Membranas e Microtúbulos (BCM Santa’s Nightmare 2022/2023) PDF

Aula 12 Membranas O que é uma membrana? É uma barreira seletivamente permeável entre dois compartimentos. É essencial à vida e existem vários tipos Organização Membranar 1.º Mosaico fluido Membranas são compostas por uma bicamada de lípidos (fluída) e por pro...

Aula 12 Membranas O que é uma membrana? É uma barreira seletivamente permeável entre dois compartimentos. É essencial à vida e existem vários tipos Organização Membranar 1.º Mosaico fluido Membranas são compostas por uma bicamada de lípidos (fluída) e por proteínas. Os lípidos são anfipáticos, ou seja, têm um componente hidrofílico, que está em contacto com o meio extracelular ou com o citoplasma e outro componente hidrofóbico. Já as proteínas podem ser integrais ou interessadas. As integrais são os principais alvos dos fármacos, são transportadoras e estão ligadas à membrana por forças hidrofóbicas. Já as periféricas encontram-se ligadas por ligações não hidrofóbicas e/ou eletrostáticas. 2.º Modelo membranar atualizado - densidade de proteínas transmembranares é mais elevada do que inicialmente se previa - há mais heterogeneidade lateral nas membranas, ou seja, existem domínios membranares, que são constituídos por lípidos, como o colesterol - há interações das proteínas membranares e novas fases lipídicas - mobilidade dos lípidos: podem passar de uma camada para outra -> movimento de flip-flop - há interações das membranas com o citoesqueleto e com as estruturas extracelulares Lípidos membranares - existe uma elevada diversidade devido à utilização de diferentes grupos polares/caudas hidrofóbicas - distribuição dos lípidos é heterogénea em diferentes organelos e membranas - podem estar envolvidos em sinalização celular - podem também adotar fases distintas (sólida ou fluida), caracterizadas por diferentes arranjos no espaço e que conferem mais ou menos liberdade em relação aos lípidos adjacentes. Mas quais são os principais? - fosfolípidos - esteróides (ex: colesterol) - esfingolípidos Estrutura dos glicerofosfolípidos Têm um glicerol, que é um álcool e que é composto por 3 carbonos e 3 grupos hidroxilos. Um destes grupos hidroxilos está ligado a um fosfato e estes grupos fosfatos podem estar ligados a diferentes aminas, atribuindo-lhes assim diferentes nomes e propriedades (estas ligações conferem propriedades hidrofílicas). Os dois outros grupos hidroxilos estão ligados a ácidos gordos, o que confere propriedades hidrofóbicas. Estrutura dos esfingolípidos Têm uma esfingosina que é um aminoálcool. Quando esta está ligada a um ácido gordo forma um lípido que se chama ceramida. Quando está ligada a um açúcar forma um glicoesfingolípido. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023 Estrutura do colesterol: Tem uma parte rígida que é o esteroide e uma parte não polar, constituída por carbonos e uma parte polar constituída por um grupo hidroxilo. Influência da composição límpida na estrutura membranar Fluidez (fatores que a influenciam) - Presença de duplas ligações nas cadeias acíclicas/ de lípidos insaturados aumenta a fluidez, pois maior será a desorganização na parte hidrofóbica - Colesterol aumenta a rigidez da membrana, devido à estrutura química deste lípido. Espessura - Depende do comprimento das caudas dos lípidos, ou seja, das cadeias acíclicas dos glicerofosfolípidos e dos esfingolípidos. - É essencial para as proteínas integrais, porque significa que estas têm que ter domínios hidrofóbicos de tamanho adequado para estarem localizadas no domínio mais ou menos espesso da membrana. Formação de microdomínios/rafts - É resultado da segregação lateral de lípidos - É dinâmica e reversível Forma dos lípidos - É determinada pelo tamanho da cadeia hidrofílica versus a área ocupada pelas cadeias hidrofóbicas. A existência de lípidos com forma cónica nas membranas é essencial no tráfego intracelular. Porquê? — Quando temos uma grande densidade de lípidos com forma cónica há a formação de uma curvatura negativa ou côncava e há um aumento da pressão lateral da mesma, que é causada pela repulsão do núcleo hidrofobico da membrana. — Quando a acumulação é de lípidos com forma cónica invertida, há a formação de uma curvatura positiva ou convexa. Carga - A superficial é determinada pelas propriedades químicas das cabeças dos lípidos. Interdigitação - Deve-se ao facto de nem todas cadeias acíclicas terem o mesmo tamanho/ caudas lipídicas serem assimétricas. No caso desta acontecer, a espessura da bicamada diminui. Assimetria da bicamada Como já tínhamos visto, a bicamada lipídica é assimétrica, isto é, a monocamada que está em contacto com o meio extracelular e a monocamada que está em contacto com o citoplasma têm composições lipídicas diferentes. Na 1.a encontram-se glicoesfingolípidos e muito colesterol. Na 2.a encontra-se fosfatidilserina O mesmo é conseguido através das flippases que dependem do ATP e das scramblases que não dependem do ATP. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023 A ausência de assimetria atua como um sinal para as células fagocíticas eliminarem essas células, já que, para isso ter acontecido, estas muito provavelmente estão a iniciar a apoptose. Célula polarizada tem uma membrana apical e outra basolateral, separadas por tatejanctuons, sendo que os rafs têm um papel importante no “sorting” no TGN, ou seja, nas proteínas que são sintetizadas de novo. Isto porque as proteínas que vão ser transportadas para a membrana basolateral têm afinidades diferentes para estes domínios (por exemplo as para a parte apical têm uma grande afinidade os domínios rafts, o que contribui para o sorting correto). Os rafst também estão envolvidos na sinalização Principais funções da membrana celular 1. Atuar como barreira mecânica, ou seja, permitir a separação da célula com o meio extracelular e também a compartimentalização. COMPARTIMENTALIZAÇÃO - permite a existência de diferentes compartimentos ou organelos dentro da célula e como tal, permite que: -> cada organelo tenha uma função específica. -> aumentar a eficácia bioquímica -> restringir a disseminação de produtos tóxicos/reativos. 2. Regular as trocas com o exterior, através da sua permeabilidade PERMEABILIDADE -depende do tamanho, pois quanto menor for, mais permeável é e da polaridade pois o transporte de moléculas polares demora muito mais tempo. Quando a membrana não é permeável (iões, moléculas grandes e hidrofílicas) são necessários transportadores. Transporte entre núcleos e citoplasma- realizado por gated pressford/ gated transport: os poros aumentam ou diminuem a sua dureza; Exemplo de substância transportada: ribossomas Transporte do citoplasma para diferentes organelos – realizado por transmembranar transport. Transporte entre o retículo endoplasmático, o Golgi e a célula – realizado por vesicular transport Aqui implica que haja um organelo dador, que faz exocitose, um organelo recetor, que faz endocitose/pinocitose/ fagocitose e a formação das vesículas. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023 Aula 13 Citoesqueleto Composto por: - Microtúbulos: são os mais espessos. Estão envolvidos no transporte intracelular, na polaridade celular, geram força durante a mitose e permitem a motilidade celular. Como são formados? Por subunidades de tubulina alfa e beta, alternadas. A tubulina liga-se ao GTP, formando heterodímeros, que depois formam protofilamentos, que por sua vez formam um microtúbulo. Este é constituído por 13 protofilamentos. Possuem ainda uma extremidade positiva e uma extremidade negativa Análise das funções mais pormenorizadamente:  Mitose Na interface, os microtúbulos irradiam do centrossoma, ou seja, estão fixos pela extremidade negativa e daí irradiam, podendo crescer ou decrescer (são dinâmicos), algo essencial na motilidade. O centrossoma é composto por 2 centríolos dispostos perpendicularmente, que se multiplicam, indo assim um centrossoma para cada polo, de modo a estabelecer o fuso acromático, onde se alinham os cromossomas e depois puxam um cromatídeo para cada polo. * Centríolos são constituídos por 9 tripletos, ou seja, 27 microtúbulos.  Motilidade Deve-se à instabilidade dinâmica, ou seja, ao facto de os microtúbulos crescerem e decrescerem. Eles crescem na extremidade positiva, quando existe um GTP, pois as subunidades de tubulina alfa e beta serão atraídas e mais facilmente polimerizadas. O processo de encolhimento, também se designa de catástrofe e acontece quando o GTP passa a GDP, na extremidade negativa. Com esta transformação, as ligações ficam enfraquecidas e como tal dá-se a despolimerização. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023 Esta instabilidade dinâmica é regulada por proteínas que se ligam aos microtúbulos. Microtúbulos também podem formar cílios que emanam das células e que estão presentes em vários organismos, como no espermatozóide, que possui um flagelo (cílio grande), na traqueia que possui células multicilias, etc. São estruturas com 9 pares de microtúbulos (dupletos) e existem dois tipos -móveis: têm um par central e braços de tinaína que são os responsáveis pelo movimento -não móveis /primários: não têm par central nem os braços de tinaína - Filamentos de actina/ Microfilamentos: são os mais finos. Funções: gerar força para a motilidade celular, transportar intracelularmente e assegurar forma da célula, pois estão numa camada junto à membrana plasmática Estruturas constituídas por microfilamentos: A: Microvilosidades B: Stress faivers, que basicamente são microfilamentos que se observam quando as células estão agarradas a um substrato (células em cultura) C: Filopodia, projeções finas essenciais na motilidade celular. Observam-se quando a célula se está a mover ou a estabelecer contactos. Tem actina cortical. D: Anéis de actina, essenciais na citocinese para a contração e separação das duas células filhas. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023 Análise das funções mais pormenorizadamente:  Motilidade celular: Estes filamentos formam-se na extremidade positiva, ou seja, caso lá esteja ATP, vão-se ligar monómeros, que fazem o ligamento crescer. No entanto, na extremidade negativa, os monómeros vão-se libertar porque o ATP passou a ADP, promovendo assim a despolimerização daquele segmento. Tal como nos microtúbulos temos várias proteínas que se ligam aos microfilamentos e que regulam este processo. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023 - Filamentos intermédios: têm uma espessura intermédia Como são formados? Por monómeros, que formam dímeros, que por sua vez formam tetrâmeros desalinhados, o que contribui para a maior rigidez destes filamentos. De seguida 2 tetrâmeros topo a topo formam uma espécie de uma corda, sendo que várias destas juntas, enroladas, dão origem a um filamento intermédio IMAGEM Função: atribuir rigidez e resistência ao stress mecânico, por exemplo às células do epitélio, impedindo que estas quebrem. Proteínas que compõe estes ligamentos: - nos epitélios: queratina - nas células musculares e tecido conjuntivo: vimentina - nas células nervosas: neurofilamentos - que revestem o núcleo: lamininas, impedindo assim que este se deforme com tanta facilidade. No entanto, estes nunca se partem, visto que estes filamentos também atribuem elasticidade Análise da função mais pormenorizadamente:  Adesão entre as células É assegurada por desmossomas, que são ligamentos intermédios e que contém queratina e caderinas.  Adesão entre célula e lâmina basal (onde assentam epitélios) É assegurada por hemidesmossomas, que contêm integrinas. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023 Epidermólise bolhosa: é causada por mutações nas queratina e tem como consequência a formação de bolhas na pele. Porquê? Porque a resistência e rigidez dos epitélios estão comprometidas. Logo o epitélio por ser sujeito a bastante stress mecânico vai rasgar/ a célula vai rasgar, separando-se o epiderme da derme, local onde se vai acumular líquido e como tal formar bolhas. Catarina Cruz BCM Santa’s Nightmare 2022/2023