FML/IST. Visão Geral da Célula. Engenharia Biomédica. Cadeira de Histologia e Anatomia. Teresa Carvalho Set 2007

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1 FML/IST Engenharia Biomédica Cadeira de Histologia e Anatomia Visão Geral da Célula Teresa Carvalho Set 2007 Biologia Molecular da Célula Instituto de Medicina Molecular

2 A Célula Organização Celular Célula eucariota Célula procariota http//spacebio.net

3 A Célula Eucariota -Limitadas por uma membrana fosfolipídica. -Citoplasma compartimentado: -Núcleo - Compartimentos ou domínios morfo-funcionais, os organitos.

4 A Célula Eucariota Núcleo Envelope Nuclear Dupla membrana Lamina Poro Nuclear Nucléolo Comp. Granular Comp. Fibrilhar Poro Nuclear Env. Nuclear Eucromatina Heterocromatina Cromatina vs cromossomas Centro Fibrilhar RE Rugoso Nucléolo Nucleoplasma

5 A Célula Animal Compartimentos Citoplasmáticos Organização interna da Célula Eucariota Síntese de ribossomas Replicação, transcrição Comunicação, adesão Síntese de proteínas Degradação de resíduos celulares Produção de energia Glicosilação e Distribuição de proteínas

6 A Célula 75% a 80% -água, iões, (açucares, vitaminas e ácidos gordos). 25% a 20% -macromoléculas: proteínas, polissacáridos e ácidos nucleicos. Macromoléculas: moléculas características dos sistemas vivos produzidas pelas células polímeros

7 A Célula Macromoléculas - Proteínas: Abundantes, versáteis Funções: - Catalíticas (enzimas) -Transportadoras - Estruturais Dirigem a sua própria síntese e a de outras macromoléculas. São constituídas por 20 tipos diferentes de aminoácidos.

8 A Célula Macromoléculas - Acidos Nucleicos (DNA e RNA) São polímeros constituídos por 4 tipos diferentes de monómeros os nucleótidos

9 Macromoléculas DNA A T G C Estrutura em dupla hélice (Watson e Crick, 1953): duas cadeias polinucleotídicas enroladas sobre si próprias (anti-paralelas). O esqueleto de cada cadeia é formado pela alternância de desoxirriboses e grupos fosfato. As bases azotadas de cada nucleótido projectam-se em direcção ao eixo da hélice. As bases azotadas emparelham com as da cadeia complementar segundo um código.

10 DNA-Replicação Processo semi conservativo as duas semi-cadeias separam-se (helicases) sintese de 2 novas cadeias (DNA pol) DNA polimerase Adiciona um dntp sp à extremidade 3 da cadeia em crescimento Segue as regras da complementariedade

11 DNA-Replicação DNA polimerase Adiciona um dntp sp à extremidade 3 Segue as regras da complementariedade Okazaki fragments Como se conseguem replicar simultaneamente duas cadeias antiparalelas? primase fragmentos de Okazaki ligase

12 DNA-Código Genético Cada base T, A, C ou G de uma cadeia de DNA pode ser considerada uma letra de um alfabeto que é usado para escrever mensagens biológicas. Num sistema linguístico - o Código Genético. A G T C C T A A G T T A G T A C A T C AG G A T TC AAT C AT G T Mensagem Biológica Expressão Genética

13 Código Genético Alfabeto 4 letras A T G C. Palavra- sequência linear de três letras (tripletos): codões Há 64 tripletos possíveis: - start signal (ATG) - stop signals (TAA,TGA,TAG) - 21 a.a específicos O código genético é redundante degenerado

14 Código Genético

15 Mensagem Genética GENE- Unidade funcional e física da hereditariedade. Sequência de DNA necessária para produzir uma proteína ou uma molécula de RNA funcional. GENOMA- Toda a informação genética existente numa célula ou organismo. Genoma humano: 23 pares de cromossomas 3x10 9 bp (pares de bases)

16 A Célula Macromoléculas RNA AGUCC UAAGUUAGUAC A Estrutura em cadeia simples 4 tipos diferentes de monómeros- ribonucleótidos Transcrição Síntese de um RNA funcional. Mensagem p/ síntese de proteínas

17 Expressão Genética O código genético é universal Os mecs básicos da expressão genética são conservados

18 Expressão Genética Transcrição do DNA Processamento e Tradução do RNA Transcrição: síntese no sentido 5-3, regras da complementaridade RNA polimerase e factores de transcrição promotor sinal de terminação

19 Expressão Genética Eucariotas DNA - Gene PROMOTOR EXAO 1 INTRAO 1 EXAO 2 INTRAO 2 EXAO 3 Processamento do pre-m RNA: Splicing Capping Clivagem e Poliadenilação Transporte do RNA maduro

20 Expressão Genética Eucariotas Processamento do pre-m RNA: ZEBEDEUXXCORRIAZZCOMOXXUMZZTOUROXXLOUCO ZEBEDEU XX CORRIA ZZ COMO XXUM ZZTOURO XX LOUCO ZEBEDEU CORRIA COMO UM TOURO LOUCO ZEBEDEU XX CORRIA ZZ COMO XX UM ZZTOUROXX LOUCO ZEBEDEU CORRIA COMO UM LOUCO ZEBED EU XXCOR RIA ZZCOMO XXUM ZZTOUROXXLOUCO EU RIA COMO UM LOUCO

21 Expressão Genética Eucariotas Tradução trna Transporta um AA específico (aminoacil trna) Anti-codão complementar do codão que codifica o AA específico. 5 GCU 3 codão Alanina Ribossoma Grande (Large subunit) 60S (rrna 28S 5,8S e 5S + proteínas) Pequena (Small subunit) 40S (rrna18s + proteínas) 5 AGC 3 anti-codão 5 GCU 3 codão

22 Destino das proteínas na Célula Eucariota Ribossoma: livre RE- polipeptido c/ sequência sinal Ribossomas livres: citoplasma- citosqueleto, glicólise núcleo- NLS mitocondria- sinais característicos peroxissomas- PTS Retículo Endoplásmico Rugoso: são transportadas para o S.Golgi lisossoma- sinal específico (M6P) vesículas- na membrana / no interior membrana plasmática / exocitose-proteína de secreção

23 Como se estudam as células 1. Análise morfológica 2. Análise bioquímica e Fraccionamento Celular 3. Análise funcional: - Cultura de Células, técnicas in vitro -Traçadores e Marcadores de moléculas intracelulares - Tecnologia do DNA recombinante

24 Como se estudam as células 1. Análise morfológica Célula animal típica 10 a 20μm de diametro Microscópios Técnicas de fixação/coloração e inclusão Limite de resolução MO~ 0,2 μm ME ~ 2nm

25 Como se estudam as células 2. Cultura de Células Tecidos Células Proliferação in vitro Nutrientes Factores de crescimento ph Temperatura Grandes quantidades de um tipo celular particular

26 Como se estudam as células 3. Traçadores, Marcadores de moléculas intracelulares. Dinâmica do metabolismo celular Resposta a estímulos intracelulares e extracelulares Seguir moléculas dentro da célula radioisótopos anticorpos

27 Como se estudam as células 3.1 Radioisótopos -Estudo de via metabólica. (Grd sensibilidade) Exp. Pulso e caça -precursor radiactivo (traçador) durante um curto Δt, pulso -O precursor marcado é incorporado -Os compostos que incorporaram o traçador são detectados pela emissão radioactiva em amostras de material colhidas em Δt sucessivos. -Precursores modificados bioq. (alternativa)

28 Como se estudam as células 3.2 Anticorpos Sist. Imunitário dos vertebrados Grd especificidade a alvos- Ags Ferramentas major em biologia Localização intracelular Identificação e/ou Isolamento em extractos celulares. Fluorocromos MF Ouro coloidal ME

29 Imagens de Microscopia de Fluorescência

30 Como se estudam as células 4. Tecnologia do DNA recombinante Código genético é universal Gene humano Bactéria Biologia Ensaios funcionais Medicina Fármacos recombinantes Vacinas recombinantes Terapia Genética Proteína Humana recombinante

31 Transfecções (genes recombinantes) T: pegfp-spn1 wt T: pegfp-spn1 Δ 1 65