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Sistema de Endomembranas (organelas membranosas) - Coggle Diagram
Sistema de Endomembranas
(organelas membranosas)
Cada organela possui um conjunto específico de proteínas, uma vez que elas realizam funções específicas.
A quantidade e o tipo de organelas presentes na célula determinam a função da célula.
Retículo Endoplasmático
É uma única organela ➨ possui regiões semelhantes com o RER e outras com o REL. (RER e REL são contínuos)
Se estende a partir do envoltório nuclear (contínuo à membrana nuclear externa) e forma uma rede tridimensional de cavidades que se comunicam.
Se subdivide em:
Retículo endoplasmático rugoso
Lâminas achatadas dispostas paralelamente com muitos ribossomos aderidos (os ribossomos são móveis, citoplasma ⮀ membrana do RER).
Realiza:
Tradução.
Realizada por ribossomos. A subunidade pequena (40s) se liga ao mRNA e ao tRNA. A subunidade grande catalisa a ligação peptídica entre os aminoácidos.
RNAm ➟ Proteína.
Pode ser efetuada no/a:
Citosol ➨ produz proteínas para o núcleo, mitocôndrias, cloroplastos e peroxissomos.
Membrana do RER ➨ produz proteínas para a membrana plasmática, vesículas secretoras e lisossomos.
Há a
translocação de proteínas
produzidas na membrana do RER, já que o início do processo de tradução é efetuado no citosol.
Translocação cotraducional
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Translocação pós-traducional
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A translocação exige a interação entre várias estruturas:
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Aspectos específicos na translocação:
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Forma as âncoras de GPI ➨ ligação covalente de proteínas a fosfolipídios glicosilfosfatidilinositol (importantes para a sinalização celular ➨ presentes na MP).
Proteólise do sinal.
A peptidase sinal remove a molécula do sinal.
Segregação (de reações químicas).
Glicosilação inicial.
N- glicosilação: Na membrana do RER encontra-se um lipídeo denominado dolicol que pode ser fosforilado ➨ os resíduos de açúcares são transferidos do fosfolipídio dolicol para os sítio de glicosilação nas proteínas (evento realizado dentro do RER pela enzima oligossacaridil transferase). Oligossacarídeos N-ligados.
Maior solubilidade em água, resistência a degradação por proteases e sinalização de eventos biológicos nas células.
Além disso a glicosilação é necessária para o enovelamento adequado (importante para a determinação da conformação espacial da proteína).
Dobramento.
Duas chaperonas importantes para o processo: Calnexina e calreticulina.
As duas chaperonas reconhecem oligossacarídeos N-ligados com apenas uma única glicose terminal.
Logo, é necessário remover duas glicoses terminais, o que é efetuado pelas glicosidases.
Após esse processamento (se não estiver correto há mais uma passagem das glicosidases) das duas glicoses terminais o oligossacarídeo n-ligado torna-se atrativo para as chaperonas e há o processamento para o enovelamento correto.
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Processamento das proteínas produzidas no RER:
Formação de pontes dissulfeto (PDI) ➨ cisteínas. Não existem no citoplasma.
Glicosilação e dobramento.
Retículo endoplasmático liso
Possui vesículas globulares e uma fina rede de túbulos ➨ estrutura tubular.
Funções:
Síntese de hormônios esteróides.
Produção de lipoproteínas.
Detoxificação de drogas lipossolúveis.
O REL dos hepatócitos (complexo citocromo p-450) participa na biotransformação de xenobiontes, transformando moléculas hidrofóbicas em hidrofílicas, por conjugação com pequenas moléculas hidrofílicas.
Realiza o metabolismo do etanol.
Retículo sarcoplasmático.
Na maioria das células o REL é escasso. Em células especializadas no metabolismo de lipídeos o REL é abundante.
No REL são sintetizados os lipídeos utilizados pela membrana ➨ são produzidos na monocamada citosólica do REL, utilizando precursores e enzimas citosólicas e o REL como aceptor dos fosfolipídeos.
Principais fosfolipídeos sintetizados no REL: fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilcolina e fosfatidilinositol. A esfingomielina começa a ser sintetizada no REL e termina no Complexo de Golgi.
As flipases transportam os fosfolipídeos produzidos pelo REL para a parte externa da membrana, a fim de que os dois lados possuam a mesma quantidade de fosfolipídeos.
O transporte para outras organelas ocorre por meio de vesículas.
(TANTO NO REL QUANTO NO RER)
Transporte do RE para o CG 🠪 anterógrado e transporte do CG para o RE 🠪 retrógrado.
As moléculas que estão no interior das vesículas jamais verão o citosol e as moléculas que estão em contato com o citosol jamais verão o interior das organelas.
A descarga do conteúdo intravesicular é feita por fusão das vesículas com as membranas das organelas alvos.
As moléculas transportadas nas vesículas são chamadas cargas e a formação das vesículas é estimulada pelo complexo de proteínas COP II 🠪 ajuda a selecionar as moléculas transportadas naquela vesícula 🠪 COP II se desmonta da superfície da vesícula assim que ela sai do RE.
OBS: proteínas mal formadas ficam retidas em chaperonas localizadas no RE 🠪 não saem do RE.
As vesículas, assim que saem do RE, se fundem para gastar menos energia (menos proteínas motoras), formando a estrutura vesiculada tubular 🠪 concentra as cargas transportadas e as envia para o CG.
As vesículas retrógradas são revestidas por COP I 🠪 auxilia na montagem e seleciona as moléculas que realizarão o transporte retrógrado.
As células possuem receptores para reconhecer as proteínas residentes do RE (sequência KDEL) para realizar seu transporte retrógrado novamente para a organela 🠪 mediado por COP I.
A ligação das proteínas KDEL nos receptores é dependente de pH.
Ocorre ligação em pH ácido e liberação em pH neutro.
OBS: pH neutro 🠪 RE. pH fracamente ácido 🠪 estrutura vesiculada tubular. pH ácido 🠪 CG.
As vesículas que saem do RE são direcionadas especificamente para seus alvos por sinalizadores (v-SNARE) e receptores (t-SNARE), que se reconhecem mutuamente realizando a fusão da membrana da vesícula com a membrana das organelas receptoras.
Faz a síntese do colesterol entre o ambiente citosólico e a monocamada citosólica. O colesterol é inserido em uma membrana biológica. Ocorre a partir da Acetil-CoA ➨ HMG-CoA-Redutase é uma enzima chave na síntese do colesterol, ela é o alvo das estatinas ➨ reduz a produção de colesterol endógeno.
O REL das células do Sistema Retículo Endotelial (macrófagos) participa do metabolismo do grupo HEME, originando bilirrubina (pigmento amarelo).
Nos hepatócitos, o REL participa da conjugação de ácido glicurônico com bilirrubina, originando bilirrubina hidrossolúvel.
O REL está envolvido no armazenamento de íons cálcio. Existe na membrana do REL uma bomba de Cálcio ATPase que transporta cálcio do citosol para o interior do REL ➨ retículo sarcoplasmático nos músculos ➨ libera íons cálcio no citosol, controlando a atividade das células musculares ➨ aumento da concentração de cálcio no citosol ➨ contração muscular.
Complexo de Golgi
Responsável pelo processamento e direcionamento 🠪 difere categorias de lipídios, proteínas e dentre outras moléculas.
Localizado quase sempre ao lado do núcleo e próximo dos retículos.
Região côncava próxima ao núcleo 🠪
cis
golgi e região convexa próxima à MP 🠪
trans
golgi.
Polaridade!
É formado por uma série de sacos achatados 🠪 cisternas do golgi 🠪 uma não se comunica com a outra. Associadas aos sacos achatados existem várias vesículas esféricas.
Eventos que ocorrem no golgi:
Glicosilação final 🠪 N-ligada 🠪 processamento de oligossacarídeos (discriminação de glicoproteínas, glicolipídios e glicosaminoglicanas)
OBS: no RE também é realizada a glicosilação, mas ela é idêntica para todas as moléculas 🠪 grupo de açúcar idêntico.
Importância:
Diversidade estrutural e funcional (enzimas, hormônios, receptores...)
Participa no enovelamento e transporte para o CG (no caso do RE)
Torna as proteínas mais solúveis.
Reduz o acesso a proteases.
Proteção celular.
Adesão celular.
Sinalização.
Sulfatações e fosforilações.
Proteólise controlada.
Distribuição discriminada.
Empacotamento e condensação.
Compartimentalização do CG 🠪 Diferentes tipos de enzimas em cada cisterna.
As vesículas fazem o transporte de cisterna a cisterna.
Lisossomos
Membrana diferenciada.
Enzimas ácido-hidrolases. pH baixo (ácido ➔ proteção da célula ➔ só vão ser degradadas moléculas que entrarem no lisossomo, enzimas fora do lisossomo não funcionam). Para manter esse pH baixo ➔ bomba de H+ bombeia prótons para o interior da organela.
Nucleases, proteases, glicosidades, lipases, fosfatases, sulfatases e fosfolipases.
Doenças lisossomais de sobrecarga ➔ causadas por mutações nos genes envolvidos na produção de determinadas enzimas. São recessivas.
Núcleo
Organela composta estruturalmente pelo envelope nuclear (2 membranas) 🡆 membrana nuclear interna (contínua ao nucleoplasma - líquido no interior do núcleo) e membrana nuclear externa (contínua à membrana do RE - ribossomos aderidos).
Possui o complexo de poro nuclear 🡆 complexo proteico que regula a entrada e a saída de moléculas do núcleo, como proteínas e RNA's 🡆 processo altamente seletivo 🡆 o que sai ou entra no núcleo é identificado e selecionado.
Detém lamina nuclear 🡆 filamentos intermediários responsáveis pela sustentação e pelo formato do núcleo.
Possui em seu interior DNA, RNA e proteínas.
O DNA está condensado dentro do núcleo no nível de
cromatina 🡆 na interfase
🡆 enrolado em histonas.
A cromatina está dividida em heterocromatina (mais condensada 🡆 genes silenciados) e em eucromatina/cromatina ativa (menos condensada 🡆 genes que estão sendo transcritos.
A heterocromatina é mais eletrondensa 🡆 aparece mais escura na eletromicrografia.
A heterocromatina é subdividida em:
Constitutiva:
função estrutural, sequências de DNA altamente repetitivas.
Facultativa:
genes que em resposta a sinais ambientais podem ser transcritos.
Na mitose ocorre o mais alto nível de compactação da cromatina 🡆 na forma de cromossomos 🡆 esse processo facilita na divisão celular 🡆 divisão igualitária.
Compartimentalização nuclear.
Há territórios definidos para cada cromossomo.
Zonas de atividade, zonas de repressão gênica e também compartimentos com regulação temporal de replicação diferenciados.
A integridade territorial é definida não somente pelo volume ocupado pelo cromossomo, mas também pelo volume no qual ele se movimenta.
Esses domínios cromossômicos representam localizações espaciais preferenciais e não ancoramentos rígidos.
Detém o nucléolo 🡆 subcompartimento nuclear.
Síntese de RNA ribossômico 🡆 responsável por formar o ribossomo 🡆 participa da síntese proteica 🡆 por isso células mais ativas possuem mais de um nucléolo ou um nucléolo proeminente.
Está associado à atividade metabólica das células.
Funções:
Local da replicação do DNA;
Local da transcrição e processamento do RNA;
Organiza, compacta e protege o DNA dos movimentos do citoesqueleto;
Concentra proteínas que atuam nos eventos celulares;
Sequestra RNAs imaturos e defeituosos;
Controla o metabolismo celular e
controla o ciclo celular.
Ciclo celular
Interfase 🡆 a célula não está se dividindo 🡆 está se preparando para se dividir. G1 (crescimento para atingir o mesmo tamanho da célula original), S (replicação de DNA 🡆 etapa mais demorada, já que é a mais importante) e G2 (crescimento celular).
Mitose
🡆 prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase (divisão do material genético). Citocinese (divisão do citoplasma.
Após a mitose:
Iniciar uma nova síntese (G1) 🡆 células lábeis, estão em constante divisão.
Permanecer quiescente/ fase estacionária (G0) 🡆 célula não se divide 🡆 células estáveis - frente a estímulos podem voltar para G1 o que depende de fatores de crescimento, como os hepatócitos - e células permanentes - ficam permanentemente em G0, como os neurônios.
OBS: há as células permanentes 🡆 diferenciação terminal 🡆 células altamente especializadas 🡆 não se dividem nunca 🡆 apoptose massiva gera perda funcional do tecido 🡆 ex: neurônios e células musculares cardíacas.
Interfase.
Controle do ciclo celular 🡆 pontos de checagem:
G1
🡆 entrada na fase S 🡆 o meio é favorável?
Tamanho
Nutrientes
Sinais Moleculares
Integridade do DNA (garantia de que a célula não replicará um DNA mutado)
G2
🡆 entrada na mitose 🡆 todo o DNA está replicado? Todos os danos no DNA estão reparados?
Integridade do DNA (houve algum erro de replicação?)
Replicação completa
Mitose
🡆 separação dos cromossomos duplicados 🡆 todos os cromossomos estão ligados de forma apropriada ao fuso mitótico? 🡆 garantia de separação de forma igualitária 🡆 segregação cromossômica correta.
todos os cromossomos estão ligados ao fuso mitótico.
Reguladores do ciclo celular
Sistema de Controle do Ciclo (ativa e inibe) 🡆 regula as passagens de fase do ciclo celular.
Maquinaria replicativa
Maquinaria de divisão
Funcionam como interruptores moleculares.
Proteínas ciclinas.
Variam de concentração durante o ciclo:
Transcrição 🡆 aumento (aumento de RNAm 🡆 aumento de proteínas)
Proteólise 🡆 redução (ubiquitinação marca a proteína para degradação via proteossomo)
Ciclina de G1:
Progressão na fase G1 e retorno da célula ao ciclo celular (G0).
Ciclina G1/S:
Ativa enzimas responsáveis pela replicação.
Ciclina S:
Replicação do DNA.
Ciclina M:
Desagregação do envoltório nuclear (microtúbulos 🡆 segregação) e condensação cromossômica (formação dos cromossomos).
Enzimas cinases (quinases dependentes de ciclina).
As ciclinas desencadeiam os eventos associados ao ciclo associando-se a uma família de enzimas denominadas CDKs (concentração constante). As ciclinas basicamente informam ao CDK quem ele deve fosforilar.
Quinases: enzimas que fosforilam proteínas alvo. Reações de fosforilação controlam o ciclo celular. Concentração constante durante o ciclo.
Presentes nas células 🡆 ativação/inibição.
Há diferentes complexos ciclina-CDKs responsáveis pelas diferentes etapas. Cada complexo fosforila um tipo diferente de proteína.
A ciclina pode ser entendida como a mulher que manda o homem
(CDK) fazer algo. Sem ambos nada é realizado.
Complexo APC-C (complexo promotor da anáfase-ciclossomo) ➨ ativado na metáfase.
Promove a destruição da ciclina M (início da anáfase) ➨ ciclina degradada (via proteossomo) e CDK inativo.
É necessário para que a nova célula surja sem estímulos internos.
Rompe as ligações com as coensinas (complexo proteico - securina + separase - que une as cromátides irmãs) ➨ ocorre a degradação da securina via proteossomo e a separase fica ativa ➨ separação das cromátides irmãs.
Sinais extracelulares regulam as ciclinas, CDKs e CPA-c.
Mitógenos (fatores de crescimento) - Controle positivo: Sinais extracelulares (sem esses sinais as células permanecem em G1) 🡆 permite o início do ciclo celular.
Ativam vias de sinalização que estimulam:
Síntese de ciclinas (G1/S)
Proteínas envolvidas na síntese de DNA (DNA polimerase, DNA helicase...)
Duplicação dos cromossomos.
OBS: no final da mitose a célula não possui ciclinas.
Danos no DNA ou controle do número de células 🡆 controle negativo 🡆 freia a célula (impede a divisão celular). Reparo ou apoptose. Supressores tumorais.
P53 🡆 regulador de transcrição de P21 (o guardião do genoma). na maior parte dos cânceres o P53 está mutado ou inativado. P21🡆 proteína inibidora de CDK 🡆 se associa ao complexo Ciclina + CDK e inibe a atividade do complexo 🡆 pausa o ciclo e ativa as enzimas de reparo de DNA.
Enzimas de reparo de DNA 🡆 corrigem o erro de DNA 🡆 liberação do complexo ciclina/CDK 🡆 continuação do ciclo celular OU aumento da concentração de P53 🡆 apoptose.