Naielly Rodrigues da Silva

Niveis de organização:

Procariontes e eucariontes: A principal diferença é

que as células procariontes não possuem

envoltório nuclear.

Organismos autótrofos e heterótrofos: Os autótrofos utilizam o processo de fotossíntese para transformar H2O e CO2 em carboidratos simples. Já os heterótrofos obtém energia dos carboidratos, gorduras, e das proteínas sintetizadas por organismos autótrofos.

A energia contida nessas moléculas é liberada através de combustão de O2 atmosférico (oxidação) por um processo denominado respiração aeróbia.

Fótons

O2 e glicose

Células heterótrofas

CO2 e H2O

Células Fotossintetizantes

Organização geral das células procariontes Bactérias: A membrana plasmática é circundada por uma

parece celular que serve de proteção mecânica . A membrana plasmática é uma estrutura lipoproteica que controla a entrada e saída de elementos, estabelecendo um meio regulado no protoplasma da bactéria. Nos procariotos os complexos da cadeia respiratória e os fotossistemas localizam-se na membrana plasmática.

No protoplasma encontram-se partículas denominadas ribossomas compostas de ácido ribonucléico(RNA) e proteínas.

O protoplasma contém água, íons, outros tipos de RNA, proteínas estruturais e enzimáticas entre outras estruturas.

O cromossomo bacteriano é uma molécula de DNA desnudo, bem pregueado dentro do nucleóide.

Além do cromossomo algumas bactérias tem o plasmídio(DNA pequeno e circular) que lhes confere resistência a antibióticos.

Vírus: Não são considerados células verdadeiras, pois fora da célula hospedeira os vírus são metabolicamente inertes e até podem se cristalizar.

De acordo com o tipo de ácido nucléico que os vírus contém existem dois tipos de vírus: 1) os que possuem uma molécula de RNA no cromossomo(ex: vírus da AIDS) 2) os que tem uma molécula de DNA(ex: bacteriófagos)

Composição Molecular, ultra-estrutural e funcional das membranas celulares e sua permeabilidade Atividades da membrana plasmática:

Constituem barreiras permeáveis seletivas . Assim impede o intercâmbio indiscriminado dos componentes.

Suporte físico para a atividade de enzimas que nela se encontram. (exemplo: cristas mitocondriais)

Mediante a formação de vesículas transportadoras tornam possível o deslocamento de substâncias pelo citoplasma.

Participa do processo de endocitose e exocitose.

Possibilita reconhecimento, adesão entre si e com componentes da matriz extracelular.

Possui receptores para hormônios, neurotransmissores, fatores de crescimento, e outros indutores químicos.

Estrutura das membranas celulares:

A estrutura básica das membranas corresponde a uma dupla

camada lipídica. Os lipídios fundamentais são fosfolipídios de tipos distintos e colesterol.

O fosfolipídio predominante nas membranas celulares é a fosfatidilcolina. Em seguida nessa ordem estão a fosfatidiletanolamina, a fosfatidilserina, a esfingomielina, e o fosfatodilinositol.

A membrana interna da mitocôndria contém um fosfolipídio chamado difosfatidilglicerol ou cardiolipina.

O colesterol é um componente importante nas membranas celulares porque é anfipático.

As duas camadas da membrana não são idênticas e por essa razão são chamadas assimétricas.

Proteínas da membrana plasmática:

A seqüência de aminoácidos indica sua função.

As proteínas são classificadas conforme a sua estrutura:

Estrutura primária: Linear

Estrutura secundária: α-hélice β- pregueada

Estrutura terciária: Globular

Estrutura quaternária: várias proteínas emaranhadas (exemplo: hemoglobina)

As proteínas da membrana são classificadas em periféricas e

integrais.

As proteínas periféricas encontram-se sobre a face da membrana, ligadas as cabeças dos fosfolipídios ou a proteínas integrais por ligações não-covalentes.

As proteínas integrais encontram-se embutidas na membrana entre os lipídios da dupla camada.

Os carboidratos na membrana plasmática se encontram ligados a

lipídios sob forma de glicolipídios ou ligados a proteínas da membrana sendo chamados de glicoproteínas.

Os glicolipídios e as glicoproteínas que se localizam na face externa

da membrana plasmática formam uma cobertura chamada glicocálice. Suas funções são as seguintes:

① Protegem a superfície da célula contra agressões mecânicas e químicas.

② Presença de ácidos siálicos em muitos oligossacarídeos do glicocálice torna a carga elétrica na superfície da célula negativa. Isso atrai cátions do meio extracelular. Essa condição é muito importante particularmente nas células nervosas e musculares que precisam incorporar grande quantidade de Na⁺ de fácil disponibilidade durante a despolarização de suas membranas.

③ São necessários para processos de reconhecimento e adesão celular.

④ Contribuem para o isolamento elétrico do axônio pois a bainha de mielina possui muitos glicolipídios.

⑤ A especificidade do sistema ABO de grupos sanguíneos é determinada por certos oligossacarídeos presentes nas membranas das hemácias.

⑥ Nas células tumorais malignas observa-se alterações em alguns oligossacarídeos relacionados com recepções de sinais que controlam as divisões celulares.

⑦ Toxinas produzidas por bactérias e vírus se ligam à superfície da célula através dos oligossacarídeos.

⑧ Atividade enzimática como por exemplo, as peptidases e glicosidades (enzimas presentes no glicocálice de células que revestem o intestino) que servem para degradar proteínas e carboidratos ingeridos.

Transporte através da membrana

A passagem de solutos através da membrana pode ser ativa (há gasto de energia) ou passiva (não há gasto de energia).

Íons, e moléculas pequenas passam através da membrana (fenômeno denominado permeabilidade)

Macromoléculas atravessam a membrana por meio de moléculas protéicas: translócons, poros, ou vesículas pequenas.

Gases e moléculas lipossolúveis difundem-se livremente pela bicamada lipídica.

Água, uréia e glicerol são moléculas pequenas que também conseguem passar pela bicamada.

O transporte passivo dos solutos ocorre por difusão. A difusão é realizada dos locais de maior concentração de soluto para o local de menor concentração. Esta diferença é chamada gradiente de concentração. Se o soluto possui carga elétrica, ainda se move pelo gradiente de voltagem ou potencial elétrico.

Gradiente de concentração + gradiente de voltagem = gradiente eletroquímico

Difusão Simples: Ocorre através das duplas camadas

lipídicas. As substâncias que se dissolvem em lipídios atravessam a zona hidrófoba da membrana com certa facilidade. As moléculas não polares pequenas (como O₂, CO₂, e N₂) difundem-se livremente através das duplas camadas lipídicas. Apesar de serem moléculas polares, o glicerol e a uréia atravessam facilmente a membrana por serem moléculas pequenas e não possuem carga elétrica.

Difusão Facilitada: Ocorre através de canais iônicos ou

permeases. O sentido da difusão é realizado sempre a favor do gradiente de concentração e voltagem. Os complexos soluto-canal iônico e soluto-permease mostram características de especificidade e saturabilidade similares às do complexo enzima-substrato.

Canais iônicos: São poros ou túneis hidrófilos que atravessam membranas, formados por proteínas integrais transmembrana do tipo passagem múltipla. São altamente seletivos. Os canais não estão sempre abertos e possuem um dispositivo de abertura e fechamento: mudança de potencial elétrico da membrana ou chegada de uma substância indutora. Assim são diferenciados dois tipos de canais iônicos: ① canais dependentes de voltagem e ② canais dependentes de ligante.

Ionóforos: são substâncias que tem a propriedade de se incorporar as membranas biológicas e aumentar sua permeabilidade a diversos íons. São conhecidos dois tipos de ionóforos: os transportadores móveis e os formadores de canais. Os transportadores móveis aprisionam o íon em um lado da membrana, englobam-no no interior de suas moléculas, giram 180⁰ e o liberam do outro lado da membrana. Os ionóforos formadores de canais são ductos hidrófobos que permitem a passagem de cátions monovalentes (H⁺,Na⁺,K⁺)

Aquaporinas: São constituídas por quatro proteínas iguais entre si,

cada uma das quais composta por seis hélices α-transmembranas. São canais específicos que permitem a passagem seletiva de água.

As permeases são comumente composta por várias proteínas transmembrana de passagem múltipla. A fixação de soluto produz uma alteração conformacional na permease, graças a qual é transferido o material para o outro lado da célula. Existem 3 tipos de permeases ① As que transferem um único tipo de soluto, essa forma de transferência chama-se monotransporte (uniport). ② As que transportam dois tipos de soluto simultaneamente, ambos no mesmo sentido, esse mecanismo é denominado co-transporte (symport). ③ As que transferem dois tipos de soluto em sentidos contrários, processo denominado contratransporte (antiport).

Transporte Ativo: O transporte do soluto é realizado no

sentido contrário ao gradiente de concentração ou de voltagem, isto só é possível com gasto de energia. Ocorre por meio das permeases chamadas bombas e neste caso também existem formas de monotransporte, cotransporte e contratransporte.

A bomba de Na⁺ e K⁺ é um sistema de contratransporte e tem por função expulsar Na⁺ para o espaço extracelular e introduzir K⁺ no citosol. As subunidades α tem locais específicos para a fixação do Na⁺ em suas extremidades citosólicas, além de locais reservados para fixação de K⁺ em suas extremidades externas.

O sistema necessita de energia, que é obtida pela hidrólise de ATP, para tanto a bomba precisa também de Mg²⁺. Cada ATP que é hidrolisado possibilita o transporte de três Na⁺ para o espaço extracelular e dois K⁺ para o citosol.

3Na⁺i + 2K⁺e + ATP 3Na⁺e +2K⁺i + ADP + P

Onde os subescritos i e e indicam respectivamente, intracelular e extracelular

Como a bomba atua?

① Nas subunidades α existem locais de alta afinidade por três

Na⁺, um ATP e um Mg²⁺. Quando ocorre a hidrólise do ATP é liberado o ADP e o terceiro fosfato é transferido a um ácido aspártico de uma das subunidades α, o que propicia a fixação de três Na⁺ no interior do transportador.

② Logo ocorre uma alteração conformacional na estrutura da permease. Como resultado os Na⁺ ficam expostos para o lado externo da célula. Além disso diminui a sua afinidade pelas subunidades α, motivo pela qual os Na⁺ são liberados.

③ Dois K⁺ do líquido extracelular se unem à permease e se fixam em seus locais. Esta união provoca a liberação do fosfato ligado ao transportador.

④ Tal desfosforilação faz com que o transportador recupere sua configuração original e por isso os K⁺ ficam expostos para o interior da célula.

Citoesqueleto e os movimentos celulares As células eucariontes possuem uma armação protéica

filamentosa espalhada pelo citosol denominada citoesqueleto.

O citoesqueleto é composto por três tipos de filamentos – os filamentos intermediários, os microtúbulos, e os filamentos de actina – e um conjunto de proteínas reguladoras, ligadoras e motoras.

As proteínas reguladoras controlam o nascimento, o alongamento, o encurtamento e o desaparecimento dos filamentos.

As proteínas ligadoras conectam os filamentos com outros componentes celulares.

As proteínas motoras servem para transladar macromoléculas e organelas de um ponto a outro. Também fazem com que dois filamentos paralelos entre si deslizem em sentidos opostos (exemplo: miofibrilas)

Filamentos intermediários

São denominados intermediários porque tem uma espessura

menor que dos microtúbulos e maior que a dos filamentos de actina.

São estruturas de polímeros lineares cujos monômeros são proteínas que apresentam uma estrutura de hélice α fibrosa. Isto os diferencia dos microtúbulos e filamentos que actina que são formados por proteínas globulares.

Os filamentos intermediários contribuem para a manutenção da forma celular e estabelecem as posições das organelas dentro da célula. Portanto sua função principal é mecânica, são encontrados filamentos mais desenvolvidos em células submetidas a grandes tensões

Diferentes tipos de filamentos intermediários:

Laminofilamentos: Existem apoiados sobre a face interna do

envoltório nuclear. É uma malha delgada de filamentos conhecida como lâmina nuclear. Esta lâmina é responsável pela forma e resistência do envoltório nuclear.

Filamentos de queratina: São encontrados em células epiteliais, particularmente na epiderme e seus derivados (unhas, pêlos etc..), nas mucosas e glândulas. Flagrina: proteína que une os filamentos de queratina.

Filamentos de vimentina: Apresentam aspecto ondulado. São muito comuns nas células embrionárias e no organismo desenvolvido localizam-se nas células de origem mesodérmica como fibroblastos, células do sangue... Plactina é a proteína que une os filamentos de vimentina.

Filamentos de desmina: Se encontram nas células musculares

sejam estriadas ou lisas. Nas células estriadas ligam as miofibrilas, nas cardíacas ligam-se aos desmossomas dos discos intercalares e nas lisas ligam-se aos filamentos de actina. Sinamina é a proteína que liga os filamentos de desmina.

Neurofilamentos: Elementos estruturais dos neurônios. Formam uma rede tridimensional que converte o citosol do axônio em um gel resistente e estruturado.

Filamentos glicais: Encontram-se no citosol dos astrócitos e de algumas células de Schwann.

Microtúbulos

São filamentos do citoesqueleto caracterizados por seu aspecto tubular e porque são notadamente retilíneos e uniformes.

De acordo com a sua localização se classificam em: ① citoplasmáticos (presentes na célula em interfase) ② mitóticos (correspondentes as fibras do fuso mitótico) ③ ciliares (localizadas no eixo dos cílios) ④centriolares (pertencentes aos centríolos)

Os microtúbulos nascem de uma estrutura denominada centrossomo. O centrossomo também é chamado de centro organizador de microtúbulos ou MTOC. É composto por um par de centríolos e uma substância aparentemente amorfa (matriz centrossômica).

Os microtúbulos são polímeros compostos por unidades protéicas chamadas tubulinas. Existem 6 tipos diferentes de α-tubulina e 6 tipos de β-tubulina porém sempre uma α se combina com uma β.

Apesar de serem distintas, as duas subunidades das tubulinas

são muito afins, o que permite que uma subunidade α possa combinar não só a outra subunidade β como também (por meio de uma extremidade livre) pode se combinar a subunidade β de outra tubulina.

Estas particularidades levam a formação de uma estrutura tubular cuja parede parece estar integrada por vários filamentos que percorrem o eixo longitudinal do microtúbulo e são conhecidos como protofilamentos.

Graças a polaridade das tubulinas o microtúbulo fica polarizado. Os heterodímeros (α e β) podem se polimerizar (fazendo o microtúbulo se alongar) e podem se despolimerizar (fazendo o microtúbulo se encurtar). Uma das extremidades do microtúbulo é chamada de + e a outra de - , essas designações são devidas ao fato de se alongar pela extremidade + e se encurtar pela extremidade -.

A extremidade – dos microtúbulos se localiza no centrossomo.

O complexo protéico de γ-tubulinas promove o encaixe das 13 primeiras tubulinas da extremidade. Funciona como um molde.

Inicialmente cada tubulina contém um GDP em sua extremidade β que não tarda em se intercambiar por um GTP no citosol. Em seguida as tubulinas que contém GTP são atraídas para a extremidade + do microtúbulo e se unem a ele. A polimerização faz com que o GTP das tubulinas se hidrolise em GDP e fosfato. Portanto a formação dos microtúbulos é um processo que consome energia.

Os microtúbulos citoplasmáticos são necessários para o transporte de organelas e das macromoléculas. Esta função é realizada com assistência de duas proteínas motoras, a cinesina e a dineína.

Quando elas estão carregadas com o material que vão transportar a cinesina desliza para a extremidade + do microtúbulo enquanto a dineína desliza para a extremidade -.

Um exemplo de transporte através destas proteínas é observado nos melanócitos da pele, cujos grânulos de melanina diante de determinados estímulos, deslizam ao longo dos microtúbulos tanto centrípeta como centrifugamente.

cinesinas

Os microtúbulos contribuem para estabelecer a forma celular.

Nos neurônios os microtúbulos se encontram nos dendritos e axônios. O crescimento do axônio depende do alongamento dos microtúbulos.

No corpo neuronal e no axônio foi identificada uma proteína MAP reguladora chamada tau (τ) que inibe a despolimerização das tubulinas nas extremidades dos microtúbulos e também exerce uma função ligadora pois estabelece pontes entres os microtúbulos contíguos e lhes confere estabilidade.

A célula em mitose e meiose conta com dois centrossomos ao invés de um. Nos microtúbulos mitóticos, a extremidade – não se acha bloqueada pela matriz centrossômica, de modo que os microtúbulos podem se polimerizar e despolimerizar também por essas extremidades.

Os cílios nascem de um corpúsculo basal ou cinetossoma que lembra o centríolo estruturalmente. O movimento ciliar é produzido pelo axonema. Os microtúbulos do axonema mostram uma configuração especial de nove pares de microtúbulos que formam um círculo e na parte central dois microtúbulos. Os microtúbulos de cada par periférico estão unidos entre si porém um tem 13 protofilamentos e ou outro tem 11 ou 10 filamentos. Além disso as extremidades – de ambos microtúbulos apontam para o corpúsculo basal.

O corpúsculo basal é idêntico ao centríolo. Constituem cilindros ocos abertos em suas extremidades. A parede do corpúsculo é formada por 9 unidades microtubulares, cada uma contendo 3 microtúbulos fundidos entre si, chamados de A,B, e C. o microtúbulo A é completo, pois dispõe de 13 protofilamentos, mas os microtúbulos B e C são incompletos dispondo de 11 protofilamentos cada. O microtúbulo A se encontra mais próximo ao centro do centríolo do que o B e o C.

As nove trincas do corpúsculo basal estão conectadas entre si por proteínas ligadoras.

Diferenças entre o corpúsculo basal e o centríolo:

① Os corpúsculos se localizam próximos da superfície celular e os centríolos próximos ao núcleo.

② Os corpúsculos basais não possuem a matriz centrossômica que envolve os centríolos.

③ Os corpúsculos basais podem ser formados por apenas uma unidade, enquanto os centríolos apresentam-se dois a dois, ambos perpendiculares entre si.

Filamentos de actina

São mais flexíveis do que os microtúbulos e podem estar associados a feixes ou redes.

Podem ser classificados corticais: quando se localizam abaixo da membrana plasmática ou transcelulares: quando atravessam o citoplasma em todas as direções.

Os filamentos de actina formam o esqueleto das microvilosidades e participam da armação contrátil das células musculares.

Igualmente os microtúbulos, os filamentos possuem uma extremidade (+) e uma extremidade (-).

Formação dos filamentos de actina:

Cada filamento começa a se formar a partir de um núcleo de três monômeros de actina G (globular) que se combinam entre si em qualquer ponto do citosol onde seja necessário.

Para a polarização é necessário que cada actina G contenha um ATP. Quando ocorre a polimerização este ATP se hidrolisa formando ADP + P. Já que a manutenção dessa estrutura tem um grande gasto energético quando o filamento alcança o tamanho desejado varias proteínas reguladoras se colocam em sua extremidade para estabilizá-lo.

Funções dos filamentos:

Mecânica: Constituição do esqueleto da membrana.

Deslocamento celular: ameboidismo(pseudópodos), neutrófilos (defesa), disseminação de células cancerosas.

Citocinese: Separação das células filhas após a mitose.

Transporte intracelular: transporte de vesículas (sistema de endomembranas)

Morfogênese: formação e manutenção das microvilosidades

Adesão celular: Participação em estruturas de adesão

Ciclose: correntes citoplasmáticas

Contração em células musculares e não musculares.

Contração muscular

É devido ao deslizamento de fibrilas de actina sobre fibrilas de miosina.

Cada miofibrila apresenta alternadamente faixas claras ou bandas I, e faixas escuras ou bandas A.

Existem as linhas Z que são estrias elétron-densas. Essas linhas delimitam o sarcômero. Um sarcômero é o espaço entre 2 linhas Z sendo formado por uma banda A e duas bandas I.

O sarcômero é composto basicamente de dois tipos de filamentos:

① O primeiro é fino, composto de uma proteína denominada

actina, que se polimerizam e formam uma cadeia dupla hélice. Á essa cadeia se associam proteínas tropomiosina e troponina. Cada monômero de actina tem um lócus que reage com a miosina.

② Os filamentos grossos situados no centro do sarcômero são constituídos por moléculas fibrilares de miosina. Cada molécula de miosina é composta de um bastão longo e duas cabeças globulares em uma extremidade. Essas moléculas se agrupam formando um feixe do qual as cabeças fazem saliencia. Cada um desses espessamentos, ou cabeças de miosina, contém uma região que se combina de maneira reversível com a actina.

Molécula de miosina

A contração muscular ocorre graças ao deslizamento dos filamentos de actina sobre os de miosina dentro do sarcômero, com conseqüente encurtamento da linha Z.