Organelas Citoplasmáticas

Organelas Citoplasmáticas
Ribossomos
São estruturas constituídas por duas subunidades de
tamanhos diferentes, ligadas por ligações de hidrogênio na
presença de íons de magnésio. São organelas universais e
responsáveis por toda síntese de proteínas no mundo vivo.
Composição dos Ribossomos
RNAr
65%
Proteínas
35%
O ribossomo é uma ribozima, ou seja, um ácido nucleico
de RNA capaz de funcionar como enzima.
Estrutura
Citosol
Esquema de
célula animal
Retículo
endoplasmático
granuloso
Esquema
simplificado
do ribossomo
Ribossomos
Micrografia eletrônica de varredura mostrando
numerosos ribossomos. Foto colorida artificialmente.
25 nm
Subunidade menor
Estrutura
Estrutura
O Ribossomo e a
Síntese de Proteínas
Coeficiente de Sedimentação
Coeficiente de Sedimentação
SUBUNIDADE
CÉLULA
PROCARIÓTICA
CÉLULA
EUCARIÓTICA
MAIOR
50S
60S
MENOR
30S
40S
COEFICIENTE
DE
SEDIMENTAÇÃO
70S
80S
NOTAS:
• O valor S (unidades Svedberg) refere-se ao
coeficiente de sedimentação, que é a
velocidade de sedimentação em uma
centrífuga.
• Os valores de S não são aditivos quando as
subunidades são combinadas, porque as
velocidades de sedimentação são afetadas
pela forma e pela massa das estruturas.
Polissomos ou Polirribossomos
É uma molécula de RNAm com vários ribossomos ligados.
Os polirribossomos são mais frequentes nos procariotos
amplificam a síntese de uma determinada proteína.
Ribossomo
Polissomos ou polirribossomos
Polirribossomos
Ribossomo
Ribossomo
Proteína:
início da síntese
Início da síntese
de proteína
RNAm
Polissomos ou polirribossomos
Ribossomo
libera-se do RNAm
Término da síntese
Proteína
formada
Importância Médica
Alguns antibióticos podem inibir a ação dos ribossomos
das bactérias. Ex: Tetraciclina e Estreptomicina.
Destino das proteínas
Polissomo livre
no citosol
Enzima livre
no citosol
Proteína do
citoesqueleto
Mitocôndria
Cloroplasto
Peroxissomo
Núcleo
Proteína
nuclear
Retículo Endoplasmático
Retículo Endoplasmático
É um labirinto de túbulos ramificados e de vesículas
achatadas presentes no citosol dos eucariotos. Corresponde
a mais da metade do sistema de endomembranas da célula.
Tipos de Retículo Endoplasmático
Rugoso
Apresenta
ribossomos
Liso
Sem
ribossomos
Retículo
Endoplasmático
Retículo Endoplasmático
Esquema
Ribossomos
Esquema de
célula animal
Retículo endoplasmático
não-granuloso
Retículo
endoplasmático
granuloso
Micrografia eletrônica de
varredura do retículo
endoplasmático
granuloso. Foto colorida
artificialmente.
Retículo Endoplasmático
Principais funções:
1. Síntese e armazenamento de substâncias.
2. Circulação intracelular.
3. Transporte de substâncias para o meio
extracelular.
4. Auxilia na sustentação da célula.
5. Desintoxicação.
Retículo Endoplasmático Rugoso
Sáculos achatados com ribossomos aderidos que realiza
síntese de proteínas para exportação.
Membrana
plasmática ou de
organelas
Transmembrana
Síntese de
proteínas
Lúmen de organela
ou vesícula de
secreção
Hidrossolúveis
O RER participa da formação
peroxissomo e da carioteca.
do
lisossomo,
do
Síntese para o REG
Ribossomo
RNAm
Seqüência sinal
é removida
Seqüência-sinal
União dessa
partícula
Proteína é liberada
no interior do REG
Interior do REG
Sítio receptor na membrana do REG
Membrana
do REG
NOTA:
SECREÇÃO
Substâncias úteis
EXCREÇÃO
Substâncias não úteis
Enzimas, sucos
Ureia, ácido úrico, gás
carbônicos, resíduos etc.
digestivos,
anticorpos, enzimas,
muco etc.
Esquema da Síntese para Exportação
Lúmen do ácino
Célula glandular do
epitélio intestinal
Ácino
Vesícula eliminando secreção
(exocitose)
Células do
pâncreas
Mitocôndria:
fonte de
energia
Cavidade intestinal
Vesículas
contendo muco
Vesículas cheias de
secreção soltando-se
do complexo golgiense
Porção
apical
Complexo
golgiense
Mitocôndria
Núcleo
Núcleo
Retículo endoplasmático
granuloso:
síntese e transporte
Entrada de aminoácidos
Porção
basal
Retículo Endoplasmático Liso
Sistema reticular tubular, sem ribossomos, responsável
pela desintoxicação e síntese de lipídios nos eucariotos.
Funções do REL
• Sítio de saída dos produtos do RE;
• Síntese de colesterol e Esteroides. Ex: Hormônios sexuais.
Funções do REL
• Sítio de saída dos produtos do RE;
• Síntese de colesterol e Esteroides. Ex: Hormônios sexuais.
• Síntese de lipídios e lipoproteínas. Ex: LDL e HDL.
Nível de
colesterol
sanguíneo
(mg/dL)
Risco de
doença
cardíaca
<200
Nível
desejável
200-239
Limiar de
risco
>240
Alto risco
Aterosclerose
Funções do REL
• Sítio de saída dos produtos do RE;
• Síntese de colesterol e Esteroides. Ex: Hormônios sexuais.
• Síntese de lipídios e lipoproteínas. Ex: LDL e HDL.
• Desintoxicação. Ex: Álcool e Fenobarbital.
Importância Médica
Substâncias tóxicas, tal como o álcool e os barbitúricos,
induzem a proliferação do REL e de suas enzimas, o que
aumenta a tolerância às drogas pelo organismo. Como
consequência, o organismo mais resistente precisará de doses
maiores para combater uma determinada doença ou para
responder aos anestésicos utilizados em um procedimento
cirúrgico.
Retículo Sarcoplasmático
É o retículo endoplasmático das células musculares. Atua
armazenando íons cálcio, importantes no processo de
contração muscular.
Retículo
sarcoplasmático.
Retículo Sarcoplasmático
Retículo Nucleoplasmático
É uma rede de túbulos ramificados responsável por armazenar e
liberar íons Ca++ dentro do núcleo. Estes íons atuam na proliferação e
diferenciação celular, regulação gênica e outros processos celulares, tais
como apoptose, síntese de proteínas e secreção hormonal. As funções
do RN foram elucidadas em 2003 por cientistas dos EUA e da UFMG.
Complexo Golgiense
Conjunto de cisternas achatadas delimitadas por
membrana nas células eucarióticas.
É proeminente em
células secretoras e localizam-se próximo ao núcleo e ao
RER. Cada pilha recebe o nome de sáculo lameliforme,
golgiossomo ou dictiossomo (vegetais).
Complexo Golgiense: Estrutura
Complexo
golgiense
Esquema de
célula animal
Vesícula de transporte
proveniente do retículo
endoplasmático granuloso
Face cis ou formativa do
complexo golgiense
Complexo
golgiense
Sáculos
Face trans ou de
maturação de vesículas do
complexo golgiense
Vesículas que brotam
do complexo golgiense
Micrografia eletrônica
de transmissão, colorida
artificialmente
Funções do C. Golgiense
• Síntese de carboidratos.
Ex: Glicoproteínas, mucopolissacarídeos, pectina,
hemicelulose, glicosaminaglicanas etc.
Funções do C. Golgiense
• Produz a lamela média nas células vegetais.
Funções do C. Golgiense
• Origina o acrossomo do espermatozoide.
Espermátide
O complexo
golgiense concentrase perto do núcleo.
Núcleo
Complexo golgiense
Mitocôndria
Espermatozóide
As mitocôndrias
concentram-se na
região próxima ao
Centríolo
centríolo, que se
transforma em
flagelo.
Núcleo
Mitocôndrias
Peça intermediária
cauda
cabeça
Acrossomo
Início da formação
do acrossomo
Parte do
citoplasma
que será
eliminada
Início da
formação
do flagelo
Nota:
O acrossomo contém enzimas, como a acrosina, a
neuraminidase e a hialuronidase, que participam do
processo de fecundação. Ex: Digestão do ácido
hialurônico da corona radiata pela enzima
hialuronidase.
Funções do C. Golgiense
• Armazenamento, destinação e secreção dos produtos
do retículo endoplasmático (empacotamento e
exportação).
Destinação e Controle dos
produtos do C. de Golgi
Lisossomos
RER
CIS
TRANS
PROTEOSSOMA
Controle de Qualidade
Vesículas
secretoras
Superfície
celular
Notas:
• Na saída do RE para o C. Golgiense, apenas as
proteínas formadas apropriadamente chegam ao seu
destino final. As mal formadas voltam ao citosol e são
degradadas por proteossomas.
• O mecanismo de controle de qualidade algumas
vezes pode ser prejudicial. Na fibrose cística, a
proteína mutante que transporta íons de cloro
funcionaria normalmente se alcançasse a membrana
plasmática.
Lisossomos
São compartimentos definidos por membrana e
preenchidos por enzimas hidrolíticas – hidrolases ácidas –
que são utilizadas na digestão celular. Em seu lúmen são
encontradas mais de 40 tipos de enzimas, como proteases,
nucleases, glicosidases, fosfatases, sulfatases etc.
Lisossomos
Funções:
• Quebra de restos intra e extracelulares.
Ex: Remodelamento ósseo;
• Destruição
fagocitados;
de
micro-organismos
• Produção de nutrientes para a célula.
Nota:
Tipos de Digestão: Heterofágica e Autofágica
Fagocitose
(Fagossomo)
Corpo residual
Clasmocitose
Vacúolo digestivo
Corpo residual
Grânulo
de pigmento
Lisossomo
Complexo
golgiense
Lisossomo
Vacúolo autofágico
Mitocôndrias
Núcleo
A
autofagia
é
também
responsável
pela
transformação de alguns tipos celulares em outros.
Célula nucleada da medula
óssea vermelha (eritroblasto)
O núcleo é eliminado
por exocitose
Autofagia das
organelas
citoplasmáticas
Hemácia (célula anucleada)
Nota:
Os conteúdos do citosol são protegidos das enzimas
lisossômicas:
1) Pela diferença de pH entre o lúmen do lisossomo e
o citosol.
pH do lúmen do
lisossomo
pH do citosol
5,0
7,2
Nota:
2) Pela membrana dos lisossomos:
• ESTABILIZADORES: Substâncias que impedem a
ação das enzimas lisossômicas sobre os próprios
componentes da membrana;
• LABILIZADORES: Substâncias que inativadoras dos
estabilizadores. Ex: Pó de sílica.
Autofagia ≠ Autólise
A autofagia, eliminação de uma estrutura nãofuncionante, tem finalidade conservadora para a célula,
enquanto que a autólise é destruição total da célula, que
pode acontecer por ruptura da membrana lisossômica.
Ex: Doenças ocupacionais e Autólise post-mortem.
Importância Médica:
Muitas doenças inflamatórias são causadas pela liberação
anormal de enzimas lisossômicas, que passam a lesar certas
partes do corpo. A ação dos anti-inflamatórios hormonais,
derivados da cortisona, se baseia na propriedade de
estabilizar as membranas lisossômicas, impedindo seu
rompimento.
Silicose
Doença pulmonar (pneumoconiose) ocupacional provocada
pela exposição de pó de sílica no ambiente de trabalho.
Ex: Construção civil, mineração, garimpo, metalúrgicas etc.
Intensa calcificação parenquimatosas,
inclusive com depósito de cálcio nas massas
conglomeradas. A adenopatia parahilar
esquerda mostra o aspecto "em casca de
ovo". Caso de Silicose.
UFBA - 2007
( X ) Trabalhadores da construção civil e da indústria do
cimento estão sujeitos à silicose decorrente da inalação de
partículas de sílica, que provocam a desestabilização dos
lisossomos e a conseqüente degradação de células
pulmonares.
Verdadeiro!
Asbestose
A asbestose é uma formação extensa de tecido
cicatricial nos pulmões causada pela aspiração do pó de
amianto.
Detalhe de um pulmão
com asbestose
Foto microscópica de
fibras de amianto
Apoptose
Morte celular programada de células que não são mais
necessárias ou que se tornaram uma ameaça ao
organismo.
Apoptose no Desenvolvimento
Apoptose no Desenvolvimento
Membranas interdigitais
Luz do intestino primitivo
Apoptose ≠ Necrose
Necrose é a morte celular devido a uma lesão aguda,
expelindo seus conteúdos sobre as células vizinhas e
provocando uma resposta inflamatória.
Característica
Necrose
Apoptose
Tamanho da célula
Aumentado
Reduzido
Núcleo
Picnose Cariólise
Nucleossomos
Membrana
Rota
Íntegra, alterada
Inflamação adjacente
Frequente
Ausente
Patológico, sempre
Frequentemente
fiosológico, pode ser
patológico
Papel desempenhado
Apoptose ≠ Necrose
Célula
Normal
Célula
Normal
APOPTOSE
NECROSE
Doença de Hurler
(Mucopolissacaridose)
Doença genética rara caracterizada pela falta da enzima
α-L-iduronidase lisissômica, resultando em acúmulo
de glicosaminoglicanos nos órgãos, incluindo no
coração e cérebro;
SINTOMAS:
• Opacidade da córnea e problemas de
audição;
• Menor crescimento e problemas cardíacos;
•Problemas articulares, incluindo rigidez;
•Atraso intelectual;
• Hepatoesplenomegalia;
• Traços faciais característicos com ponte
nasal baixa, testa protuberante, dentes
separados e língua grossa (gargolismo);
• Deformidades ósseas principalmente na
coluna vertebral, crânio e mãos.
• A média de sobrevivência é de 11 anos.
Doença de Tay Sachs
Resulta da ausência de uma enzima lisossômica que
impede a digestão e o reaproveitamento de uma
substância da membrana celular (gangliosídeos). Causa
retardamento mental e leva a criança à morte prematura.
Doença de Tay Sachs
Peroxissomo
São organelas envolvidas por uma única membrana e
encontradas em todas as células eucarióticas. Eles contem
enzimas oxidativas, como a catalase, a urato-oxidase e a Daminoácido oxidase.
Peroxissomo
Notas:
• A enzima urato oxidase (UO), ou uricase, catalisa
a oxidação do ácido úrico em 5-hidroxisourato:
ácido úrico + O2 + H2O → 5-hidroxisourato + H2O2 → alantoína + CO2
A urato oxidase é uma enzima presente na maioria dos
animais, mas não no ser humano, que degrada o urato em
alantoína, uma molécula mais solúvel e mais facilmente
excretada na urina.
• A presença da enzima D-aminoácido oxidase está
provavelmente relacionada com a metabolização dos Daminoácidos da parede bactérias que penetram no organismo,
pois nos mamíferos existem apenas L-aminoácidos.
Principais funções
1. Oxidação de substratos;
2. Desintoxicação;
3. Quebra de ácidos graxos (β-oxidação);
4. Formação de plasmalógenos;
5. Participam da Fotorrespiração;
6. Reações do Glioxissomo.
Ação da catalase
A catalase utiliza o H2O2 gerado por outras enzimas e
organelas para oxidar outros substratos, como álcool, fenóis,
ácido fórmico, formaldeído etc.
RH2 + O2
Enzima x
→
H2O2 + R’H2
R + H2O2
Catalase
→
R’ + 2H2O
A catalase converte o excesso de peróxido de hidrogênio
(água oxigenada) em água.
2H2O2
Catalase
→
2H2O + O2
Notas:
• Cerca de 25% do etanol que bebemos é oxidado nos
peroxissomos. A destoxificação ocorre principalmente nas
células do fígado e do rim.
• O oxigênio liberado na reação tem ação bactericida sobre
bactérias anaeróbicas patogênicas. Ex: Clostridium tetani.
Beta-Oxidação
Quebra de moléculas de
ácidos graxos, principalmente
nas leveduras e vegetais. Nos
mamíferos
a
β-oxidação
ocorre nas mitocôndrias e
peroxissomos.
Formação de Plasmalógenos
Os plasmalógenos constituem a classe mais abundante de
fosfolipídios da bainha de mielina.
Observação:
• Muitas doenças peroxissomais levam à doença neurológica.
Síndrome de Zellweger
(Cérebro-Hepatorrenal):
• Incapacidade de transferir enzimas
para o interior dos peroxissomos;
• Hipotonia (tônus muscular baixo);
• Ossos faciais e cranianos dismórficos;
• Prejuízos visual e auditivo;
• Convulsões multifocais;
• Hepatomegalia;
• Cistos renais;
• Deficiência na deglutição;
• Geralmente não sobrevivem além de
um ano de idade.
Adrenoleucodistrofia (ADL)
(UFF) Leia a informação a seguir.
Morre Lorenzo Odone, que inspirou o filme o Óleo
de Lorenzo.
Disponível em: <http://cinema.uol.com.br>. Acesso em: 19 mar. 2009.
Lorenzo Odone padecia de adrenoleucodistrofia,
doença causada por uma mutação gênica que
provoca a destruição do sistema nervoso por
modificar a síntese de mielina. Esta mutação altera a
membrana do peroxissoma, organela envolvida na
a) síntese de proteínas.
b) regulação osmótica.
c) formação de microtúbulos.
d) oxidação de ácidos graxos.
e) digestão intracelular.
Fotorrespiração
Função oxigenase da Rubisco
que ocorre quando a
concentração de O2 é
relativamente mais alta que a
de CO2, combinando RuBP e
oxigênio, originando PGA e
fosfoglicolato.
Glioxissomos
Tipo especial de peroxissomo que converte ácidos graxos em
carboidratos para serem utilizados como fonte de energia.
Ocorre em protistas, fungos e plantas, mas estão ausentes nos
animais.
Glioxissomos e a Germinação das Plantas
Citoesqueleto
Sistema de filamentos proteicos presente no citoplasma de
uma célula eucariótica, responsáveis principalmente pela
sustentação
celular.
Seus
componentes
são
os
microfilamentos, os filamentos intermediários e os
microtúbulos.
Componentes:
• Microfilamentos ou
Filamentos de Actina;
• Filamentos
Intermediários;
• Microtúbulos.
Composição dos componentes:
Principais funções
•
Manutenção da forma, sustentação e resistência da
célula;
• Organização das organelas no citoplasma;
• Movimentação das organelas no citoplasma (Ciclose);
• Movimentação da célula (cílios, flagelos e movimento
ameboide);
• Divisão celular;
• Contração muscular;
• Participam na coagulação sanguínea;
• Crescimento da parede celular vegetal.
Microfilamentos (Filamento de actina)
• Fita dupla helicoidal de
actina;
• Abundante no córtex
celular;
• Forma micrvilos, filopódios
e lamelipódios;
• Atuam na contração
muscular.
Microfilamentos
Filamentos Intermediários
• Heterogênea família de
proteínas. Ex: queratinas
e neurofilamentos;
• Forma a lâmina nuclear
dando forma ao núcleo;
• Resistência mecânica.
Filamentos Intermediários
Microtúbulos
• Longos cilindros ocos de
tubulina;
• Constituem os
centríolos, cílios e
flagelos;
• Forma as estruturas de
locomoção celular;
• Participam ativamente
dos movimentos das
organelas e divisão
celular.
Microtúbulos
Microtúbulos
Centríolos
Centríolos
São orgânulos formados por microtúbulos presentes nas
células animais. Localizam-se geralmente no centro da célula
e ao lado do núcleo, em uma região denominada de centro
celular ou centrossomo.
Nota:
Nas células vegetais e nos fungos não há centríolos nem
centrossomos. Existe em fungos e diatomáceas um Centro
Organizador de Microtúbulos (MTOC) inserido no envelope
nuclear. Nos vegetais superiores a nucleação de microtúbulos
ocorre por regiões distribuídas por todo envelope nuclear.
Estrutura:
Cada centríolo é formado por nove trincas de microtúbulos.
Cada célula animal apresenta dois centríolos dispostos
perpendicularmente entre si.
Formação dos Centríolos
Os centríolos se duplicam na fase S da interfase, período em
que também está ocorrendo a síntese de DNA no núcleo. Na
mitose (M), ou divisão celular propriamente dita, os pares de
centríolos migram para os polos opostos; cada par ficará em
uma célula filha.
Funções:
• Originam os cílios e os flagelos.
• Os centrossomos participam da formação
acromático durante o processo de divisão celular.
do
fuso
Cílios
São apêndices curtos, finos e numerosos formados
por microtúbulos. São comumente encontrados nos
animais e muitos protozoários.
Movimento dos cílios e flagelos
O movimento ciliar é em “vai e vem” ou chicote,
enquanto o batimento flagelar é ondulatório ou
sinusoide.
Estrutura Interna dos Cílios e Flagelos
São constituídos de nove microtúbulos duplos
formando um anel e um par central = Axonema.
Organização 9+2
A região basal apresenta a mesma constituição dos centríolos e
é denominada corpúsculo basal ou cinetossomo.
Funções:
• Movimentar fluidos e células sobre a superfície celular.
Ex: Epitélio respiratório e das tubas uterinas.
• Locomoção. Ex. Platelmintos e protozoários.
• Obtenção de alimentos. Ex: protozoários ciliados.
cílios
Flagelos
São apêndices também formados por microtúbulos,
porém são mais alongados e menos numerosos que os
cílios. Estão presentes nos espermatozoides, esponjas e
muitos protozoários.
Flagelos
Flagelos
O flagelo das bactérias têm composição diferente, consistindo em um tubo
helicoidal formado por uma proteína denominada flagelina. Os flagelos
giram como propulsores, guiados por um motor rotatório inserido na
parede celular bacteriana.
Origem dos Cílios e Flagelos
A partir do corpúsculo basal,
dois microtúbulos de cada
grupo de três alongam-se,
empurrando a membrana
plasmática, formando também
os dois microtúbulos centrais.
par
central
Tabela Comparativa
Cílios e
Flagelos
SEMELHANÇAS
DIFERENÇAS
FUNÇÃO
(LOCOMOÇÃO)
TAMANHO
ORIGEM
NÚMERO
ESTRUTURA
TIPO DE
MOVIMENTO
Referências:
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https://pt.wikipedia.org – domínio público.
https:// quest.eb.com