Fisiologia

celular

CURSO DE EXTENSÃO 2015

Revendo Fisiologia

Prof Guilherme Baldo

O CITOPLASMA

• Citoesqueleto

• Organelas celulares

• Citosol

– Retículo endoplasmático rugoso (RER)

– Retículo endoplasmático liso (REL)

– Golgi

– Lisossomos

– Peroxissomos

– Mitocôndrias

RIBOSSOMOS• Partículas pequenas compostas por 2 subunidades distintas,

cada uma contendo proteínas características e RNAsribossomais (RNAr)

A síntese de proteínas ocorre nos ribossomoslivres no citosol ou associados à superfície doRER.

• Locais de Síntese Proteica

• Liso • Rugoso

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO

• Presença de ribossomos: intensa síntese proteica;• Organela abundante em células especializadas em secreção de

proteínas;

Corpúsculos

de Nissl (RER)

Neurônio

Funções:

• PRINCIPAL secreção de proteínas

• Segregar proteínas Secreção

Lisossomais

Membrana plasmática

• Modificações pós-traducionais de proteínas Sulfatação

Dobramento

Glicosilação Inicial

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO

Retículo endoplasmático liso

• Anatomicamente semelhante ao RER

• Não possui ribossomos na superfície

Organela abundante em células do fígado, adrenal e gônadas.

-Adrenal: modificação das enzimas necessárias para a síntese de hormônios esteróides-Fígado: oxidação e metilação para neutralização de substâncias tóxicas

Funções

• Síntese de esteróides (gônadas e adrenais)

• Responsável pela síntese de quase todos os lipídeos que compõe asmembranas celulares (fosfolipídeos, glicolipídeos e colesterol)

• Conversão de substâncias tóxicas (álcool e medicamentos) emsubstâncias inócuas ou de fácil excreção (hepatócitos)

– conjugação, oxidação e metilação

• Principal reservatório de Ca++ no citoplasma

– retículo sarcoplasmático (célula muscular)

Retículo endoplasmático liso

Aparelho de Golgi •Constituído por cisternas achatadas, encurvadas e delimitadas pormembranas (3 – 20 cisternas)• Periferia de cada cisterna é dilatada e associada a vesículas queestão se fundindo ou separando

* Camilo Golgi

- Completa as modificações pós tradução- “Empacota” as proteínas em vesículas- Direciona as proteínas para determinado local (“endereçamento”)

- Glicosilação- Sulfatação- Fosforilação

FUNÇÕES

Lisossomos

São organelas envoltas por membrana quecontêm uma variedade de enzimas capazesde hidrolisar todos os tipos de polímerosbiológicos

"Sistema Digestivo da Célula"

Enzimas de Degradação

– macromoléculas

– partículas

– restos celulares

– organelas esgotadas

Funções

Peroxissomos (Microcorpos)

São organelas pequenas, delimitadas por membrana, que contêm enzimas envolvidas em uma grande variedade de reações metabólicas

• Utilizam O2 para remover átomos de H associados a substratosorgânicos específicos (ácidos graxos, aminoácidos, purinas,ácido úrico)

• Catalase neutraliza H2O2

RH2 + O2 R + H2O2

Desintoxicação

-rim e fígado: etanol

MITOCÔNDRIAS

São organelas presentes em todas as células eucarióticas.

Grande mobilidade-localização sítios > necessidade ATP

Função principal produção ATP

Responsáveis degradação decarboidratos e ácidos graxos,que são convertidos em ATPpelo processo de fosforilaçãooxidativa

Membranas celulares

• Delimita o espaço celular, definindo sua extensão;

• Mantém a integridade celular;

• Permeabilidade seletiva;

• Comunicação celular;

Componente lipídico

Componente proteico

Componente glicídico

Composição química

Componente lipídico (50% da massa) –fosfolipideos,colesterol e glicolipideos- anfipáticos.

Composição química

Cabeça – polar (aminoalcool + fosfato + glicerol)Cauda – apolar (hidrocarbonetos 14 a 24 carbonos)

Composição química

UMA MICELA E UMA PORÇÃO DE BICAMADA DE LIPÍDIOS

UM LIPOSSOMO

Organização dos fosfolipídios em bicamada

• Fluidez da membrana

- Influenciada pelo:

- Tamanho e saturação das caudas dos fosfolipídeos;

- Presença do colesterol;

Composição química

• Glicolipideos

Composição química

- Camada externa daMembrana;

- Originam-se da esfingosina;

- Participam da formação doglicocálice;

Componente proteico – proteínas inseridas nabicamada

Composição química

Proteínas periféricas ou extrínsecas

Interagem de forma fraca com a

bicamada lipídica

Proteínas integrais

Interagem de forma bastante forte

com a membrana

Podem atravessar a bicamada

mais de uma vez, chegando a

formar canais

Enquanto lipídeos são responsáveis pela estrutura básica damembrana, proteínas tem funções especificas:

• transporte

• estruturas de ligação entre a célula e a matriz extracelular

• receptores desencadeando resposta intracelular (sinalização)

• enzimas

Composição química

Componente glicídico - glicocálice Porção glicídica das moléculas de glicolipídios e

glicoproteínas

Composição química

Modelo do Mosaico Fluido

Modelo do Mosaico fluido –membranas biológicasformadas por uma bicamada de lipídios, na qual estãoinseridas diversas proteínas

Membrana LIPOPROTÉICA

Bicamada de LipídiosProteínas

Permeabilidade da membrana

• Ambiente interno e externo da membrana tem composições diferentes

Permeabilidade por bicamada lipídica

Transporte passivo- difusão facilitada

Transporte passivo de íons pela membrana

• O transporte passivo de íons pode sermediado por canais iônicos simples oudependente de ativador;

Transporte ativo pela membrana

Bomba- Na+-K+-ATPase Co-transportador Na/Glicose

Conseqüências do transporte de íons: eletricidade biológica

Potencial de repouso

Movimento de íons através da membrana depende de:

- da permeabilidade da membrana ao íon (número de canais);

- de forças externas que impulsionem o movimento

- Gradiente de concentração (força química)

- Potencial elétrico (força elétrica).

Potencial de repouso em uma célula permeável apenas ao K+

Potencial de repouso em uma célula permeável ao K+ e Na+

Manutenção do Potencial de Repouso

Bomba Na+-K+-ATPase

O potencial de repouso

Potencial de ação

• Rápidas alterações no potencial de membrana utilizados paratransmissão de sinais nervosos.

Abertura de canais de sódio com portão

Potencial de ação

Intervenções farmacológicas sobre a geração do potencial de ação

Anestésicos locais

(lidocaina, procaina)

Interferem com a

abertura dos canais de

Na+

Impedem alastramento

do potencial de ação

Lidocaina

Procaina

Fases do potencial de ação

• Tipo de condução: contínua

Propagação do potencial de ação

• Tipo de condução: saltatória- permite uma propagação mais rápida dos sinais.

• Doenças desmielinizantes

- X-ALD

- Esclerose múltipla

Propagação do potencial de ação em neurônios mielinizados

TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS E

PARTÍCULAS

Exocitose e Endocitose

Fagocitose e Endocitose

FAGOCITOSE

IMUNOGLOBULINA

- AC

Região FC

PINOCITOSE

Endocitose

Vírus envelopados

Virus Influenza

Formas de sinalização e comunicação celular

Tópicos a serem abordados

• Características e mecanismos moleculares da

comunicação celular

• Tipos de transdutores de sinais e sua ação

Tópicos a serem abordados

1) Receptores acoplados a proteínas G

2) Canais iônicos

3) Receptores enzimáticos

• Regulação das vias de sinalização celular.

Princípios de sinalização celular

Proteínas, peptídeos,

gases, lipídeos...

Intra ou extracelulares

Segundo-

mensageiros,

fosforilação de

proteínas, alteração

na expressão gênica.

Comunicação celular

1. Transferência direta de sinais elétricos e químicosatravés de junções comunicantes entre célulasadjacentes;

2. Comunicação local por substâncias químicas que sedifundem no meio extracelular

3. Comunicação à longa distância pela combinação desinais elétricos transportados por células nervosas esinais químicos transportados no sangue

Tipos de comunicação

Comunicação por sinapses

- Permite comunicação rápida a longas distâncias;

- Pode ser realizada entre 2 neurônios ou neurônio -célula efetora

Como as células reconhecem os estímulos

Especificidade dos receptores

Receptores intracelulares

- Vitamina D

- Hormônios esteróides

- Oxido nítrico

- Hormônios da tireóide

Resposta primária e secundária

Ativação de genes de resposta primária

Síntese de novas proteínas

Ativação de genes de resposta secundária

Moléculas com receptor intracelular

Receptores de superfície celular

Funcionam por transdução de sinal(converte um tipo de sinal -estimulo- em outro- mensageiros)

Receptores ligados a proteína G

-Maior família de receptores de

superfície celular

-Todos possuem uma estrutura similar:

cadeia única de peptídeo que

atravessa a membrana sete vezes.

- Componentes essenciais: receptor na

membrana, proteína G para transmitir o

sinal e uma enzima intracelular que

gera um segundo mensageiro

Ativação dos receptores ligados a

proteína G

1. Ligante liga-se ao

receptor

2. O receptor muda de

conformação e troca GDP

por GTP na subunidade

alfa da proteína G

3. Subunidade alfa ativa

adenilil ciclase

4. Adenilil ciclase catalisa

formação de AMPc, o

segundo mensageiro.

Proteínas G produzem AMPc como segundo mensageiro

Proteínas G produzem DAG e IP3

como segundos mensageiros

• Proteínas transmembrana;

• Domínio de interação com o ligantena parte extracelular e com domíniointerno associado a enzimas, ou comatividade enzimática intrínseca;

• 6 classes

- Tirosina cinases

- Associados a tirosina-cinase

- Serinatreonina-cinases

- Associados a histidina-cinase

- Guanilil-ciclase

- Tirosina fosfatases

Receptores associados a enzimas

• Interação com o ligante induz a dimerização do receptor;

• Isso aproxima os domínios cinase de 2 receptores, que se transfosforilam

• Proteínas sinalizadoras intracelulares se ligam nestes sítios e se ativam;

Receptores tirosina-cinases

Exemplo: Ras-MAP-cinases

Proteínas sinalizadoras que atuam via

receptores tirosina-cinases

Proteina-sinal Receptores Respostas

Insulina Receptor de insulina

Estimula uso de carboidratos e síntese

protéica

Fator de crescimento endotelial vascular (VEGF)

Receptor de VEGF Angiogênese

Fator de crescimento epidérmico (EGF)

Receptores EGF Sobrevivência, crescimento, diferenciação

Fatores de crescimento de fibroblasto (FGFs)

Receptores de FGF Proliferação de vários tipos celulares, inibem

diferenciação.

• Envolvidos na sinalizaçãosináptica rápida;

• Alteram por um período curto apermeabilidade da membranaaos ions

• Maioria são proteínastransmembrana de múltiplaspassagens

Receptores associados a canais iônicos

Regulação das vias de sinalização

- Retirada do estimulo;

- Regulação no número de receptores

- Saturação de enzimas e receptores;

- Degradação do 2o mensageiro;

• Alberts. Biologia Molecular da Célula, 5 edição, Artmed 2010.

• Cell signal biology, disponível em http://www.biochemj.org/csb/

Referências e leitura sugerida

Guyton e Hall. Tratado de fisiologia médica 12a edição, 2011.

- Cap 2- A célula e suas funções

- Cap 4- O transporte de substancias através das membranas celulares

- Cap 5- Potenciais de membrana e potencial de ação

Alberts. Biologia Molecular da célula. 5a edição, 2010.

- Cap 10- Estrutura da membrana

- Cap 11- Transporte de membrana de pequenas moléculas e propriedades elétricas das membranas

Sugestões de leitura