domingos oliveira - celula e organelos estrutura e funcao

Domingos Oliveira, Vitor Sousa

IAP – FMUC

SAP – HUC

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoSumário

Definição de célula

Tipos de células

Organelos e estrutura celularNúcleoCitoplasmaMembrana plasmática

Interação célula-célula

Conclusões

RER – Retículo endoplasmáticorugosoREL – Retículo endoplamático lisoAparelho de GolgiLisossomasCitoesqueleto e citoplasma

Possui organização molecular que permite desempenhar as funções que caracterizam a vida

Rudolf Virchow – Teoria Celular: “cada animal representa o

somatório de unidades vitais, cada

uma das quais reúne por completo

todas as propriedades da vida”

Célula e Organelos: Estrutura e Função

CélulaUnidade estrutural e funcional dos

seres vivos

Procarióticas – anucleadas/seres unicelulares

Ex: BactériasEucarióticas – com membranas internas e núcleo (caryon)

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoTipos de Célula

Muito variável0,5µm (bactérias) – vários cm (ovos de aves)

organismos multicelulares – 10-30 µmMaioria invisíveis a olho nú

Antoine van Leeuwenhoek (séc. XVII) – microscópio

Robert Hook – utilizou pela primeira vez o termo “célula”

Karl von Baer – “ todos os mamíferos desenvolvem-se a partir de uma célula (zigoto)”

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoTamanho das células

Células têm formas e tamanhos variados

Mas possuem organização interna e compartimentação funcional comuns

Necessidade de membranas que individualizam espaços

estruturais e funcionais, com funções distintas


Interaçõesintermoleculares

Complexos enzimáticos que actuam

sequencialmente num substracto

UnicelularesPluricelulares – permite o desenvolvimento de formas de vida mais complexas

CrescerReproduzir-seProcessar informaçãoResponder a estímulosRealizar reacções químicas

Corpo humano – 100 triliões de células (1014)


Seres vivos

Célula

Síntese e degradação de moléculas e estruturas

Síntese de matriz extra-celular (MEC)

Alteração da forma e locomoção

Controle do fluxo de moléculas entre o meio externo e interno

Receber e processar informações

Regulação da expressão génica

Crescimento e multiplicação

Morte celular programada (apoptose) ou em consequência de agressões

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoFunções Celulares

Núcleo

Organelos intracelulares:

Mitocôndrias, RER, REL, Ap. de Golgi,

lisossomas, peroxissomas, vesículas

Citosol

Citoesqueleto

Membrama plasmática

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCélula eucariótica

Geralmente um só núcleo: hepatócitos podem ser

binucleadosGeralmente em localização

centralForma varia com a forma da

célulaTamanho varia com

metabolismo e conteúdo de DNA

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoNúcleo

Separa núcleo do citoplasma

Duas membranas concêntricas que limitam cavidade – cisterna nuclear

Lâmina nuclear

Face externa com ribossomas e filamentos intermediários

Poros:

Resultam da fusão das membranas

interna e externa

Complexos proteicos que regulam o

fluxo de macromoléculas

Regularmente espaçados

Número varia com o tipo de célula e

com o estado funcional

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoInvólucro Nuclear

Poros/ Estrutura:Dois anéis com arranjo octagonal – anel

citoplasmático e nuclear

Transportador central – tubo com 30nm de

diâmetro

8 raios – ligam aneis e transportador

central

8 filamentos – projectam-se dos anéis e

formam estrutura em cesto de basket, na

vertente interna

Proteínas POM121 e GP120 – ancoramento

do poro no ponto de fusão da bicamada

lipídica


Poros – Transporte passivo ou activo

Moléculas até 9 nm – difusão passivaRNA e proteínas – transporte selectivo (energia)


Polimerases

de DNA e

RNA

Têm sinais de localização

nuclear: sequências

curtas de aa ricas em

lisina e arginina

Reconhecidas por importinas: receptores de

importação

Ran – controla o sentido da translocação de moléculas


Importação nuclear Exportação nuclear

Filamentos intermediários nucleares – laminas (7 tipos):

Tipo A (A, A∆10)

Tipo B (B1; B2; B3)

Tipo C (C1; C2)

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoLâmina nuclear

Laminas – FunçõesLigação da cromatina ao invólucro

Mitose – a fosforilação temporária de laminas

permite a desorganização da lâmina nuclear

Dímeros que se ligam ao

invólucro pelas LAP I e II,

emerina e LBR ligam-se a

poros pelas Nups

Solução aquosa de proteínas, RNA, nucleósidos, nucleótidos e iões onde estão

mergulhados os nucléolos e a cromatina.

Proteínas – transcrição e duplicação de DNA

RNA e DNA polimerasesTopoisomerasesHelicasesoutras

Citoesqueleto / matriz nuclear

Laminasmatrinas MetaloproteínasActinaMiosina I

Proteossoma Nuclear – Hidrólise de proteínas envolvidas no controle do ciclo celular

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoNucleoplasma

Toda a porção do núcleo que se cora e é visível em MO, com excepção do nucléolo

Condensada sob a forma de cromossomas na divisão celular

Grau de condensação varia com o estado funcional e de diferenciação

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCromatina nuclear

Histonas (5):

H1; H2A; H2B; H3; H4 – 3 sequências dispostas em

α hélice ligadas por 2 sequências filamentosas

Acetilação, metilação e fosforilação. Alteram carga

electrostática e interaçcão com o DNA e a

configuração da fibra cromatínica

Não-histonas:

Topoisomerase II – organização e compactação do DNA

em cromossomas

DNA polimerases, helicases, topoisomerases – replicação

e reparação do DNA

Proteínas que activam ou reprimem a expressão génica

HMG (High Motility Group) – reduzem a compactação e

permitem a transcrição

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoEstrutura da cromatina nuclear

Níveis de compactação superiores – dependem de H1 e H3 e de não-histonas

MARs (Matrix Attachement Regions) – sequências ricas em AT – ligam-se a

laminas e à matriz nuclear.

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCromatina nuclear – Níveis de compactação

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCromatina nuclear – Estados funcionais

Eucromatina

Eucromatina activa (10%) – menos

condensada - transcrição

Eucromatina inactiva

Acetilação de histonas – favorece

a transcrição

Ubiquitinação – adição de

ubiquitina a H2A e H2B – expõe o

DNA a RNA polimerases

Heterocromatina

Constitutiva – sequências

altamente repetitivas que não são

transcritas, geralmente no

centrómero e em redor de

constrições secundárias

Facultativa – pode estar

condensada ou descondensada

em diferentes células

Estruturas esféricas não envolvidas por

membrana, 1-7µm ( o tamanho

relaciona-se com a síntese proteica)

Nucléolos grandes e complexos em cél

que produzem muitas proteínas

Geralmente únicos – podem ser 2 ou +

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoNucléolo

Proteínas e RNA ribossómico (rRNA) + pequena quantidade de rDNA

Proteínas e RNAs que participam na transcrição e modificações pós-

transcripcionais de rRNA (snoRNA-small nucleolar RNAs)

Centro fibrilhar

circular e electrolúcido

Componente fibrilhar denso

fibras com 3-5nm podendo

formar uma rede

Componente granular

grânulos de 15nm

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoNucléolo – Estrutura

Processamento final do rRNA – grânulos de rRNA

ligados a proteínas

Contém rDNA, RNA polimerase I, DNA

topoisomerase I e factores de transcrição de

rRNA

Moléculas de rRNA recentemente sintetizadas e

enzimas do processamento pós-transcripcional

Os genes que codificam o rRNA estão localizados nas zonas que após compactação formam as constrições secundárias (NORs – Regiões Organizadoras do Nucléolo)Constrições secundárias dos cromossomas 13, 14, 15, 21 e 22 = 10 NORs – o Homem pode ter até um máximo de 10 nucléolosMaioria das células tem apenas um nucléoloNa telofase pode ocorrer a fusão de nucléolos

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoNucléolo – Síntese de Ribossomas

RNA polimerase inicia a transcrição – rRNA 45S (transcripto primário).

O pré-rRNA tem dois espaçadores externos (ETS) e dois internos (ITS1 e 2)

O pré-rRNA é clivado para retirar os espaçadores e produzir:

rRNA 28S

rRNA 18S

rRNA 58S

Os genes que codificam rRNA 5S não estão dispostos ao acaso no genoma –

depois de transcrito migra para o nucléolo


Proteínas ribossómicas – síntese no citoplasma e importadas para o núcleo

49 proteínas ligam-se a rRNA 28, 58 e 5S = subunidade maior

33 proteínas ligam-se a rRNA 18S = subunidade menor

50% das proteínas ligam-se ao pré-rRNA

Outras ligam-se aquando das clivagens

Algumas ligam-se apenas no citoplasma

Subunidades passam através dos poros


Maturação da partícula reconhecedora do sinal (PRS) – complexo de proteínas e RNA de baixo peso molecular – reconhece as proteínas a ser

secretadas e destina-as para as membranas do RER

Complexação do RNA e proteínas na montagem da telomerase

Processamento de alguns tRNA

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoNucléolo – Outras funções

Cada cromátide resulta da compactação de fibra 30nm para 0,25-2µm de diâmetroEsqueleto metafásico central – proteínas não-histonasFibra de cromatina – liga-se ao esqueleto por alçasSARs (Scaffold attachment regions) – sequências de DNA que se ligam ao esqueleto (MARs)

SMC (strutural maintenance chromossoms)Complexo de condensina – condensação de cromátidesComplexo de coesina – manutenção da união entre as cromátides

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoEstrutura dos cromossomas metafásicos

RER: Retículo Endoplasmático Rugoso

Ribossomas na superfície plasmática

– síntese de proteínas

Cisternas achatadas dispostas

paralelamente

REL – Retículo Endoplasmático Liso

Vesículas globulares ou túbulos

contorcidos que podem ter

continuidade com o RER

Síntese e metabolismo de lípidos

– Cél. de Leydig e da SR

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRetículo endoplasmático (RE)

Diferenciadas:

RER – Síntese, segregação e processamento de proteínas constituintes de

membranas e para secreção

REL – Síntese de lipidos, degradação de glicogénio, regulação de Ca2+,

destoxificação

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRE: Funções

Comuns:

Segregação dos produtos sintetizados nas membranasSuporte mecânico ao citosol

Cada 3 nucleótidos (codão) da mRNA codificam um aa (aminoácido)

A subunidade menor do ribossoma liga-se ao codão da extremidade 5’. Este codão liga-se ao aa transportado pelo tRNA

A subunidade maior liga-se à menor

O ribossoma desloca-se ao longo da mRNA formando-se a cadeia polipeptídicaQuando um ribossoma passa para o codão seguinte liga-se um novo ribossoma –poliribossomaO nº de ribossomas e o nº de cadeias polopeptídicas que se ligam e formam depende do tamanho de mRNA

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRER: Síntese de proteínas

Sequência sinal – sequência de 20 aa, 1º segmento da cadeia polipeptídica a ser traduzida ( 8 ou + aa apolares)

Reconhecida por PRS (partícula reconhecedora do sinal) no citosol (cadeia de RNA 7S)

A ligação da PRS interrompe a tradução

A PRS liga-se a receptor – proteína intrínseca do RER – separa-se da cadeia polipeptídica e a subunidade maior

liga-se a complexo proteíco e a tradução reinicia-se

A cadeia polipeptídica é trasportada pelos translocões (canais aquosos)


O complexo Sec61 reconhece a

subunidade maior

A sequência sinal liga-se à Sec61 e

causa alteração conformacional

A proteína BIP (binding protein)

separa-se do túnel permitindo que

a cadeia polipeptídica passe

A peptidase sinal cliva a sequência

sinal e a restante cadeia é

libertada na cisterna

O complexo OST adiciona

oligossacarideos


Se a proteína é destinada às membranas

do RE, Golgi ou lisossomas não é

libertada na cisterna

Parte da proteína permanece na

espessura da membrana

A seguir à sequência sinal há sequência

de paragem de transferência que é

hidrofóbica e com conformação em

αhélice – bloqueia a tradução – a Sec61

abre lateralmente – a proteína passa

para a bicamada lipidica

A extremidade amino terminal fica

orientada para o citosol


Chaperonas – ligam-se às proteínas e permitem o correcto dobramento

Impedem a agregação de proteínas

Impedem que se formem pontes de dissulfito entre aa sulfatados

Controle de qualidade – proteínas mal dobradas retornam ao citosol para

serem degradadas

Chaperonas

Calnexina – proteína intrínseca,

actividade depende de Ca2+ , actua em

glicoproteínas

Calreticulina – actividade depende de

Ca2+ , actua em glicoproteínas

BIP – depende de ATP, actua em

proteínas não glicosiladas

Dissulfeto –isomerase – cataliza pontes

dissulfito entre resíduos de cisteína


Vesículas de transporte que brotam do RE e que se fundem com as

membranas do complexo de Golgi.

RE transicional ou elemento transicional – sem poliribossomas

As vesículas fundem-se para formar o compartimento intermediário RE-Golgi, onde

ocorre selecção de moléculas

As que saíram erradamente retornam ao RE por vesículas

As restantes são transportadas para as cisternas cis do ap. de Golgi

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRER: Exportação de proteínas

A manutenção de proteínas no RE depende de concentração de Ca2+ e de

sequências de aa (sinais de destinação)

Dois mecanismos: retenção e recuperação das proteínas que já saíram do RE

Proteínas solúveis do RESequência KDEL ou HDEL (Lys/Hys-Asp-Glu-Leu)

Proteínas transmembranares do RESequência KKXX ou KXKXX X= qualquer aa

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRE: Proteínas residentes

Síntese de Lípidos:

Fosfolipidos e colesterol

Alguns são modificados no aparelho de Golgi – esfingomielina e glicolipidos

Desintoxicação (herbicidas, corantes alimentares, fármacos, conservantes)

Reacções de hidroxilaçãoCitocromo P450 e sua reductaseO O2 é usado para formar grupos hidroxil solúveis em H20

Controle de [Ca2+]

Proteínas com função de canais de Ca2+ (saída de Ca2+) e de bombas de Ca2+

(entrada Ca2+)Calsequestrina e chaperonas ( BIP, calreticulina e dissulfito-isomerase) liga o Ca2+ dentro das cisternas – a maioria não está livre nas cisternas

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRE: Outras Funções

Metabolismo do glicogénio

Glicogenólise – obtenção de glicose, depende da acção consecutiva de 4 enzimas, uma no

REL e as restantes no citosol

Glicose-6-fosfato obtida no citosol é transportada para as cisternas pela T1(transportador

específico)

A fosfatase liberta o fosfato e a glicose – transportada para o citosol pelas T2 e T3

A glicose deixa a célula por outro transportador

Hepatócitos e células musculares lisas podem acumular glicogénio no citosol

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRE: Outras funções

Camilo Golgi – 1898

Geralmente único e junto ao núcleo,

cerca dos centríolos

Nas células secretoras é muito

desenvolvido

Tamanho varia com o tipo celular

Pequeno – cél muscularesMédio – cél enteroendócrinasGrande – cél secretoras – cél caliciformes do intestino

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoComplexo de Golgi

Pilhas de 3 a 8 sáculos membranosos

achatados, curvos, que delimitam

cisternas

Face concava virada para o RE:Face cis (aquém de) ou face proximal

(mais próxima do núcleo e do RE)

Face convexa voltada para o núcleo:Face trans (além de) ou face distal e

voltada para a membrana plasmática

Vesículas esféricas associadas a sáculos

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoComplexo de Golgi

Cada pilha + vesículas associadas = dictossomo – unidade do complexo

Os compartimentos intermediários movem-se em associação a

microtubulos e fundem-se para formar a rede cis do Golgi

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoRede cis do Complexo de Golgi

As vesículas que brotam do elemento

transicional do RE fundem-se e formam o

compartimento intermediário

Membranas lipoproteicas

Lipidos Fosfolipidos Fosfatidilcolina

(40%) Esfingomielina

Fosfatidiletanolamina

Fosfatidilinositol

Fosfatidilserina

Colesterol

Lipidos apolares

Proteínas Glicosiltransferases

(60%) Sulfotransferases

Fosfotransferases, outras

Cisternas – solução aquosa com proteínas e glicoproteínas

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoComplexo de Golgi: Composição química

Hidrólise parcial de fracção glicídica de glicoproteínas

Adição de oligossacarídeos em grupos OH de aa treonina e serina

Processamento de proteínas para os lisossomas, secretadas e da membrana

Síntese da porção glicídica dos proteoglicanos

Metabolismo de lipidos – síntese de glicolípidos, de esfingomielina a partir de ceramida e fosfatidilcolinaSulfatação de proteínas, lípidos, glícidos, glicoproteínas e glicosaminoglicanos

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoComplexo de Golgi: Modificações Moleculares

As proteínas, lípidos e polissacarídeos são transportados pela via secretora

por vesículas que brotam da rede trans do Golgi

Via do fluxo contínuo:

Vesículas transportadas para a membrana.

Incorporação de lípidos na membrana

Secreção

Retenção de proteínas no Golgi:

Curtos segmentos de 15 aa em α hélice contribuem para a retenção

Via constitutiva:

Via Secretora Não regulada (secreção contínua de proteínas):

Fibroblastos – colagéneo

Hepatócitos – proteínas do soro

Via Secretora Regulada (macromoléculas secretadas em resposta a sinais extra-

celulares – vesículas maiores e com participação de microtubulos):

Hormonas

Neurotransmissores

Enzimas digestivas

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoComplexo de Golgi: Exportação de Macromoléculas

Tipos de vesículas:

Vesículas recobertas por Clatrina

Vesículas recobertas por proteína coatomero (COP)

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoTransporte intracitoplasmático por vesículas

Vesículas recobertas por Clatrina:

Transporte de macromoléculas do meio extra-celularTransporte de enzimas lisossómicasReciclagem de receptores de Manose-6-P para a rede trans

Clatrina forma rede que envolve a membrana da vesícula.

Liga-se à membrana através de proteínas Adaptinas

As Adaptinas ligam-se à superfície citosólica dos receptores

transmembranares que reconhecem a molécula a

transportar

As Clatrinas ligam-se às Adaptinas e formam uma rede que

causa deformação da membrana e evaginação

A Dinamina causa a fissão da membrana com gasto de GTP.

Enrola-se em torno da membrana. Após hidrólise de GTP

ocorre alteração conformacional que causa

estrangulamento da membrana e fissão


Vesículas recobertas por COP (coat proteins) – Origem no RE e no aparelho de Golgi

COP I – Brotam do Golgi

Transporte entre sáculos do Golgi, do Golgi para REReciclagem de moléculas como receptores Transporte para a membrana plasmática

COP II – Brotam do RE

Transporte do RE para o Golgi


Reconhecem domínios de proteínas presentes

na membrana

Ligam-se e estabelecem interacções laterais –

deformação da membrana – evaginação

A ligação das COP requer GTP

Após hidrólise as COP separam-se das

vesículas

Fusão de vesículas com membranas Proteínas SNAREs:

Proteínas intrínsecas da membrana da vesícula e

do organelo:

v-SNAREs – da vesícula

t-SNAREs – do alvo

Os domínios citoplasmáticos de v-SNAREs

reconhecem os domínios de t-SNAREs

Permitem a proximidade entre a vesícula e o

organelo – fusão

Vesículas transportadas pelos microtubulos


Processamento de proteínas em vesículas:

Condensação com formação de grânulos de secreção

Por acidificação induzida pela bomba de protões – consumo de ATP

Clivagem da sequência sinal imediatamente antes da secreção

Pró-proteínas – proteínas activas

Pró-insulina – insulina

Clivagem de poliproteínas com formação de vários polipeptideos


Os níveis de proteínas dependem da síntese e da taxa de degradação

A vida média das proteínas varia muito:

Factores de transcrição – curta

Enzimas da glicólise – muito longa

Enzimas que iniciam a replicação de DNA – muito curta

Os aa terminais podem determinar a duração da proteínas

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoVias de degradação de proteínas

Duas vias de degradação de proteínas:

Via da Ubiquitina-proteossoma

Via lisossómica

Degradam organelos e moléculas introduzidas nas células por pinocitose e fagocitose

Não degradam moléculas individuais que já tenham desempenhado a sua função ou que tenham defeito ou não sejam funcionais

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoVias de degradação de proteínas: Lisossomas

Degradação selectiva de proteínas não funcionais, defeituosas ou que já

tenham desempenhado a sua função

A degradação é feita por complexo multi-enzimático denominado

proteossomas 26S ou proteossoma

Formato cilíndrico

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoVias de degradação de proteínas: Proteossoma

Câmara central – 4 anéis sobrepostos 2α e 2β,

cada constituído por várias enzimas . Os 2

anéis internos têm enzimas proteolíticas cada

com 3 sítios activos voltados para o interior da

câmara – a degradação ocorre em ambiente

isolado

Complexo 19S – regulam a actividade do

proteossoma – abertura e desnaturação de

proteínas

A ubiquitina liga-se a todos os resíduos aa lisina

das proteínas

As enzimas E1, E2 e E3 actuam em sequência

permitindo a ligação da ubiquitina livre no

citoplasma

A E1 cliva ATP activando a ubiquitina e transfere-

a para a E2. Esta apresenta a ubiquitina à E3 que

interage também com a proteína a ser degradada

O complexo é reconhecido pelo complexo 19S

com actividade ATPase, que permite a libertação

da ubiquitina e a desnaturação da proteína que

entra na câmara para ser decomposta nos aa que

regressam para o citoplasma

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoVias de degradação de proteínas: Proteossoma

Organelos arredondados / alongados

Distribuem-se pelo citoplasma e mudam de posição por acção do

citoesqueleto

Localizam-se perto de locais de consumo de energia

Epitélios ciliados – junto aos cíliosEspermatozóides – junto à porção inicial do flageloCél. Musc. estriadas – entre os feixes de miofibrilhas

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMitocôndria

Duas membranas que delimitam a matriz mitocondrial:

Membrana externaMembrana interna:

Possui invaginações (cristas) que

aumentam a superfície

Corpúsculos elementares (10nm) – onde

se gera o ATP e calor

Enzimas e proteínas da cadeia de

transporte de electrões

Proteínas de transporte activo

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMitocôndria: Estrutura

Contém substância finamente granulosa com Ca2+

DNA mitocondrial

Enzimas do ciclo de Krebs, da β-oxidação de ácidos gordos, da replicação e tradução do DNA mitocondrial

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMitocôndria: Matriz

DNA mitocondrial:

16569 nucleótidos2 genes de rRNA, 22 de tRNA e 13 genes de mRNA – 37 genesCadeias duplas circulares

Proteínas mitocondriais:

Maioria sintetizadas no citosol, com sinal de endereçamento

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMitocôndria: Genoma

As células usam a energia de um composto intermédio – ATP (adenosina trifosfato) e não directamente de hidratos de carbono ou gorduras

O ATP é geralmente produzido a partir de glicose e ácidos gordos

Durante o repouso, as células usam sobretudo glicoseNo exercício há mobilização de ácidos gordos

O ATP tem duas ligações ricas em energia. Quando uma se rompe liberta 10 Kcal por mole

Geralmente é rompida apenas uma ligação rica em energia ATP ADP + Pi


Citoplasma contêm energia acumulada sob a forma de ATP – reserva instável e mais acessível (a enzima ATPase é abundante na célula)

TG – energia concentrada e mais estável

Glicogénio – energia concentrada e mais estável

A queima da glicose produz CO2 , H2O e calor (energia) = 690Kcal/mole de glicose –destruiria a célula

Na célula a oxidação de nutrientes é mais lenta. Consome O2 e produz CO2, sendo designada como respiração celular


2 mecanismos de obtenção de energia

Glicólise anaeróbia: Citosol

Fosforilação oxidativa: Mitôndrias

Participação de 11 enzimas no citosol

2ADP + 2Pi + glicose 2ATP + 2 piruvato

Sem consumo de O2

A célula armazena 20 Kcal/mole de glicose

Processo pouco eficiente

Das 640Kcal da glicose só se obtém 20 Kcal

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMitocôndria: Glicólise Anaeróbia

Por cada mole de glicose – 36 moles de ATP

3 mecanismos:

Síntese de acetil-CoACiclo do ácido cítricoSistema transportador de electrões

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMitocôndria: Fosforilação Oxidativa

Síntese de Acetil-CoA:

Piruvato derivado da glicólise e da oxidação de ácidos gordos atravessa as membranas mitondriais e na matriz gera acetato que se liga à CoA para formar a Acetil-CoA

Complexo da desidrogenase do piruvato – cópias múltiplas de 3 enzimas, 5 coenzimas e 2 proteínas reguladoras

Piruvato – Acetil-CoA + CO2

Ácidos gordos, por β oxidação na matriz que remove dois C, produzem 1 Acetil-CoA por volta do ciclo


Ciclo do ácido cítrico / de Krebs / ácidos tricarboxílicos

No início a Acetil-CoA condensa-se com ácido oxaloacético produzindo ácido cítrico

Ciclo de alterações que dá origem a ác oxaloacético, reiniciando o ciclo

Desidrogenases – produção de H, que permite fornecer electrões e protões

Descarboxilases – síntese de CO2 e 2ATP


Principal função é a produção de

electrões com alta energia

Fornece metabolitos para a síntese

de aa e hidratos de carbono

Sistema transportador de electrões

Enzimas e compostos não-enzimáticos cuja função é transportar electrõesCitocromos são compostos ricos em ferro

Os electrões cedem a sua energia em 3 locais da cadeia onde ocorre a síntese de ATP36 moles de ATP por mole de glicose

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38ATP


A energia dos electrões promove o fluxo de H+

A energia do fluxo retrógrado de H+ pelos corpúsculos elementares é usada para gerar ATP

Termogenina – a passagem de H+ gera calor – usada no tecido adiposo multilocular de animais que hibernam


Separa meio intra-celular de extra-celular

Controla a entrada e saída de substâncias

Manutenção da constância do meio intra-celular

Reconhecimento de outras células e moléculas

Ligações inter-celulares

Ligações com a matriz extra-celular

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMembrana Plasmática: Funções Básicas

Dupla camada lipídica fluida e contínua onde estão inseridas proteínas, constituindo um mosaico fluído

Cadeias hidrofóbicas voltadas para o interior

Cabeças polares hidrofílicas voltadas para o exterior e citosol

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMembrana Plasmática: Estrutura

Três camadas:

Uma hidrofóbica médiaDuas hidrofílicas – interna e externa

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMembrana Plasmática: Lípidos

Fosfolipidos fosfoglicerideos fosfatidilcolinafosfatidiletanolaminafosfaqtidilserinafosfatidiltronina

esfingolipidos

Colesterol e esteres de colesterol

Glicolipídos glicoesfingolipidos

Integrais:

Transmembranares

Não transmembranares

Periféricas ou extrínsecas

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMembrana Plasmática: Proteínas

Espectrina – extrínseca da face interna, forma malha interna responsável

pela forma do GV

Proteína banda 3 – transmembranar de passagem múltipla

troca de HCO- (sai) e CL- (entra) nos capilares do pulmão durante a difusão de CO2

Glicoforina – intrínseca transmembranar

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMembrana Plasmática: Proteínas do Glóbulo Vermelho (GV)

É assimétrica na composição:

Camada externa – predomina fosfatidilcolinaCamada interna – predomina fosfatidiletanolamina e fosfatidilserinaGlicolípidos e glicoproteínas com açucares orientados para a face externa e não para a face internaProteínas periféricas concentradas na face internaFace externa – Glicocálice

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMembrana Plasmática

Glicocálice – região da face externa rica em hidratos de carbono ligados a

lipidos e protéinas

Glicoproteínas (porção glicídica)GlicolipidosProteoglicanos (secretados e adsorvidos pela superfície)

Fibronectina + vinculina + proteína intrinseca 140KDa + actina = Fibronexus

Laminina – glicoproteína secretada - liga-se ao colagénio


Participa no reconhecimento celular:

Glicoproteínas – Complexo Major de Histocompatibilidade

Exemplo: Se cultivarmos uma mistura de hepatócitos e de cél renais, tendem

a formar-se 2 grupos de células, um de hepatócitos e outro de cél renais


Compostos hidrofóbicos (ácidos gordos, anstesicos e

hormonas esteróides)

Compostos hidrofílicos

Transporte activo

Difusão facilitada

Permeabilidade à água“Poros funcionais” – proteínas

transmembranares que constituem caminhos hidrófilos

para iões e moléculas

Difusão passivaDepende de gradiente de concentração. A

agitação térmica do soluto impulsiona o soluto.

Sem gasto de energia

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoMembrana Plasmática e Transporte Celular

Transporte activo – consumo de energiaContra gradiente de concentraçãoEx: transporte de Na+ da célula para o meio extra-celular – tem de ser vencido gradiente de concentração e eléctrico

Difusão facilitada – sem gasto de energiaGlicose e alguns aaTransporte a favor de gradiente de concentração. A velocidade aumenta até se atingir o ponto de saturação (quando todas as moléculas de transporte ou permeases estão ocupadas)A glicose liga-se à permease - ocorre alt. conformacional com abertura de um canal – a glicose passa e a permease volta àconfiguração inicial


Transporte impulsionado por gradientes iónicosUtiliza a energia potencial de gradientes iónicos para transportar

iões e moléculas

Simporte (mesmo sentido) glicose e Na+ no intestino delgado

Antiporte(sentidos opostos) hidratos de carbono e aa

Transporte em quantidadeTransferência de grupos de macromoléculas ou partículas

Fagocitose Pinocitose


FagocitoseInteracção de partículas com moléculas específicas na superfície da célulaFormação de pseudópodes – envolvem as moléculas / partículasFormação de fagossoma que é puxado pelo citoesqueleto e funde-se com lisossomas


No caso dos macrófagos as bactérias recobertas por Igs ligam-se a receptores do

segmento Fc das Igs

Os bacilos da tuberculse secretam substancia que impede a fusão com lisossomas

Os bacilos da lepra envolvem-se com cápsula resistente às enzimas dos lisossomas

O trypanossoma cruzi digere a membrana do fagossoma e torna-se livre no citoplasma

(D. Chagas)

Pinocitose

Englobamento de gotículas líquidas com macromoléculas em solução

2 tipos: selectiva / não selectiva

EX: Cél precursoras de GV englogam transferrina que se liga a receptores de

transferrina


Papel no metabolismo celular20 a 30% do peso do citoplasma são proteínas20 a 50% das proteínas da célula

O citosol contêm o citoesqueleto:

Filamentos de actinaFilamentos intermediáriosMicrotúbulos

As proteínas motoras permitem deslocamentos intra-celulares de partículas e

organelos

DineínasCinesinas causam deslocamentos em associação com filamentos de actina ou microtúbulos

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCitoplasma

Rede de proteínas que se estendem pelo citoplasmaConfere suporte mecânico / estruturalParticipação na posição dos organelos e organização geral do citoplasmaResponsável pelos movimentos celulares

Movimentos da célulaTransporte de organelos e estruturas (cromossomas)

Três tipos de proteínas

Filamentos de actina

Filamentos intermediários

Microtubulos

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCitoesqueleto

5 a 7nm (finos)

Feixes de actina

Redes de actina

Adesões focais e junções aderentes

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCitoesqueleto: Filamentos de actina

Os filamentos de actina formam redes que se

associam a proteínas formando o cortex

celular que determina a forma celular e o

movimento celular

Mais estáveis que filamentos de actina e microtúbulos:

Não são constituídos por monómeros

Não têm papel directo na contracção molecular nem nos

movimentos de organelosFunções estruturais:

Frequentes em células que sofrem atrito (epiderme), axónios e

células musculares

Estrutura idêntica: agregados de 3 cadeias polipeptídicas enroladas em héliceFormadas por proteínas fibrosas e não globulares

Tipos:

Queratinas

Vimentina

Desmina

Laminas A, B e C

Neurofilamentos

PLAP – Proteína acida fibrilhar glial

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCitoesqueleto: Filamentos Intermediários

Filamentos intermediários – 8 a 10nm (intermédios entre actina e miosina)

Agregam-se espontaneamente sem gasto de energia

Filamentos de queratinaEpitélios e estruturas derivadas

30 queratinas diferentes

Filamentos de vimentinaFibroblastos e células mesenquimatosas

Macrófagos, cél musculares lisas e outras

DesminaCél musculares lisas e linhas Z de cél musc estriadas

NF Axónios

GFAPAstrócitos e cél de Schwann

Laminas (A, B e C) – lâmina nuclear


Microtubulos – cilindros longos e delgados (24nm de diâmetro)

Formados por associação de dímeros de tubulina α e β

Em secção mostra um anel de 13 dímeros

A polimerização e despolimerização são processos dinâmicos dependentes de Ca2+ e

de proteínas associadas a microtubulos (MAPS)

Funções:Transporte intracelular de partículasDeslocamento dos cromossomas na mitoseManutenção da forma celularMovimentos celulares – cílios e flagelos


Cílindros de 150 nm de diâmetro e 300-500 nm de comprimentoLocalizados junto ao núcleo e aparelho de Golgi numa região designada centrossomo ou centrocelularCentrossomo é um MOTC – centro de organização de microtubulos9 conjuntos de 3 microtúbulos, o A completo e o B e C partilhando dímeros de tubulinaCada célula tem um par de centríolos dispostos em ângulo recto

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoCentríolos

Os microtubulos são responsáveis por grande variedade de movimentos

O movimento é baseado na acção das proteínas motoras

As cinesinas deslocam-se para a extremidade + do microtubulo

As dineínas movem-se para a extremidade – do microtubulo

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoProteínas motoras: Cinesinas e Dineínas

CinesinaCabeça globular amino terminal – zona motora que se liga ao

microtubulo e ATP

Cauda formada sobretudo por cadeias leves – ligação a

vesículas e organelos

Dineína2 a 3 cadeias pesadas complexadas com várias cadeias leves

e intermédias

cadeias pesadas – domínio motor de ligação ao ATP

Zona mais basal – cadeias leves e intermédias – ligação a

organelos

Mediada por proteínas transmembranares (CAMs):

SelectinasIntegrinasCaderinasSuperfamília das imunoglobulinas

Junções:

Ancoramento

Desmossomas

Hemidesmossomas

Junções aderentes

Oclusivas / compactas

Comunicantes

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoAdesão Celular

A célula constitui unidade estrutural e funcional de vida e apresenta grande complexidade

A célula eucariótica possui núcleo e organelos envolvidos por membrana

O núcleo contém o material genético (DNA) e nele ocorre a transcrição do DNA, bem como a síntese de ribossomas. O invólucro nuclear contém poros que permitem o

transporte passivo e activo de moléculas

O citoplasma é complexo, sendo composto de citosol e citoesqueleto que suportam diferentes organelos envolvidos por membrana

O RE tem funções de síntese, processamento e segregação de proteínas constituintes de membranas ou de secreção, síntese de lípidos, degradação de

glicogénio e destoxificação

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoConclusões

O complexo de Golgi é local de modificações de lípidos e proteínas e tem papel na

destinação e exportação de macromoléculas

O transporte intra-citoplasmático faz-se por vesículas recobertas por Clatrina ou

COPs

As vias de degradação proteica incluem a via lisossómica e do proteossoma

A mitocôndria tem capacidade de produzir energia (ATP)

A membrana plasmática é uma estrutura complexa com múltiplas funções

O citoesqueleto tem funções estruturais, no controle da forma celular e no

movimento das células e de organelos e partículas no meio intra-celular

Célula e Organelos: Estrutura e FunçãoConclusões

Domingos Oliveira, Vitor Sousa

IAP – FMUC

SAP – HUC

domingos oliveira - celula e organelos estrutura e funcao

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