Unidade 5: Citoplasma e Compartimentos Intracelulares

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1 Unidade 5: Citoplasma e Compartimentos Intracelulares Parte: II Disciplina: Biologia Celular e Molecular Centro de Ciências da Saúde Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini [email protected] Pró Reitoria de Pesquisa e de Pós Graduação Bloco L

2 Unidade 5 Citoplasma e Compartimentos intracelulares 1. Citoplasma 2. Citosol 3. Citoesqueleto 4. Retículo Endoplasmático 5. Aparelho de Golgi 6. Lisossomos 7. Peroxissomos 8. Mitocôndrias 9. Cloroplastos

3 Citoplasma e Compartimentos Intracelulares Procarionte Eucarionte Único compartimento envolto por membrana plasmática Subdividida em compartimentos funcionais envolvidos por membrana (organelas) Interrelações

4 Compartimentos Intracelulares Posições características no citoplasma; Delimitados por membrana Bicamada lipoproteíca Mecanismos e Proteínas de Membrana específicos

5 Compartimentos Intracelulares Organela: determinada parte do citoplasma responsável por uma ou mais funções especiais.

6 Retículo Endoplasmático (RE) Rede de Endomembranas Cavidades Tridimensionais (Cisternas) Intercomunicam Envoltório Nuclear Citoplasma

7 Retículo Endoplasmático (RE) Observável apenas em Microscopia Eletrônica (ME). Espessura das membranas < Poder Resolução do Microscópio de Luz (ML). Presença evidenciada em ML corantes básicos Região Basófila Ergastoplasma RER

8 Membrana do RE JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 209

9 RER e REL Funções: Suporte mecânico Associação com o sistema de filamentos do citoesqueleto suporte para as áreas coloidais do citoplasma.

10 RER e REL Funções: Trocas e Fluidez de Membrana Transporte de partículas, moléculas e íons para dentro ou fora da célula; RE + envoltório nuclear transporte de RNA e RE + envoltório nuclear transporte de RNA e nucleoproteínas do núcleo para o citoplasma.

11 RER e REL Funções: Armazenamento e estocagem (segregação) Armazena e concentra substâncias provenientes do meio intra e extracelular; Ex: a segregação de enzimas pancreáticas (grânulos de zimogênio): protege a célula de lesões e danos. Grânulos de zimogênio

12 RER e REL Funções: Transporte intracelular A proteína sintetizada nas cisternas do RER é conduzida para o complexo de Golgi processo realizado por vesículas de transferência fusão de membranas.

13 RER e REL Funções: Suporte mecânico Associação com o sistema de filamentos do citoesqueleto suporte para as áreas coloidais do citoplasma. Trocas e Fluidez de Membrana Transporte de partículas, moléculas e íons para dentro ou fora da célula; RE + envoltório nuclear transporte de RNA e nucleoproteínas do núcleo para o citoplasma. Armazenamento e estocagem (segregação) Armazena e concentra substâncias provenientes do meio intra e extracelular Ex: a segregação de enzimas pancreáticas (grânulos de zimogênio): protege a célula de lesões e danos

14 Retículo Endoplasmático (RE) Cisternas Ribossomos REL Envelope Nuclear RER Microscopia Eletrônica: Retículo Endoplasmático Rugoso ou Granular (RER ou REG) Apresenta ribossomos acoplados à face citoplasmática; Retículo Endoplasmático Liso ou Agranular (REL ou REA) não apresenta associação com ribossomos.

15 RER (rugoso) Presença de Ribossomos Polirribossomos (Subunidade maior) Unidos por uma molécula de mrna (Subunidade maior) Síntese Proteica (Biologia Molecular) JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 210

16 ME Lâminas achatadas dispostas paralelamente; RER (rugoso) Dilatação da cavidade, diretamente relacionada à atividade do RER. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 207

17 RER e tipos celulares A) Células que sintetizam ativamente proteínas que permanecem no citosol e não são segregadas nas cisternas do RER. Síntese proteica ocorre em polirribossomos livre no citoplasma; B) Células que sintetizam proteínas que são segregadas nas cisternas do RER e exportam essas proteínas diretamente, sem acumulá-las em grânulos. Síntese ocorre em polirribossomos aderidos, não há grânulos de secreção e Aparelho de Golgi (próxima organela a ser estudada) bem desenvolvido. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 206

18 RER e tipos celulares C) Células que sintetizam proteínas que são segregadas nas cisternas do RER, passam pelo Aparelho de Golgi e depois são acumuladas em grânulos que geralmente permanecem nas células para uso posterior. D) Células que sintetizam, segregam e acumulam proteínas em grânulos de secreção que serão exportados por exocitose. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 206

19 Ausência de Ribossomos; Vesículas Globulares, como túbulos contorcidos; Metabolismo de Lipídios; Desintoxicação. REL (liso) JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 207

20 REL Síntese de Lipídios Bicamada Lipídica, assimétrica da Membrana REL. Síntese de lipídios, Adicionados na Face citoplasmática da Membrana do REL. Proteínas específicas auxiliam no transporte através da membrana Movimentos Flip-Flop. Crescimento de ambas camadas da membrana.

21 REL - Detoxificação Drogas insolúveis tendem a se acumularem no organismo podendo chegar a níveis tóxicos. Fígado, rins, pele e pulmões O 2 NADPH RH Droga Insolúvel NADP+ H 2 O ROH Produto Hidrossolúvel Modificado de: JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 209

22 REL - Glicogenólise Obtenção de Glicose à partir de Glicogênio acumulado nos hepatócitos e células renais. Glicose + Pi Glicose-6-fosfatase Proteínas Transportadoras T2 e T3 Proteína Transportadora T1 Glicogênio Glicose-6-fosfato Corrente Sanguínea Modificada de: JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 209

23 REL - Sarcoplasmático (RS) Células musculares Gradientes iônicos e potenciais elétricos Contração Muscular

24 Retículo Sarcoplasmático e Contração Muscular Contração muscular JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 131

25 Retículo Endoplasmático (RE) RER Presença de Ribossomos; Lâminas achatadas dispostas paralelamente; Dilatação da cavidade, diretamente relacionada à atividade do RER; Síntese de Proteínas. REL Ausência de Ribossomos; Vesículas Globulares, como túbulos contorcidos; Metabolismo de Lipídios; Glicogenólise; RS Gradiente Iônico Contração Muscular

26 RE e Doenças Há uma lista com + de doenças associadas ao mal-funcionamento de RE, disponível em: symptoms=doen%c3%a7as+relacionadas+a o+ret%c3%adculo+endoplasm%c3%a1tico. &lang=3&parent=/&mode=f Dentre elas: anemias, amnésias, esquizofrenias, Doença de Chron, linfomas.

27 Complexo ou Aparelho de Golgi (AG)

28 Aparelho de Golgi (AG) 1898: Camilo Golgi Tecido Nervoso Tetróxido de Ósmio ML estrutura enovelada e de forma irregular JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 216

29 Aparelho de Golgi (AG) Cisternas: Sáculos Membranosos, empilhados, achatados e sem comunicação física; 3 8 sáculos; algas pardas: 20 sáculos. Cada pilha apresenta curva: Face Trans, Distal (Côncava) Membrana Plasmática Face Cis, Proximal (Convexa) Retículo Endoplasmático

30 Aparelho de Golgi (AG) Vesículas Transportadoras vesículas esféricas associadas ao AG. Transportam: RE AG Entre cisternas no AG AG outras organelas Vesículas + AG = DICTIOSSOMO

31 Aparelho de Golgi (AG) Localização Variável: tipo e função celular: Ex1.Células Secretoras: muito desenvolvido, situado entre núcleo e grânulos de secreção; Ex2. Neurônios: espalhados pelo citoplasma;

32 AG Composição Química a) Membranas - Lipídios 35-40% fosfolipídios - Proteínas 60-65% enzimas, proteínas estruturais e transferases - Conteúdo enzimático específico para cada compartimento do AG Compartimento Rede Gogi cis Cisterna cis Cisterna média Cisterna trans Rede Golgi trans Conteúdo enzimático Fostatase Manosidases I Manosidases II e III N-acetilglicosamina transferase Galactosiltransferase Fosfatase ácida, tiamina pirofosfatase (TPPase), nucleosídeo fosfatase (NDPase), sialiltransferase, sulfotransferase

33 AG Composição Química b) Luz das cisternas do Aparelho de Golgi - Carboidratos: monossacarídeos (glicose, galactose, manose, frutose, ácido siálico, xilose e N-acetilglicosamina) - Polissacarídeos (pectina, hemicelulose - células vegetais e glicosaminoglicanas - células animais) - Proteínas de secreção: conteúdo varia com o tipo celular estudado

34 AG - Funções Transporte, seleção e endereçamento de substâncias secretadas da célula Vesículas do RE, fundem ao AG Compartimento Intermediário RE-AG RE-AG movem-se em direção à Cisterna Cis do AG microtúbulos; Proteínas sofrem modificações nas cisternas médias; Atingem Cisternas trans e são secretadas.

35 AG - Funções Sintese de Proteínas, Lipídios e Polissacarídeos: Síntese de proteinas, lipídios e adição de novos açúcares, cuja a composição varia de acordo com o polímero que está sendo sintetizado.

36 Síntese de Proteínas, Lipídios e Polissacarídeos AG - Funções JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 222

37 AG - Funções Formação do Acrossomo: Proteases e Glicosidases (enzimas hidrolíticas) do acrossomo são sintetizadas na luz do AG; Essas enzimas facilitam a penetração do espermatozóide no ovócito II, por digestão da zona pelúcida.

38 AG - Funções Formação de membranas celulares: A vesícula, após liberar seu conteúdo, apresenta a fusão das membranas; Aumento da área da superfície celular;

39 AG e Doenças

40 AG e Doenças Há uma lista com + de 100 doenças associadas ao mal-funcionamento de AG, disponível em: symptoms=aparelho+de+golgi%3b%20compl exo%20de%20golgi&lang=3&parent=%2f&m ode=f Dentre elas: esclerose, erros inatos do metabolismo de carboidratos, doença do aparelho lacrimal...

41 Características Morfológicas e dimensões muito variáveis; 5% do volume da Célula; Presentes em todas células animais (exceto hemácias); Nas células vegetais, os vacúolos desempenham o papel do lisossomo; Lisossomos JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 224

42 Envoltos por membrana; Lisossomos Contêm enzimas hidrolíticas (> 40 tipos), com atividade máxima em ph ácido hidrolases ácidas. Intrinsecamente à membrana complexo enzimático, ATPase bomba de prótons.

43 Lisossomos Oligossacarídeos luminais (voltados para o lúmen, interior do lisossomo) proteção contra ação das enzimas; ph Citosol = neutro proteção em caso de rompimento dos lisossomos Transporte de cistina Cadeias Polipeptídicas que quebram o ATP e compõe o complexo ATPase ficam voltadas para o citosol, enquanto aquelas pelas quais os prótons se difundem ficam mergulhadas na bicamada lipídica. Transporte de ácido siálico JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 225

44 Lisossomos - Funções Digestão Intracelular: Via endocítica; Via autofágica ou fagocítica;

45 Lisossomos - Funções JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 226

46 Lisossomos e Doenças Há uma lista com 14 doenças associadas ao mal-funcionamento de lisossomos, disponível em: p?lang=3&parent=%2f&symptoms=lisoss omos&diagnosis=doen%e7as&mode=f

47 Lisossomos e Doenças

48 Lisossomos e Doenças Cistinose: Renal; Mutação no gene que codifica a cistinosina. Doença de Salla: Atraso psicomotor, hepatomegalia... Mutação no gene que codifica sialina JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 225

49 Acessem:

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51 Bibliografia Sugerida ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. Porto Alegre: Artmed, 3ª. Edição, capítulos 12, 13, 14, 16 JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Capítulos 7 e 10 CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A célula São Paulo: Manole, De ROBERTIS, E. M. F.; HIB, J. Bases da biologia celular e molecular. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001.