CURSO DE EXTENSÃO 2015 Revendo Fisiologia Prof … Aula GUILHERME fisio... · Fisiologia celular...
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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