Biologia Celular - Resumos (PDF)

Teoria Celular  As células são a unidade básica e estrutural da vida  Todos os organismos são feitos de uma ou mais células  Todas as células provêm de células pré-existentes  As células contêm informação hereditária (DNA) que é passada de célula para célula durante a divisão celular  Todas as células têm a mesma composição química e as mesmas a vidades metabólicas  As funções básicas químicas e sicas da célula são desempenhadas dentro delas próprias  A a vidade celular é dependente das a vidades das estruturas da célula (como os organelos) Célula primi va (3.5-3.8 bilhões de anos atrás) Formada por:  Moléculas anﬁpá cas que formam a membrana celular (fosfolípidos- cabeça polar e corpo apolar)  Soluções aquosas concentradas de moléculas orgânicas e inorgânicas (citosol)  Catalisadores (substâncias que aumentam a velocidade das reações sem serem consumidos durante o processo) que guiam e facilitam as reações metabólicas essenciais  Moléculas autorreplica vas que contêm informação gené ca (RNA e DNA) Origem da vida 1. Formação espontânea de moléculas orgânicas 2. Minerais de argila exibem maior ﬂexibilidade (devido á sua microarquitetura), o que lhes permite catalisar reações químicas com mais eﬁciência → polimerização de macromoléculas 3. Oligonucleo deos e polipep deos sinte zam o modelo de argila para estruturas 3D, de forma a minimizar a energia livre a estabilizar 4. Aparecimento de ribozimas (moléculas de RNA que têm a capacidade de atuarem como catalisadores) primi vas que catalisam a síntese de moléculas maiores de RNA e de proteínas, o que leva a autorreplicação 5. Produzem-se proteínas mais longas e com uma maior variabilidade de funcionalidades. Surgem DNA polimerase (produzem DNA usando RNA presente nos ribossomas primi vos, como consequências de codiﬁcação) 6. Surge RNA polimerases que usam o DNA para codiﬁcar rRNA primi vo e proteínas 7. Produzem-se cadeias de DNA, RNA e proteínas mais longas- diversiﬁcação estrutural e funcional Formação espontânea de moléculas orgânicas Experiência de Stanley Miller  Num recipiente colocaram.se compostos orgânicos que estariam presentes na atmosfera primi va (CH4, NH3, H2O, H2)  A análise da reação revelou a formação de moléculas orgânicas, como os aminoácidos  Diversos monómeros polimerizaram espontaneamente sob condições pré-bió cas Propriedades catalisadoras do RNA  Altman estudou a RNAse (enzima que degrada o RNA) da E coli. e mostrou que a molécula de RNA era necessária na reação catalisadora  Cech estudou o processamento do RNA e descobriu que quando colocava num tubo de ensaio RNA não processado, na ausência de proteína o RNA era capaz de se catalisar sozinho (robozimas) Evolução do metabolismo: de anaeróbio para aeróbio Todas as moléculas u lizam Adenosina 5´ Trifosfato (ATP) como fonte de energia metabólica  A 1ª reação que gerou energia resolveu o desdobramento de moléculas orgânicas na ausência de oxigénio  A célula passou a ser capaz de captar energia através da luz do Sol, levando a uma independência em relação aos outros processos de obtenção de energia  A libertação de CO2 como consequência da fotossíntese, mudou o ambiente em que as células estavam inseridas, o que levou ao desenvolvimento do metabolismo oxida vo Células Animais vs. Vegetais Evolução das células eucarió cas Pelo menos 2 organelos foram ob dos por endossimbiose:  Mitocôndrias- bactérias aeróbicas  Cloroplastos- bactérias fotossinté cas Factos:  Parecidas a bactérias (tamanho e forma)  Reprodução assexuada, como as bactérias  Apresentam o seu próprio genoma que está mais próximo do bacteriano Cultura celular Cultura celular- remoção de células e para um ambiente ar ﬁcial e favorável ao seu crescimento. Uma grande vantagem é a consistência e reprodu bilidade ob das. U lizado maioritariamente para:  Estudos básicos da biologia  Testes de toxicidade  Terapia génica  Caracterização de células cancerígenas  Produção de vacinas  Produção de vírus (para usar em vacinas) Células de cultura primária Células removidas diretamente do tecido e desagregadas por enzimas ou meios mecânicos. Podem ainda derivar de uma linha ou cadeia celular previamente estabelecida. São tratadas com enzimas proteolí cas, para digerir as proteínas na matriz extracelular e com agentes que quelam o Ca2+, da qual a adesão célula-célula depende. Subcul vo de passagem As células isoladas da maioria dos tecidos vão proliferar, sob condições apropriadas, até ocuparem todo o substrato possível. Nesta fase, as células têm de ser sub-cul vadas, isto é, transferidas para um novo substrato, com capacidade para con nuarem o seu crescimento. As linhas celulares dividem-se exponencialmente quando há espaço no substrato. A taxa de crescimento é nega vamente afetada pela densidade celular. Senescência e transformação Senescência- quando as células perdem a sua capacidade de proliferar (existe um nº limitado) Algumas linhas de células podem tornar-se imortais (pela ação de vírus, químicos ou através de mutações), aumentando o seu potencial prolifera vo- linha celular con nua. Nota: células HeLa- cadeia imortalizada por Henrie a Lacks. Cul vo de linhas de células con nuas Substrato que fornece os nutrientes essenciais (aminoácidos, carboidrato, vitaminas, minerais), fatores de crescimento e gases.  Cultura aderente ou monocamada- cédulas são cul vadas agarradas a um substrato sólido ou semissólido.  Cultura de suspensão- outras células podem crescer a ﬂutuar no meio de cultura. De in vitro para in vivo  Modelos in vitro- organizado fora de um organismo vivo  Modelos in vivo- organizado num organismo vivo Organoides- órgãos em miniatura de tecido feitos a par r de células estaminais in vitro Proteínas ﬂuorescentes- indicadores ﬂuorescentes para seguir certas células 1. Re ra-se células somá cas 2. Reprograma-se as mesmas 3. Geração de células estaminais to potentes 4. Transformação num outro po de células 5. Elaboração de possíveis medicamentos 6. Experimentação num modelo vivo Culturas celulares 2D Organelos 3D Modelos animais Representação Limitado Semi ﬁsiológica Vascularização e X X sistema imunitário Rastreio de alto X rendimento Manipulabilidade Excelente Boa Pouca Banco biológico (apenas a nível celular) Edição do genoma (embrião) Modelo Pobre organogené co Modelar Pobre (demasiado desenvolvimento e simpliﬁcado doenças humanas  Os animais são biologicamente muito semelhantes aos humanos (98% de DNA par lhado)  São susce veis a muitos dos problemas de saúde dos humanos (cancro, diabetes, …)  Podem ser estudados durante toda a sua vida (ciclo de vida curto), o que é importante para perceber como a doença se desenvolve no sistema conforme a idade An corpos como ferramentas para o estudo da biologia celular An corpos (imunoglobulinas)- glicoproteínas naturalmente produzidas como resposta a moléculas invasoras (an genes), como microrganismos e vírus. Reconhecem os an genes e ligam-se a eles, a região de um an gene que interage com um an corpo é o epítopo. Imunocitoquímica É uma técnica para a deteção e visualização de proteínas e outros an genes, nas células, usando an corpos que reconhecem especiﬁcamente o alvo de interesse. O an corpo está direta ou indiretamente ligado a um repórter (como um ﬂuoróforo ou enzima). O repórter dá origem a um sinal (como ﬂuorescência ou cor de uma reação enzimá ca) que pode ser detetado por um microscópio. Fracionamento celular e centrifugação (usados em conjunto) Fracionamento celular- método para separa componentes subcelulares e isola organelos e outros componentes subcelulares uns dos outros. Tem alguns propósitos:  Enriquecimento proteico- enriquece as proteínas alvo e melhora a deteção de proteínas com baixa abundância celular  Caracterização proteica- iden ﬁca a localização subcelular de uma proteína  Translocação proteica- monitoriza a translocação celular de células sinalizadoras do citoplasma para o núcleo Procedimentos: 1. Rompimento de tecidos e células de uma forma controlada 2. Usando mecanismos mecânicos (homogeneização) as membranas plasmá cas são destruídas, para que os conteúdos celulares possam ser libertados. São u lizadas diversas técnicas (sons de altas frequências, detergentes suaves, forçar células por buracos muito pequenos recorrendo á pressão, piaçá rota vo) 3. Resulta num homogenato contendo grandes e pequenos moléculas provenientes do citosol (enzimas, ribossomas, metabolitos, organelos) Centrifugação- técnica que ajuda a separar misturas através da aplicação de uma força centrífuga- as substâncias são separadas de acordo com a sua densidade (elementos mais densos em baixo) Western blo ng Método usado para detetar proteinas especiﬁcas no meio de uma mistura de proteinas. Também pode ser usado para avaliar o tamanho da proteina em interesse e medir o nível de expressão proteica. 1. Preparação da amostra- lisar e desnaturar a amostra 2. Eletroforese em gel- o gel fornece uma diferença de potencial e devido á carga das proteínas, as de menor massa migram mais rapidamente 3. Transferência para a membrana- colocar o gel do cátodo (-) e a membrana do ânodo (+), que permite a migração das proteínas com carga nega va para a membrana 4. Imunodeteção- coloração para veriﬁcar a eﬁcácia da transferência Nota: as de maior massa encontram-se em cima pois têm menos facilidade em migrar. Imunoprecipitação- isolamento de proteínas especiﬁcas + parceiros vincula vos ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay)- deteção de proteínas numa amostra Membranas biológicas Membranas celulares- são bicamadas de fosfolípidos com proteínas associadas, atuam como barreiras sele vas, separando o ambiente intra do extracelular e deﬁnindo compar mentos internos nas células eucarió cas, delimitando o núcleo e os organelos celulares. Funções:  Comunicação celular- proteínas recetoras fazem com que a célula seja capaz de receber sinais do ambiente  Transporte de moléculas- importação e exportação de pequenas moléculas  Crescimento da célula e mobilidade- a ﬂexibilidade da membrana e a sua capacidade de expansão, permite que a célula cresça, mude de forma e se mova Modelo do mosaico ﬂuido- as membranas são dinâmicas e ﬂuidas, graças ao movimento dos lípidos e das proteínas Lípidos das membranas - Fosfolipidos- moléculas anﬁpá cas (cabeça hidro lica e cauda hidrofóbica)  1 glicerol  2 ácidos gordos- cauda o Saturados (não têm ligações duplas entre os C) o Insaturados (pelo menos uma ligação dupla entre os C)  1 grupo fosfato + grupo polar (etanolamina, serina, inositol, glicerol) o Fosfolípidos: Fosfa dilcolina (PC) +comum, fosfa diletanolamina (PE), fosfa dilserina (PS), fosfa dilinositol (PL) e difosfa diglicerol (PG) - Colesterol  Estrutura esteroide que contém um grupo hidroxilo (OH-) polar, orientado para fora da membrana, que se encontra entre os fosfolípidos  Só existe em eucariontes  Resiste a temperaturas baixas  Aumenta a rigidez e diminui a permeabilidade - Esﬁngomielina  Lípido mais comum na membrana a seguir ao colesterol, encontra-se na bainha de mielina  É um esﬁngolípido - Glicolípidos  Caudas dos ácidos gordos+ açúcar/ carbo-hidrato  Não têm movimentos de ﬂipﬂop A bicamada lipídica é assimétrica, pois as suas faces, interna e externa, apresentam diferentes composições:  Face externa- consiste predominantemente em fosfa dilcolina, esﬁngomielina e glicolípidos  Face interna- contém fosfa diletanolamina, fosfa dilserina e fosfa dilinositol Fluidez da membrana  Flip-Flop- os fosfolípidos trocam de camada  Difusão lateral- os fosfolípidos movimentam-se horizontalmente na mesma camada  Flopases- proteínas transportadoras de lípidos da fase citosólica para a exoplasmá ca (de dentro para fora)  Flipases- proteínas transportadoras de lípidos da fase exoplasmá ca para a citosólica (de fora para dentro)  Escramblases- dis nguem-se das ﬂopases e ﬂipases por não necessitarem de ATP, mas sim de Ca2+ Fatores determinantes da ﬂuidez (causa + ﬂuidez)  + Temperatura  Caudas + curtas  Hidrocarbonetos insaturados  - Colesterol  Esﬁngomielina e fosfoglicerideos Proteínas da membrana Funções: transporte, recetoras, enzimá ca e âncora  Periféricas- ancoradas a proteínas integrais ou fosfolípidos (encontram-se no interior ou exterior da super cie membranar  Integrais- têm pelo menos uma região hidrofóbica que as ancora ao interior e estendem-se de uma camada fosfolipídica á outra, algumas só ancoradas parcialmente e outras atravessam a membrana totalmente, chamando-se transmembranares: o Mul passe- atravessa a membrana mais do que uma vez o Unipasse- atravessa a membrana 1 vez  Associadas a lípidos e glícidos o Proteínas ligadas á face externa da membrana por glicolípidos (GPI)- esta ligação dá-se no RE o Proteínas ligadas á face interior da membrana por ácidos gordos- esta ligação dá-se no citosol Carbo-hidratos/ glicocálice- oligossacarídeos dos glicolípidos e glicoproteínas que cobrem a super cie celular  Protegem a membrana contra danos mecânicos  Lubriﬁca a super cie celular ao atrair água  Papel importante na adesão e reconhecimento célula-célula Restrição do movimento das proteínas O modelo do mosaico ﬂuido dizia que as proteínas eram livres de se moverem na bicamada lipídica, mas sabemos que a sua mobilidade é restrita e que a membrana em vez de uniforme, é composta por domínios dis ntos com importantes funções:  Super cie apical- absorve o máximo de nutrientes que consegue  Super cie basolateral- transfere os nutrientes para o tecido conec vo As junções estreitas separam os domínios apical e basolateral da membrana plasmá ca e as proteínas membranares não se difundem de um domínio para o outro. Lipid ra s- domínios lipídicos como a esﬁngomielina, glicolípidos e colesterol, que são pequenas estruturas transitórias que servem como plataformas nas quais se encontram as proteínas especiﬁcas e que vão limitar a difusão livre de algumas proteínas membranares. Re culo endoplasmá co Sistema endomembranar:  Conjunto de organelos interconectados que controla a síntese e exportação/ importação de materiais para o meio extracelular/ intracelular  As vesículas (compar mentos ligados á membrana) movem-se entre os organelos no sistema endomembranar e são responsáveis pelo transporte de material: o Via exocí ca: compreende o re culo endoplasmá co e o aparelho de Golgi e secreta material para fora na célula (exocitose) ou ﬁca na membrana plasmá ca o Via endocí ca: compreende os endossomas e lisossomas e secreta o material para dentro da célula (endocitose) Re culo endoplasmá co rugoso- coberto por ribossomas na sua super cie citosólica. Responsável pela síntese proteica e processamento Re culo endoplasmá co liso- não está associado a ribossomas. Responsável pela síntese lipídica e capta Ca2+ do citosol Os domínios das proteínas da membrana plasmá ca que estão expostos na super cie celular correspondem ás regiões das cadeiras polipep dicas que são translocadas para o lúmen do RE- “sempre no citosol para sempre no citosol”. Síntese proteica: No Citosol No RER Produção de proteínas que se des nam As proteínas produzidas são para o núcleo, mitocôndria, cloroplasto e translocadas diretamente para o RER, Des no peroxissomas através do translocon (grupo de proteínas associadas ao transporte de outras proteínas) As proteínas que vão para o núcleo Através de vesículas- ocorre migram através de poros nucleares que simultaneamente á tradução penetram ambas as camadas das Transporte membranas do núcleo- ocorre depois da tradução As proteínas que migram para o RER, mitocôndrias ou cloroplastos são transportados ao longo da membrana por translocadores proteicos Hipótese sinal O sinal para a ligação dos ribossomas livres no citosol ao RE é uma sequência de aminoácidos próxima ao terminal da cadeia polipep dica em crescimento (translocon). O sinal é clivado da cadeia polipep dica (sinte zada pelo ribossoma) durante a sua transferência para o lúmen do RE. Experimentalmente: a tradução de mRNA resulta numa proteína um pouco maior do que a proteína normalmente secretada (in vitro)  Fila 1 (referente á tradução in vitro de mRNA em ribossomas livres): proteína migra mais lentamente logo é mais pesada que as secretadas em gel  Fila 2 (tradução de ribossomas in vitro ligados á membrana): cadeias do mesmo tamanho das normalmente sinte zadas  Fila 3 (com proteases): cadeias polipep dicas não foram afetadas pela digestão das protéases o que indica que foram incorporadas por vesículas e as sequências sinal foram removidas por clivagem proteolí ca Direcionamento co-translacional de proteínas secretoras para o RE: 1. À medida que a sequência de sinal emerge do ribossoma, ela é reconhecida por um complexo proteico chamado de par cula reconhecedora de sinal (SRP) 2. O SRP leva o ribossoma para o re culo endoplasmá co e liga-se a um recetor na super cie do re culo endoplasmá co rugoso. O recetor está associado com outras proteínas formando um poro (translacon) 3. O ribossoma retoma a tradução e a proteína, através do poro (translacon) vai entrando no lúmen (interior) do re culo endoplasmá co 4. A sequência de sinal é clivada pela pep dase de sinal (enzima) 5. A tradução con nua e a cadeia de aminoácidos em crescimento con nua a deslocar-se para o lúmen do re culo endoplasmá co 6. A cadeia polipep dea completa é libertada dentro do lúmen do re culo endoplasmá co Notas:  A translocação con nua leva á translocação através da membrana do RE  Noutros casos, a sequência de sinal ou outro segmento de aminoácidos hidrofóbicos ﬁca incorporado na membrana do RE, que cria um segmento transmembranar que ancora a proteína á membrana Orientação das proteínas membranares As proteínas des nadas á incorporação nas membranas plasmá cas ou nas membranas dos organelos são inicialmente inseridas na membrana do re culo em vez de serem libertadas no lúmen e daí para o seu des no ﬁnal, pelo mesmo caminho que todas as proteínas de secreção: Re culo endoplasmá co → Complexo de Golgi → Membrana plasmá ca ou lisossomas, transportados como componentes da membrana em vez de proteínas solúveis. As proteínas integrais da membrana são envolvidas por sequências hidrofóbicas (α-hélice), que atravessa a bicamada fosfolipídica  As α-hélice transmembranares saem do translocon lateralmente e acoram-nas á membrana do RE  Em algumas proteínas, em vez de ser usada a sequência N-terminal, é usada uma sequência para iniciar a transferência de proteínas (sequência de transferência inicial), que nunca é removida.  Noutras proteínas, a sequência de sinal N-terminal inicia a translocação, (como acontece para as proteínas solúveis) e o seu processo de transferência é interrompido por uma sequência adicional de aminoácidos hidrofóbicos, sequência de paragem de transferência. Folding das proteínas e processamento no RE O folding das proteínas requer chaperonas (da família HSP60 ou HSP70). BiP: maior chaperona dentro do RE, é da família HSP70, que se liga á cadeia polipep dica á medida que esta atravessa a membrana do RE, facilitando o folding da proteína dentro do RE. Modiﬁcação química das proteínas para controlar a sua forma e função Folding oxida vo de proteínas  Modiﬁcação pós-traducional que consiste na formação de pontes dissulfeto (S-S), nas proteínas, através da oxidação de cadeias laterais de cisteínas, reação catalisada pela enzima que reside no lúmen do RE (não se forma no citosol porque lá o ambiente é reduzido)  Nota: há medida que as proteínas encontram no lúmen do RE, podem ser pós- translocação modiﬁcadas (glicolisadas)- são adicionadas âncoras ao C terminal da proteína fazendo com que a região transmembranar da proteína seja trocada por um glicolípido (GPI) ancorando-o á membrana Degradação de RE-associado (ERAD): degradação de proteínas com o folding errado As proteínas, onde o folding estava errado, com danos ou desnecessárias à célula, sinte zadas no re culo endoplasmá co são degradadas. Estas são removidas do RE através de um processo chamado degradação de RE associado (ERAD), no qual: 1. As proteínas com defeito são iden ﬁcadas 2. Voltam do RE para o citosol 3. No citosol, as proteínas a serem degradadas são marcadas para destruição pela adição de várias moléculas de uma proteína chamada ubi quina 4. São degradas pela proteassoma, um grande complexo proteico no citosol que degrada ubiqui na Resposta da proteína unfolded (UPR) É a vada se um excesso de proteínas unfolded se acumular no RE e leva:  Á expansão do RE  Á produção de chaperonas adicionais para atender á necessidade de aumento do folding  Á redução da quan dade de proteínas recém-sinte zadas no RE Se estas alterações forem insuﬁcientes para ajustar o folding das proteínas no RE, a resposta de proteína unfolded leva á morte celular programada. A resposta de proteínas unfolded resulta da a vidade de 3 moléculas sinalizadoras da membrana do RE (IRE1, ATF6 e PERK), que são a vadas por proteínas unfolded no lúmen do RE.  A vação de IRE1 resulta na a vação do mRNA que codiﬁca um fator de transcrição, o XBP1 no lado o citosólico da membrana do RE e esse induz a expressão de genes envolvidos na resposta de proteínas unfolded, incluindo chaperonas, enzimas envolvidas na síntese de lipídios e proteínas ERAD.  O ATF6 é um fator de transcrição, que é sequestrado na membrana do RE em células não stressadas. As proteínas unfolded no RE sinalizam o transporte do ATF6 ao aparelho de Golgi, onde é clivado para libertar a forma a va de ATF6 no citosol e depois esse é translocado para o núcleo e induz a expressão de genes de resposta a proteínas unfolded.  O PERK é uma proteína quinase que fosforila e inibe a tradução do fator de iniciação eIF2, o que resulta numa diminuição da síntese de proteínas e da carga de proteínas unfolded que entram o RE e à tradução preferencial de alguns mRNAs, o que leva ao aumento da expressão de um fator de transcrição ATF4, que contribui ainda mais para a indução de genes envolvidos na resposta da proteína unfolded Síntese lipídica no re culo endoplasmá co liso  Os lípidos de membrana são sinte zados em associação com membranas celulares já existentes e não no citosol, porque são extremamente hidrofóbicos  Como os fosfolípidos são sinte zados no lado citosólico da membrana do RE liso, são adicionados apenas a uma metade da bicamada, então, são translocados através da membrana por ﬂopases fosfolipídicas e scramblases (transportadores independetes de ATP), resultando no crescimento uniforme Aparelho de Golgi  Pilha de cisteínas que têm 4 compar mentos (cis, medial, trans e rede trans-golgi)  Funções: armazenamento de proteínas, formação de lisossomas e glicolisação proteica e lipídica (sinte zam glicolípidos e esﬁngomielina)  As proteínas entram no complexo de Golgi pela face cis, progridem para os compar mentos medial e trans, onde ocorre a maioria das a vidades metabólicas do complexo de Golgi e depois as proteínas, os lípidos e os polissacarídeos modiﬁcados saem na rede Golgi trans que age como um centro de separação e distribuição Glicosilação de proteínas (começa no RE e con nua no Golgi) 1. Dentro do RE, as proteínas são modiﬁcadas pela adição de um oligossacarídeo, que consiste em 14 resíduos de açúcar, á extremidade N e 3 resíduos de glicose e 1 de manose são removidos 2. Após o transporte para o Golgi, já dentro do mesmo, os oligossacarídeos N-ligados são sujeitos a: a. Modiﬁcação das proteínas des nadas á secreção ou á membrana plasmá ca i. Remoção de 3 resíduos de manose ii. Remoção de 2 manoses, adição de 1 fucose e 2 N-ace glicosaminas iii. Adição de 1 N-ace lglicosamina iv. Adição de 3 resíduos de ácido siálico são adicionados b. Modiﬁcação das proteínas lisossomais- em vez da remoção inicial dos resíduos da manose, estes são modiﬁcados pela fosforilação da manose i. Adição de fosfatos N-ace lglicosamina a resíduos de manose (ainda no cis do Golgi) ii. Remoção do grupo N-ace lglicosamina, o quer permite que os resíduos de manose não sejam removidos iii. Os resíduos fosforilados de manose são reconhecidos por um recetor de manose 6-fosfato na rede de Golgi trans, que direciona o transporte destas proteínas para os lisossomas Nota: As proteínas também podem ser modiﬁcadas pela adição de carboidratos às cadeias laterais dos resíduos aceitadores serina e treonina em sequências especíﬁcas de aminoácidos (glicosilação O-ligada). Estas modiﬁcações ocorrem no complexo de Golgi pela adição sequencial de resíduos simples de açúcar Metabolismo de lípidos e polissacarídeos no Golgi Nem a esﬁngomielina nem os glicolípidos são capazes de atravessar a membrana do Golgi, sendo apenas encontrados na porção do lúmen da bicamada do Golgi. Depois do transporte vesicular, estes estão localizados na porção exterior correspondente da membrana plasmá ca, com os seus grupos polares expostos na super cie célula Exportação do aparelho de Golgi Via exocí ca cons tu va: permite a secreção con nua e não controlada de proteínas, sendo responsável pela incorporação de novas proteínas e lípidos na membrana plasmá ca- Via exocí ca regulada: proteínas especiﬁcas são secretadas em resposta a sinais do ambiente  Na rede Golgi trans são “empacotadas” em vesiculas secretoras especializadas que se fundem umas com as outras e armazenam os seus conteúdos até que sinais especíﬁcos direcionem a sua fusão com a membrana plasmá ca e consequente libertação do seu conteúdo para o exterior  As proteínas que funcionam dentro do complexo de Golgi são impedidas de serem empacotadas em vesículas, ou seja, não podem ser transportadas ao longo da via secretora (devido a sinais do domínio trans). Contrariamente ao RE, todas as proteínas re das no Golgi estão ligadas á membrana do organelo, não sendo solúveis dentro do lúmen  As sequências KKXX e os sinais nas caudas citoplasmá cas de algumas proteínas do Golgi medeiam a recuperação destas proteínas de compar mentos posteriores da via secretora, (no caso de saírem do Golgi voltam para este) Transporte por vesiculas do lúmen reves das por proteínas As vesículas que se formam a par r da membrana, normalmente, são reves das por proteínas na sua super cie citosólica, que serve para ajudar a moldar a membrana da vesícula e capturar moléculas para transporte Vesiculas reves das com COPII: transportam proteínas do RE para o compar mento intermediário RE-Golgi (ERGIC). Vesiculas reves das com COPI: recuperam as proteínas residentes no RE no compar mento intermediário RE-Golgi e do cis do Golgi e transportam as enzimas residentes no Golgi do trans do Golgi para as cisternas do Golgi anterior. Vesiculas reves das com clatrina: transportam as proteínas da rede trans- Golgi para a membrana plasmá ca, endossomas e lisossomas. Á clatrina estão associadas adap nas. Mecanismo do transporte vesicular Cell Biology Students That Understand The Doctor Favors Diagrams 1. Cargo selec on: seleção da carga proteica por meio de recetores de carga e da sua interação com as subunidades do reves mento interno coordenadas por GTPases da família Arf 2. Budding: (“estrangulamento”) 3. Scission: recrutamento de subunidades do reves mento externo pelo reves mento interno ligado á carga (clatrina recrutada pela adap na) 4. Tranport: as vesiculas são transportadoras a vas de proteínas ao longo das ﬁbras do citoesqueleto 5. Uncoa ng: cisão da vesicula (perde o reves mento, o que envolve dinaminas) 6. Tethering: transporte de vesiculas através de interações com o citoesqueleto 7. Docking: descobrir membranas-alvo por meio de interações de proteínas de thetering que envolvem Rab GTPases, ou seja, cada organelo e cada po de vesicula de transporte têm uma combinação única de proteínas Rab, (marcadores moleculares para cada membrana) 8. Fusion: fusão de membrana mediada pelo SNARE 9. Disassembly: entrega da carga no alvo correspondente Nota: as SGTPases controlam o tráﬁco das vesiculas intracelulares. São a vadas e desa vadas por troca de nucleó dos de guanina e proteínas a vadoras de GTPases, respe vamento. Lisossomas São organelos que contêm uma variedade de enzimas (hidrólases ácidas) capazes de hidrolisar/ quebrar todos os pos de polímeros biológicos (proteínas, ácidos nucleicos e lípidos) que são a vadas quando o pH dentro dos lisossomas é menos que 5. Essas enzimas permitem proteger os lisossomas contra a digestão descontrolada do conteúdo do citosol. Nota: mesmo se a membrana lisossomal fosse rompida, as hidrólases ácidas libertadas seriam ina vas pelo pH neutro do citosol ser 7,2 Para manter o pH interno ácido, os lisossomas devem concentrar a vamente iões H+ (bomba protónica na membrana lisossomal) Os lisossomas são formados pela fusão de vesiculas de transporte que vêm da rede de Golgi trans com os endossomas que contém material captado por endocitose pois veram origem na fusão de endossomas precoces que se fundiram com as vesiculas endoci cas reves das por clatrina captadoras de material á super cie da membrana. Formação dos lisossomas: 1. Formação de vesiculas na rede trans-Golgi 2. Dissociação entre os recetores para a manose-6-fosfato e os seus ligandos 3. A vação das hidrólases ácidas 4. Endossomas precoces que se fundiram com as vesiculas endocí cas reves das por clatrina captadoras de material á super cie da membrana amadurecem progressivamente em endossomas tardios (pH interno deve ser cerca de 5) e os componentes da membrana são então reciclados para a membrana plasmá ca 5. Fusão de vesiculas da rede trans-Golgi com os endossomas tardios Possui um glicocálice formado por LIMPS (proteínas integrais lisossomais altamente glicolisadas) e LAMPS (proteínas de membrana associadas aos lisossomas) Transporte membranar (célula- interior nega vo e exterior posi vo) Sistema de transporte passivo (a favor do gradiente químico)  Difusão simples: moléculas pequenas e sem carga difundem-se livremente através da bicamada lipídica  Difusão/ transporte facilitado: passagem de moléculas polares e/ ou carregadas sem haver interação com os ácidos gordos da membrana (parte hidrofóbica). Recurso a: o Proteínas transportadoras/ Carriers: ligam-se a moléculas especiﬁcas a serem transportadas; sofrem mudanças conformacionais o Canais proteicos: formam poros na membrana, permi ndo a difusão livre de moléculas de tamanho e carga apropriada Transporte facilitado de glucose (GLUT) Faz-se através da alternância entre 2 estados conformacionais do transportador: inicialmente o local da ligação com a glicose está voltado para o lado externo da célula (A) e essa ligação nessa porção induz uma alteração conformacional na estrutura do transportador, passando o local de ligação com a glucose a ser do lado interno da célula (B). A glicose é libertada no citosol e depois o transportador retoma a sua conformação inicial (C). Estrutura do transportador:  12 α-hélices transmembranares  Aminoácidos hidrofóbicos  Aminoácidos polares (locais de ligação da glucose) Canais iónicos São a vados por ligandos (neurotransmissores) ou por voltagem (variação de ddp). É 1000 vezes mais rápido do que um transportador. São altamente sele vos. Técnica de Patch Clamp: usa-se um micropipeta para isolar um canal de membrana, para analisar o ﬂuxo de iões de um único canal iónico, aumentando a precisão do estudo das a vidades dos canais iónicos  De sódio (Na+) o Tem um poro estreito que atua como ﬁltro de tamanho e como o raio do Na+ é menor do que K+ não passam iões K+ nem iões maiores o Só passa Na+ solvatado  De potássio (K+) o A sele vidade deve-se a grupos carbonilo (C=O) da cadeia do polipép do no interior do poro o Quando K+ entra em contacto com o poro, as interações com os átomos de oxigénio levam ao deslocamento da água á que os iões de K+ estão ligados, permi ndo que passem desidratados pelo poro o Como o Na+ é muito pequeno, não interage com o oxigénio, permanecendo solvatado, consis ndo num complexo hidratado demasiado grande para passar no canal Gradientes de iões e potencial da membrana: nas células em repouso há um potencial da membrana de -60 mV que se deve a bombas de iões que fazem a manutenção de gradientes de concentração e ao ﬂuxo de iões por canais abertos. Sistemas de transporte a vo (contra o gradiente químico)  Transporte a vo primário/ bombas: u lizam como fonte de energia o ATP celular e juntam o movimento das espécies á hidrólise de 1 ATP, originando gradientes iónicos o Bombas de Na+/ K+: re ra Na+ e introduz K+ nas células criando gradientes. K+ está muito concentrado no meio intracelular e Na+ no meio extracelular 1. Os iões Na+ ligam-se a locais de alta aﬁnidade no interior da célula e esta ligação es mula a hidrólise de 1 ATP e a fosforilação da bomba 2. São induzidas alterações conformacionais que expõem o local de ligação ao Na+ no lado externo da célula, e reduzem a sua aﬁnidade por este ião 3. A ligação ao Na+ é desfeita, sente este libertado, ao mesmo tempo, locais de ligação de alta aﬁnidade com o K+ são expostos na super cie da célula 4. A ligação com o K+ extracelular es mula a hidrólise do grupo fosfato ligado á bomba que induz uma segunda alteração conformacional, (o local de ligação do K+ passa a fazer-se do lado do citosol, diminuindo a sua aﬁnidade de ligação e libertando-o no interior da célula) A bomba possui 3 locais de ligação para Na+ e 2 para K+. o Bomba de Ca2+: re ra Ca2+ do citoplasma  É semelhante á bomba Na+/ K+  Transporta Ca2+ para o lado de fora da célula e por isso a concentração intracelular de Ca2+ é baixa quando comparada com a concentração extracelular o Bomba de H+: re ra H+ do citoplasma  Bombas estruturalmente semelhantes á bomba de Na+/ K+: são as responsáveis pelo transporte a vo de H+ para o lado de fora da célula  Bombas estruturalmente diferentes á bomba de Na+/ K+: transportam H+ para o interior dos lisossomas e endossomas  As bombas de H+ nas mitocôndrias funcionam a favor do gradiente o Simporte/ cotransportadores: quando o ião e a espécie a transportar vão na mesma direção o An porte/ contransportadores: quando o ião e a espécie a transportar vão em direções opostas Transporte a vo de glucose (SGLUT)  Responsável pela absorção de glucose no lúmen intes nal  Liga-se e transporta 1 glucose e 2 Na+  O gradiente de Na+ (formado pela bomba) é a energia u lizada Função do tecido- distribuição assimétrica dos transportadores Transporte de glucose pelo epitélio intes na:  Apical→ cotransporte Na+/ glucose  Basolateral→ uniporte glucose, Na+/ K+ ATPase Sistema nervoso→ células excitáveis Órgãos tubulares→ intes no e rim  Função- transmissão de informação  Função- absorção ou secreção  Impulsos nervosos- potencial de  Paredes dos tubos são epitélios ação  Células polarizadas- c/ distribuição  Correntes iónicas através de canais assimétrica de transportadores Endocitose Processo em que o material é rodeado por uma área da membrana plasmá ca que se separa do interior da célula para formar uma vesícula que contenha o material internalizado. Funções: captação de macromoléculas, ﬂuidos e par culas grandes, migração, sinalização de recetores, regulação nega va do recetor, neurotransmissão, entrada de patogénicos e indução de macropinocitose. Tipos: -Pinocitose:  Propriedade de todas as células eucarió cas  Endocitose mediada por recetores, possibilitando captar macromoléculas especiﬁcas -Fagocitose:  Ocorre em todas as células, contudo, há células que são fagócitos “proﬁssionais”, os macrófagos, que são células do sistema imunitário especializadas na destruição de bactérias ou células mortas em fagossomas, grandes vesiculas que se formam quando uma par cula se liga a recetores na super cie celular desencadeando a extensão dos pseudópodes, que circundam a par cula e se fundem  O fagossoma funde-se com os lisossomas formando o fagolisossomas, onde o material é digerido pelas hidrolises e durante o amadurecimento do fagolisossoma, algumas das proteínas da membrana são recicladas para a membrana plasmá ca  É sempre um processo mediado por recetores e dependente de ac na  Tipos de fagocitose: o Convencional: as par culas são capturadas por pseudópodes circulares que são guiados por interações entre os recetores e a par cula o Enrolado: as par culas são capturadas por um pseudópode unilateral que anda á volta da mesma con nuidade -Macropinocitose  Os ﬂuidos extracelulares e os seus conteúdos são internalizados em células através de vesiculas grandes e heterogéneas (macropinossomas)  Não é mediado por recetores e depende de ac na Endocitose mediada por recetores  As macromoléculas ligam-se aos recetores da super cie celular em regiões especializadas (poços reves dos de clatrina)  Com ajuda de dinamina, começam a formar-se pequenas vesiculas reves das de clatrina. Após a internalização, as vesiculas perdem os seus reves mentos de clatrina e fundem-se com os endossomas iniciais  As moléculas podem: o Ser recicladas para a membrana plasmá ca (através de vesiculas de transporte) e esta reciclagem resulta da internalização con nua dos seus ligantes o Permanecer nos endossomas iniciais e quando estes passarem a endossomas ﬁnais, vão para os lisossomas para degradação Nota:  Os endossomas iniciais mantêm um pH interno de 6,3 o que causa a dissociação de muitos ligantes e dos seus recetores  Ligantes como LDL permanecem e são degradados para formar colesterol e este é transportado pela corrente sanguínea na forma de lipoproteínas ou par culas de LDL. E a captação destas requer a ligação a recetores especíﬁcos em vesículas reves das de clatrina  Existem mutações que impedem os recetores de LDL de se concertarem em vesiculas reves das, que se encontram no sinal de internalização na cauda plasmá ca do recetor Exemplos:  Células nervosas- apos a sinapse as vesiculas libertam os seus neurotransmissores, que são recuperados por vesiculas cobertas de clatrina, que depois se fundem em endossomas iniciais  Células epiteliais polarizadas- os recetores podem ser transferidos através da célula para o domínio oposto (transcitose), que pode ser um importante mecanismo de classiﬁcação de proteínas da membrana Endocitose independente de clatrina Caveolae → Pequenas invaginações da membrana plasmá ca organizada por caveolina que interage com o citoplasma da cavidada proteica. Transporta moléculas sinalizadoras dentro das lipid ra s Algumas células carecem de caveolae enquanto outras têm uma quan dade abundante de caveolar, representando metade da membrana plasmá ca em células endoteliais e adipócitos. Caveolae é u lizado em diferentes a vidades celulares:  Endocitose  Sinalização celular  Regulação do transporte lipídico  Proteção da membrana plasmá ca contra o stress mecânico Outras vias de endocitose são independentes tanto de clatrina quanto de calveolina. Para além disso, grandes vesículas podem mediar a absorção de ﬂuídos através de macropinocitose. Caminho endocí co Biogénese do endolisossoma 1. Á medida que os endossomas maturam, há mudança da composição da membrana lipídica, para se preparar para a fusão com as vesiculas do trans-Golgi 2. Os endossomas ﬁnais maturam para lisossomas, para digerir ou armazenar enzimas diges vas 3. A proteólise não ocorre principalmente no próprio lisossoma, mas sim num organelo que é semelhante ao endossoma ﬁnal 4. O sistema endolisossomal (lisossomas + endossomas ﬁnais -» lisossomas não funcionam como organelos independentes) é a vado quando um lisossoma se funde com outro organelo (armazenador de hidrólases) para formar uma estrutura híbrida, onde ocorrem reações diges vas sob condições ácidas. 5. A par r desta estrutura híbrida, o lisossoma é reformado para reuso Direcionamento para destruição  O ESCRT (complexo de seleção necessário para o transporte) recruta proteínas marcadas para destruição por mono-ubiqui nação nos lisossomas ou por poli-ubiqui nação nos proteossomas Autofagia:  Para além de levar à renovação con nua dos cons tuintes celulares também pode ser regulada durante o desenvolvimento e em resposta ao stress  Desempenha um papel importante em muitos processos de desenvolvimento, como a metamorfose de insetos que envolve uma extensa remodelação tecidual e degradação de componentes celulares  São selecionados para destruição material não funcional do citosol, como organelos, proteínas citosólicas não funcionais, bactérias, entre outos …  A autofagia é a vada quando as células são privadas de nutrientes  As sep nas podem controlar o tamanho e a forma do autofagossoma. Estas podem também funcionar como andaimes do citoesqueleto em membranas dos autofágicos. Existem 3 vias de autofagia:  Macroautofagia → Sequestro de estruturas des nadas à destruição dentro de vesículas duplo-membranares (autofagossomas), que se fundem com endossomas antes de exporem o seu conteúdo para o interior do lisossoma.  Microautofagia → Ocorre uma invaginação da membrana lisossómica, que conduz à interiorização de uma reduzida porção do citoplasma no lisossoma, onde é digerida.  Autofagia mediada por chaperonas → Proteínas com um sinal especíﬁco (com a sequência KFERQ) são reconhecidas pela chaperona e são transportadas através da membrana lisossómica (associados com a proteína membranar integrar LAMP-2A) para o interior do lisossoma. Parede celular (células vegetais e algumas bactérias, fungos e protozoários) Funções: exoesqueleto  Rigidez/ resistência  Dimensão/ forma e adesão celular  Proteção e defesa  Equilíbrio entre a pressão osmó ca intracelular e o meio exterior Composição química:  Polissacáridos lineares formados por um nº variável de unidades de D-glucose unidas por ligações β (destas junções resulta a celulose)  As cadeias de celulose dispostas lado a lado, formam micelas, cuja estrutura é man da por ligações H-H, entre OH adjacentes  As micelas associam-se e formam microﬁbrilhas de celulose, que estão imersas numa matriz de polissacarídeos não celulósicos, as hemiceluloses e as pec nas e também algumas enzimas (hidrólases) e glicoproteínas Notas: as hemiceluloses permitem a ligação das microﬁbrilhas umas ás outras e também a ligação destas ás pec nas e glicoproteínas. A parede celular, durante o crescimento, 65% é água e o restante são polissacarídeos e proteínas Origem e desenvolvimento  O RE fornece ao complexo de Golgi os precursores e as enzimas intervenientes na síntese de hemiceluloses, pec nas e celulose á super cie da membrana plasmá ca, originando a parede celular primária  A formação desta parede ocorre na mitose: na anáfase surgem aglomerados de vesiculas golgianas na placa equatorial e estas vão originar, na telófase, o fragmoplasto (rede de microtúbulos onde se depositarão hemiceluloses, pec nas e glicoproteínas)  A lamela média, que é uma camada rica em pec nas (polissacáridos hidro licos), une as paredes celulares de células adjacentes As células vegetais, para além da parede celular primária, podem também apresentar uma parede celular secundária:  Esta só surge em alguns pos de tecido, após terminada a fase de crescimento celular  Localiza-se entre a parede celular primária e a membrana plasmá ca  A sua formação provoca um espessamento da parede celular, o que pode levar à morte do protoplasto (ex: tecidos de xilema e de esclerênquima) Estrutura e ultraestrutura -Parede celular primária  De natureza hidro lica e não é uma estrutura con nua  Durante a sua formação podem surgir interposições de RE, que originam poros (plasmodesmos/ canais citoplasmá cos), reves dos interiormente pela membrana plasmá ca, exis ndo axialmente o desmotúbulo, que permitem o transporte intercelular de pequenas moléculas e sem gasto de energia. Transporte simplás co -Parede celular secundária  De natureza hidrofóbica  Tem 3 camadas: exterior, intermédia e interior  Alem de celulose e hemiceluloses, pode conter depósito de outros compostos, que não ocorrem na zona de plasmodesmos, o que provoca zonas de estreitamento, as pontuações (pits) e as células adjacentes têm pontuações frente a frente (pit pairs), que coincide com a zona dos plasmodesmos Alterações químicas e especialização  Permitem a alteração de propriedades sicas (rigidez e permeabilidade), levando a uma especialização celular  São consequências da formação da parede celular secundaria, através de novos depósitos, que nunca são de pec nas ou glicoproteínas, mas podem ser de celulose, no entanto predominam os novos compostos como: o Lenhina- lenhiﬁcação (xilema) o Cu na e ceras- cu nização (cu cula, epiderme) o Suberina- suberiﬁcação (suber ou cor ça) o Esporopolenina- esporopolenização (ex na, grão de pólen) Alterações química e saúde humana  Os humanos não digerem a celulose, mas ela é importante como ﬁbra dieté ca, na saúde diges va, na prevenção de doenças cardiovasculares e de diabetes po II  Na parede celular do grão de pólen, além de esporopolenina, existem glicoproteínas e hidrólases que podem funcionar como alergénios, provocando a libertação de mediadores inﬂamatórios que causam os sintomas alérgicos Vacúolos vegetais -Organitos delimitados por uma membrana biológica (tonoplasto), importante nas trocas com o meio extracelular e entre células, permi ndo preservar o grau de hidratação celular, através da manutenção da pressão osmó ca. -Podem ocupar até 95% da célula. O conteúdo vacuolar é cons tuído por água, iões minerais e outras substâncias. Origem: fusão de vesiculas do RE e do complexo de Golgi Evolução: células meristemá cas (muito jovens) têm muitos vacúolos de pequenas dimensões, com a diferenciação células, fundem-se e originam um único vacúolo, de grandes dimensões Funções:  Controlo da pressão de turgescência celular  Acumulação de enzimas hidrolí cas  Armazenamento de água e reserva de compostos hidro licos  Acumulação de compostos de metabolismo primário/ imediato e de compostos do metabolismo secundário  Podem ter poder atra vo ou de defesa O transporte através da membrana plasmá ca pode ser a vo ou passivo- difusão e osmose. Célula vegetal em meio isotónico (A)  As concentrações são iguais  A membrana plasmá ca não oferece resistência á entrada de água  A força de entrada de água é igual á de saída Célula vegetal em meio hipertónico (B)  A concentração de par culas é superior no meio exterior e por isso o vacúolo perde água e o tonoplasto contrai  O citoplasma retrai e a membrana plasmá ca descola da parede celular, permanecendo ligada apenas na zona dos plasmodesmos  Não há deformação da parede celular  A célula ﬁca em plasmólise Célula vegetal em meio hipotónico (C)  A concentração de par culas é inferior no meio exterior e por isso, a água entra na célula e ﬁca armazenada no vacúolo  O vacúolo e o citoplasma retornam á situação normal  A célula está em deplasmólise Mitocôndria Responsável pela produção de energia metabólica, através da degradação dos carbohidratos e ácidos gordos, que são conver dos em ATP (fosforilação oxida va). Pode replicar-se por divisão Para além das proteínas codiﬁcadas pelo seu próprio genoma e traduzidas dentro do organelo, apresenta também proteínas codiﬁcadas pelo genoma nuclear (maior parte) e proteínas sinte zadas em ribossomas livres no citosol que foram importadas para dentro do organelo (maior parte das proteínas oxida vas) Estrutura:  A matriz contém o material gené co da mitocôndria e as enzimas responsáveis pelo metabolismo oxida vo  Tem dupla membrana, separadas por um espaço intermembranar  Espaço intermembranar: o Composição semelhante ao citosol (rela vamente a iões e pequenas moléculas) o Contém enzimas do ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico) o Contém uma concentração elevada de H+  Membrana interna: o Forma numerosos dobramentos que se estendem para o interior/matriz do organelo (crista- cada uma delas desenvolve um papel funcional diferente) o Contém transportadores para moléculas de ATP o Principal sí o de produção de ATP- cristas o % alta em proteínas envolvidas na fosforilação oxida va e no transporte de metabolitos (piruvato e ácidos gordos) entre o citosol e a mitocôndria. o Impermeável à maioria dos iões e moléculas pequenas- propriedade necessária para manter um gradiente de protões que leve à fosforilação oxida va. o É uma barreira funcional  Membrana externa: o Extremamente permeável a moléculas pequenas, contendo proteínas (purinas) que formam canais que permitem a difusão livre de pequenas moléculas. Sistema gené co  Contém o seu próprio DNA (moléculas de DNA circulares) que codiﬁca o tRNA, rRNA e algumas proteínas mitocondriais  O genoma mitocondrial humano contém 13 proteínas codiﬁcadas apenas para par ciparem em funções respiratórias Metabolismo oxida vo/ fosforilação oxida va 1. Conversão da glucose em piruvato no citosol 2. O piruvato e os ácidos gordos são transportados para a matriz mitocondrial e conver dos em ace l coA 3. A ace l coA é oxidada a CO2 devido ao ciclo de Krebs, que resulta na redução de NAD+ e FADH em NADH e FADH2, respe vamente 4. Os eletrões que vieram do NADH e do FADH2 são transferidos por canais na membrana interna e libertam energia que é u lizada para a bomba de H+ 5. Á medida que os H+ passam para a matriz mitocondrial reagem com ADP, formando ATP Importação de proteínas para a mitocôndria 1. As proteínas são levadas para o complexo TOM (translocase da membrana externa) por pré sequências aminoácidos carregados posi vamente. 2. Após a passagem através do complexo TOM, a pré-sequência ligase ao complexo Tim-23 (translocase da membrana interna) 3. Dentro da matriz, um complexo que contém chaperonas Hsp70, usa a hidrólise de ATP para translocar a proteína através da membrana interna. Já as proteínas com des no á matriz mitocondrial, associam- se a chaperonas que vão auxiliar o seu folding e as pré-sequências são removidas pela pep dase de processamento de matriz mitocondrial 4. As proteínas que contêm sequências transmembranares, saem do Tim23 lateralmente e são inseridas na membrana interna.  Proteínas direcionadas para a membrana interna mitocondrial o Têm diversas sequências de sinais, em vez de pré-sequências N-terminais. o Após a translocação através da membrana exterior, ligam-se a chaperonas Tim9-Tim10 no espaço intermembranar, que as transfere para o complexo Tim-22 na membrana interna o Algumas destas proteínas são codiﬁcadas pelo genoma mitocondrial e são sempre traduzidas em ribossomas mitocondriais na matriz e são direcionadas para a membrana interna através da translocase oxa 1.  Proteínas direcionadas para a membrana externa mitocondrial o As proteínas des nadas à membrana externa são todas exportadas pelo complexo Tom de, menos o Exceções:  Proteínas com domínios transmembranares hélicais-α são translocadas por uma proteína da membrana externa – Mim 1  Proteínas barrels-β como as purinas, passam para o espaço intermembranar e depois são reconhecidas e levadas para outro complexo de translocação (SAM) que faz a sua inserção na membrana externa.  Proteinas des nadas ao espaço mitocondrial: contém sequências ricas em cisteína que são reconhecidas por chaperonas, após saírem do complexo TOM Importação de lípidos para a mitocôndria: a transferência de lípidos do RE para a mitocôndria é mediada por proteínas que transferem um único fosfolípido da membrana do RE para a membrana externa da mitocôndria. Transporte de metabolitos através da membrana interna mitocondrial  O transporte de pequenas moléculas é mediado por proteínas da membrana interna e conduzida pelo gradiente eletroquímico  O ATP é exportado da mitocôndria para o citosol por um transportador que o transforma em ADP  O transporte de fosfato e do piruvato para dentro é agregado a uma troca de iões hidroxilo (OH-) induzido pelo pH do gradiente eletroquímico Peroxissomas  Pequenos organelos delimitados por uma única membrana onde se replicam por divisão  Contêm enzimas envolvidas em vários aspetos do metabolismo energé co e podem conter inclusões cristalinas da matriz  Podem ser rapidamente regenerados  Não possuem genoma próprio, por isso, todas as suas proteínas são sinte zadas a par r do genoma nuclear  Maior parte das proteínas peroxissomais são sinte zadas em ribossomas livres e depois importadas para os peroxissomas, contudo, algumas proteínas transmembranares são importadas para o peroxissoma a par r do re culo endoplasmá co Funções:  Realizam oxidação, levando á produção de peróxido de hidrogénio e também possuem a enzima catalase que decompõe este peróxido em água (pois este é toxico para as células) ou u liza-o para oxidar outros componentes orgânicos de hidrogénio: o Ácido úrico, aminoácidos, purinas, ácidos gordos (fonte principal de energia metabólica) e metanol  Estão envolvidos na biossíntese de lípidos, colesterol, alguns fosfolípidos e ácidos biliares Formação dos peroxissomas 1. As proteínas transmembranares peroxissomais vêm do re culo endoplasmá co 2. Dois pos de vesiculas (V1 e V2) transportam proteínas transmembranares dis ntas e fundem-se para formar um peroxissoma funcional 3. A combinação destas diferentes proteínas forma o importador, através do qual, as proteínas internas do peroxissoma sinte zadas nos ribossomas citosólicos podem ser importadas Nota:  Estas proteínas transmembranares incluem proteínas envolvidas no transporte de metabolitos e peroxinas/ proteínas Pex, que estão envolvidas na formação do peroxissoma  Os novos perixissomas são formados a par r da divisão de peroxissomas pré-existentes Importação de proteínas da matriz peroxissomal 1. Estas proteínas possuem sinais PTS1 que são reconhecidos pelo complexo citosólico Pex5 (cargo complex), 2. O complexo Pex5 liga-se a outro complexo (docking complex: Pex13, Pex14 e Pex17) na membrana do peroxissoma 3. O Pex5 e Pex14 formam um poro na membrana e as proteínas são transportadas para o lúmen do peroxissoma 4. O Pex5 é reciclado no citosol Go culas lipídicas  É um organelo mul funcional que contém um núcleo lipídico neutro coberto por uma monocamada fosfolipídica e proteínas periféricas. o Núcleo das go culas lipídicas: ésteres de colesterol e triglicéridos o Super cie das go culas lipídicas: colesterol, fosfolípidos e proteínas periféricas  A sua localização pode ser dispersa ou em aglomerados polarizados.  O seu tamanho depende do po de célula e do status de a vação Funções:  Metabolismo lipídico: regula o excesso de lípidos e ajuda no tráfego dos mesmos de acordo com as necessidades celulares  Em células stressadas, as go culas lipídicas mantêm a energia e a homeostase e protegem a célula contra a lipotoxicidade, sequestrando lípidos tóxicos para o seu interior lipídico neutro  A mobilidade das go culas lipídicas e a sua dinâmica interação com a mitocôndria permite um transporte eﬁciente de ácidos gordos, o que o miza a produção de energia  Mantêm a homeostase da membrana e do organelo regulando a composição da membrana, prevenindo a peroxidação lipídica e removendo proteínas e lípidos daniﬁcados Núcleo Armazena informação da célula, contendo a maioria do DNA da célula eucarió ca. Invólucro nuclear: separa os conteúdos do núcleo do citoplasma e fornece uma armação estrutural ao núcleo (essencial para o processamento pós traducional do mRNA) O núcleo é envolvido por duas membranas concêntricas, denominadas membranas nucleares interna e externa, que agem como barreiras, prevenindo a passagem livre de moléculas entre o núcleo e o citoplasma  Existe uma con nuidade entre a membrana nuclear externa e o re culo endoplasmá co rugoso  A membrana nuclear interna está alinhada pela lâmina nuclear, que serve como zona de ligação para a croma na  Os complexos de poros nucleares unem as membranas nucleares Lâmina nuclear: malha ﬁlamentosa composta por ﬁlamentos intermédios e usada para dar suporte estrutural ao núcleo  Liga-se a proteínas especiﬁcas da membrana nuclear interna, como Emerin e o recetor lamin B (LBR)  Conecta-se diretamente ao citoesqueleto através de complexos proteicas (complexos LINC) que abrangem as membranas nucleares interna e externa e liga-se á croma na  É importante na localização da heterocroma na não transcrita para a periferia do núcleo Complexos dos poros nucleares  São os únicos canais que atravessam o invólucro nuclear e permitem a troca de moléculas entre o núcleo e o citoplasma  É uma molécula grande com um canal centrado, ligado a anéis citosólicos e nucleares (zonas de fusão entre as membranas nucleares) e os ﬁlamentos de proteínas estendem- se dos anéis citoplasmá cos e nucleares, (estrutura semelhante a uma cesta nuclear)  O canal central é reves do por proteínas pois contém repe ções ricas em resíduos de fenilamina e glicina, que agem como barreira e fazem o transporte regulado  Os RNAs sinte zados devem ser exportados para o citoplasma, onde par cipam na síntese proteica, enquanto as proteínas necessárias para as funções nucleares têm de ser importadas para o núcleo- a troca de proteínas e mRNAs estabelece a composição e tem um papel importante na regulação da expressão de genes Transporte sele vo de proteínas para o núcleo- impor nas  As proteínas que são direcionadas para o núcleo através de sequências de aminoácidos (sinais de localização nuclear) são reconhecidas por recetores de transporte nuclear que ajudam no transporte direto de proteínas pelo complexo do poro nuclear  O sinal de localização nuclear de algumas proteínas, como o an gene T, é uma única cadeia de aminoácidos (sinalização de localização nuclear básica): as proteínas são reconhecidas pelos recetores de transporte nuclear, as impor nas- estas levam as proteínas do complexo de poros nuclear para o núcleo  Contudo, muitas vezes, os aminoácidos que formam o sinal de localização nuclear não são imediatamente adjacentes uns aos outros. Por exemplo, o sinal de localização de sinal da nucleoplasmina (proteína envolvida na montagem de croma na) encontra-se bipar do, assim, estas proteínas serão reconhecidas por recetores de transporte dis ntos Concluindo: apenas as proteínas que apresentem o sinal de localização nuclear em que os aminoácidos são adjacentes são reconhecidos por impor nas Transporte para o núcleo: 1. As impor nas trabalham com uma proteína de ligação GTP, denominada Ran 2. Este complexo de impor na liga-se ás proteínas nos ﬁlamentos citoplasmá cos do poro nuclear e o transporte con nua através da interaçao de impor nas com FG-NUPs que se alinham com o canal central 3. Assim que o complexo de impor nas alcança a zona nuclear do involucro, a proteínas Ran liga-se á impor na, o que induz uma mudança na conformação de impor na e rompe o complexo Transporte a par r do núcleo: 1. As proteínas são marcadas para exportação a par r do núcleo por sequências de aminoácidos (sinais de exportação nuclear) que são ricos em leucina (aminoácido hodrofóbico) 2. Estes sinais são reconhecidos por expor nas (recetores associados á Ran) Transporte sele vo de mRNA a par r do núcleo- expor nas:  Os mRNAs estão associados a pelo menos 20 proteínas durante todo o seu processamento no núcleo e transporte para o citoplasma e essas incluem um complexo exportador de mRNA  A helicase, do lado citoplasmá co do poro, remodela o mRNA e remove o complexo de exportação Nota: tRNAs, rRNAs e microRNAs precisam de expor nas Corpos nucleares  Organelos discretos que compar mentam o núcleo e concentram proteínas e RNAs  Não são delimitados por membranas, mas são man dos por interações proteínas- proteína ou proteína-RNA Organização da croma na  Eucroma na: a transcrição está a va, a croma na está condensada e inserida no interior do núcleo  Heterocroma na: a transcrição está ina va, a croma na está condensada e inserida na lâmina nuclear o nucléolo  Nota: os cromossomas estão divididos em domínios correspondentes ás unidades transcricionais e regiões de modiﬁcação da croma na Fatores de transcrição: -DNA acabado de sinte zar  4000 origens de replicação podem estar a vas num mamífero 2n  Cada um destes aglomerados deve conter múl plas bifurcações de replicação (5 a 50) -RNA acabado de sinte zar  As fábricas de transcrição são ricas em RNA polimerases a vas e fatores de transcrição  8 moléculas de RNA polimerase  Genes co-regulados transcritos na mesma fábrica, ajudando na coordenação de genes relacionados Citoesqueleto Rede dinâmica de ﬁlamentos proteicos, que se estende pelo citoplasma e está sob reorganização con nua, conforme as células se dividem e alteram Funções:  Mantêm a forma da célula, pois ajuda a sustentar o grande volume do citoplasma  Controla o posicionamento dos organelos e fornece a maquinaria de transporte entre eles  Responsável pela formação dos cromossomas nas duas células-ﬁlhas durante a divisão celular e pela separação dessas no ﬁnal da divisão  Responsável pelos movimentos em larga escala, incluindo o deslizamento de células sobre uma super cie, a contração de células musculares e as alterações do formato celular que ocorrem ao longo do desenvolvimento de um embrião Cons tuição: 3 pos de ﬁlamentos proteicos: ﬁlamentos intermediários, microtúbulos e ﬁlamentos de ac na Filamentos intermédios  São polímeros estáveis, semelhantes a cordas ou cabos, cons tuídos por subunidades proteicas ﬁbrosas que dão resistência mecânica ás células, protegendo-as contra ruturas  São os mais resistentes e duráveis dos ﬁlamentos do citoesqueleto  Têm 10 nm de diâmetro (todos os ﬁlamentos intermédios são semelhantes em tamanho porque os domínios centrais são semelhantes em tamanho e sequencia de aminoácidos)  Formação: a associação e dissociação dos ﬁlamentos intermédios são controladas pela modiﬁcação pós-traducional de proteínas ﬁlamentosas intermediárias individuais Os ﬁlamentos intermédios estão divididos em 4 subclasses principais. Essas classes podem ainda incluir vários sub pos (por exemplo, os humanos têm mais de 50 genes de quera na).  Filamentos nucleares: alguns ﬁlamentos encontram-se no interior do núcleo, formando a lâmina nuclear que ao contrário dos ﬁlamentos citoplasmá cos, que têm forma de cabos, organizam-se numa rede bidimensional, que sustenta e fortalece o envelope nuclear (ao dissociar-se e associar-se em cada divisão celular) e reorganiza-o (quando se original células-ﬁlha). Está presente em todas as células animais  Filamentos citoplasmá cos: o Na periferia da célula, estes ﬁlamentos costumam estar ancorados, através de desmossomas, á membrana plasmá ca o podem associar-se também com os outros elementos do citoesqueleto (ﬁlamentos de ac na e microtúbulos) Tipos: ﬁlamentos de quera na (em células epiteliais), ﬁlamentos de vimen na (em células de tecidos conec vos e musculares) e neuroﬁlamentos (em células nervosas) Notas:  os ﬁlamentos intermédios citoplasmá cos também são dissociados na mitose  os ﬁlamentos de quera na e vimen na ligam.se ao involucro nuclear, servindo para posicionar e ancorar o núcleo dentro da célula Microtúbulos São estruturas cilíndricas, de centro oco, com 25 nm de diâmetro, que se encontram em constante dissociação e reassociaçao Função: responsáveis pelo transporte e posicionamento de organelos e pela organização do transporte intracelular de diversas macromoléculas citosólicas Cons tuição:  Formados por 13 moléculas de tubulina, sendo cada uma delas composta por um dímero de proteínas globulares alternadas longitudinalmente, a α- tubulina e β-tubulina  Cada proto ﬁlamento/ molécula apresenta uma polaridade e, por isso, o microtúbulo também: o A extremidade β-tubulina é denominada extremidade mais (+) e tem um crescimento rápido o A extremidade α-tubulina é denominada extremidade menos (-) e tem um crescimento lento  Nota: esta polaridade é importante pois interfere na determinação da direção do movimento através do microtúbulo Formação:  Os microtúbulos crescem a par r de centros organizadores, como o centrossoma (par de centríolos circundado por uma matriz proteica), no qual as extremidades menos (-) permanecem inseridas  Têm instabilidade dinâmica, ou seja, alternam rapidamente entre crescimento e encurtamento, contudo, um microtúbulo em crescimento pode ser impedido de sofrer dissociação se a sua extremidade mais (+) es ver estabilizada pela ligação a outra molécula que bloqueia a sua despolimerização Exemplos:  Durante a mitose, os microtúbulos tornam-se mais dinâmicos, intercalando entre crescimento o com mais frequência, o que permite que os microtúbulos se dissociem para se reassociarem para a formação do fuso mitó co  Quando a célula se diferencia num po celular especializado, a instabilidade dinâmica costuma ser suprimida por proteínas que se ligam a qualquer das extremidades, ou lateralmente aos microtúbulos, estabilizando-os contra a dissociação e mantendo a organização da célula diferenciada Instabilidade dinâmica:  A instabilidade dinâmica dos microtúbulos deriva da capacidade dos dímeros de tubulina de hidrolisar GTP  Cada dímero de tubulina contém uma molécula de GTP ligada à - tubulina, que hidrolisa o GTP em GDP após a adição de um dímero a um microtúbulo em crescimento e esse GDP permanece ligado à - tubulina  Quando ocorre polimerização, os dímeros da tubulina são adicionados à extremidade do microtúbulo mais rapidamente do que a ocorrência de hidrólise do GTP  Consequentemente, a extremidade de um microtúbulo em rápido crescimento será cons tuída inteiramente de dímeros de tubulina-GTP e estes ligam-se mais fortemente aos seus vizinhos no microtúbulo do que dímeros ligados ao GDP e por isso, o microtúbulo con nuará a crescer, ou seja, a polimerização é favorecida  Ocasionalmente, os dímeros de tubulina na extremidade do microtúbulo hidrolisam o seu GTP antes da adição dos dímeros seguintes e por isso as extremidades do microtúbulo são compostas por tubulina-GDP e estes ligam-se mais fracamente no microtúbulo, o que favorece a despolimerização, ou seja, o microtúbulo começará a encurtar rápida e con nuamente até desaparecer. Fármacos que afetam os microtúbulos:  Paclitaxel: Liga-se aos microtúbulos e estabiliza-os (podem crescer, mas não podem sofrer encurtamento), o que leva ao bloqueio da mitose  Colchicina e Vimblas na: ligam-se a dímeros de tubulina e impedem a sua polimerização, o que leva a desaparecimento do fuso mitó co e por isso ao bloqueio da mitose  A ina vação ou a destruição do fuso mitó co leva à morte da célula em divisão. Como as células cancerígenas como se dividem de forma menos controlada face às células normais do corpo, podem ser mortas por fármacos an bió cos estabilizadores ou destabilizadores de microtúbulos Transporte intracelular:  Ocorre graças a proteínas motoras associadas aos microtúbulos  As mitocôndrias e as pequenas vesiculas movem-se por um curto período de tempo, parando e, em seguida, movendo-se novamente (este movimento saltatório pode ocorrer tanto nos microtúbulos como nos ﬁlamentos de ac na)  Os movimentos são direcionados por proteínas motoras, que usam energia derivada de ciclos repe dos de hidrolise de ATP para se movimentarem unidireccionalmente ao logo dos microtúbulos citoplasmá cos, como os de um axónio de uma célula nervosa  Pertencem a duas famílias- ambas são dímeros que têm duas cabeças globulares de ligação a ATP e uma cauda única o Cinesinas: movem-se rumo á extremidade + (rumo á periferia da célula o Dineínas: movem-se em direção á extremidade – (rumo ao corpo celular) Cílios e ﬂagelos:  Projeções da membrana plasmá ca responsáveis pelo movimento de diversas células  O seu movimento é produzido pela ﬂexão da sua região central (devido á presença da proteína motora dineína ciliar) conforme os microtúbulos deslizam uns sobre os outros  São cons tuídos por proteínas a eles associados e microtúbulos, que se encontram arranjados na forma “9+2”, onde um par central de microtúbulos isolado é rodeado por nove pares de microtúbulos organizados em anel  As extremidades nega vas dos microtúbulos dos cílios e ﬂagelos encontram-se ancoradas no corpo basal, que atua como um centro organizador  São estruturas muito semelhantes, mas, em geral, os ﬂagelos são mais longos Cílios: oscilam num movimento de vaivém coordenado que impulsiona líquidos sobre a super cie de uma célula ou movimenta células individuais por meio de um líquido Nota: muitas células animais possuem apenas um único cílio primário não movel, que é muito mais curto do que um cílio motor e funciona para detetar determinadas moléculas de sinalização extracelular Flagelos: apresentam um movimento ondulatório/ ba mento que faz com que toda a célula se mova Filamentos de ac na/ Microﬁlamentos  São polímeros helicoidais de monómeros de ac na globular, com 7 nm de diâmetro, são mais ﬂexíveis e mais curtos do que os microtúbulos e são frequentemente encontrados em feixes interligados ou redes (ao contrário dos outros ﬁlamentos, estes raramente ocorrem de forma isolada nas células)  Encontram-se em todo o citoplasma de uma célula eucarió ca, sendo mais abundantes junto á membrana plasmá ca (córtex celular), sendo mais responsáveis pelo suporte mecânico que determina a forma celular e possibilita o movimento da super cie celular, permi ndo a migração das células, a internalização de par culas e a divisão celular  Estes ﬁlamentos também são polarizados, com uma extremidade (+) de crescimento rápido e uma extremidade (-) de crescimento lento. A sua associação e dissociação é controlada pela hidrólise do ATP fortemente ligado a cada monómero de ac na Formação:  Nucleação: formação de pequenos agregados que contém 3 monómeros de ac na  Se a concentração de monómeros livres for muito elevada, os ﬁlamentos de ac na crescem pela adição de monómeros em ambas as extremidades  Se a concentração de ac na dor intermediaria, os monómeros são adicionados á extremidade (+) a uma taxa mais rápida que a hidrolise do ATP ligado, levando ao seu crescimento. Já na extremidade (-), o ATP é hidrolisado mais rapidamente do que a adição dos monómeros, pois a ac na-ADP destabiliza a estrutura, perdendo unidades na extremidade (-) Treadmiling: ganho de monómeros na extremidade (+) de um ﬁlamento de ac na e a perda simultânea na extremidade menos (-) Diferença entre treadmiling e instabilidade dinâmica: a instabilidade dinâmica, ao contrário do treadmiling, envolve uma rápida transição de crescimento para encurtamento, ou vice-versa apenas na extremidade (+) do microtúbulo Proteínas que promovem a despolarização de ac na: ligam-se aos monómeros de ac na do citosol, impedindo que estes sejam adicionados ás extremidades dos ﬁlamentos de ac na Proteínas que promovem a polimerização da ac na: formina e proteínas relacionadas com a ac na (ARP) Família proteica Rho: moléculas de sinalização extracelular que regulam o citoesqueleto de ac na, a vando proteínas recetoras da super cie celular, o que por sua vez, a va vias de sinalização intracelular Mecanismos de migração celular:  A célula emite protrusões na sua região frontal ou na borda anterior e essas protrusões aderem à super cie sobre a qual a célula se movimenta (origina-se pelo crescimento rápido de ﬁlamentos de ac na, os quais se associam junto à membrana plasmá ca e se alongam pela adição de monómeros de ac na em suas extremidades mais (+)  A porção restante da célula é impulsionada para a frente, impulsão essa que é promovida pela polimerização da ac na, pois a borda anterior de um ﬁbroblasto em movimento estende constantemente ﬁnos lamelipódios laminares, os quais contém uma rede de ﬁlamentos de ac na, orientados de tal modo que a maioria dos ﬁlamentos apresenta as suas extremidades (+) próximas da membrana plasmá ca e assim, os ﬁlamentos empurram a membrana para frente sem a rasgar Nota: os ﬂipódios são protrusões ﬁnais e rígidas em toda a super cie ou na borda anterior Miosinas: proteínas motoras que u lizam a energia da hidrolise de ATP para se moverem ao longo dos ﬁlamentos de ac na  Em células não musculares: a miosina-I transporta organelos ou vesiculas ao longo dos ﬁlamentos de ac na e a miosina-II faz com que esses deslizem uns sobre ou outros nos feixes contráteis  Em células do músculo esquelé co: a miosina-II forma mioﬁbrilas altamente ordenadas que contraem quando há deslizamento dos ﬁlamentos entre si Contração muscular:  Cada miofribila é cons tuída por unidades contráteis, os sarcómeros  O sarcómero é cons tuído por uma região mais externa, o disco Z, e no seu interior existem bandas escuras/ bandas A que contêm ﬁlamentos de miosina, alternadas com bandas claras/ bandas que contêm ﬁlamentos de ac na  Os ﬁlamentos de ac na e miosina sobrepõem-se em regiões periféricas das bandas A e, por isso, a região central (zona H) contém apenas miosina  Durante a contração muscular, cada sarcómero contrai-se deixando os discos Z mais próximos, as bandas A não sofrem alteração na sua largura, mas tanto as bandas I como a zona H pra camente desaparecem  Isto acontece devido ao deslizamento dos ﬁlamentos de ac na por entre os ﬁlamentos de miosina, quando os ﬁlamentos de ac na e miosina se movem para dentro da banda A e da zona H Nota: a contração muscular é iniciada por um aumento de Ca2+ citosólico, devido á indução de um potencial de ação através de um neurotransmissor libertado pela transmissão nervosa Matriz extracelular e interações celulares Citoesqueleto:  Nos organismos mul celulares há adesões entre células vizinhas e entre células a matriz extracelular  Nestes organismos, as células são organizadas em assembleias coopera vas (tecidos) Tecido conjun vo especializado:  Ossos e tendões: a matriz extracelular é abundante e é mecanicamente importante  Outros tecidos (músculos e epiderme da pele): a matriz extracelular é escassa e o citoesqueleto transporta a carga mecânica o Ossos: rijos e ﬂexíveis o Car lagem: resistente (capacidade de voltar á forma original) e absorve choques o Derme e tendões: resistentes e ﬂexíveis o Córnea: macia a transparente Células dos tecidos conjun vos Tipo de célula Funções Distribuição Caracterís cas Sinte zam colagénio, Ao longo dos Células planas, ﬁbras elás cas e tecidos densos estraladas com núcleos re culares e e conjun vos escuros e com um ou Fibroblastos proteoglicanos e mais nucléolos suportam ligamentos, tendões, osso, pele, vasos sanguíneos e membranas basais Sinte zam matriz Car lagem Metabolicamente a vo, extracelular da hialina das com grandes núcleos car lagem e suportam ar culações e vesiculares e nucléolos Condroblastos car lagem auricular ﬁbrocar lagem proeminentes, o dos discos citoplasma é pálido e intervertebrais vacuolizado devido ao e car lagens alto teor de lípidos e elás cas glicogénio Sinte zam matriz Nos ossos Citoplasma baso lico, extracelular da resultante da presença car lagem de grande quan dade Osteoblastos de re culo endoplasmá co rugoso, que produz glicosaminoglicano e glicoproteínas Sinte zam Vasos Assemelham-se a Mioﬁbroblasto componentes da sanguíneos e ﬁbroplastos sob matriz extracelular e é pele em todo o microscopia de luz, mas capaz de corpo ultraestruturamente contra lidade contêm ﬁlamentos de ac na para contração Matriz extracelular:  Estrutura altamente dinâmica que está em constante remodelação  Gera as propriedades bioquímicas e mecânicas de cada órgão, como a sua resistência e elas cidade  Medeia proteção através de uma ação tampão que mantém a homeostase extracelular e a retenção hídrica Cons tuição: -Proteínas estruturais da matriz:  Colagénios o Fornece força de tensão para resis r ao alongamento o A sequência de aminoácidos de um colagénio de domínio de tripla hélice consiste em repe ções de Gly-X-Y, nas quais o X é a Pro e o Y a Hyp o Os grupos de OH estabilizam a tripla hélice do colagénio, formando ligações entre hidrogénios e cadeias polipep dicas o A síndrome de Ehlers-Danlos é caracterís ca de anomalias na estrutura, produção e/ ou processamento de colagénio -Polissacarídeos da matriz ligados a proteínas formando proteoglicanos (Glicosaminoglicanos) e proteínas de adesão (ﬁbronec na, laminina)  Glicosaminoglicanos: resistem à força de compressão  Fibronec na e Lamininas (exemplo: lâmina basal): responsáveis por conectarem os componentes da matriz uns aos outros e às outras super cies celulares Nota:  A matriz extracelular é heterogénea e a proporção entre os seus componentes é especiﬁca de cada tecido, o que confere diferentes propriedades ao tecido conjun vo  Os componentes da matriz extracelular são subme dos a muitas modiﬁcações pós- traducionais o Tendões: alta proporção de proteínas ﬁbrosas o Ossos: matriz extracelular endurecida pela deposição de cristais de fosfato de cálcio o Car lagens: alta concentração de polissacarídeos que formam um gel ﬁrme e resistente à compressão o Lâminas basais: composição da matriz diferente da encontrada nos tecidos conjun vos Interações célula-matriz: -Integrinas: maiores recetores da super cie celular responsáveis pela ﬁxação das células á matriz extracelular  A sua subunidade α liga-se a ca ões divalentes  Ambas as subunidades ((α e β) são responsáveis pela ligação á matriz -Metaloproteínas: principais enzimas envolvidas na degradação da matriz extracelular. Nota: a sua a vidade é baixa em situações normais, mas aumenta durante o processo de reparo ou remodelando em tecidos mortos ou inﬂamados Adesão entre células  Junção apertada ou oclusão o Une células vizinhas numa folha epitelial para prevenir vazamento de moléculas extracelulares entre elas, ajudando na polarização da célula o Separa a super cie basolateral e a pica  Junção de aderência o Junta um conjunto de ac na de uma das células a um conjunto semelhante á da outra o Segura as células epiteliais e endoteliais o Resistem ao stress  Desmossoma: junta os ﬁlamentos intermédios numa única célula  Junção de hiato: forma canais para passagem de pequenas moléculas e solúveis em água (iões inorgânicos e metabolitos)  Hemidesmossoma: ancora ﬁlamentos intermédios de uma célula basal á lâmina basal Ciclo celular Interfase: Os cromossomas encontram-se descondensados e distribuídos no núcleo. Ocorrem o crescimento celular e a replicação do DNA de forma ordenada na preparação para a divisão celular  G1: a célula con nua a crescer e os conteúdos celulares, com exceção dos cromossomas, são duplicados  S: ocorre a duplicação do DNA  G2: o crescimento celular con nua e as proteínas necessárias á mitose são produzidas Mitose:  Prófase: os cromossomas condensam e os centrossomas movem-se para os lados opostos do núcleo, iniciando a formação do fuso acromá co. Há a desorganização do invólucro nuclear, o que permite que os microtúbulos do núcleo se liguem as cinetocoros dos cromossomas  Prometafase: microtúbulos ligam-se aos centrómeros dos cromossomas  Metáfase: alinhamento dos cromossomas na placa equatorial  Anáfase: separação dos croma deos irmãos que se movem para polos opostos da célula  Telófase: descondensação dos cromossomas e reorganização de invólucros nucleares Citocinese: inicia-se no ﬁm da anáfase tardia e termina no ﬁm da telófase e consiste no estrangulamento de um anel de ac na e de ﬁlamentos de miosina G0:  As células que não se voltam a dividir ou que se dividem muito lentamente ﬁcam em G0  A célula encontra-se metabolicamente a va, mas com reduzida síntese de proteínas  Algumas células podem retomar a proliferação se forem es muladas com fatores de crescimento apropriados ou outros sinais extracelulares  Ciclinas: proteínas que se acumulam durante a interfase e são rapidamente degradadas no ﬁm da mitose Notas:  As células embrionárias têm ciclos celulares diferentes, com apenas 2 fases: fase M (mitose) e fase S- neste po de ciclos as células não crescem  G1- 2n  S, G2, mitose- 4n  Citocinese- 2n  Cinetocoros- proteína em forma de disco associada a cromossomas (separa-os na divisão celular) Pontos de controlo  Controlo G1- se o DNA se apresentar daniﬁcado e não puder ser reparado, a célula pode entrar em G0, ou então desencadeia-se a apoptose  Controlo na fase S- faz a monitorização con nua da integridade do DNA, para reparar o DNA daniﬁcado antes de ser replicado  Controlo G2- veriﬁca se o DNA se auto-replicou de forma apropriada, caso contrário ocorre apoptose  Controlo M (entre a metáfase e a anáfase)- a mitose é interrompida se os cromossomas não se alinharem de forma adequada ou não se distribuírem de forma equita va A vação da ciclina E/Cdk2 em G1: 1. O complexo Cdk2/ciclina E é inibido pelo inibidor p27 2. Ao passar o checkpoint, a síntese de ciclina E é induzida ao a var a E2F e o fator de crescimento inibe a produção de p27 3. À medida que o Cdk2 se torna a vo, é fosforilizado e marca o p27 a ser degradado, resultando na a vação de complexos Cdk2/ciclina E 4. Estes complexos também inibem a produção de ligases ubiquitanadas APC/C, prevenindo a degradação de Ciclinas E Quebra do invólucro nuclear: 1. A ciclina B/Cdk1 fosforila as lâminas nucleares, as proteínas dos complexos do poros nucleares e a membrana nuclear interna 2. A fosforilação das lâminas faz com que os ﬁlamentos que a formam se dissociem em dímeros de lâminas livres Inicio da replicação do DNA 1. As proteínas helicase MCM ligam-se ás origens de replicação com proteínas ORC na fase G1 para formar um complexo de pré-replicação 2. As replicações de DNA são iniciadas na fase S por ciclinas E/Cdk2 e pela proteína cinase DDK 3. O DDK fosforila proteínas de MCM e o Cdk2 fosforila proteínas adicionais que se juntam ao complexo e a vam o MCM 4. A a vação do MCM inicia a replicação do DNA e as proteínas MCM saem da origem 5. A a vidade elevada de outras Cdk´s impede que a proteínas MCM se reassociem com as origens durante as fases S, G2 e M A vação do MPF em G2 para desencadear a mitose 1. A MPF é um dímero cons tuído pela ciclina B e pela proteinoquinase Cdk1 2. A Cdk1 forma complexos com a ciclina B durante a fase G2 e depois é fosforalizada em Thr161, Thr15 e Thr14. 3. A desfosforilação do Thr14 e Thr15 a va a MPF na transcrição de G2 para M 4. A a vidade da MPF termina no ﬁm da mitose pela degradação proteolí ca da ciclina B e depois ocorre a desfosforilação do Cdk1 Checkpoints de dano de DNA  As proteínas ATR e ATM são a vadas em complexos que reconhecem DNA daniﬁcado (o ATR é a vado por DNA com apenas uma banda ou que não tenha sido replicado e o ATM é a vado principalmente por DNA com quebras nas suas bandas)  Estes complexos são depois fosforizados e a vam o Chk1 e o Chk2 que são também fosforizados inibindo a produção de Cdc25, mas como este também é necessário para a a var o Chk1 e o Chk2, então dá-se a quebra de proliferação celular Papel do p53 na regulação do ciclo celular  A fosforilação pelo ATM e Cdk2 estabiliza a p53, resultando num aumento dos níveis de resposta de p53 ao DNA daniﬁcado  A p53 a va a transcrição do gene inibidor p21 levando à inibição do complexo Cdk2/ Ciclina 2 e consequentemente à inibição da proliferação celular Renovação, morte e diferenciação celular Células estaminais:  Células indiferenciadas que se encontram em todos os organismos mul celulares e que conseguem diferenciar-se em diferentes pos de células  Dividem-se numa célula que se vai diferenciar e noutra que se vai proliferar e diferenciar  Á medida que as células se diferenciam, a sua taxa de proliferação diminui e a maioria das células ﬁca presa em G0  Categorias: embrionárias e adultas Potência das células estaminais: As células progenitoras são células parcialmente diferenciada e dão origem a células diferenciadas, através de: 1. Divisão celular simétrica A- Célula estaminal 2. Divisão celular assimétrica B- Célula progenitora C- Célula diferenciada 3. Divisão do progenitor 4. Diferenciação terminal Efeito do envelhecimento nas células estaminais (que ainda não se diferenciaram): leva á diminuição da funcionalidade das mesmas Regulação do des no das células estaminais: A u lização de fatores de crescimento exógenos controla o crescimento e a diferenciação da célula estaminal embrionária e afeta a pluripotência e a sua a vidade é regulada por proteglicanos (HSPGs) que estão presentes na super cie celular ou na matriz extracelular. Nota: os HSPGs são uma proteína central á qual se ligam covalentemente as cadeias de glicosaminoglicano linear de açucares de sulfato de heparatano (HS) Morte celular:  Necrose: morte celular acidental  Apoptose: morte celular programada- os efetores são uma família de protéases, as caspases e os membros da família Bcl-2 inibem ou promovem a a vação das caspases Fases da apoptose 1. Leve convulsão, compactação e segregação da croma na e condensação do citoplasma 2. Fragmentação nuclear, borbulhação da membrana e formação de corpos apoptó cos 3. As células apoptódicas (que produzem os sinais “come-me”, que incluem o ganho de fosfa dilserinas na sua super cie, que são reconhecidos por recetores das células fagocí cas) e os fragmentos celulares são elimin

Biologia Celular - Resumos (PDF)

Document Details

Tags

Related

Summary

Full Transcript

Upgrade to continue