capitulo 2 capitulo 2 envelhecimento celular ivana cruz, ufsm -2010

CAPITULO 2CAPITULO 2

ENVELHECIMENTO CELULAR

Ivana Cruz, UFSM -2010

ORGANIZAÇÃO DOS SERESVIVOS MULTICELULARES

O envelhecimento é uma etapado desenvolvimento

O envelhecimento altera a composição corporal

20% Água extra-celular 20%

42% Água intra-celular 33%

Tecidos

15% Gordura 30%

25 anos 75 anos Goldman,1970

O envelhecimento induzalterações anatômicas nos órgãos

O envelhecimento induzalterações fisiológicas

Como estas alterações corporais ocorremao longo do envelhecimento?

Alterações graduais, cumulativas e disfuncionais que ocorrem através da cascata organizacional do organismo

O envelhecimento e:

O padrão de auto-organização dos seres vivos

As macromoléculas que compõe o organismo:ProteínasCarboidratosLipídiosÁcidos Nucleícos (DNA)

E a estrutura celular:Membrana plasmáticaCitosol e CitoesqueletoOrganelas

E o metabolismo energético celular:Produção de energia e calorMetabolismo oxidativo

E o metabolismo ciclo celular

Padrão de Organização dosSeres Vivos

• Auto-criação (autopoiése)

• Reprodução

• Manutenção da constância do ambiente

interno (homeostase)

MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS

Proteínas

Unidade fudamental:Aminoácidos

Cadeia de aminoácidos

Alimentos

Molécula fundamental na estrutura celular do ser vivo

Auto-criaçãoDiferenciação/regeneração/cicatrização

Reprodução

Homeostase

Envelhecimento biológico: movimento contrário a auto-organização

Auto-criação:- Diminui a taxa de divisão celular- Diminui as taxas de regeneração e cicatrização

Reprodução:- Diminui as taxas reprodutivas

Homem: processo gradual Mulher: processo abrupto (menopausa)

Homeostase:- Tende a alterar a constância do meio interno levando a um declínio fisiológico acentuado na maior parte dos órgãos

Carboidratos

Glicose

UNIDADE

Alimentos

-Produção de energia: glicose-Armazenamento de energia:

Glicose- SangueGlicogênio – Músculos

Fígado

Fonte carboidratos (glicose):-Dieta-Produzida pelo organismo

LipídiosPrincipais moléculasPrincipais moléculas

Ácidos graxos-Triglicerídeos-Colesterol

Moléculasmais heterogêneas

Participam:Participam: - Membrana Plasmática - A partir do colesterol são sintetizados todos os hormônios esteróides do corpo como o estrogênio, testosterona, vitamina D, etc.

Proteínas

Peso corporal:

70-75% Água20-25% Proteínas

Moléculas fundamentais na:

- Estrutura corporal- No metabolismo:

- Enzimas- Receptores proteícos

Proteínas

20 AMINOÁCIDOS20 AMINOÁCIDOS

AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS: não sintetizamos arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina,

lisina, metionina, serina, treonina, triptofano,histidina e valina

AMINOÁCIDOS NÃO-ESSENCIAIS alanina, asparagina, cisteína, glicina,glutamina, prolina, tirosina, ácido aspártico,ácido glutâmico

Ácidos Nucleícos: DNA & RNAs

CÉLULAS E METABOLISMO:Uma revisão/atualização

Membrana Celular

Membrana Celular: funções

- Delimitação (isolamento físico) da célula em relação ao ambiente que a rodeia;

-Regulação das trocas químicas ou físicas entre o interior da célula e o ambiente externos;

-Comunicação entre as células e o seu meio ambiente;

-Suporte estrutural para que as células formem os tecidos corporais existindo proteínas transmembrana que se ligam na parte interna (citoplasma) atravessam a bicamada lipídica e se ligam a outras proteínas presentes no ambiente extracelular.

-Delimitação de ambientes específicos intracelulares que possuem funções diferenciadas. Estes “ambientes físicos” delimitados por membranas são genericamente conhecidos como organelas.

Membrana Celular

Membrana celular: estrutura

Membrana celular: proteínas

Membrana: comunicação célula-célula

Fonte: Silverthorn, 2002

-Existem dois tipos de sinais: químicos ou elétricos

-Existem três processos de comunicação:

(1) transferência citoplasmática de sinais químicos/elétricos via junções comunicantesjunções comunicantes

(2) comunicação local de substâncias que (2) comunicação local de substâncias que se difundem através do líquido extracelularse difundem através do líquido extracelular

(3) comunicação a longa distância: hormônios(3) comunicação a longa distância: hormônios

Membrana: comunicação célula-célula

CITOSOL E ORGANELAS

PRINCIPAIS FUNÇÕES DO CITOESQUELETO

Determina a forma das células

Estabiliza a posição das organelas dentro docitoplasma

Auxilia no transporte de moléculas para dentroe para fora da célula

Auxilia na manutenção da célula em um localdo tecido

Permite o movimento de algumas células atravésdo corpo

CITOSOL E ORGANELAS

MATRIZ EXTRACELULAR

Material sintetizado que e secretado pelas células de um tecido

A quantidade de matriz extracelularAs moléculas que compõe a matriz extracelular

Serve como sustentação do tecido eatua na manutenção da homeostase corporal

Altamente variáveis e dependente do tipo de tecido

Célula

Núcleo

Como ocorre o desenvolvimento corporal e a manutençãoda homeostase se todas as célulascontém o mesmo DNA?

DOGMA GENE-PROTEÍNA

3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’

5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’

Núcleo

Proteínas

Célula

ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO

RegiãoPromotora

GENE: DNA

EXON EXON EXON

INTRON INTRONAUG UAA

RNAHeterogêneo

Transcrição

SplicingProcessamento

EXON EXON EXON

Núcleo

Proteínas

Célula

Núcleo

Proteínas

Célula

Núcleo

Citoplasma

AUG UAAmRNA

Proteína

Tradução

RegiãoPromotora

GENE: DNA

EXON EXON EXON

RNAHeterogêneo

Transcrição

SplicingProcessamento

EXON EXON EXON

Núcleo

Proteínas

Célula

Núcleo

Proteínas

Célula

Núcleo

Citoplasma

AUG UAAAUG UAAmRNA

Proteína

Tradução

ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO

RegiãoPromotora

Estradiol

Modulação da Expressão do gene

Testosterona

Inibição/Estimulação

REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA

RegiãoPromotora

Modulação da Expressão do gene

Inibição/Estimulação

Resveratrol

DIETA BENEFÍCIO A SAÚDE

Regulação GênicaMuitos processos biológicos ocorrem em todas as células portanto a síntese de muitas proteínasé igual

Algumas PROTEÍNASPROTEÍNAS são abundantes em tiposEspecializados de células apesar dos seusGenes estarem em TODAS AS CÉLULASTODAS AS CÉLULAS

Regulação GênicaEstudos sugerem que uma célula eucarióticaExpressa aproximadamente 10-20 mil genesdos 30 mil genes que possui.

Regulação GênicaA expressão de um gene é CONTROLADA

Rna heterogêneo

Proteína

Modificações pós-síntese

Controle transcricional

Controle splicing(processamento)

Controle traducional

Controle pós-síntese

Regulação GênicaA expressão de um gene é CONTROLADA

Rna heterogêneo

Proteína

Modificações pós-síntese

Controle transcricional

Controle splicing(processamento)

Controle traducional

Controle pós-síntese

Regulação GênicaA regulação da expressão dos genes pode serALTERADA em resposta a uma influência ambiental como por exemplo: - Desnutrição - Desidratação - Temperatura extremas - Hormônios exógenos

Ou genética: - Mutações genéticas - Teratógenos (compostos fatores que induzem a mal-formações genéticas

Regulação Gênica

Metabolismo Energético da Célula eControle de Radicais Livres

Metabolismo Energético e Radicais Livres

Glicose + Oxigênio Transportadas para a

Mitocôndria

Ciclos Bioquímicos

Energia + Calor

SuperóxidoO-2

Sistema Antioxidante

EnzimáticoSuperoxido_____H2O2 __CAT __ Água

GPXNão-enzimáticoDieta (Frutas/Verduras)

Ação do Envelhecimento: Estresse Oxidativo

Glicose + Oxigênio Transportadas para a

Mitocôndria

Ciclos Bioquímicos

Energia + Calor

SuperóxidoO-2

Sistema Antioxidante

EnzimáticoSuperoxido_____H2O2 __CAT __ Água

GPXNão-enzimáticoDieta (Frutas/Verduras)

Ação do Envelhecimento: Estresse Oxidativo

SuperóxidoH202H2O2 + Metais = OH

RADICAIS LIVRES

Moléculas Altamente Reativas

Agem: ProteínasCarboidratos-LipidiosAcidos NucleicosMembranas celularesProdução de produtos metabólicos

Associados a muitos processosdo Envelhecimento e a + de 200 doenças crônicas

Os radicais livres são sempre inimigos?

-Utilizados em rotas metabólicas para produção de moléculas importantes do organismo. Ex. Produção do óxido nitrico-Moléculas fundamentais para o sistema imune inato que combate microorganismos

Quem é o inimigo?

O DESBALANÇO ENTRE A GERAÇÃO DOS RADICAIS LIVRESE O SEU CONTROLE PELOS SISTEMAS ANTIOXIDANTES

Aumento de radicais livres – Morbidade Mortalidade

Diminuição acentuada de radicais livres- Morbidade Mortalidade

-Alteração da taxa de síntese das proteínas-Alteração da taxa de síntese/degradação das proteínas-Alteração na degradação e limpeza dos detritos proteícos-Alteração nas estruturas das macromoléculas:

- Carbonilação de proteínas- Peroxidação de lipídios

-Diminuição na maquinaria de reparo do DNA aumento-A taxa de mutações no DNA o que irá alterar a expressãodos genes.-Alteração na estrutura do cromossomo o que também pode-Alterar a expressão dos genes

Macromoléculas e Envelhecimento

Proteínas - SintetizadasDegradadas

Turnover

Libera aminoácidos

Re-utilizadosLisossomos

ResíduosProteícosExocitose

Eliminados Sistema Urinário

Digestão

Aminoácidos

AmbienteExterno

OrganismoCélulas

Proteínas - SintetizadasDegradadas

Turnover

Libera aminoácidos

Re-utilizadosLisossomos

ACÚMULOResíduosProteícosExocitose

Eliminados Sistema Urinário

Digestão

Aminoácidos

AmbienteExterno

OrganismoCélulas

OXIDAÇÃO

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