Unidade 5: Citoplasma e
Compartimentos Intracelulares
Parte: II
Disciplina: Biologia Celular e Molecular
Centro de Ciências da Saúde
Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
[email protected]
Pró Reitoria de Pesquisa e de Pós Graduação – Bloco L
Unidade 5 – Citoplasma e
Compartimentos intracelulares
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Citoplasma
Citosol
Citoesqueleto
Retículo Endoplasmático
Aparelho de Golgi
Lisossomos
Peroxissomos
Mitocôndrias
Cloroplastos
Citoplasma e
Compartimentos Intracelulares
Procarionte
Único compartimento
envolto por membrana
plasmática
Eucarionte
Subdividida em
compartimentos
funcionais envolvidos
por membrana
(organelas)
↓
Interrelações
http://cfb-7.blogspot.com.br/2011/03/origem-das-celulas-procariontes-e.html
Compartimentos Intracelulares
•
Posições características
no citoplasma;
Delimitados por membrana
↓
Bicamada lipoproteíca
↓
Mecanismos e Proteínas de
Membrana específicos
http://www.sistemanervoso.com/pagina.php?secao=10&materia_id=142&materiaver=1
Compartimentos Intracelulares
• Organela:
determinada parte
do citoplasma
responsável por
uma ou mais
funções especiais.
http://www.sistemanervoso.com/pagina.php?secao=10&materia_id=142&materiaver=1
Retículo Endoplasmático (RE)
Rede de
Endomembranas
↓
Cavidades
Tridimensionais
(Cisternas)
↓
Intercomunicam
• Envoltório Nuclear Citoplasma
http://www.brasilescola.com/biologia/reticulo-endoplasmatico.htm
Retículo Endoplasmático (RE)
• Observável apenas em Microscopia Eletrônica
(ME).
• Espessura das membranas < Poder Resolução do
Microscópio de Luz (ML).
• Presença evidenciada em ML corantes básicos
• Região Basófila Ergastoplasma RER
http://www.wesapiens.org/pt/class/2658019/Classe+de+laborat%C3%B3rio.+Histologia+b%C3%A1sica+2b.+Tecido+epitelial+gl%C3%A2ndulas
Membrana do RE
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 209
RER e REL – Funções:
• Suporte mecânico
• Associação com o sistema de filamentos do
citoesqueleto suporte para as áreas coloidais do
citoplasma.
http://anatpat.unicamp.br/nptmeningioma28d.html
RER e REL – Funções:
• Trocas e Fluidez de Membrana
• Transporte de partículas, moléculas e íons para
dentro ou fora da célula;
• RE + envoltório nuclear transporte de RNA e
nucleoproteínas do núcleo para o citoplasma.
RER e REL – Funções:
• Armazenamento e
estocagem (segregação)
Grânulos de zimogênio
• Armazena e concentra
substâncias provenientes do
meio intra e extracelular;
• Ex: a segregação de
enzimas pancreáticas
(grânulos de zimogênio):
protege a célula de lesões e
danos.
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/citologia/complexo-de-golgi-4.php
RER e REL – Funções:
• Transporte intracelular
• A proteína sintetizada
nas cisternas do RER
é conduzida para o
complexo de Golgi processo realizado por
vesículas de
transferência fusão
de membranas.
http://accbarroso60.wordpress.com/2011/03/03/celulas/
RER e REL – Funções:
• Suporte mecânico
• Associação com o sistema de filamentos do citoesqueleto
suporte para as áreas coloidais do citoplasma.
• Trocas e Fluidez de Membrana
• Transporte de partículas, moléculas e íons para dentro ou fora
da célula;
• RE + envoltório nuclear transporte de RNA e nucleoproteínas
do núcleo para o citoplasma.
• Armazenamento e estocagem (segregação)
• Armazena e concentra substâncias provenientes do meio intra e
extracelular
• Ex: a segregação de enzimas pancreáticas (grânulos de
zimogênio): protege a célula de lesões e danos
Retículo Endoplasmático (RE)
• Microscopia
Eletrônica:
Envelope
Nuclear
Cisternas
Ribossomos
REL
RER
• Retículo
Endoplasmático Rugoso
ou Granular (RER ou
REG) Apresenta
ribossomos acoplados à
face citoplasmática;
• Retículo
Endoplasmático Liso ou
Agranular (REL ou REA)
não apresenta
associação com
ribossomos.
http://fpslivroaberto.blogspot.com.br/2010/03/no-mundo-das-celulas.html
RER (rugoso)
• Presença de
Ribossomos Polirribossomos
(Subunidade maior)
↓
• Unidos por uma
molécula de mRNA
(Subunidade maior)
↓
• Síntese Proteica
(Biologia Molecular)
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 210
RER (rugoso)
• ME Lâminas
achatadas dispostas
paralelamente;
• Dilatação da
cavidade, diretamente
relacionada à
atividade do RER.
http://www.brasilescola.com/biologia/reticulo-endoplasmatico.htm
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 207
RER e tipos celulares
• A) Células que sintetizam ativamente
proteínas que permanecem no citosol e
não são segregadas nas cisternas do
RER.
• Síntese proteica ocorre em polirribossomos
livre no citoplasma;
• B) Células que sintetizam proteínas que
são segregadas nas cisternas do RER e
exportam essas proteínas diretamente,
sem acumulá-las em grânulos.
• Síntese ocorre em polirribossomos aderidos,
não há grânulos de secreção e Aparelho de
Golgi (próxima organela a ser estudada) bem
desenvolvido.
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 206
RER e tipos celulares
• C) Células que sintetizam
proteínas que são segregadas
nas cisternas do RER, passam
pelo Aparelho de Golgi e depois
são acumuladas em grânulos
que geralmente permanecem
nas células para uso posterior.
• D) Células que sintetizam,
segregam e acumulam proteínas
em grânulos de secreção que
serão exportados por exocitose.
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 206
REL (liso)
• Ausência de
Ribossomos;
• Vesículas Globulares,
como túbulos
contorcidos;
• Metabolismo de
Lipídios;
• Desintoxicação.
http://www.brasilescola.com/biologia/reticulo-endoplasmatico.htm
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 207
REL – Síntese de Lipídios
Bicamada Lipídica, assimétrica
da Membrana REL.
Síntese de lipídios,
Adicionados na Face citoplasmática da Membrana do REL.
Proteínas específicas auxiliam no transporte através da membrana
Movimentos Flip-Flop.
Crescimento de ambas camadas da membrana.
REL - Detoxificação
• Drogas insolúveis → tendem a se acumularem no organismo
podendo chegar a níveis tóxicos. Fígado, rins, pele e pulmões
O2
NADPH
RH
Droga Insolúvel
H2O
NADP+
ROH
Produto Hidrossolúvel
Modificado de: JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 209
REL - Glicogenólise
• Obtenção de Glicose à partir de Glicogênio acumulado nos
hepatócitos e células renais.
Glicose + Pi
Glicose-6-fosfatase
Proteínas
Transportadoras T2 e T3
Proteína
Transportadora T1
Glicogênio Glicose-6-fosfato
Corrente Sanguínea
Modificada de: JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 209
REL - Sarcoplasmático (RS)
• Células musculares
• Gradientes iônicos e potenciais elétricos
• Contração Muscular
http://www.monografias.com/trabajos14/miofibrillas/miofibrillas.shtml
Retículo Sarcoplasmático e Contração Muscular
• Contração muscular
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 131
Retículo Endoplasmático (RE)
RER
REL
• Presença de
Ribossomos;
• Lâminas achatadas
dispostas paralelamente;
• Dilatação da cavidade,
diretamente relacionada
à atividade do RER;
• Síntese de Proteínas.
• Ausência de Ribossomos;
• Vesículas Globulares, como
túbulos contorcidos;
• Metabolismo de Lipídios;
• Glicogenólise;
RS
• Gradiente Iônico Contração Muscular
RE e Doenças
• Há uma lista com + de 2.000 doenças
associadas ao mal-funcionamento de RE,
disponível em:
http://www.lookfordiagnosis.com/results.php?
symptoms=doen%C3%A7as+relacionadas+a
o+ret%C3%ADculo+endoplasm%C3%A1tico.
&lang=3&parent=/&mode=F
• Dentre elas: anemias, amnésias,
esquizofrenias, Doença de Chron,
linfomas.
Complexo ou
Aparelho de Golgi (AG)
http://dicasdeciencias.com/
Aparelho de Golgi (AG)
• 1898: Camilo Golgi
• Tecido Nervoso Tetróxido de Ósmio
• ML estrutura
enovelada e de forma
irregular
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 216
Aparelho de Golgi (AG)
• Cisternas: Sáculos
Membranosos, empilhados,
achatados e sem
comunicação física;
• 3 – 8 sáculos;
• algas pardas:≤ 20 sáculos.
• Cada pilha apresenta curva:
• Face Trans, Distal (Côncava) Membrana Plasmática
• Face Cis , Proximal
(Convexa) Retículo
Endoplasmático
http://complexowill.blogspot.com.br/2010/01/complexo-de-golgi.html
Aparelho de Golgi (AG)
• Vesículas Transportadoras
vesículas esféricas
associadas ao AG.
• Transportam:
• RE AG
• Entre cisternas no AG
• AG outras organelas
• Vesículas + AG =
DICTIOSSOMO
http://complexowill.blogspot.com.br/2010/01/complexo-de-golgi.html
Aparelho de Golgi (AG)
• Localização Variável:
• tipo e função celular:
• Ex1.Células
Secretoras: muito
desenvolvido, situado
entre núcleo e
grânulos de secreção;
• Ex2. Neurônios:
espalhados pelo
citoplasma;
http://pt.wikipedia.org/wiki/Complexo_de_Golgi
AG – Composição Química
a) Membranas
- Lipídios 35 - 40% → fosfolipídios
- Proteínas 60 - 65% → enzimas, proteínas estruturais e transferases
- Conteúdo enzimático específico para cada compartimento do AG
Compartimento
Conteúdo enzimático
Rede Gogi cis
Fostatase
Cisterna cis
Manosidases I
Cisterna média
Manosidases II e III
N-acetilglicosamina transferase
Cisterna trans
Galactosiltransferase
Rede Golgi trans
Fosfatase ácida, tiamina pirofosfatase (TPPase),
nucleosídeo fosfatase (NDPase), sialiltransferase,
sulfotransferase
AG – Composição Química
b) Luz das cisternas do Aparelho de Golgi
- Carboidratos: monossacarídeos (glicose, galactose,
manose, frutose, ácido siálico, xilose e N-acetilglicosamina)
- Polissacarídeos (pectina, hemicelulose - células vegetais e
glicosaminoglicanas - células animais)
- Proteínas de secreção: conteúdo varia com o tipo celular
estudado
AG - Funções
•
Transporte, seleção e
endereçamento de
substâncias secretadas da
célula
• Vesículas do RE, fundem ao
AG Compartimento
Intermediário RE-AG
• RE-AG movem-se em
direção à Cisterna Cis do
AG microtúbulos;
• Proteínas sofrem
modificações nas cisternas
médias;
• Atingem Cisternas trans e
são secretadas.
AG - Funções
• Sintese de Proteínas, Lipídios e
Polissacarídeos:
• Síntese de proteinas, lipídios e adição de novos
açúcares, cuja a composição varia de acordo
com o polímero que está sendo sintetizado.
http://mundodabioquimica.blogspot.com.br/2011/08/mapa-metabolico-sobre-o-processo-de.html
AG - Funções
Síntese de
Proteínas,
Lipídios e
Polissacarídeos
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 222
AG - Funções
• Formação do Acrossomo:
• Proteases e Glicosidases (enzimas
hidrolíticas) do acrossomo são sintetizadas
na luz do AG;
• Essas enzimas facilitam a penetração do
espermatozóide no ovócito II, por digestão da
zona pelúcida.
http://www.alunosonline.com.br/biologia/gametogenese.html
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito20.php
AG - Funções
• Formação de membranas celulares:
• A vesícula, após liberar seu conteúdo,
apresenta a fusão das membranas;
• Aumento da área da superfície celular;
http://www.dbi.ufla.br/Ledson/LBMP/Vacuo16.htm
AG e Doenças
AG e Doenças
• Há uma lista com + de 100 doenças
associadas ao mal-funcionamento de AG,
disponível em:
http://www.lookfordiagnosis.com/results.php?
symptoms=aparelho+de+golgi%3B%20Compl
exo%20de%20Golgi&lang=3&parent=%2F&m
ode=F
• Dentre elas: esclerose, erros inatos do
metabolismo de carboidratos, doença do
aparelho lacrimal...
Lisossomos
• Características
Morfológicas e
dimensões muito
variáveis;
• 5% do volume da Célula;
• Presentes em todas
células animais (exceto
hemácias);
• Nas células vegetais, os
vacúolos desempenham
o papel do lisossomo;
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 224
Lisossomos
•
Envoltos por membrana;
•
Contêm enzimas hidrolíticas (> 40 tipos), com atividade
máxima em pH ácido hidrolases ácidas.
•
Intrinsecamente à membrana complexo enzimático,
ATPase bomba de prótons.
http://biologiaucs.blogspot.com.br/2011/07/lisossomos-do-grego-lise-quebra.html
Lisossomos
Oligossacarídeos luminais (voltados para o lúmen, interior do lisossomo)
proteção contra ação das enzimas;
pH Citosol = neutro
proteção em caso de
rompimento dos lisossomos
Cadeias Polipeptídicas que
quebram o ATP e compõe o
complexo ATPase ficam
voltadas para o citosol,
enquanto aquelas pelas quais
os prótons se difundem ficam
mergulhadas na bicamada
lipídica.
Transporte de
cistina
Transporte de
ácido siálico
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 225
Lisossomos - Funções
• Digestão Intracelular:
• Via endocítica;
• Via autofágica ou fagocítica;
Lisossomos - Funções
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 226
Lisossomos e Doenças
• Há uma lista com 14 doenças associadas
ao mal-funcionamento de lisossomos,
disponível em:
http://www.lookfordiagnosis.com/results.ph
p?lang=3&parent=%2F&symptoms=lisoss
omos&diagnosis=Doen%E7as&mode=F
Lisossomos e Doenças
Lisossomos e Doenças
• Cistinose:
• Renal;
• Mutação no gene
que codifica a
cistinosina.
• Doença de Salla:
• Atraso psicomotor,
hepatomegalia...
• Mutação no gene
que codifica sialina
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, pag. 225
Acessem:
http://www.johnkyrk.com/CellIndex.pt.html
http://iecdpgolhosdafe.webnode.com.br/forum/
Bibliografia Sugerida
• ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. Porto
Alegre: Artmed, 3ª. Edição, 2001. – capítulos 12, 13, 14, 16
• JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e
molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
– Capítulos 7 e 10
• CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A célula 2001.
São Paulo: Manole, 2001.
• De ROBERTIS, E. M. F.; HIB, J. Bases da biologia celular e
molecular. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001.