Apresentação do PowerPoint - BCM ONLINE · Biologia Celular Matriz citoplasmática = citoplasma...

of 32 /32
Biologia Celular 3. MATRIZ CITOPLASMÁTICA E CITOESQUELETO Citoesqueleto, com microscópio de fluorescência (Raven, P.H., R. F. Evert & S. E. Eichhorn. 1992. Biology of Plants, 5th ed. Worth Publishers). Carlos Manuel Gaspar dos Reis

Embed Size (px)

Transcript of Apresentação do PowerPoint - BCM ONLINE · Biologia Celular Matriz citoplasmática = citoplasma...

  • Biologia Celular

    3. MATRIZ CITOPLASMTICA E CITOESQUELETO

    Citoesqueleto, com microscpio de fluorescncia (Raven, P.H., R. F.Evert & S. E. Eichhorn. 1992. Biology of Plants, 5th ed. Worth Publishers).

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

    Protoplasma

    Citoplasma

    Hialoplasma*

    Invlucro nuclear

    Nucleoplasma

    Organelos celulares

    RNA, protenas globulares, enzimas,ribossomas, fibras docitoesqueleto e inclusescitoplasmticas.

    Ncleo

    * citosol, citoplasma fundamental ou matriz citoplasmtica

  • Biologia Celular

    Matriz citoplasmtica = citoplasma fundamental = hialoplasma = citosol

    No hialoplasma ocorrem a maioria das reaes qumicas da clula.

    No hialoplasma encontram-se:

    RNA, protenas globulares, enzimas, ribossomas, fibras do citoesqueleto e incluses citoplasmticas.

    Incluses: acumulaes de nutrientes ou subprodutos relativamente inertes do metabolismo celular. Salvo raras excepes, no esto envoltas por membranas.

    Ex. grnulos de glicognio, gotculas de lipdos ou cristais.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Glicossomas: estruturas esfricas com 30 m, formadas por um cerne de polissacardeos rodeado por enzimas relacionadas com a sua formao e destruio.

    Glicognio sintetase: sntese de glicognio

    Glicognio fosforilases: decomposio do glicognio em glucose 1-fosfato.

    Hepatcitos: acumulam glicognio; enviam glicose para o sangue mantendo uma concentrao constante do monossacardeo (glicmia).

    Incluses Lipdicas: gotculas de triglicerdeos

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Citoesqueleto

    Conjunto de fibras de natureza proteica, existentes no hialoplasma, responsveis pela motilidade celular e forma da clula.

    Microtbulos, microfilamentos e filamentos intermdios.

    Constituio do citoesqueleto:

    In: Raven, P.H., R. F. Evert & S. E. Eichhorn. 1992. Biology of Plants, 5th ed. Worth Publishers

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    1. Microtbulos

    O que so microtbulos?

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2968

  • Biologia Celular

    Microtbulos

    Os microtbulos so cilindros ocos de 25 nm de dimetro e cujo comprimento pode alcanar mais de 20 m. As paredes so formadas pela agregao de protenas globulares, com cerca 5 nmde dimetro, as tubulinas. As tubulinas dispem-se em 13 colunas longitudinais os protofilamentos.

    A tubulina um heterodmero constitudo por duas subunidades de 50 kDa, denominadas tubulina e tubulina .

    Alm das tubulinas (85% do total), os microtbulos so compostos por protenas microtubulares associadas MAPs.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Os microtbulos entram na constituio de vrias estruturas:

    Centrolos, fuso mittico, raios astrais de clulas em diviso, elementos longitudinais dos axnios, clios e flagelos

    Existem contudo diferenas na sua estabilidade:- Os microtbulos de clios e flagelos so muito estveis;- Os microtbulos do fuso mittico so lbeis e transitrios.

    O padro de distribuio dos microtbulos oscila ao longo do ciclo celular entre uma rede complexa durante a interfase e uma distribuio restrita ao fuso durante a mitose.

    Os microtbulos apresentam polaridade: Extremidades [+] e [-]

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Interfase: ocorre a organizao dos microtbulos de modo polarizado. As extremidades (+) apontam para a membrana plasmtica (periferia da clula) e as extremidades (-) partem de uma regio que as estabiliza (COMT).

    http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/cytoskeleton.html

    Centros organizadores de microtbulos (COMT)

    So os locais de nucleao dos microtbulos a partir da tubulinasolvel representados fundamentalmente, nas clulas animais, pelo centrossoma.

    Nas clulas animais, o centrossoma corresponde a uma zona do citoplasma que contm um par de centrolos.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Centrolos: so estruturas cilndricas, constitudas por 9 triplas de microtbulos, que geralmente se encontram aos pares.

    Do origem a clios e flagelos (excepto os das bactrias), estando tambm relacionados com a formao do fuso acromtico.

    http://sciencentral.us/chpt7.htmlCarlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    A dinmica da polimerizao depende da concentrao de heterodmeros mas no s:Inibio por: baixas temperaturas e ies Ca2+Favorecida pela: presena de GTP, GDP e ies Mg 2+.

    Algumas substncias qumicas interferem na polimerizao ou despolimerizao dos heterodmeros de tubulina:

    Ex. 1. Colquicina (colchicina) despolimerizao do fuso mittico. Vinblastina e vincristina agentes antimitticos utilizados no tratamento antitumoral.

    Ex. 2. Taxol impede a despolimerizao dos microtbulos, interferindo na separao dos cromossomas na mitose. Utilizado no tratamento antineoplsico.

    MAPs (5-15% do contedo proteico dos microtbulos)- Papel estrutural- Protenas motoras (motores moleculares): promoo do

    transporte ao longo dos microtbulos.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Os Microtbulos esto envolvidos no Transporte de macromolculas e deorganelos na clula.

    As protenas motoras transportam vesculas e organelos sobre a superfcie dos microtbulos:

    - i) Cinesinas: possibilitam o movimento em direco extremidade (+)

    - ii) Dinenas citoplasmticas: possibilitam o movimento em direco extremidade (-)

    - iii) Dinena ciliar e flagelar

    http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/default.asp?s=&n=&i=&v=&o=&ns=0&uid=0&rau=0

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    A produo de fora motriz tambm se pode basear na despolimerizao de microtbulos, nomeadamente para a deslocao dos cromossomas durante a anafase.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Funes dos microtbulos citoplasmticos

    Transporte intracelularOs microtbulos possuem associadas protenas que realizam o transporte de diversas estruturas. Nos axnios os microtbulos so responsveis pelo fluxo axnico rpido.

    MorfogneseA orientao e distribuio dos microtbulos est relacionada com a aquisio de forma durante a diferenciao celular.

    Construo do fuso mitticoAs fibras do fuso so constitudas por microtbulos (livres e cinetocoriais). A separao de cromatdeos est relacionada com a despolimerizao dos microtbulos.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Motilidade

    A estrutura fundamental dos clios e flagelos dada por uma disposio ordenada de microtbulos denominada axonema.

    http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/default.asp?s=&n=&i=&v=&o=&ns=0&uid=0&rau=0

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    O axonema contm um padro microtubular duplo de 9+2.

    O comprimento do axonema de vrios micrmetros nos clios, podendo chegar a mais de 1 mm em certos flagelos. O seu dimetro de apenas 0,2 m.

    O axonema cercado pela membrana ciliar externa que uma dependncia da membrana plasmtica com a qual tem continuao.

    No movimento ciliar, o deslizamento de pares de micrtubulos deve-se aco da dinena.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    2. Microfilamentos filamentos de actina

    Estruturas filamentosas de 5-7 m de dimetro que se observam nas clulas eucariotas sob a forma de feixes de filamentos paralelos ou de redes de filamentos anastomosados.

    So constitudos pela polimerizao da protena monomricaglobular actina G, uma protena abundante em clulas eucariotas, originando filamentos de actina F.

    Tem-se admitido que os microfilamentos sejam constitudos por duas cadeias de actina F enroladas helicoidalmente.

    Contudo, alguns trabalhos com reconstruo de imagem e simulao em computador apontam como modelo mais provvel, o de um nico filamento helicoidal formado por uma cadeia simples de monmeros (Plancha e David-Fereira, In Azevedo, 2005, Biologia Celular e Molecular, Lidel).

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2969

    2002 by Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis,Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter.

  • Biologia Celular

    Os filamentos de actina, tal como os microtbulos, so estruturas polarizadas. Os filamentos de actina F crescem por adio de monmeros a uma das extremidades, ligao que ocorre a maior velocidade na extremidade em que a actina G est associada a uma molcula de ATP (plo de crescimento).

    Na interfase, os microfilamentos localizam-se preferencialmente na regio cortical das clulas, de forma adjacente membrana plasmtica.

    Os microfilamentos so nucleados na regio adjacente membrana plasmtica.

    Os microfilamentos podem interagir com outras estruturas e adquirir diferentes propriedades atravs de vrias molculas genericamente denominadas de protenas de ligao actina (actin binding proteins).

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    As protenas de ligao actina apresentam enorme diversidade, podendo:

    i) Interferir com a dinmica de polimerizao e despolimerizao;

    ii) Promover ligaes entre diferentes microfilamentos influenciando a sua estabilidade estrutural (fimbrina, fodrina, filamina e actina );

    iii) Mediar a interaco dos microfilamentos com membranas celulares - integrinas e caderinas;

    iv) Funcionar como motores, famlia das miosinas.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    As protenas associadas que participam na regulao da dinmica de polimerizao dos microfilamentos actuam por vrios mecanismos:

    i) Por sequestrao dos monmeros de actina G, limitando a sua polimerizao (ex. profilina);

    ii) Por ligao a uma das extremidades dos filamentos de actina F, impedindo o seu crescimento ou dissociao (ex. capping proteins, gelsolina, vilina, actinina );

    iii) Por associao lateral a segmentos dos filamentos, impedindo a sua fragmentao (ex. tropomiosinas).

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Funes dos microfilamentos

    Localizao (suporte mecnico) de estruturas celulares

    Movimentao intracitoplasmtica de organelos ou vesculas

    Fagocitose

    Citocinese anel contrctil

    Anel contrctil de actina e miosina

    Locomoo celularFormao de pseudpodos.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    A citocinese ocorre com a formao do anel contrctil de actina e miosina.

    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3389

    Na fig. C o anel contrctil detectado por tcnicas de imunoflorescncia. O anel de actina est representado a vermelho e o anel de miosina a verde.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Nas diferenciaes permanentes da superfcie celular, como as microvilosidades das clulas intestinais e os estereoclios das clulas auditivas, os filamentos de actina F so compactos e tm orientao muito regular.

    http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/cells/organelle.htm

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Contraco muscular

    A contraco muscular deve-se ao deslizamento de filamentos de actina (filamentos finos) sobre filamentos de miosina (filamentos grossos).

    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mboc4.TOC&depth=10

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    3. Filamentos intermdios

    Classe de filamentos com dimetro de 10 nm, intermdio entre os microtbulos (25 nm) e os microfilamentos (5-7 nm).

    Formam uma rede perinuclear que se estende at membrana plasmtica.

    As protenas dos filamentos intermdios apresentam um domnio central em hlice , com 310 a 350 aminocidos, e duas pores globulares em ambas as extremidades de dimenses e sequncia variveis.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    A organizao dos filamentos intermdios comea com a constituio de dmeros proteicos que se agregam em complexos de 4 cadeias (tetrmeros).

    Os tetrmeros constituem depois protofilamentos de 2 a 3 nm. Quatro protofilamentos, enroladoshelicoidalemnte, originamprotofibrilas de 4 a 5 nm.

    Da associao de 4 protofibrilas resulta o filamento de 10 nm.

    http://www.biology.iupui.edu/biocourses/Biol540H/EBroberts.html

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Tipos de protenas constituintes dos filamentos intermdios:

    1) Citoqueratinas cidas;

    2) Citoqueratinas bsicas-neutras;

    3) Vimentina, desmina, protena cida fibrilar glial e periferina;

    4) As trs protenas dos neurofilamentos, a nestina e a -internexina;

    5) As laminas nucleares.

    As citoqueratinas apresentam a maior diversidade entre todas as protenas dos filamentos intermdios e constituem os filamentos intermdios das clulas epiteliais.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Ao contrrio dos microtbulos e microfilamentos, os filamentos intermdios parecem no apresentar polaridade.

    Funes dos filamentos intermdios

    Estabilidade mecnica das clulas e tecidos no seu ambiente natural de organizao multicelular tridimensional.

    Estabilidade estrutural, ancoragem e posicionamento do ncleo (lminas nucleares).

    Associao entre filamentos intermdios e desmossomas contribui para a arquitectura e estabilidade estrutural das clulas e tecidos.

    http://www.cytochemistry.net/Cell-biology/intermediate_filaments.htm

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    A associao entre filamentos intermdios e hemidesmossomas* contribui para a resistncia a traces e estabilidade estrutural da ligao entre o tecido epitelial e o mesnquima subjacente.

    * Junes mediadas por integrinas que estabelecem a adeso celular lmina basal em epitlios estratificados e em certos epitlios simples.

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis

  • Biologia Celular

    Carlos Manuel Gaspar dos Reis