Biologia Celular Sebenta PDF

 

Biologia celular Teoria celular 1665  – Robert Hooke  –  1ª observação de “células” (células mortas de cortiça com um microscópio composto) 1831 – 1833 – Roberto Brown – núcleo (comum a todas as células e está rodeado por citoplasma) 1838 – Mattias Schleiden – todos os tecidos vegetais são constituídos por células 1839 – Theodor Schwann – Teoria celular  celular 

A célula é a unidade fundamental de todos os organismos; todas as células derivam de outras células 1858 – Rudolf Virchow – todas as células têm origem em células pré existentes, por divisão.

A célula é a unidade fundamental da vida  – todos os organismos vivos são compostos por uma ou mais células. Todas as células têm origem em células pré-existentes. As células contêm toda a informação hereditária dos organismos dos quais são uma parte e esta informação é passada da célula mãe para a célula filha. Características comuns a todas as células - Limitadas por uma membrana constituída por lípidos e proteínas: membrana plasmática - Citoplasma: conteúdo celular, delimitado pela membrana citoplasmática, excluindo o núcleo - Informação hereditária armazenada em moléculas de DNA que codificam a síntese de RNA e proteínas - Possuem capacidade de se reproduzirem – divisão celular - Citosol  – solução aquosa onde estão todos os organelos, enzimas, iões, proteínas, etc. É a substância fundamental do citoplasma

Células procarióticas - Maioria das células sem compartimentos membranares internos - Características dos grupos Eubacteria e Archaebacter Archaebacteria ia - DNA localizado no citoplasma; uma molécula circular geralmente não associada a proteínas (podem existir algumas proteínas semelhantes a histonas) - A única membrana que existe é a membrana plasmática A parede celular  celular  é exterior à membrana plasmática; confere forma à célula e proteção física e osmótica; é rígida devido à presença de peptidoglicano. peptidoglicano.  

 

As cianobactérias são evolutivamente semelhantes às células eucarióticas. Têm membranas fotossintéticas no citoplasma e fazem fotossíntese com libertação de oxigénio. Têm pigmentos fotossintéticos  – fazem fotossíntese como plantas superiores no entanto os pigmentos estão nas membranas citoplasmáticas. As hidrogenases são as enzimas responsáveis pela produção de hidrogénio.

Microscopia - Microscopia ótica de campo claro 3 Conjuntos de lentes: - Oculares (10x) - Objetivas (4x,10x,40x,100x) - Condensador (concentra a luz emitida pela lâmpada) Ampliação total = amp. Objetiva x amp. Ocular Imagem final: virtual, ampliada, invertida Resolução: capacidade Resolução:  capacidade de distinguir pontos muito próximos Limite de resolução: resolução: distância mínima entre dois objetos para que sejam distinguíveis Um bom microscópio deve ter um bom poder resolvente e, assim, terá um pequeno limite de resolução (quanto menor for o limite de resolução, maior é o poder resolvente). Para que o limite de resolução seja o menor possível, tenta-se que a abertura mínima da objetiva seja o maior possível (conseguir índices de refração maiores do que o do ar ou recorrendo a luz com menor comprimento de onda). Preparação: - Fixação - Desidratação -- Impregnação Inclusão Quando se observam células sem cor, é mais difícil ver o conteúdo da célula uma vez que assim a luz passa toda (não há diferenças de contraste que nos permitem ver os pormenores). Nestes casos, coram-se as estruturas para tornar a tarefa mais fácil. Os atrasos que a luz sofre devem-se à espessura e ao índice de refração do meio. - Microscopia ótica de contraste de fase As diferenças de fase a luz traduzem-se em diferenças de intensidade da luz provocando contrastes na imagem. Tem um diafragma anular associado ao condensador (a luz passa apenas por um anel). Cada objetiva tem uma placa de face que faz com que as ondas sofram novo atraso.

 

 

- Microscopia de interferência diferencial de Nomarski

As imagens parecem ter relevo. Dá-se por sobreposição de ondas luminosas. - Microscopia de fluorescência As substâncias fluorescentes têm a capacidade de absorver luz com comprimento de onda específico (de excitação) e libertam luz com comprimento de onda superior (de emissão). - Fluorescência primária: fluorescência natural das substâncias presentes nos tecidos (colagénio, celulose, clorofila) - Fluorescência secundária (induzida): fluorescência resultante da utilização de corantes fluorescentes específicos para determinadas estruturas celulares  – fluorocromos (ligam-se à estrutura da célula que queremos identificar) Imunofluorescência:  anticorpos específicos para determinadas proteínas celulares associados a Imunofluorescência:  corantes fluorescentes Brometo de etídeo: liga-se ao DNA e emite fluorescência avermelhada. avermelhada. DiOC6: é incorporado especificamente pelas mitocôndrias e emite fluorescência verde  – zonas ricas em DNA mitocondrial fluorescem em amarelo - Microscopia confocal Princípio desenvolvido por Marvin Minski nos anos 50 Utilização de sistema ótico (semelhante ao microscópio de fluorescência) sendo a luz reduzida a uma imagem pontual que faz o varrimento de cada ponto do plano de foco; usa-se normalmente uma fonte de raios laser. Para criar uma imagem, o ponto de luz faz o varrimento de cada ponto do plano de foco e a imagem é construída num computador (por meio de um espelho oscilatório defletor colocado entre o espelho dicroico e objetiva) O sistema permite o seccionamento ótico do objeto; método não invasivo: espécimes fixados ou vivos. A sobreposição da imagem de vários planos de foco consecutivos permite a reconstrução de imagens tridimensionais. - Microscopia eletrónica de transmissão 3 Tipos de lentes: - Condensadoras - Objetivas - Projetoras (projetam a imagem final num ecrã) As lentes projetoras projetam a imagem final num ecrã (é recoberto com uma substância

 

fluorescente – emite um comprimento de onda maior do que o de emissão, o que torna as imagens visíveis aos nossos olhos) que está colocado na base da coluna do microscópio. Lentes: - Eletrostátic Eletrostáticas as Tem um polo positivo e um polo negativo Filamento de tungsténio aquecido à incandescência liberta eletrões  –  efeito de Edison Feixe acelerado por diferença de potencial estabelec estabelecida ida - Eletromagnét Eletromagnéticas icas Cilindros ocos de ferro com enrolamento elétrico. A corrente que aqui passa cria um campo magnético fazendo com que os eletrões se movimentem Há sempre alteração das células devido ao impacto dos eletrões. Torna impossível guardar as amostras biológicas. Isto é contrariado pelo facto de o microscópio permitir tirar fotografias para registar as imagens. A corrente sobreaquece as lentes por isso existe uma corrente de água que tenta evitar isso para que não haja danos nas lentes. Desvantagem: não se podem ver células vivas porque é necessário que a coluna esteja em Desvantagem: não vácuo (a água existente nas células destruiria o vácuo). Se existisse ar, os eletrões embatiam nas moléculas e apenas se moveriam uns milímetros. Preparação de material biológico para p ara microscopia eletrónica de transmissão - Fixação - Preservar estruturas das células - Impedir atividade enzimática - Preparar os tecidos para tratamentos subsequentes - Conferir características que permitam suportar efeito do feixe de eletrões Fixador pode atuar diretamente sobre os tecidos ou ser aplicado por perfusão Solução fixadora = fixador + solução tampão As células vegetais levam mais tempo a fixar do que as células animais. Principais fixadores fixadores:: -Tetróxido de ósmio (reação com lípidos, proteínas, compostos heterocíclicos e aromáticos; baixa reatividade com DNA, RNA e hidratos de carbono) - Aldeídos (penetram rapidamente nos tecidos Glutaraldeído (fixador preferencial de proteínas) Formaldeído (mais utilizado para reações de citoquímica enzimática e imunocitoquímica) - Permanganato de potássio (bom fixador de biomembranas)

 

Fixação de rotina (glutaraldeído 1h + ósmio 2h)  – utiliza-se para que se fixe bem tanto as proteínas como os lípidos; permite ver melhor as membranas existen existentes tes nas células - Desidratação Retirar a água livre existente nas células Soluções de concentração crescente de desidratante (soluto orgânico) A saída brusca de água da célula pode alterar a estrutura da célula - Impregnação Substituição de desidratante pelo meio de inclusão; passagem do material biológico em misturas progressivamente mais concentradas concentradas do meio de inclusão e do desidratante - Inclusão Faz-se no meio inclusão puro; polimerização para obter bloco rígido, facilmente manuseável para execução de cortes ultrafinos. Meios de inclusão: misturas de parafina e aloidina plásticos Resinas epóxi: líquidos viscosos que ocupam o lugar do desidratante para o tecido ficar incluído. Contraste positivo Soluções de metais pesados diferentemente absorvidos pelas estruturas celulares. O contrastante liga-se diretamente às moléculas que contrasta nos cortes ultrafinos. Ex: acetato de uranilo e citrato de chumbo Contraste negativo Contrastante depositado à volta da estrutura, originando um fundo negro que rodeia a estrutura clara. Aplica-se ao estudo de partículas ou objetos isolados e complexos macromoleculares. Ex: ácido fosfotúngstico, acetato de uranilo

Crio-gravação O espécime é rapidamente congelado e o bloco de gelo é fraturado com uma faca. O gelo é sublimado no vácuo, expondo as estruturas da célula que estavam mais próximas do corte. - Microscopia eletrónica de varrimento O material não precisa de ser incluído nem cortado. Toda a superfície é revestida com um metal (ouro) depois da desidratação. - Microscopia eletrónica  – análise elemental

 

  Sonda que deteta os raios X libertados após o impacto dos eletrões do feixe com os átomos do material biológico. Comprimento de onda ou energia dos raios X característicos dos elementos elementos que os libertam.

Citoquímica As técnicas de citoquímica permitem localizar e identificar compostos químicos específicos, nas células.

1 – O composto a ser estudado deve ser imobilizado 2 – O produto da reação deve ser insolúvel 3 – O método deve ser específico para uma substância ou grupo químico

Reação de Feulgen Identificação de DNA, em microscopia ótica. A reação com HCl provoca a libertação das bases purinas (o DNA fica só com bases pirimídicas). O reagente de Schiff liga-se aos grupos livres resultantes da libertação da purina. Após a reação de Feulgen, locais de DNA com cor magenta.

Reação de PAS Identificação de polissacarídeos em microscopia ótica. O tecido é tratado primeiro com ácido periódico que rompe as ligações dos carbonos (oxidação dos grupos glicosídicos 1,2). Colora-se com Schiff que se liga ao local de onde saíram os aldeídos. Reação com negro de Sudão Identificação de lípidos, em microscopia ótica. O corante difunde-se para o interior das gotas lipídicas, mas não estabelecem ligações químicas.

Citoquímica enzimática Permite saber os locais da célula onde certas enzimas estão ativas. Fornecimento de moléculas de substrato. Produto da reação transformado em produto insolúvel, por reação com outra substância presente no meio. Local da atividade identificado pelo depósito do produto insolúvel. O meio tem de ter grande quantidade de substrato para que a enzima possa atuar. A reação faz-se depois da fixação e antes da desidratação. Fosfatase ácida  ácida  Catalisa a hidrólise de mono-ésteres do ácido fosfórico com libertação de fosfato inorgânico. O glicerofosfato de sódio origina dois produtos de reação. O Pi reage com o Pb ++ originando

 

fosfato de chumbo (insolúvel) que é fácil de identificar. No microscópio ótico, adiciona-se sulfureto de amónio para dar origem ao sulfureto de chumbo (amarelo) para ser mais fácil de observar. Onde se veem depósitos densos é onde a enzima está ativa. Citocromo oxidase Característicaa das mitocôndrias (nas cristas e na matriz) Característic

Imunocitoquímica Técnicas que permitem a localização intracelular de moléculas através da utilização de anticorpos que se ligam especificamente a essas moléculas. Técnica direta: direta: utilização  utilização de um anticorpo primário que reconhece e se liga ao antigénio que se pretende localizar Técnica indireta: indireta: utilização  utilização de um anticorpo primário que reconhece e se liga ao antigénio que se pretende localizar e de um anticorpo secundário que reconhece e se liga ao anticorpo primário. Marcadores dos anticorpos: fluorocromos com enzimas ou com compostos radioativos ou com ouro coloidal

Fracionamento celular Permite isolar proteínas e organelos mantendo-os vivos e depois estudar as suas reações metabólicas. 1. Homogeneização dos tecidos Rompe-se a membrana das células e obtêm-se frações onde se recuperam os vários organelos. É necessário fazer, primeiro, a homogeneização dos tecidos (trituração dos tecidos num meio especifico para que a membrana seja destruída) com homogeneizadores que têm uma lâmina cortante que provoca a rutura dos tecidos num meio viável (frio, para evitar alterações de corrente; com sacarose para equilibrar a concentração do meio e com solução tampão). Depois, separam-se os organelos em centrífugas. 2. Separação dos componentes celulares Coeficiente de sedimentação: parâmetro que traduz a velocidade com que se movem partículas sujeitas a um campo gravitacional. No rotor que tem orifícios, coloca-se o homogeneizado que sofre processos de centrifugação. Por fim, os elementos movimentam-se em direção ao fundo do tubo de centrífuga.

Centrifugação diferencial  diferencial 

 

Os diferentes componentes do homogeneizado são separados de acordo com o tamanho e densidade. Para a velocidade inicial, sedimentam-se os elementos mais densos e mais volumosos (núcleos) O sobrenadante pode ser transferido e ser centrifugado a uma velocidade superior. Para velocidades diferentes, sedimentam componentes próprios da célula. No final, sedimenta a fração solúvel do citoplasma. Centrifugação por gradiente de densidade  densidade  densidades muito próximas tem deHásecomponentes estabelecer que um têm gradiente de densidade. Usa-see sedimentam uma soluçãoem deconjunto. sacarose Assim, (com concentração variável: maior no fundo e menor à superfície). Sobre o gradiente, introduz-se a fração a centrifugar. Os elementos ficam retidos onde a concentração é idêntica à sua. Os componentes estão separados de acordo com a sua densidade.

Plantas As plantas têm uma importância vital para a espécie humana. - Fonte de oxigénio que respiramos - Fonte de toda a alimentação, direta ou indiretament indiretamentee - Fonte de fibras para as roupas que vestimos - Fonte de medicamentos - Fonte de madeira - Fonte de papel - Fonte de energia - Fonte de beleza e tranquilidade As plantas são componentes essenciais da biosfera, regulando os ciclos da água e dos nutrientes e proporcionando habitats para a biodiversidade. A preservação dos ecossistemas planetários e a otimização dos recursos naturais necessita de um conhecimento profundo do funcionamento das plantas. As plantas desenvolveram plasticidade fenotípica: fenotípica: a mesma espécie adapta-se a diferentes meios e altera-se. Têm capacidade de percecionar alterações no meio, responder e adaptar-se a elas. “Todas” as células de uma planta são totipotentes

Capazes de regenerar um organismo completo “Todas” as células de uma planta são multifuncionais

Capazes de percecionar e responder a todo o tipo de stresses ambientais

 

Célula animal

vs

-Centrossoma - Lisossomas

Célula vegetal - Parede celular - Vacúolos - Plastídeos

Célula vegetal = parede celular + protoplasto

Tratamento com enzimas que degradam a parede celular - Parede celular É rígida e determina a forma e o tamanho da célula, a textura do tecido e a forma final dos órgãos vegetais. É constituída por celulose e linhina; linhina; gera uma força essencial no crescimento das folhas. Impede a célula vegetal de rebentar em meio hipotónico e permite o desenvolvimento de uma pressão hidrostática interna designada pressão de turgescência. A pressão de turgescência pode atingir valores elevados devido à acumulação de solutos no vacúolo. Mantém-se o volume da célula mas aumenta a pressão. A pressão de turgescência é responsável pelo suporte e rigidez mecânica nas plantas herbáceas (não lenhosas). A parede primária é constituída por celulose embebida em matriz de polissacarídeos e proteínas  –  estruturas que mantêm a posição relativa da celulose. A parede celular é um compósito constituído por fibras que conferem resistência à tração e por matriz que confere resistência à compressão. A celulose celulose constitui  constitui o principal esqueleto da parede celular e é um polissacarídeo constituído por microfibrilas resultantes da associação de cadeias lineares de moléculas de glicose por ligações glicosídicas β –  – 1,4. As microfibrilas de celulose possuem em média 36 cadeias com arranjo paralelo e com domínios cristalinos em que as diferentes cadeias formam um arranjo ordenado devido ao estabelecimento de pontes de hidrogénio. Associação de cadeias = grande resistência à tração As celulose sintases estão localizadas na face citoplasmática da membrana plasmática e associamse em grupos de 6 que por sua vez se associam em grupos de 6 (6x6) formando uma roseta. As microfibrilas de celulosa são sintetizadas pela celulose sintase, sintase, um complexo enzimático em forma de roseta que se move na membrana à medida que sintetiza a microfibrila, com orientação determinada pelos microtúbulos. A orientação das fibrilas de celulose determina a orientação da célula, através de microtúbulos que faz com que a celulose sintase se mova. A matriz matriz é  é constituída por hemiceluloses, pectinas e proteínas estruturais.

 

Os glicanos com ligações cruzadas da parede celular (hemiceluloses) são polissacarídeos que estabelecem pontes de hidrogénio com as microfibrilas de celulose  –  forram as microfibrilas e ligam-nas umas às outras formando uma rede. As As   pectinas  pectinas  são uma mistura de polissacarídeos heterogéneos ramificados, altamente hidratados e ricos em ácido galacturónico. Ligam-se entre si através de iões cálcio para formar um gel poroso (determinam a porosidade da parede) e são responsáveis pela adesão célula-célula na lamela mediana.

parede celular possui evárias classes de estruturais que poderão ter funçõesA de reconhecimento sinalização dasglicoproteínas quais são exemplo a extensina e astambém proteínas arabinogalactânicas. As macromoléculas da matriz da parede celular são secretadas na parede por vesículas provenientes do complexo de Golgi.

Na célula animal, a citocinese ocorre por formação de um anel contrátil (actina+miosina) que vai estrangular e dividir a célula em duas. Na célula vegetal, forma-se um organelo responsável pela construção de uma nova parede entre as duas células – o fragmoplasto fragmoplasto  (actina+mi (actina+miosina+microtúbulos). osina+microtúbulos). O fragmoplasto forma-se no centro e cresce para a periferia formando um anel. Alberga vesículas com polissacarídeos e proteínas de parede que se fundem para formar a placa celular que vai crescendo até formar uma nova parede p arede celular revestida por membrana plasmática. A nova separação entre duas células não é contínua  –  vai deixar canais de ligação atravessados por canalículos de RE – plasmodésmios. A continuidade entre o lúmen das várias células é “vigiada” por proteínas que controlam

rigorosamente o que passa entre duas células adjacentes. ?Se a parede celular é rígida, como podem crescer as células vegetais? A parede celular primária (que está mias longe da célula) tem que tornar a parede mais elástica e a pressão de turgescência obriga a célula a esticar (permite o crescimento da células). A parede secundária é muito mais rígida e só se forma depois da primária. Cada secundária pode ter orientações diferentes, o que torna o material mais rígido.

A pressão de turgescência é a principal força impulsionadora da expansão celular durante o crescimento das células vegetais. A orientação das microfibrilas de celulose determina a direção da expansão da célula. A pressão de turgescência vai induzir o afastamento e deslizamento das fibras da parede quando as ligações entre estas são atenuadas por enzimas específicas, conduzindo ao crescimento da célula. A libertação do stress da parede celular permite a expansão e crescimento da célula vegetal. As enzimas que afrouxam a parede são ativadas quando a célula quer crescer.

 

O protoplasto forma a sua parede celular do interior para o exterior, sendo a parede mais recente a porção mais interior. A região de união das paredes primárias de células adjacentes constitui a lamela mediana (rica em pectinas) forma-se durante a divisão celular. As primeiras camadas de parede, depositadas durante o crescimento da célula, constituem a parede primária. Muitas células depositam camadas adicionais de parede celular quando o crescimento termina, que constituem, assim, a parede secundária. As paredes secundárias possuem –pectinas e os espaços entre as microfibrilas de celulose estão preenchidas por lenhina, cutinanão ou suberina  muito rígidas. A linhina é uma molécula grande constituída por um percursor fenólico, que forma uma rede através das suas ligações que são formadas por peroxidase 3. Permite o desenvolvimento de estruturas com alturas enormes e grandes longevidades. - Plastideos Têm origem endossimbiótic endossimbióticaa Possuem invólucro com duas membranas com composição diferente; genoma próprio do tipo procarionte (moléculas de DNA circular não associado a proteínas); ribossomas do tipo procarionte. Os plastídeos formam-se por divisão de plastídeos pré-existentes. Possuem semi-autonomia genética. Leucoplasto: presente na raiz; produz estruturas bioquímicas necessárias à célula Proplastídeo: está presente nas células indiferenciadas e depois pode-se diferenciar Cromoplasto: armazena pigmentos que conferem cor Amiloplato: armazena amido Há plantas que crescem mais na obscuridade. Há mais água, o vacúolo aumenta e empurra a parede celular. Apesar de não existirem mais células, as que existem são mais volumosas. - Vacúolo Ocupa 80-90% do volume da célula Para além de água tem iões inorgânicos, ácidos orgânicos, açucares, enzimas hidrolíticas, proteínas de armazenamento, compostos secundários. A acumulação de solutos no vacúolo determina a entrada osmótica de água para o interior do vacúolo produzindo a pressão de turgescência necessária para suporte do corpo da planta e para o crescimento da célula. A força motriz é o gradiente de concentração. As enzimas não podem atuar logo que são sintetizadas: só atuam a um certo pH (ácido). O vacúolo permite o crescimento “barato” das células vegetais que pode continuar mesmo em

condições adversas praticamente só à custa de água, solutos e pouco mais; permite produzir coletores solares amplos a custo reduzido.

 

Uma célula pode ter mais que um tipo de vacúolos. Funções: - Produção da pressão de turgescência (suport (suportee e expansão celular) - Armazenamento: solutos de baixo peso molecular e proteínas - Compartimento lítico: protéases, nucleases, glicosidases, lípases - Homeostase iónica e do pH: reservatório de H+ e Ca2+ - Sequestro de xenobióticos xenobióticos:: metais pesados, poluentes, etc. - Defesa produtos contra microorganismos patogénicos e herbívoros: acumulação de metabolitos secundários, naturais e enzimas que degradam as paredes celulares dos insetos - Comunicação Como não têm sistema excretor, acumulam os xenobióticos no vacúolo ou na parede celular, onde ficam numa forma inerte. É uma forma de se despoluir o solo: absorvem os metais pesados e estes ficam acumulados nas folhas. As plantas são comidas por todo o tipo de animais no entanto estão programadas para responder ao estímulo de serem comidas, crescendo muito mais. Metabolitos primários: primários: moléculas presentes em todas as células e diretamente envolvidas no crescimento, desenvolvimento e reprodução (essencial à vida) Ex: açucares, proteínas, ácidos nucleicos Metabolitos secundários: moléculas secundários: moléculas com distribuição restrita a certas espécies; sem função direta no crescimento, desenvolvimento e reprodução das d as células São importantes para a sobrevivência e propagação das espécies em que ocorrem: emitem sinais químicos de resposta; função de defesa e de proteção contra a radiação UV Terpenos São polímeros de um precursor com cinco carbonos (isopreno). São classificados pelo número de unidades de isopreno. Usados como perfumes ou usados na defesa contra insetos Ex: mentol, taxol, ácido abético, borracha Alcaloides Compostos heterocíclicos que possuem azoto, são quimicamente um grupo muito heterogéneo. Usualmente Usualmente sintetizados a partir de um ou alguns aminoácidos comuns. Compostos muito importantes do ponto de vista farmacológico e médico; são importantes dissuasores de herbívoros Compostos fenólicos Apresentam um grupo OH ligado a um anel aromático (benzeno); são sintetizados a partir de

 

várias vias, entre as quais a do ácido chiquimico e do aminoácido fenilalanina. Estão presentes na nossa alimentação: dão sabor e cor a tudo. Foram essenciais para a evolução das plantas porque são os percursores da lenhina, que permitiram construir vasos. - Núcleo A lâmina nuclear (densa) é constituída por filamentos proteicos em que a proteína é a lamina. É a camada nuclear. que confere forma e estabilidade ao núcleo. É a ponte de ligação entre a cromatina e o invólucro Os corpos de Cajal são locais de modificação final de snRNPs e snoRNPs. Os grânulos intercromatínicos são locais de armazename armazenamento nto de snRNPs funcionais. O involucro nuclear é constituído por duas membranas: a externa, virada para o citoplasma e a interna, virada para o núcleo. As nucleopurinas são as proteínas associadas ao poro. Dispõem-se na parte interna e externa do poro em estrutura octogonal (8 proteínas que constituem as margens do poro). Limitam o diâmetro do canal de passagem. O número de poros nucleares é variável: depende do tipo de célula e do estado metabólico da mesma. Com muito material em trânsito pode haver mais poros para que se movimente mais rápido para o citoplasma.

?Como são as proteínas direcionadas para o poro? Existe na proteína uma sequência de aminoácidos que constitui um sinal que as destina a serem encaminhadas para o núcleo. O sinal vai ser reconhecido por outras proteínas solúveis do citoplasma que constituem os recetores nucleares. Dá-se a ligação da proteína recetora à proteína a transportar (pode haver uma proteína adaptadora intermediária) e ligam-se a nucleopurinas para poderem passar o poro. O transporte de moléculas de maiores dimensões através dos poros nucleares implica gasto de energia proveniente da hidrólise de GTP (GTPase Ran). O nucléolo é uma fábrica de ribossomas. O seu centro fibrilar é o DNA; o componente fibrilar denso são moléculas de RNA que estão a ser transcritas o componente granular são partículas percursoras dos ribossomas. A cromatina é constituída por DNA e por proteínas associadas (histonas). Há outras proteínas que não estão associadas à cromatina mas são essenciais à condensação ou transcrição do DNA  – proteínas não histonicas. O nucleossoma é a unidade básica da cromatina (DNA enrolado à volta de um núcleo de 8 histonas). Não é uma estrutura estável, é dinâmica: com facilidade o DNA à volta das histonas se enrola e permite a ligação de proteínas específicas ao DNA, que regulam a atividade dos genes. As histonas têm carga positiva (lisina e arginina): facilita o enrolamento das histonas pois o DNA tem carga negativa. São responsáveis pelo maior ou menor grau de condensação da cromatina. As

 

extremidades das histonas podem interagir com histonas de um nucleossoma adjacente. Os nucleossomas aproximam-se e a cromatina torna-se mais densa. A aproximação dos nucleossomas deve-se aos braços das H1. A transcrição está relacionada com alterações químicas das extremidades das histonas. As acetilações, por exemplo, estabilizam estabilizam a carga positiva das lisinas fazendo com que o D DNA NA não esteja associado e, consequentemente, há uma menor condensação da cromatina.

Eucromatina: cromatina dispersa Heterocromatina: Heterocromatina : cromatina condensada O centrómero é o local onde se ligam os microtúbulos do fuso mitótico e tem uma localização variável. Os telómeros são zonas terminai do cromossoma. São relógios moleculares porque determinam o número de ciclos de divisão. O DNA dos telómeros perde genes ao longo dos vários ciclos devido à exigência funcional da proteína. Assim, a certa altura a célula fica inviável e acaba por morrer. No entanto, a célula contraria este facto. A célula tem a telomerase que vai adicionar um pequeno fragmento de DNA na cadeia que vai ser duplicada. Este último fragmento não vai ser duplicado mas o anterior sim: os genes da célula mantêm-se porque o último gene não fazia parte, tinha sido adicionado. A telomerase vai diminuindo a sua atividade à medida que os ciclos vão ocorrendo  – é assim que se envelhece (não acontece nas células germinativas e tumorais). Poliploidia: duplicação dos cromossomas sem subsequente divisão celular (deficiência na anafase ou endomitose – não há citocinese) Autopoliploidia: todas as guarnições cromossómicas são iguais Alopoliploidia: nenhum cromossoma tem homólogo Euploidia: cariótipo com n cromossomas (ou múltiplos) Aneuploidia: cariótipo com cromossomas a mais ou a menos

Sem efeitos Mutações

Prejudiciais Consequências

sobrevivência Benéficas Evolução

Mitose Processo de divisão que permite que as células se dividam: o material filho é igual ao do progenitor. Profase Prometafase

 

  Divisão nuclear

Metafase Anafase Telofase

Fase M Divisão citoplasmática

Citocinese

1 –  – Profase máxima condensaçãododanucléolo. cromatina. O invólucrocomeça-se nuclear ainda se mantém intacto Caracteriza-se mas começa-sepela a ver a desorganização No citoplasma a formar o fuso mitótico, constituído por estruturas (centrossomas) a partir das quais são polimerizados os microtúbulos (polímeros de tubulina). 2  – Prometafase Dá-se a desorganização do invólucro nuclear e há a ligação dos cromossomas a microtúbulos (cinetocoro). 3 - Metafase Há o alinhamento dos cromossomas no plano médio, os centrossomas estão estão no polo do fuso. Os cromatídeos mantêm-se unidos através das coesinas (que se desorganizam na passagem metáfase-anafase). 4  – Anafase Os cromatídeos ascendem para os polos do fuso. 5  – Telofase Reorganiza-se o invólucro nuclear e os cromossomas tornam a condensar. 6  – Citocinese Nas células animais dá-se por estrangulamento: forma-se um anel de actina e miosina que contraem a região média até que os dois citoplasmas se separam; nas células vegetais há a formação de uma nova parede celular através de percursores que vêm de vesiculas do complexo de Golgi que se depositam no plano médio.

Nas células animais, o centrossoma é o principal centro organizador dos microtúbulos: tem tubulina γ (inicia-se a polimerização dos microtúbulos e centríolos. Cada fuso mitótico tem 2 centrossomas  – a sua duplicação ocorre na interfase). Os cinetocóros são um complexo multiproteico ao qual se ligam os microtúbulos. Esta ligação é auxiliada por uma série de proteínas (cinesinas e dineína): são até 40 microtúbulos por cinetocoro.

 

  A separação dos cromatídeos, no início da mitose, implica a fosforilação das coesinas. A nível do centrómero a fosforilação das coesinas só ocorre na transição da metáfase para a anafase. Durante a metáfase criam-se forças que equilibram o cromossoma no plano equatorial. Os microtúbulos são dinâmicos com uma extremidade positiva à qual se ligam subunidades de tubulina e são retiradas pela extremidade negativa. Quando a quantidade que se adiciona é igual à que se retira, há um balanço e o microtúbulo mantém um tamanho constante que permite que o cromossoma se mantenha quieto. Quando se adicionam menos subunidades do que as que se retiram, o microtúbulo diminui de tamanho e os cromossomas começam a aproximar-se do polo.

Meiose Ocorrem duas divisões sucessivas: I  – redução do número de cromossomas; II  – redução da quantidade de DNA Formam-se 4 células filhas com metade do material genético; permite a formação de gâmetas Profase I

Leptóteno: os cromossomas começam a reconhecer-se Zigóteno: os cromossomas homólogos vão reconhecer-se e associar-se (emparelhamento) (emparelhamento) Paquíteno: a união vai progredindo até que os cromossomas ficam completamente emparelhados e ocorre a troca de material genético (crossing – over) Diplóteno: ocorre a dessinapse em que os cromossomas começam a separar-se mas não completamente (mantêm-se temporariamente temporariamente os pontos de quiasmata) Diacinese: começa a desorganizar-se o invólucro e o número de pontos de quiasmata é muito inferior Emparelhamento de cromossomas homólogos  – sinapse, através da formação do complexo sinaptonémico. Forma-se uma rede na zona central  – um único tipo de proteína que se associa aos pares formando um dímero e se cruz no centro formando a tal rede. A meiose é extremamente longa: a sua fase mais longa é a prófase I e dentro desta, o paquíteno é o processo que leva mais tempo.

Controlo do ciclo celular Há controladores que determinam que o ciclo celular se inicie. G0:  fase em que ficam as células que temporariamente não se dividem para quando G0:  entrarem no processo de divisão, entrarem diretamente para G1 Os pontos de controlo são pontos com capacidade para parar o ciclo celular se tiver ocorrido algum erro e só o deixam avançar quando estiver reparado. Asseguram que a célula se reproduz direito e que a célula mãe é igual à célula filha.

 

  As ciclinas e cínases controlam o processo de regulação do ciclo celular. Ciclinas: são sintetizadas e degradadas em cada ciclo celular. Ciclinas: são A concentração de ciclinas varia ao longo do ciclo celular  –  aumenta na fase de síntese e diminui na fase de degradação. As cínases cínases   fosforilam substratos e só estão ativas quando ligadas à respetiva ciclina, a sua concentração é constante. Cínase Wee 1: adiciona 1: adiciona grupos fosfato ao local ativo da enzima e o complexo cinase  – ciclina fica inativo. O grupo fosfato é removido pelas fosfatases (CDC 25) Todas as células eucarióticas exigem 3 ciclinas: - Ciclina G1-S: determina o início do ciclo celular, decresce na fase S - Ciclina S: relacionada com duplicação do DNA - Ciclina M: estimula o início da mitose A atividade das CDK pode ser inibida por fosforilação ou por proteínas inibidoras (CK1) Fator promotor da fase S (S-CDK) A DNA polimerase tem de saber onde se vai ligar para duplicar. A origem da duplicação é marcada por enzimas e forma-se o complexo pré-replicativo e só assim se pode ligar DNA polimerase. Estando ativa, a cinase fosforila a CDC 6 do complexo e a sua degradação provoca a abertura das helicases que permite que entre a DNA polimerase para que ocorra duplicação. Fator promotor da fase M A ciclina M liga-se à cinase respetiva (há a ligação da cínase a um fosfato ativador; remove-se o fosfato inibidor para que o complexo fique ativo – regula positivamente a fosfatase e inibe a Wee 1) A cinase fosforila vários substratos: - Condensinas (levam à condensação da cromatina) - Laminas (que levam à desorganização do invólucro) - Proteínas que levam à fragmentação do complexo de Golgi e RE - Proteínas que tornam instáveis os microtúbulos do exoesqueleto (as tubulinas livres formam o fuso mitótico) O complexo promotor da anafase está anafase  está intacto atá à transição metáfase  – anafase, mas a CDC20 liga-se e ativa-o. Provoca a degradação da securina; facilita a separação da separasse que degrada as coesinas e permite a libertação dos cromatídeos na anafase. Há a degradação da ciclina mitótica (ciclina M)

Complexo G1  –  Cdk Cdk:: a proteína Rb quando está ativa mantém ligada a E2F. A CDK fosforila a proteína Rb, alterando a conformação e libertando E2F que é ativadora de genes da fase S.

 

A p53 suspende o ciclo até o dano ser reparado. Em situação não tem qualquer função porque está ligada a outra proteína. Mas com danos o ciclo para até se reparar. O erro ativa outras cínases que fosforilam a p53, que se liberta do que a estava a inibir e funciona como fator promotor da transcrição de um gene de p21 (inibidora da ciclina – cinase)

Membranas É impossível conceber uma célula sem uma membrana. Uma membrana é um compartimento especializado onde ocorrem reações químicas especiais. Ácidos gordos Grupo carboxilo polar + cauda alifática  alifática  Os ácidos gordos saturados (mais estáveis porque as moléculas podem alinhar-se paralelamente) não têm ligações duplas entre os átomos de carbono. Os ácidos gordos insaturados (agregados menos densos) têm pelo menos uma ligação dupla. Cada ligação dupla produz um “cotovelo” na cadeia.  Ácidos gordos saturados dispõem-se lado a lado duma forma quase cristalina. A presença de ligações duplas resulta em agregados menos estáveis. A presença de ligações duplas confere curvatura à cadeia, dando pelo menos estabilidade à molécula (forças fracas ao longo da cadeia). Os ácidos gordos saturados aumentando o tamanho da cadeia, aumentando o ponto de fusão. Nos ácidos insaturados, para o mesmo número de carbonos com diferentes ligações duplas, o ponto de fusão é tanto menor quanto mais ligações duplas tiver. Algumas células regulam a composição lipídica das suas membranas de modo a manter o grau de fluidez constante sob condições ambientais diversas. Agregados de lípidos anfipáticos que se formam em água: micelas, bicamadas e lipossomas. Os lipossomas podem ser usados como vesículas de descarga intracelular para fármacos, partículas virais, DNA ou outros. Triglicerídeos Três ácidos gordos unidos por ligações éster a uma molécula de glicerol. São moléculas apolares e são o principal componente das reservas energéticas energéticas lipídicas. Têm como função o armazenamento intracelular de energia química e isolamento térmico. As membranas biológicas podem conter diferentes tipos de lípidos:

1 – Glicerolípidos, galactolipidos Os glicerofosfolipidos sãoglicerofosfolipidos constituídos por euma molécula de glicerol, dois ácidos gordos e um grupo fosfato ligado a um álcool. Os galactolipidos são os principais constituintes dos tilacoides e são constituídos por uma

 

molécula de glicerol, dois ácidos gordos, um açúcar e um grupo SO4  2 – Esfingolípidos Têm uma arquitetura geral análoga à dos glicerolípidos: têm uma só cadeia de ácido gordo, mas o componente esfingosina contribui com a segunda “cauda”  3 – Esteróis Têm núcleo esteroide (plano), um grupo polar (OH), uma cadeia lateral alifática. Os esteróis reduzem a fluidez das membranas diminuindo a liberdade de movimento dos fosfolípidos e impedem a solidificação das membranas a baixas temperaturas temperaturas.. No núcleo esteroide, as hormonas esteroidais são mais hidrofílicas que o colesterol porque não possuem cadeia alifática. O colesterol (não existe nas células vegetais) é essencial na estrutura das membranas, reduz a fluidez e impede a congelação das membranas.

As membranas das Archaea contêm lípidos invulgares: GDGTs. Contêm glicerol em ambas as extremidades da molécula, ligações éter em vez de éster, e cadeias hidrofóbicas compostas por unidades de isopreno em vez de ácidos gordos, com cerca do dobro do comprimento dos fosfolípidos habituais. Não constituem uma bicamada. O isopreno é a unidade modular de muitos lípidos incluindo o núcleo esteroide, mas também dos terpenos (resinas, óleos essenciais), carotenoides, vitaminas lipossolúveis, quinonas. A borracha é um polímero de isopreno. As membranas são todas diferentes porque têm composições químicas diferentes  –  o folheto interno tem carga negativa e o folheto externo tem carga positiva. A translocação de fosfolípidos de um folheto para o outro não acontece espontanea espontaneamente, mente, existem transportes especiais para o fazer. As membranas formam-se sempre a partir da fase citosólica (face de fora): se não houvesse movimento (no RE) para o folheto interno, havia um desequilíbrio porque crescia o folheto externo e o interno não. O movimento flip flop sem mediador é muito mais lento (dias) do que se o mediador (flipase) estiver presente (acontece em segundos) Funções da membrana: - Transporte: movem solutos específicos, orgânicos e inorgânicos - Receção: captam sinais extracelulares e promovem alterações moleculares no interior da célula - Adesão: mantém células vizinhas fortemente unidas - No interior da célula, as membranas organizam processos celulares como síntese de lípidos e algumas proteínas, bem como os processos de transdução de energia nas mitocôndrias e cloroplastos. As proteínas podem associar-se a diferentes formas. Há proteínas que só se conseguem isolar se se

 

destruísse a membrana  –  intrínsecas intrínsecas   –  mas há as que são isoláveis facilmente, que se associam apenas à membrana – extrínsecas extrínsecas.. Uma das formas de extrair proteínas para o exterior da membranas mas mantê-las ancoradas é através de âncoras GPI. Algumas proteínas ligam-se às membranas através de ligações covalentes com grupos lipídicos diversos que funcionam como âncoras hidrofóbicas. ?Como é que uma proteína se vai inserir na membrana? Elas não vão para lá, nascem lá! As proteínas começam a sua síntese no citosol, a síntese proteica para, a membrana faz uma ancoragem ao retículo e reinicia-se a síntese e a proteína cresce para dentro da membrana. β-Barril: comum em purinas; composta essencialment essencialmentee por folhas β antiparalelas

Esfingolípidos e colesterol agrupam-se na membrana para formar jangadas de lípidos (membranas rafts). São resistentes a detergentes não iónicos, tais como Triton X-100, a 4ºC, e concentram seletivamente proteínas que tenham sido aciladas com cadeias saturadas durante a sua modificação pós-tradução. A maior espessura das jangadas de lípidos pode ser observada por microscopia de força atómica picos correspondem a proteínas com âncoras GPI). aEstas jangadasetêm sido isoladas com base(os numa combinação de baixa densidade e insolubilidade detergentes, parecem ter uma estrutura mais ordenada devido à interação do colesterol com esfingolípidos, para além da presença de fosfolípidos saturados.

Transporte Quando uma bicamada lipídica separa dois compartimentos aquosos, a permeabilidade da membrana pode ser facilmente determinada adicionando uma pequena quantidade de material radioativo num dos compartimentos e medindo a respetiva taxa de aparecimento no segundo compartimento.

Difusão simples Movimento de soluto da região de maior concentração para a região de menor concentração. Quanto maior a quantidade de soluto, maior a taxa de difusão. A energia potencial proveniente do gradiente de concentração pode ser usada para realizar trabalho. v

c Para solutos eletricamente carregados, a taxa de movimento transmembranar é ditada por uma combinação de potencial elétrico e do gradiente de concentração. O equilíbrio atinge-se

 

quando este potencial eletroquímico é 0. Cada α  –– hélice transmembranar não é constituída apenas por aminoácidos hidrofóbicos. Um lado da hélice é mais hidrofóbico e um é mais hidrofílico. As regiões hidrofílicas vão ficar lado a lado espontaneamente, espontaneament e, formando uma passagem hidrofílica. GLUT 1: a associação lado a lado de várias hélices anfipáticas pode produzir um canal transmembranar hidrofílico, enquanto as regiões hidrofóbicas constituem as regiões de contacto com a bicamada lipídica. Difusão facilitada Ocorre através de transportadores; ocorre a favor do gradiente de concentração e não precisa de energia; por mais que se aumente o soluto a taxa de difusão mantém-se: tem um ponto de saturação porque todas as enzimas já estão ocupadas. v

c saturáveis e obedecem a uma cinética: há um ponto a partir do qual Os transportadores são incrementos sucessivos na concentração inicial de soluto não causam consequentes aumentos na taxa de transporte. Transporte ativo É contra o gradiente de concentraçã concentração, o, requer uma fonte de energia por não ser espontâneo. A energia pode advir da hidrólise do ATP, do gradiente de iões, da transferência de eletrões ou da energia luminosa. Bomba de sódio potássio Por cada molécula de ATP hidrolisada, 3 Na + são bombeados para fora e 2 K+ são bombeados para dentro da célula. O sódio no exterior está em grandes quantidades assim como o potássio no interior. Esta diferença de concentrações é importante para gerar diferença de potencial, importante para a homeostasia. É eletrogénica: nas células animais, este sistema de transporte é responsável pela manutenção das concentrações intracelulares intracelulares de Na+ e K+ e contribui para a geração do potencial elétrico transmembranar. transmembranar. As ATPases do tipo P são reversivelmente fosforiladas pelo ATP como parte do ciclo de transporte, apresentam semelhança semelhança de sequência e são inibidas pelo vanadato. F-ATPases e V-ATPases têm dois complexos e realizam trabalho mecânico. À custa da hidrólise do ATP, há h á movimento da subunidade ϒ e a energia mecânica que é transmitida para F0 é usada para bombear iões. Funciona no reverso: os iões que são transportados resultam na produção de ATP. O ativador não se fosforila, é usado apenas para o transporte de iões.

 

Transportadores do tipo ABC Usam a hidrólise do ATP para translocar uma grande variedade de moléculas. Constituem uma super  –  família de proteínas muito diversificada, mas possuem tipicamente dois domínios muito conservados de ligação ao ATP. Os transportadores MDR fazem com que as células se tornem resistentes à ação de compostos citotóxicos quimicamente não relacionados.

MDR1   é um transportador de grande espetro que bombeia compostos xenobióticos para MDR1 fora da célula. É responsável por uma diminuição na acumulação intracelular de muitos compostos, e frequentemente medeia o estabelecimento de resistência às drogas anticanceríg anticancerígenas. enas. Uniporte: transporte de apenas uma substância Simporte: transporte simultâneo de um ião e de uma outra substância, no mesmo sentido (só acontece se forem transportadas as duas substâncias) Antiporte: transporte simultâneo, em sentidos opostos Canais de iões

A taxa transporte extremament extremamente rápida; não são saturáveis; porsão mais que se aumente quantidade dedesoluto, a taxaéde transporte eaumenta; só transportam iões; seletivos; a maioriaa não está sempre aberto (se estiverem são canais de escape). Os canais podem, ainda, ter o estado refratado: quando há um estímulo que altera a polaridade da membrana e aumenta a concentração de sódio e há também uma despolarização ao lado (condução do estímulo nervoso). Como o estímulo só pode ter um sentido, o período refratado serve para evitar que os canais de sódio que já abriram e fecharam sejam novamente ativados. Canal de sódio Um poro estreito permite a passagem de sódio ligado a uma única molécula de água, mas impede a passagem de potássio e outros iões Canal de potássio Possui um estreito filtro de seletividade formado por átomos de O. O poro permite a passagem de potássio desidratado. No filtro de seletividade, os átomos de O dos grupos carbonilo progridem para o interior do canal. A repulsão mútua entre iões potássio, faz com que só 2 dos 4 locais de ligação possíveis estejam ocupados simultaneame simultaneamente. nte. A maioria dos venenos de serpentes, escorpiões e aranhas alteram o funcionamento destes canais. Aquaporina: transporta água de forma específica; o movimento é ditado pelos potenciais Aquaporina: osmóticos, mas é essencial que as aquaporinas impeçam o movimento de H 3O+, o que resultaria no colapso dos potenciais eletroquímicos da membrana. Consegue-o através de um filtro de especificidade. Ionóforos:   pequenas moléculas, de origem bacteriana, que conferem um revestimento Ionóforos:

 

hidrofóbico a iões, aumentando assim a permeabilidade das membranas para esses iões. Podem ser móveis ou formadores de canais.

Vias metabólicas (documento) Maior parte do trabalho das células é realizado pelas proteínas. Proteínas:   conferem a cada compartimento as suas propriedades estruturais e funcionais Proteínas: características. São sintetizadas no citosol e são transportadas para o RE. Esta informação está na sequência de aminoácidos.

Sistema endomembranar Tem como origem comum a membrana plasmática plasmática.. Conjunto de membranas que formam uma unidade funcional com biogénese comum. Inclui o RE, o Golgi, a membrana plasmática, vários compartimentos endossomais e os lisossomas/ vacúolos Ocorre troca de material entre todos os componentes do sistema secretor por trânsito de vesículas membranares. Via secretora: transporte de material no sentido RE, Golgi, membrana plasmática, lisossoma/vacúolo – proteínas secretoras Via endocítica: transporte de material extracelular para vesículas intracelulares/endossoma/ lisossoma/vacúolo Reticulo endoplasmático Rede de membranas interligadas formando tubos e sacos achatados  – formam um compartimento altamente ramificado separado do citoplasma. Funções: - Síntese e glicosilação de proteínas - Síntese de lípidos - Desintoxicação celular - Acumulação de cálcio RE Rugoso  Rugoso  Sacos achatados com ribossomas associados à face externa com localização frequentemente perinuclear. Responsável pela síntese, modificação e transporte de proteínas que se destinam ao restante sistema endomembranar e ao espaço extracelular extracelular.. RE Liso  Liso  Forma mais tubular e sem ribossomas associados.

 

Responsável pela síntese da maior parte dos lípidos da célula. Contém enzimas envolvidas na degradação de drogas e outros componentes tóxicos para o organismo. Péptido sinal: sequência de aminoácido N-terminal que é reconhecida como o sinal de endereçamento de proteínas solúveis para o RE Formam-se polirribossomas a ler o mesmo mRNA e ligados à membrana do RE por múltiplas cadeias polipeptídicas em crescimento. O transporte de proteínas para o RE envolve a atuação sequencial de 3 proteínas: 1 – SRP (partícula de reconhecimento de sinal) 2 – Recetor de SRP 3 – Proteína translocadora (encontra-se fechada até ficar bloqueada pelo ribossoma, garantindo a impermeabilidade da membrana do RE) O péptido sinal é removido durante a translocação de proteínas nascentes para o RE Translocador do RE Funciona em duas direções: pode formar um poro através da membrana e pode abrir lateralmente para deixar porções hidrofóbicas da proteínas localizar-se locali zar-se na membrana. Integração na membrana do RE de uma proteína membranar de passo único com um péptido sinal clivado: Quando a sequência stop-transfer entra na translocação e interage com um local de ligação, o translocador modifica a sua conformação e descarrega a proteína lateralmente na membrana. Glicosilação A maioria das proteínas sintetizadas no RER são glicosiladas pela adição de um oligossacarídeo comum “N-ligado” a uma asparagina. Muito poucas proteínas citosol ou sãoserina. glicosiladas e possuem apenas um resíduo de Nacetilglucosamina O-ligado a umado treonina 1 - São retiradas algumas manoses e adicionam-se oligossacarídeos 2 – Acrescenta Acrescentam-se m-se manoses – oligossacarídeos ricos em manoses Não ocorre em bactérias porque estas não têm sistema endomembranar. Então produzemse proteínas em células vegetais. No entanto, os padrões de glicosilação são diferentes nas células vegetais pelo que se procede à alteração genética. O estabelecimento da conformação tridimensional é mediado por chaperones: BIP, calnexina, calreticulina calreticulina.. Uma glucosil transferase adiciona glucose nas cadeias em que a conformação ainda não está completa  –  ocorre nova ligação ao chaperone calnexina que promove a adoção da conformação correta (ocorrem ciclos de glucosilação e ligação à calnexina até a proteína assumir a sua

 

conformação correta). A presença de glucose nas cadeias oligossacarídicas funciona como um marcador do estado da conformação da proteína. E quando uma proteína assume uma conformação defeituosa? As proteínas com conformação defeituosa são translocadas de volta para o citosol (retrotranslocação), são desglicosiladas, ubiquitiniladas e degradadas no proteossoma  – a translocação é bidirecional. Golgi Coleção de cisternas membranares achatadas que formam pilhas (dictiossomas) geralmente de 4-6 cisternas. Nas células animais, as pilhas de Golgi estão tipicamente ligadas por conexões tubulares formando um complexo único com localização perinuclear. As pilhas de cisternas têm 2 faces: - Face cis (entrada): em comunicação com a rede cis Golgi, recebe vesículas do RE - Face trans (saída): em comunicação com a rede trans Golgi, exporta macromoléculas para diferentes destinos: espaço extracelular, lisossomas, vacúolos, membrana citoplasmática Funções: - Modificação/processamento e direcionamento de macromoléculas provenientes do RE para outros organelos ou para secreção - Síntese de hidratos de carbono Cada compartimento encerra um espaço chamado lúmen que é topologicamente equivalente ao exterior da célula  – todos comunicam entre si por transporte de vesícula que carregam moléculas solúveis e membranares – a carga.

Transporte de vesículas  vesículas  Vesiculas carregam material material (carga) do lúmen e membrana de um compartimento para outro. Formação de uma vesícula: fusão membranar tem início na face interna da membrana Fusão de uma vesícula: fusão membranar tem início na face citoplasmática de ambas as membranas Existem marcadores moleculares dispostos na face citosólica das membranas dos diferentes compartimentos que servem de guias para o tráfego de entrada, assegurando que as vesículas de transporte se fundam com o compartimento correto. A maioria das vesículas forma-se a partir de porções de membrana revestidas e destacam-se como vesículas revestidas que perdem o seu revestimento antes de se fundirem com a membrana alvo. Revestimento das vesiculas

 

  Importante para a seleção da carga (concentra proteínas membranares específicas no local que vai dar origem à vesícula) Importante para a formação das vesículas (a junção das proteínas do revestimento numa grelha curva em forma de cesto deforma a membrana moldando a vesícula) Vesículas revestidas a clatrina

Cada subunidade de clatrina é constituída por 3 subunidades pequenas e 3 grandes que formam uma estrutura com três pernas designadas triskelion. A extrusão de uma vesícula é induzida pela polimerização das subunidades de clatrina ao unir-se a adaptinas que se ligaram a recetores da molécula presentes na membrana de origem das vesículas. A vesícula destaca-se por ação de uma proteína p roteína que liga GTP, a dinamina. A dinamina polimeriza à volta de uma evaginação em formação originando um anel que recruta outras proteínas e vai desestabilizar a membrana  –  os folhetos não citosólicos vão fundir-se Reconhecimento Reconhecime nto da membrana alvo Vesículas possuem marcadores superficiais que identificam a origem e a carga e são reconhecidos por recetores complementares nas membranas alvo Controlado por duas classes de proteínas: - SNAREs: fornecem a especificidade e catalisam a fusão; existem como pares complementares:: U-SNARE na membrana da vesícula e t-SNARE da membrana alvo complementares - Rabs: GTPases que facilitam e regulam a taxa de acoplagem das vesículas e o reconhecimento dos pares SNARE Transporte entre o RE e o Golgi

Transferência de um compartimento para outro envolve um balanço entre o transporte antero-grado e retro-grado. Proteínas que entraram no RE e são destinadas ao Golgi são transportadas em vesículas COPII que se formam em regiões especializadas do RE  – locais de saída do RE Muitas proteínas do RE estão em trânsito para outras localizações, mas outras são residentes no RE onde estão presentes em grande concentração Vesículas COPII provenientes do RE fundem-se para formar um compartimento intermédio que é conduzido ao Golgi por proteínas motoras que se movem ao longo de microtúbulos. Revestimentos COPI medeiam a formação de vesículas que retomam ao RE Modelo de recuperação das proteínas residentes: O recetor KDEL captura as proteínas e transporta-as de volta ao RE nas vesículas COPI A variação da conformação do recetor KDEL, pensa-se que devido a diferentes pHs e

 

concentrações iónicas, faz com que ele liga as proteínas com sinal KDEL no Golgi e as liberte no RE Transporte no aparelho de Golgi 1- Modelo do transporte vesicular As cisternas são organelos estáticos com um complemento residente de proteínas característico. O movimento de material entre cisternas é mediado por vesículas 2- Modelo de maturação das cisternas Toda a cisterna se move de cis para trans  – são adicionadas novas cisternas na face cis que passam através de todo o sistema e se degradam no lado trans O complemento residente de proteínas é mantido pelo transporte retrogrado. As vesículas movem-se por ação de proteínas motor que se movem ao longo de filamentos do citoesqueleto. As proteínas motor sofrem alterações reversíveis da sua forma utilizando a energia do ATP. Lisossomas Possuem enzimas hidrolíticas que funcionam a pH ácido – hidrólases As hidrólases são capazes de destruir todo o tipo de biomoléculas presentes nas células. São ativas a pH ácido. Este pH é mantido à custa de bombas de protões que existem nas membranas dos lisossomas (transportam ativamente ativamente protões do citosol para os lisossomas e esta energia resulta da hidrólise do ATP). A fosfatase ácida é usada para marcação para identificação de lisossomas. As proteínas desta membrana são altamente glicosiladas. A fração glicosídicas protege-a da ação das proteases existentes internamente que caso elas não existissem iriam atacar as proteínas da membrana porque não as iam reconhecer como próprias. Proteínas: ligam-se grupos fosfatos ao carbono 6 da manose que está ligada ao oligossacarídeo no  – faz com que Golgi cisAqui qu e as proteínas desloquemonde ao longe do Golgi e cheguem ao trans sem alterações alterações.. são endereçadas para osselisossomas o grupo fosfato é removido.

Se não tiver manose, não chegam aos lisossomas e são endereçadas para outro lado. Se acontecerem mutações que impeçam a adução dos grupos fosfato, então não se dá o transporte das hidrólases para os lisossomas e deixa-se de eliminar o material que devia ser degradado, formando-se inclusões. Pneumoconioses: a inalação de partículas faz com que estas se alojem nos lisossomas para serem degradadas no entanto, como são muito grandes, rompem a membrana do lisossoma e há consequente libertação das hidrólases Doenças de sobrecarga: o material é acumulado mas não é degradado porque há falta de hidrólases para o degradar Peroxissomas

 

  Possuem enzimas oxidativas (usam o oxigénio para remover o hidrogénio de substratos específicos). A catalase é usada para marcação para se identifica identificarr se é o peroxissoma ou não. A degradação dos ácidos gordos dá origem a acetil CoA, que é exportado para o citoplasma para ser usada.

Sindrome de Zellweger: os peroxissomas vazios (sem enzimas). Os ácidos gordos estão lá mas não são degradados porque não há atividade enzimática Adrenoleucodistrofia (XALD): os ácidos gordos estão lá, no entanto, como não há transportadores, eles acumulam-se e não são degradados Ciclo do glioxilato É catalisado por enzimas específicas (isocitrato liase, malato sintetase). O sucinato tem de sair para as mitocôndrias e incluir-se no ciclo de Krebs. O malato vai sair para o citoplasma e participa em reações inversas da glicólise (sintetiza hidratos de carbono)

Esferossomas Oleosinas: não se encontram noutros locais da célula presentes nas sementes e grãos de pólen e não nos frutos Tem origem numa região do RE onde existem oleosinas, vesículas e, no interior, acumulamse lípidos que se depositam entre as camadas ficando o esferossoma rodeado apenas por metade da membrana. Citoesqueleto Não tem membranas associadas, o que permite que a célula cresça, se multiplique e se adapte.Os filamentos proteicos do citoesqueleto são formados por pequenas sub-unidades que se agregam e se desagregam; ligações não covalentes (fracas) Constituido por microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermédios. Microtúbulos São polímeros de tubulina (dímero); são essenciais na divisão celular; importantes na movimentação de estruturas no citoplasma; fazem parte da constituição de cílios e flagelos. Subunidade α liga sempre GTP; subunidade β liga GTP (depois passa a GDP) As subunidades associam-se longitudinalmente formando um protofilamento (sempre na mesma posição que o dímero se associa) Associam-se 3 protofilamentos lateralmente para formar a parede do microtúbulo. Adicionam-se unidades em ambas as extremidades, só varia a velocidade. Podem alternar entre períodos de crescimento lento e de rápida despolimerização, hidrólise de GTP favorece a despolimerização

 

  - end: retiram-se mais subunidades do que as que se adicionam + end: adicionam-se mais subunidades do que as que se retiram Em protofilamentos adjacentes, as β contactam com as β e as α com as α  Os microtúbulos mantêm um comprimento constante (fluxo microtubular): adicionam-se unidades na extremidade positiva e retiram-se na negativa. A polimerização dos microtúbulos inicia-se a partir da tubulina ϒ  Taxol : utilizado no tratamento de certos tipos de cancro, causa preferencialmente a morte de células em divisão As pontes de ligação formadas pelas MAP’s entre o microtúbulo e o outro microtúbulo, estabilizam os microtúbulos. A movimentação exige energia que se vai buscar à hidrólise do ATP. A movimentação de vesiculas faz-se em associação a proteínas motoras e microtúbulos. Cílios e flagelos

Axonema: estrutura constituída por microtúbulos; é responsável pelo movimento dos cílios e dos flagelos; tem origem no corpo basal Ligam-se as dineínas motoras que contactam com o túbulo B adjacente, provocando o movimento. O túbulo A é completo no entanto o túbulo B não é porque partilha parte da parede com o túbulo A. Se houver deficiências nos braços das dineínas, os cílios e os flagelos perdem a sua capacidade de se movimentar (origina doenças) Microfilamentos O processo de síntese origina-se a partir de um núcleo de proteínas – formam o complexo ARP. Quando a célula recebe um estímulo para polimerizar adicionam-se proteínas ao ARP, ativando-a. Agora adiciona-se havendo a polimerização. Se o ARP seactina, associar a um filamento já polimerizado, a polimerização p olimerização é mais rápida. Filamentos intermédios Podem não existir em todas as células Existem na lâmina densa A estabilidade não é muito acentuada porque as proteínas são muito longas, que se associam lateralmente formando dímeros. Estes juntam-se e formam-se tetrâmeros – são as estruturas constituintes destes filamentos.

Estruturas de ligação intercelular Junções de adesão Possibilita a adesão entre células mas também entre células e a matriz celular.

 

Existem proteínas transmembranares, nas duas membranas, que têm domínios extracelulares que se ligam entre si; o domínio interno permite que se liguem a filamentos do citoesqueleto (de actina ou intermédios) através da proteína de ligação. Célula – célula Intervêm proteínas da categoria das caderinas. A quantidade de cálcio condiciona a forma das caderinas que se ligam a filamentos de actina. Se a quantidade de cálcio for elevada, há muito cálcio para se ligar às caderinas e a proteína estende-se e pode contactar com caderinas de células adjacente. Se a concentração de cálcio for baixa, não se liga à caderina e a proteína fica com uma forma flexível impedindo o contacto com a caderina adjacente. As junções de adesão não estão isoladas  –  formam conjuntos de estruturas de adesão contínuas – cintos de adesão. Célula – matriz Existem hemidesmossomas que são heterodímeros. Liga-se a proteínas da matriz e, internamente liga-se a filamentos de actina por meio de outras proteínas. As integrinas estão ligadas a proteínas da matriz e, no interior da célula, a filamentos intermédios do citoesqueleto. Se houver alteração da distrofina, não há adesão das células com a matriz e provoca a distrofia muscular de Duchenne. Junções de oclusão Fecham o espaço intercelular e impede que haja passagem. Localizam-se na zona apical das células. Têm uma importante função nas células do epitélio intestinal  –  na absorção da glucose porqueAlimitam as proteínas a determinados locais da célula. movimentação fica transportadoras restringida. As proteínas transmembranares confluem umas com as outras e fecham o espaço. Estas proteínas pertencem ao grupo das claudinas e das ocludinas, sendo as primeiras essenciais à estrutura da junção. Estas junções só funcionam em células animais porque nas células vegetais, a parede celular impede as junções. Junções de comunicação As proteínas transmembranares (conexinas) associam-se em grupo de 6 formando canais/ conexões entre duas células adjacentes. Mantém-se o espaço intercelular e há passagem de material entre as células. São permeáveis a iões, aminoácidos e açúcares.

 

  Plasmodésmios Existem em células vegetais A parece celular não é contínua, tem canais em que a parede é interrompida e onde há passagem de substâncias entre duas células. Um desmotúbulo é uma cisterna de retículo que atravessa o plasmodésmio. Não há rutura da membrana a nível do plasmodésmios  – ela forra-o (continua pelo canal e forma continuidade com a membrana da célula adjacente). As vesículas provenientes do Golgi que levam os percursores da parede fundem-se e a membrana forma-se mas a fusão das vesículas não é total, deixando espaço para formar plasmodésmios.

Biosinalização (slides)

Célula tumoral A formação de tumores depende da proliferação celular ou de deficiente morte celular. Formação de metástase metástases: s: - Células crescem como tumor no epitélio - Tornam-se invasivas e entram nos capilares - Aderem aos vasos sanguíneos no fígado - Escapam dos vasos sanguíneos para formar micrometástases microm etástases - Colonizam o fígado formando metástases (A) Overactivity mutação (ganho de função) A ativação da mutação permite que o oncogene promova a transformação da célula (B) Underactivity mutação (perda de função) Eliminam os genes supressores de tumores promovendo a transformação da célula Vírus de indução de tumores 1 – A célula normal é infetada com retrovírus 2 – A célula tem o genoma do retrovírus incorporado próximo do proto-oncogene 3 – O vírus em formação encapsula o proto-oncogene e o genoma do retrovírus 4 – A mutação cria oncogene 5 – O retrovírus com o oncogene invade a célula normal