígeno B que se forma. Assim, a ação de enzimas específicas sobre um substrato inicial (antígeno O) é responsável pela variação verificada nos tipos sanguíneos A, B, AB e O. 7.4 Faça uma pesquisa da frequência dos tipos sanguíneos na população. Quantas reações de glicosilação acontecerão no CG nos diferentes tipos sanguíneos? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ No CG são sintetizados diferentes polissacarídeos. O principal exemplo, em animais são os glicosaminoglicanos, que são polissacarídeos lineares componentes da matriz extracelular animal caracterizados pela repetição de unidades dissacarídicas, em geral de um ácido urônico (idurônico ou glicurônico) e de um açúcar aminado (N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina). A glicosilação também pode ocorrer em lipídios, assim o CG promove a adição de oligossacarídeos nos fosfolipídios de membrana. Outra função do CG é de adicionar carga negativa a diferentes substratos pela sulfatação de, por exemplo, proteínas, GAG, etc. Além da Fosforilação de pré-enzimas lisossomais Transporte e endereçamento: O CG faz parte da via biossintética secretora da célula. Nessa via, proteínas e lipídios produzidos no RE são encaminhados para a rede cis do Golgi, de onde seguem para as cisternas cis, cisternas médias, cisternas trans e rede trans do Golgi, consecutivamente. Finalmente, as moléculas em curso são secretadas para o meio extracelular, pela exocitose. Esse transporte de compostos é dito anterógrado e se contrapõe ao transporte retrógrado, responsável pela reciclagem de substâncias e pelo redirecionamento de proteínas residentes do RE ou das cisternas do CG que tenham deixado suas regiões originais. Todo o transporte retrógrado é mediado por vesículas, que brotam de um compartimento doador e se fundem à membrana de um compartimento receptor ou alvo, levando compostos de um compartimento para outro. O tráfego de moléculas do RE para o CG e deste para o endossomo tardio, para a membrana plasmática e para o meio extracelular também é realizado por vesículas. A via biossintética secretora: Os produtos transportados através do CG e destinados à secreção celular podem seguir dois caminhos distintos. Um deles consiste na secreção de maneira contínua e não regulada, tão logo deixem o CG. Esta é a chamada secreção constitutiva. Um exemplo desse tipo de secreção é a da albumina, realizada por hepatócitos. Outros exemplos desse processo ocorrem em células que usam a via constitutiva para a renovação de sua membrana plasmática. O segundo caminho é sujeito à regulação. Nesse caso, os produtos celulares deixam a rede trans do Golgi e permanecem retidos em vesículas de secreção (ou grânulos de secreção), até que um sinal específico resulte na sua liberação. Esta é a chamada secreção regulada e o sinal mencionado consiste normalmente em estímulos nervosos ou hormonais. A secreção de vários hormônios, neurotransmissores e enzimas digestivas está sujeita a esse tipo de regulação. A secreção regulada representa um importante mecanismo utilizado pela célula para controlar rapidamente a expressão de várias proteínas, o que permite, muitas vezes, a adaptação, não apenas da célula, mas do organismo como um todo, a diferentes condições fisiológicas (Fig 7.9). Figura 7.9 - As vias secretoras constitutiva e regulada. A via constitutiva opera continuamente. A via secretora regulada é encontrada principalmente em células especializadas para a secreção de produtos de necessidade urgente como hormônios, neurotransmissores ou enzimas digestivas. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 800. Exemplo disso é dado pelas células β do pâncreas, responsáveis pela secreção de insulina. As moléculas de insulina recém-sintetizadas são acumuladas em vesículas específicas (Fig 7.10), sendo secretadas apenas quando ocorre elevação na concentração de glicose no sangue, efeito obtido logo após a ingestão de uma dieta rica em carboidratos. Uma vez secretada, a insulina estimula a captura de glicose do sangue pelas células musculares e pelos hepatócitos, onde é catalisada para gerar energia ou armazenada na forma de glicogênio. Nos hepatócitos, o excesso de glicose também acarreta a síntese de ácidos graxos, que são transportados para adipócitos na forma de triacilglicerol. Dessa forma, a insulina promove a queda da concentração de glicose no sangue, mantendo-a praticamente constante apesar da ampla variação observada em relação à concentração de carboidratos ingerida nas dietas. Figura 7.9: Exocitose de vesículas secretoras, a micrografia eletrônica mostra a liberação de insulina a partir de uma vesícula secretora de uma célula β pancreática.Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 802. 7.5 Supondo que uma substância fosse capaz de inibir o Complexo de Golgi descreva uma das possíveis alterações que ocorreria nessa célula? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ As vesículas de secreção (Fig. 7.11) representam uma reserva de material a ser exportado da célula e, além disso, constituem a sede de importantes modificações sofridas por esse material antes de sua liberação. Uma dessas modificações é a condensação ou agregação dos produtos de secreção, com eliminação de água, daí o termo vesículas de condensação, também atribuído a essas estruturas. A condensação torna a secreção mais eficiente, pois evita perda de água para o meio extracelular e apresenta o conteúdo concentrado, garantindo sua liberação em grande quantidade. Outro processamento ocorrido nas vesículas de secreção consiste em quebras proteolíticas, essenciais para a ativação de vários produtos de secreção, como a tripsina e a insulina. O fato de tal fenômeno ter ocorrência restrita a essas vesículas garante que os produtos de secreção não atuem em compartimentos intracelulares. Figura 7.11 - A – concentração de produtos na vesícula secretora com condensação a medida que a vesícula amadurece. B – micrografia de célula β pancreática.Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 802. As vesículas de transporte: Diferentes classes de coberturas vesiculares podem ser reconhecidas ao microscópio eletrônico e cada uma desempenha papéis específicos no transporte vesicular, sendo responsáveis por etapas distintas desse transporte. Atualmente, são facilmente reconhecidas a cobertura de clatrina, a cobertura formada por proteínas COP I (COat protein I) e a cobertura de proteínas COP II (COat protein II). Embora ainda existam dúvidas acerca da participação dessas coberturas em algumas etapas do transporte vesicular, extensos estudos nessa área já permitiram uma boa caracterização dessas proteínas. As vesículas revestidas por COP I e COP II transportam material no início da via secretora, vesículas revestidas por COP II brotam do RE, responsáveis pelo transporte anterógrado e vesículas revestidas por COP I brotam do CG e fazem o transporte retrógrado (Fig. 7.12). Figura 7.12 - Utilização de diferentes revestimentos no tráfego de vesículas. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 754. Cada subunidade de clatrina se mantém ancorada à membrana da vesícula graças à ação de um complexo proteico conhecido por adaptina, que se liga simultaneamente à clatrina e a alguma proteína transmembrana. Várias dessas proteínas transmembrana são receptores que reconhecem substâncias específicas que, por isso, acabam fazendo parte do conteúdo da vesícula. Dessa forma, a cobertura de clatrina fornece um mecanismo extremamente interessante de seleção dos produtos que serão incorporados na vesícula, ainda no momento de sua formação e que, consequentemente, serão transportados por ela. As vesículas recobertas por clatrina são destinadas ao sistema endossomico- lisossomico e via de secreção regulada. Figura 7.13 - A. Vesículas recobertas por clatrina são responsáveis pelo transporte de substâncias sinalizadas, como as enzimas lisossomais (que contêm manose-6-fosfato). Após a formação da vesícula, a cobertura de clatrina é removida, expondo os receptores de carga. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 347. Reconhecimento e fusão: Proteínas Rabs e SNARE promovem o reconhecimento e fusão das vesículas nos compartimentos alvo de forma a garantir a especificidade (Fig. 7.14). A vesícula reconhece no compartimento alvo a proteína efetora de Rab, aproximando a vesícula do compartimento. Após a ancoragem, as proteínas SNAREs se reconhecem e, aproximando ainda mais a vesícula da membrana, auxilia na fusão das membranas e assim o material da vesícula alcança seu alvo. Figura 7.14 - Modelo de reconhecimento e fusão de vesícula de transporte à membrana do compartimento alvo. A. Associação de proteínas de ancoragem Rab e SNARE. B. Ligação t-SNARE v-SNARE com aproximação da vesícula à célula alvo. C. Fusão entre a membrana da vesícula e a do compartimento alvo. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 351. Formação do Acrossomo: O acrossomo, presente nos espermatozoides, consiste em uma vesícula, originada a partir do CG (Fig. 7.15), que contém enzimas hidrolíticas, principalmente proteases e glicosidases. Essas enzimas são provenientes da luz do CG e permanecem no acrossomo até que um sinal, o contato entre espermatozoide e ovócito II, desencadeie sua liberação. As enzimas contidas no acrossomo têm a função de facilitar a penetração do espermatozoide no ovócito II, por digestão da zona pelúcida. O acrossomo mantém estreita relação espacial com o CG durante a espermiogênese. Figura 7.15 - Desenho esquemático mostrando as principais modificações pelas quais passam as espermátides durante espermiogênese. Observar a formação do acrossomo. Fonte: Junqueira & Carneiro, Histologia Básica, 11ª ed., 2008, página: 419. Formação de membranas celulares: As vesículas provenientes do CG têm como destino outras organelas, como o RE e endossomos, e a membrana plasmática. Quando atingem o destino, acontece a liberação do conteúdo dessas vesículas e fusão das membranas (Fig. 7.16). Os conteúdos lipídico e proteico das membranas das vesículas são incorporados às membranas de destino. Dessa forma, o CG atua na formação de membranas celulares. O transporte através do CG é bastante dinâmico e as vesículas provenientes do RE auxiliam na manutenção de sua estrutura. A recuperação de membranas do CG também acontece a partir da membrana plasmática, por endocitose. Esse mecanismo é fundamental não apenas para manter a estrutura do CG, mas também para manter constante a estrutura da membrana plasmática. Durante a secreção, a fusão das vesículas aumenta muito a área da superfície celular e o mecanismo de endocitose é responsável por restabelecer a superfície celular. Figura 7.16 - A – Exocitose, a vesícula de transporte fusiona-se à membrana plasmática tornando  contínua a esta. B – Endocitose, um fragmento da membrana é internalizado formando uma vesícula de transporte e reduzindo a área da membrana plasmática. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 750. 7.6 Descreva a relação entre o Complexo de Golgi e o Retículo Endoplasmático. Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Fosforilação Dentre as funções do CG esta a fosforilação de proteínas, que ocorre na rede ou cisterna CIS da organela. Uma das fosforilações mais significantes é a formação do resíduo manose-6-fosfato que ocorre nas enzimas pré-lisossomais. As enzimas que serão encaminhadas para a formação dos lisossomos recebem uma marca única na forma de manose- 6-fosfato os quais são exclusivamente adicionados aos oligossacarídeos N-ligados dessas enzimas lisossomais. Proteínas receptoras de manose-6-fosfato reconhecem esse grupo liberando seus conteúdos nos endossomos iniciais. REFERENCIAS BIBIOGRÁFICAS ALBERTS, B. e colaboradores. Biologia Molecular da Célula. 5ª Ed. Porto Alegre, Artmed, 2010. CARVALHO, H. F., RECCO-PIMENTEL, S.M., A Célula, 3ª Ed. Barueri, Manole, 2013. STANDRING, S. e colaboradores, Gray’s, Anatomia, 40ª Ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2010. JUNQUEIRA, L.C.U. & CARNEIRO, J. Histologia Básica. 11ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. Questões: Descreva a estrutura do CG. O que é a via biossintética secretora? Sobre o transporte a partir da rede trans de Golgi para o exterior da célula, corrija o que há de errado nas afirmações abaixo. a-) Dentro do Golgi ocorrem modificações pós-traducionais como por exemplo a N-glicosilação e pontes dissulfeto. b-) A via secretora regulada acontece apenas em células especializadas na secreção de produtos que são estocados e liberados sob o efeito de um sinal específico, como por exemplo: hormônios, neurotransmissores e enzimas digestivas. c-) Proteínas marcadas com manose-6-fostato são secretadas para o meio extracelular.  Capítulo 8 Sistema Lisossômico/Endossômico Leandro Petinari 8.1 Quais moléculas são responsáveis pela ação dos lisossomos? Cite 3 Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Introdução: Os lisossomos são corpos densos, esferoides, limitados por membrana, de 80 – 800 nm de diâmetro. Eles contêm hidrolases ácidas capazes de degradar uma ampla variedade de substâncias. Até agora mais de 40 enzimas lisossômicas foram descritas, incluindo proteases, lipases, carboidrases, esterases e nucleases. As enzimas são glicosiladas, e são mantidas em um baixo pH por bombas de prótons nas membranas lisossômicas (Fig. 8.1). Lisossomos são numerosos em células ativamente fagocíticas, por exemplo, macrófagos e granulócitos neutrófilos, nos quais os lisossomos são responsáveis por destruir bactérias fagocitadas. Nestas células, o fagossomo que contém a bactéria pode se fundir com vários lisossomos. Lisossomos também são frequentes em células com uma alta renovação de organelas, por exemplo, células de glândulas endócrinas e neurônios. Organelas degeneradas são direcionadas para degradação por um processo que não está completamente compreendido, mas que resulta em englobamento de áreas de citoplasma, incluindo organelas inteiras, em uma cisterna membranosa, a estrutura então se funde com lisossomos e o conteúdo é rapidamente degradado. Figura 8.1 - Lisossomos. As hidrolases ácidas são enzimas hidrolíticas ativadas sob a condição ácida, a ATPase da membrana bombeia H+ para dentro do lisossomo mantendo seu lúmen em pH ácido. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 780. 8.2 Porque os lisossomos não são autodigeridos pelas enzimas lisossomais? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Estrutura: Os lisossomos são estruturas geralmente esféricas e de tamanho extremamente variável, delimitadas por membrana. A identificação dessas organelas ao microscópio eletrônico depende da localização de marcadores específicos, como a atividade da fosfatase ácida, ou da presença de resíduos dos processos de digestão (Fig. 8.2). Os lisossomos apresentam uma cobertura de carboidratos que fica associada à face interna da membrana que os envolve e, aparentemente, é responsável por evitar a digestão da própria membrana pelas hidrolases que se acumulam no seu interior. 8.3 O que acontece com os resíduos da digestão intracelular? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Figura 8.2 – A: Fotomicrografia de túbulos renais, os numerosos grânulos citoplasmáticos fortemente corados são lisossomos (L), os núcleos celulares também estão evidenciados (N). B: Elétron- micrografia de um macrófago, centríolo (C), aparelho de Golgi (G), numerosos lisossomos (L). Fonte: Junqueira & Carneiro. Histologia Básica, 11ª ed., 2008, página:39. O material que foi hidrolisado dentro de endossomos avançados e lisossomos podem ser completamente degradados para produtos solúveis, por exemplo, aminoácidos, os quais são reciclados através de vias metabólicas. Entretanto, a degradação usualmente é incompleta e alguns detritos restam. Uma vesícula carregada de detritos é chamada corpo residual ou lisossomo terciário, e pode ser passada para a superfície celular, onde ela é ejetada por exocitose, alternativamente, ela pode persistir dentro da célula como um corpo residual inerte. Números consideráveis de corpos residuais podem se acumular em células de vida longa, muitas vezes se fundindo para formar vacúolos densos maiores com inclusões lamelares complexas. À medida que o seu conteúdo muitas vezes é fortemente pigmentado, isto pode mudar a cor do tecido, por exemplo, em neurônios o produto final da digestão lisossômica, lipofuscina (neuromelanina ou pigmento da senilidade), dá aos cérebros envelhecidos uma coloração amarelo-acastanhada. Figura 8.3 - Elétron-micrografia mostrando quatro lisossomos circundados por muitas mitocôndrias. Fonte: Junqueira & Carneiro. Histologia Básica, 11ª ed., 2008, página 40. Formação dos Lisossomos: Os lisossomos são formados a partir do complexo Golgiense. Da rede trans do Golgi saem pequenas vesículas de transporte contendo pré-enzimas lisossomais. Essas partículas conduzem as pré-enzimas lisossomais para os endossomos, o que contribui para a formação dos endossomos tardios. Há um progressivo decréscimo do pH no interior dessas vesículas por meio da ação de bombas de prótons (próton- ATPases), localizadas nas suas membranas. A ação dessas bombas abaixa o pH para menos de 6, dissociando as enzimas lisossomais dos receptores para a manose-6-fosfato (Fig. 8.4). A transição dos endossomos tardios para os lisossomos é pouco evidente (Fig. 8.5). A B Figura 8.4 - Interações entre as organelas relacionadas aos lisossomos, identifcando as vias de formação e de interconversão entre elas. Os endossomos iniciais são oriundos de modifcações sofridas por vesículas de endocitose (1). A partir deles, são reciclados segmentos de membrana plasmática, assim como de receptores que foram internalizados por endocitose (2). Os endossomos tardios são formados a partir dos endossomos iniciais (3), pela adição de pré-enzimas lisossomais, transportadas em vesículas oriundas do complexo de Golgi (4). Dos endossomos tardios, os receptores para a manose-6-fosfato são reciclados para o complexo de Golgi (5). A transição endossomo tardio-lisossomo (6) é pouco compreendida, mas a distinção entre os dois compartimentos é baseada em diversos marcadores moleculares. Os lisossomos podem dar origem a corpos residuais (7), que ficam retidos em alguns tipos celulares, ou são eliminados por clasmocitose. Em alguns tipos celulares, os conteúdos lisossomais são secretados (8) de forma regulada. A fosfatase ácida atinge os lisossomos por uma rota alternativa. Após passar pelo complexo de Golgi ela é secretada (9) e chega aos lisossomos por endocitose (10).Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 357. Figura 8.5 - Modelo para a maturação lisossomal.Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página: 781. Múltiplas vias levam o material aos lisossomos Os lisossomos normalmente são locais de encontro em que várias correntes de tráfego intracelular convergem. A via que leva para fora do RE pelo complexo de Golgi entrega a maioria das enzimas digestivas, enquanto as substâncias que devem ser digeridas alimentam os lisossomos por diferentes vias dependendo das suas fontes: Autofagia: Processo pelo qual as células degradam nos lisossomos componentes e organelas envelhecidas. Endocitose: A endocitose é a internalização de vesículas formadas pela membrana plasmática. Elas podem conter: líquidos e solutos engolfados do líquido intersticial extracelular (pinocitose); macromoléculas ligadas a receptores da superfície (endocitose mediada por receptor); material particulado, como microrganismos ou detritos celulares (fagocitose). Quando macromoléculas são captadas do fluido extracelular para a degradação nos lisossomos, essas moléculas são entregues em vesículas para organelas intracelulares pequenas e de formatos irregulares chamadas de endossomos iniciais que seguem para os endossomos tardios que irão formar os lisossomos. Vide figura 8.6. Pinocitose: É a captação ativa de macromoléculas em solução. São projeções da membrana plasmática formando pseudópodos que englobam gotículas. Ocorre uma invaginação de uma área na membrana plasmática, formando pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma. Em células do endotélio de capilares sanguíneos, as vesículas formadas atravessam o citoplasma, lançando seu conteúdo do outro lado da célula, servindo como transportadoras. A pinocitose ocorre em locais específicos da membrana, podendo ser seletiva (a maioria das células) ou não seletiva (as vesículas englobam todos os solutos presentes no fluido extracelular). As seletivas ocorrem em duas etapas. Na primeira, a substância incorporada adere a receptores da superfície celular. Na segunda, a membrana se afunda e o material a ela aderido passa para uma vesícula, destacando-se da superfície celular e penetrando no citoplasma. Um exemplo disso é nas células precursoras das hemácias ao incorporarem a transferrina, uma proteína plasmática transportadora de ferro, para sintetizar hemoglobina. A transferrina e a lipoproteína de baixa densidade transportadora de colesterol se ligam aos seus receptores, os quais se aglomeram em poços revestidos de clatrina através de uma interação com adaptinas. Os poços se invaginam e se destacam por brotamento da membrana plasmática, internalizando ambos o receptor e o ligante. Esse tipo de pinocitose tem a vantagem de possibilitar a incorporação ao citoplasma de grandes quantidades de um de tipo de molécula, sem penetrar muita água simultaneamente. Figura 8.6 - Representação esquemática da via endocítica e da reciclagem de membranas. Ligantes, como hormônios e fatores de crescimento, ligam-se a receptores específicos da superfície celular e são internalizados po0r meio de vesículas de pinocitose recobertas por clatrina e outras proteínas. Após a separação das moléculas envolventes, as vesículas de pinocitose se fundem com o compartimento endossômico, onde o pH baixo causa a separação entre as ligantes e seus receptores. A membrana com os receptores voltam para a superfície celular, para serem usados novamente. Geralmente os ligantes são transferidos para lisossomos, toda a movimentação das vesículas é realizada pela atividade do citoesqueleto e de proteínas motoras. Fonte: Junqueira & Carneiro. Histologia Básica, 11ª ed., 2008, página 28. Fagocitose: Ocorre em células especializadas como macrófagos e neutrófilos, que englobam partículas para a formação do fagossomo que é então convertido em um lisossomo (fig 8.7). Um microrganismo patogênico pode primeiro ser revestido por anticorpos ligados a receptores para a porção Fc da molécula de anticorpo expressados por macrófagos e neutrófilos; o microrganismo é fixado à célula, há a formação de pseudópodos, que engolfam o organismo e o internalizam. O processo depende de motilidade celular baseada em actina–miosina e, diferentemente da endocitose mediada por receptor, processo dependente de energia. No interior da célula, o fagossomo se funde aos lisossomos e degrada o conteúdo. Os macrófagos também ingerem material particulado incluindo matéria inorgânica, como partículas de poeira inaladas, detritos de células mortas e agregados de proteína como complexos imunes no sangue, vias aéreas, espaços intersticiais e matrizes do tecido conjuntivo. Figura 8.7 - Vias para a degradação em lisossomos. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página 784. 8.4 Qual a relação das tatuagens com os lisossomos? Resposta:___________________________________________________________ ___________________________________________________________________  Figura 8.8 - Transporte de hidrolases lisossômicas recém sintetizadas aos lisossomos. Adição de resíduos manose 6 fosfato nas redes cis e trans do Golgi aos precursores das enzimas lisossomais. Ocorre a reciclagem dos receptores de manose 6 fosfato através de vesículas e devolvidas ao Golgi. Fonte: Alberts, Biologia Molecular da Célula, 5ª ed., 2010, página:785. Doenças relacionadas aos Lisossomos: As doenças relacionadas aos lisossomos apresentam efeitos cumulativos e resultam em degeneração dos tecidos, podendo levar a óbito. Há doenças de caráter genético, mas há também aquelas adquiridas ou que estão associadas à invasão parasitária. Outros componentes que também podem se acumular na ausência das enzimas lisossomais responsáveis pela sua degradação são os lipídios (p. ex., esfingolipídios e colesterol. No caso da doença de Gaucher (tipo 1), ocorre o acúmulo de esfingolipídios nos leucócitos, pela ausência de uma β-glicosidase, comprometendo a degradação de uma glicosilceramida. O sistema nervoso, rico nesses esfingolipídios, também sofre danos consideráveis nesses pacientes. Tabela 1: Doenças lisossomais e localização cromossômica de alguns dos genes afetados. Fonte: Carvalho, Hernandes F. A célula, 3ª ed., 2013, página: 365.  REFERENCIAS BIBIOGRÁFICAS ALBERTS, B. e colaboradores. Biologia Molecular da Célula. 5ª Ed. Porto Alegre, Artmed, 2010. CARVALHO, H. F., RECCO-PIMENTEL, S.M., A Célula, 3ª Ed. Barueri, Manole, 2013. STANDRING, S. e colaboradores, Gray’s, Anatomia, 40ª Ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2010. JUNQUEIRA, L.C.U. & CARNEIRO, J. Histologia Básica. 11ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. Questões de fixação: Que características contribuem para que o lisossomo seja a organela responsável pela degradação? A face interna da membrana dos lisossomos é revestida por carboidratos. Qual a importância disso? Questões para autoavaliação endomembranas: 1) Responda brevemente as questões abaixo: a) Ligação onde é adicionado um carboidratos a um átomo de nitrogênio da cadeia lateral da asparagina______________________ b) Auxiliam na formação das vesículas formadas no RE e se dirigem para a face de entrada do complexo de golgi _______________________________ c) Auxiliam a formação de vesículas provenientes do complexo de golgi para o retículo endoplasmático__________________ d) Auxiliam a formação das vesículas que surgem da membrana plasmática durante a endocitose e as vesículas que se formam no lado de saída do complexo de golgi e se dirigem aos endossomos e à membrana plasmática______________________ e) Em relação ao direcionamento de proteínas para o retículo endoplasmático qual a função da “partícula de reconhecimento de sinal (SRP)”? ______________________ f) Enzima responsável pela clivagem do peptídeo ___________________________. 2) Relacione as colunas: (A) Retículo endoplasmático liso (B) Reticulo endoplasmático rugoso (C) Complexo de golgi (D) endossomos (E) Lisossomos. ( ) Redes de tubos envolvidos por membrana e sacos, estão conectados entre e se estendem da membrana nuclear, não possui ribossomos. ( ) Localizado entre o retículo endoplasmático e endossomos e lisossomos ( ) É o segundo principal depósito de Ca++ da célula. ( ) É responsável por proteólise inicial da insulina e outros. ( ) Adição de carboidratos a lipídeos. ( ) Bastante desenvolvido em células com síntese proteica ativa. ( ) digerem materiais incorporados por endocitose ou elementos da própria célula ( ) possui enzimas líticas e funciona em pH 5,0 ( ) Possui pH 7,0 e quando ativa, a bomba de prótons diminui o pH para 6,0, com a entrada de íons H+. ( ) Localizado entre a membrana plasmática e o complexo de golgi e possui o pH entre 7,0 a 6,0. Fonte: http://genmol.blogspot.com/2014/ 3) Edital 01 UFSC 2009. Sobre o transporte vesicular de proteínas e membranas entre o retículo endoplasmático rugoso, o complexo de Golgi, os lisossomos e a membrana plasmática, identifique se são verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmativas abaixo. ( ) Vesículas revestidas pela proteína clatrina transportam proteínas lisossomais das cisternas CIS do complexo de Golgi para os lisossomos. ( ) As vesículas revestidas por clatrina transportam proteínas e membrana das cisternas TRANS do complexo de Golgi para os lisossomos e endossomos. ( ) As vesículas revestidas pela COPII (“Coat proteins”) transportam proteínas e membrana do retículo endoplasmático rugoso para as cisternas CIS do complexo deGolgi. ( ) As vesículas revestidas por proteínas selecionam os componentes que serão carregados pelas vesículas e funcionam como um dispositivo mecânico que induz a membrana a formar um broto vesicular. 4)Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA, de cima para baixo. A( )V–F–V–F B( )V–V–F–V C( )F–V–V–V D( )F–V–F–V E( )F–V–V–F 5) Sobre o retículo endoplasmático rugoso e o complexo de Golgi, é CORRETO afirmar que: 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.