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 RNAs
ribossomais (RNAr)
• Locais de Síntese Proteica
A síntese de proteínas ocorre nos ribossomos
livres no citosol ou associados à superfície do
RER.
• 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
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO
Funções:
• PRINCIPAL  secreção de proteínas
• Segregar proteínas
Secreção
Lisossomais
Membrana plasmática
• Modificações pós-traducionais de proteínas Sulfatação
Dobramento
Glicosilação Inicial
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
Retículo endoplasmático liso
Funções
• Síntese de esteróides (gônadas e adrenais)
• Responsável pela síntese de quase todos os lipídeos que compõe as
membranas celulares (fosfolipídeos, glicolipídeos e colesterol)
• Conversão de substâncias tóxicas (álcool e medicamentos) em
substâncias inócuas ou de fácil excreção (hepatócitos)
– conjugação, oxidação e metilação
• Principal reservatório de Ca++ no citoplasma
– retículo sarcoplasmático (célula muscular)
Aparelho de Golgi
•Constituído por cisternas achatadas, encurvadas e delimitadas por
membranas (3 – 20 cisternas)
• Periferia de cada cisterna é dilatada e associada a vesículas que
estão se fundindo ou separando
FUNÇÕES
- Completa as modificações pós tradução
- “Empacota” as proteínas em vesículas
- Direciona as proteínas para determinado local (“endereçamento”)
* Camilo Golgi
- Glicosilação
- Sulfatação
- Fosforilação
Lisossomos
São organelas envoltas por membrana que
contêm uma variedade de enzimas capazes
de hidrolisar todos os tipos de polímeros
biológicos
"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 substratos
orgânicos específicos (ácidos graxos, aminoácidos, purinas,
ácido úrico)
RH2 + O2  R + H2O2
• Catalase neutraliza 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 de
carboidratos e ácidos graxos,
que são convertidos em ATP
pelo processo de fosforilação
oxidativa
Membranas celulares
• Delimita o espaço celular, definindo sua
extensão;
• Mantém a integridade celular;
• Permeabilidade seletiva;
• Comunicação celular;
Composição química
 Componente lipídico
 Componente proteico
 Componente glicídico
Composição química
 Componente lipídico (50% da massa) –fosfolipideos,
colesterol e glicolipideos- anfipáticos.
Cabeça – polar
(aminoalcool +
fosfato + glicerol)
Cauda – apolar
(hidrocarbonetos 14
a 24 carbonos)
Composição química
Organização dos fosfolipídios em bicamada
UMA MICELA E UMA PORÇÃO
DE BICAMADA DE LIPÍDIOS
UM LIPOSSOMO
Composição química
• Fluidez da membrana
- Influenciada pelo:
- Tamanho e saturação das caudas dos fosfolipídeos;
- Presença do colesterol;
Composição química
• Glicolipideos
- Camada
externa
da
Membrana;
- Originam-se da esfingosina;
- Participam da formação do
glicocálice;
Composição química
 Componente
bicamada
proteico
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
–
proteínas
inseridas
na
Composição química
 Enquanto lipídeos são responsáveis pela estrutura básica da
membrana, 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
glicoproteínas
das
moléculas
de
glicolipídios
e
Modelo do Mosaico Fluido
 Modelo do Mosaico fluido –membranas biológicas
formadas por uma bicamada de lipídios, na qual estão
inseridas diversas proteínas
 Membrana LIPOPROTÉICA
Bicamada de Lipídios
Proteínas
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 ser
mediado por canais iônicos simples ou
dependente 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 para
transmissão 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)
Lidocaina
Interferem com a
abertura dos canais de
Na+
Procaina
Impedem alastramento
do potencial de ação
Fases do potencial de ação
Propagação do potencial de ação
• Tipo de condução: contínua
Propagação do potencial de ação em
neurônios mielinizados
• Tipo de condução: saltatória- permite uma
propagação mais rápida dos sinais.
• Doenças desmielinizantes
- X-ALD
- Esclerose múltipla
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
Segundomensageiros,
fosforilação de
proteínas, alteração
na expressão gênica.
Comunicação celular
1. Transferência direta de sinais elétricos e químicos
através de junções comunicantes entre células
adjacentes;
2. Comunicação local por substâncias químicas que se
difundem no meio extracelular
3. Comunicação à longa distância pela combinação de
sinais elétricos transportados por células nervosas e
sinais 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
Moléculas com receptor intracelular
- 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
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
superfície celular
receptores
de
-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
Receptores associados a enzimas
•
Proteínas transmembrana;
•
Domínio de interação com o ligante
na parte extracelular e com domínio
interno associado a enzimas, ou com
atividade enzimática intrínseca;
•
6 classes
- Tirosina cinases
- Associados a tirosina-cinase
- Serinatreonina-cinases
- Associados a histidina-cinase
- Guanilil-ciclase
- Tirosina fosfatases
Receptores tirosina-cinases
•
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;
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.
Receptores associados a canais iônicos
• Envolvidos
na
sináptica rápida;
sinalização
• Alteram por um período curto a
permeabilidade da membrana
aos ions
• Maioria
são
transmembrana de
passagens
proteínas
múltiplas
Regulação das vias de sinalização
- Retirada do estimulo;
- Regulação no número de receptores
- Saturação de enzimas e receptores;
- Degradação do 2o mensageiro;
Referências e leitura sugerida
• Alberts. Biologia Molecular da Célula, 5
edição, Artmed 2010.
• Cell signal biology, disponível em
http://www.biochemj.org/csb/
Sugestões de leitura
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