Compartimentalização celular. Membranas Bicamada fosfolipídica. Organelas

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1 Compartimentalização celular Membranas Bicamada fosfolipídica Organelas

2 VISÃO GERAL DA CÉLULA COMPARTIMENTALIZAÇÃO DELIMITADA POR MEMBRANAS

3 Compartimentos de uma célula eucariótica

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5 Membranes of the SECRETORY PATHWAY

6 -Compartimentos citoplasmáticos de uma célula eucariótica -célula animal A membrana plasmática é apenas uma pequena fração do total de membranas da célula ~50% das membranas celulares pertencem ao retículo endoplasmático A abundância e propriedades das organelas variam conforme o tipo celular

7 Cabeças polares/carregadas são hidrofílicos (gostam de água) e necessitam estar cercado por água e ions (pontes de hidrogênio para a água e interações eletrostáticas com os ions) para conseguir sua mais baixa condição de energia livre A bicamada de fosfolípideos é um arranjo ENERGÉTICAMENTE favorável (mais baixa energia livre) Cadeia de hidrocarbonetos apolares/neutras são hidrofóbicas (odeiam água) e necessitam associar-se umas com as outras por interações de van der Waals para excluir a água.

8 Estruturas formadas por suspensão de fosfolipídeos em soluções aquosas. 1) Micelas esféricas - com o interior composto inteiramente por cadeias de ácido graxos 2) Lipossomo - esférico arranjado em estrutura bicamada, com o centro aquoso 3) Fosfolipídeo distribuído em uma forma plana em bicamada (estrutura básica de biomembranas)

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10 Fosfatil-etanolamina Fosfatil-colina Fosfatil-serina Fosfatil-inositol Três classes de lipídeos de membrana

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13 Mobilidade dos fosfolípideos na bicamada. Somente é permitida o movimento rotacional e lateral dos fosfolípideos Inserção de colesterol na membrana. Colesterol com sua cabeça polar (grupo OH) está próximo da cabeça polar dos fosfolipídeos. Colesterol e hormônios esteróides. Colesterol, um importante componente de membrana celular, é uma molécula anfipática por causa da presença de um grupo hidroxila (-OH). O colesterol também é precursor de hormônios esteróides, tais como testosterona e estradiol.

14 Tufos de cílios projetamse das células ependimais que revestem os ventrículos cerebrais. Estas células estão em contato com o líquido cefalorraquidiano, encontrado nas cavidades que este epitélio reveste, como as cavidades do encéfalo e da medula. Membrana lisa e flexível cobre a superfície dos eritrócitos, permite troca gasosas e podem mudar de forma quando em capilares sanguíneos estreitos. Variação das biomembranas de diferentes tipos celulares Corte transversal de um axônio demonstrando a cobertura por mielina. A bainha de mielina é composta por múltiplas membranas plasmáticas modificadas Tem função importante na condução do impulso nervoso.

15 Próxima aula Tipo de membrana das células sensoriais Como o som é propagada através delas para o nervo auditivo SEMINÁRIOS GRUPOS

16 As faces das membranas celulares Note que a face interna das membranas das organelas como Golgi, lisossomos e retículo endoplasmáticos é topológicamente igual ao meio exterior da célula As organelas núcleo e mitocondrias possuem membranas duplas onde a membrana externa é rica em fosfolípideo e a interna rica em proteínas

17 Modelo do mosaíco fluídico da estrutura de membranas.

18 Diagrama de como as várias classes de proteínas associam-se com os lipídeos da bicamada.

19 Sequência de aminoácidos e localização da proteína glicoforina A de eritrócitos em membrana plasmática. Proteína abudante na membrana plasmática de eritrócitos (1milhão de moléculas/célula) Foi a primeira proteína de membrana a ser completamente descrita, contem um segmento transmembrana com 23 aminoácidos na forma de alfa-hélice. glicoforina A

20 Proteínas importantes em eritrócitos: A banda 3 é a mais abundante proteína integral da membrana do eritrócito e sua principal função é mediar a troca de cloro e ânions de bicarbonato através da membrana plasmática. A segunda proteína integral mais abundante é a sialoglicoproteína glicoforina A (GPA). Com um alto conteúdo de ácido siálico, a GPA contribui com a rede de carga negativa na superfície da membrana do eritrócito, minimizando, assim, a interação célula célula e prevenindo sua agregação. Glicoforina C (GPC) é um receptor para PfEBP 2 (baebl, EBA 140), uma proteína de Plasmodium falciparum (MALARIA) que se liga a Glicoforina C e permite a internalização do parasito. Individuos expressando GPC na superficie da hemácea tem maior suscetibilidade para infecção por Plasmodium O complexo terciário espectrina, actina e 4.1R define a rede de citoesqueleto da membrana do eritrócito e é ainda responsável pela estabilidade sob mecanismos de estresse. Priscila Murador; Elenice Deffune Aspectos estruturais da membrana eritrocitária Rev. Bras. Hematol. e Hemoterapia, 26(2), 2006

21 Antígenos do grupo sangüíneo humano ABO Os carboidratos (oligossacarídeos são sintetizados no RE e passam por remodelagem no Complexo de Golgi até serem exportados via vesículas para a membrana plasmática ou excretadas para o meio exterior

22 Efeito da concentração externa de íons no fluxo de água que atravessa a membrana plasmática em uma célula animal A) Meio isotônico não há fluxo de água B) Meio hipotônico concentração de íons é menor do lado de fora da célula. Ocorre entrada de água na células até que a concentração de íons se torne igual no interior e exterior da célula. C) Meio hipertônico concentração de íon maior no lado externo da célula. Ocorre saída de água da célula para tornar igual a concentração de íons fora e dentro da célula. A célula perde água e encolhe em tamanho.

23 Conceitos básicos Biomembranas: composição lipídica e organização estrutural: As células eucarióticas são separadas do ambiente externo pela membrana plasmática e organizadas em compartimentos internos limitados por membranas (organelas e vesículas). A área de superfície total das membranas internas é muito maior do que a área da membrana plasmática. A bicamada de fosfolipídeos, a unidade estrutural básica de todas as membranas, é um folheto lipídico em duas dimensões com uma face hidrofílica e outra hidrofóbica que é impermeável a moléculas solúveis em água e ions, funcionando como BARREIRA SELETIVA. A maioria do lipídeos e muitas proteínas podem se mover lateralmente nas biomembranas. A composição de lipídeos das membranas é variada. Os fosfolipídeos e os esfingolipídeos estão distribuídos nos dois lados da bicamada, enquanto colesterol está distribuído com relativa igualdade entre elas.

24 Organelas Núcleo Citosol Retículo Endoplasmático Rugoso Retículo Endoplasmático Liso Complexo de Golgi Lisossomos Peroxissomos Mitocôndrias

25 O citosol -Local de síntese -Citoesqueleto -microfilamentos -microtúbulos -filamentos intermediários -Inclusões citoplasmáticas O citosol representa pouco mais da metade do volume celular total e é o sítio de síntese de proteínas, onde ocorre a maior parte do metabolismo intermediário, isto é, as muitas reações pelas quais algumas moléculas pequenas são degradadas e sintetizadas para fornecer os componentes primários para a construção das macromoléculas

26 Retículo Endoplasmático Rugoso - anexado a sua membrana estão os ribossomos Está organizado em uma rede de labirintos de tubos ramificados e sacos achatados que se estendem por todo o citosol. O RE desempenha uma função central na biossíntese de lipídeos e proteínas. Sua membrana é o sítio de produção de todas as proteínas transmembrana e lipídeos para a maioria das organelas da célula incluindo o próprio RE, os lisossomos, os endossomos, as vesículas secretoras e a membrana plasmática.

27 Retículo Endoplasmático Liso - ausência de ribossomos - Local de síntese de ácidos graxos e fosfolípidios -É abundante no fígado (reações de detoxificação)

28 O aparelho de Golgi é o principal sítio de síntese de carboidratos, bem como uma estação de seleção e despacho dos produtos oriundos do retículo endoplasmático (RE). Complexo de Golgi

29 Lisossomos Os lisossomos são especializados na digestão intracelular Eles são extraordinariamente diversos em forma e tamanho. Essas organelas apresentam um conteúdo elevado de fosfatase ácidas e outras enzimas hidrolíticas. Atualmente são conhecidas em torno de 50 hidrolases lisossômicas, as quais são capazes de digerir a maioria da substâncias produzidas pelas células.

30 Peroxissomos Os peroxissomos são encontrados em todas as células eucarióticas e são especializados no processamento das reações oxidativas utilizando oxigênio molecular. Contêm 40 tipos de enzimas oxidativas, como catalase e urato oxidase, D-aminoacido oxidase. O H 2 O 2 é utilizado pela catalase para a reação peroxidativa (H 2 O 2 + R H 2 Þ R + 2H 2 O) de fenóis, álcool, formaldeído, ácido fórmico. Esta reação é importante nas células do fígado e rim, onde os peroxissomos eliminam as moléculas tóxicas que entram na corrente sanguínea. A principal função das reações oxidativas nos peroxissomos é a quebra de moléculas de ácidos graxos, em um processo denominado betaoxidação Através do processo chamado de b-oxidação, os ácidos graxos são convertidos a acetil CoA, que é exportado para o citosol para serem utilizados em reações de biossínteses.

31 mitocôndrias As mitocôndrias (do grego mito: filamento e chondrion: grânulo) estão presentes no citoplasma das células eucarióticas, sendo caracterizadas por uma série de propriedades morfológicas, bioquímicas e funcionais. Geralmente, são estruturas cilíndricas com aproximadamente 0,5 µm de diâmetro e vários micrômetros de comprimento. Matriz: a matriz contêm uma mistura altamente concentrada de centenas de enzimas, incluindo aquelas necessárias à oxidação do piruvato e ácidos graxos e para o ciclo do ácido cítrico. A matriz contêm também várias cópias do DNA mitocondrial, ribossomos mitocondriais essenciais, RNAt, e várias enzimas necessárias para expressão dos genes mitocondriais Produz moléculas de ATP a partir da oxidação de ácidos graxos e glicose Representa a usina de geração de energia da célula. ATPsintetase (memb. Interna) - produz ATP

32 O núcleo O DNA, em uma célula eucariótica, está seqüestrada no núcleo, que ocupa em torno de 10% do volume celular total. O núcleo é delimitado por um envelope nuclear formado por duas membrans concêntricas. Essas membransa são vazadas, a intervalos regulares, por poros nucleares, que ativamente transportam moléculas selecionadas do núcleo para o citosol e vice versa. (AULA SOBRE NÚCLEO: ORGANIZAÇÃO E ESTRUTURA).

33 Facionamento de organelas e componentes solúveis Christian de Duve ( ) Descobriu lisossomos e peroxissomos Através de fracionamento e medida de atividades enzimáticas. Prêmio Nobel de 1974 em Fisiologia e Medicina