Aula 10 - Complexo de Golgi, Lisossomos e Peroxissomos
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COMPLEXO DE GOLGI, LISOSSOMOS E PEROXISSOMOS
CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Complexo de Golgi
• O Complexo de Golgi (CG) consiste num conjunto de sáculos circulares achatados ou cisternas, que aparecem sobrepostas e que se comunicam através de vesículas de transporte.
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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Funções• Armazenamento das proteínas de exportação.
• Glicosilação de proteínas e lípidos para exportar. É a principal modificação química
que sofrem as proteínas que passam pelo complexo.
• Formação das lipoproteínas. Embora os componentes das lipoproteínas sejam
sintetizados no RE passam, obrigatoriamente, pelo complexo de Golgi.
• Sulfatação de várias hormonas, particularmente das hormonas esteróides.
• Processamento proteolítico de proproteínas: conversão de proproteínas em
proteínas secretoras, prontas a exocitar (exemplo: proinsulina, proalbumina, etc)
• Biogénese de membranas. Foi verificada a actividade da acil-transferase no
complexo de Golgi, enzima implicada na síntese dos fosfolípidos da membrana.
• Recuperação de membranas, as membranas dos grânulos de secreção voltam ao
Golgi, sendo reintegradas.
• Tráfico e segregação de produtos de secreção.
• Formação de lisossomas.
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Transporte vesicular
• Proteinas recém sintetizadas entram na rota biossintética secretora do RE; em seguida passam por compartimentos onde são modificadas;
• Vesículas que transportam uma cargadeterminada saem de um compartimentodoador e se fusionam a um compartimentoaceptor;
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Aparelho de Golgi
• É um dos principais sítios de síntese de carboidratos, bem como, uma estação de classificação e de destinação para produtos do RE;
• Grande proporção dos carboidratos que são produzidos no golgi são conectados como cadeias laterais de oligossacarídeos em muitas proteinas e lipídeos que o RE envia;
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Composição Química
• Membranas: bicamada lipoprotéica (35 a 40% - lipídeos e 60 a 65% proteínas - na maioria enzimas e proteínas estruturais e proteínas envolvidas na formação e direcionamento de vesículas)
• Conteúdo enzimático é característico para cada região do Golgi, uma vez que as reações bioquímicas ocorrem de maneira seqüencial
• Luz: Carboidratos, polissacarídeos e proteínas de secreção -porém depende da função do tipo celular
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• O lúmen de cada compartimento é topologicamente equivalente ao exterior da célula e esses compartimentos estão todos em constante comunicação;
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• O complexo de Golgi é uma organela com membrana, formada por várias compartimentos ordenados na forma de pratos empilhados;
• Cada pilha de Golgi é composta de 2 faces distintas: uma de entrada (Cis) e outra de saída (Trans). Ambas estão conectadas a compartimentos especiais (Cis-Golgi-Rede e Trans-Golgi-Rede), que são compostos por uma rede de estruturas tubulares em forma de cisterna
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Regiões distintas do Golgi:
Rede Golgi trans - sítio de saída de substâncias
Região Trans - mais próxima dos sítios de secreção com cisternas côncova
Região Cis - mais próxima do RE com cisternas convexas
Região Mediana - porção central com cisternas médias
Rede Golgi Cis - se localiza entre as cisternas cis e o RE, sítio de entrada no Golgi
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Complexo de Golgi
• É no Golgi que ocorre a síntese de carboidratos e é a estação de separação e distribuição dos produtos do RE;
• Muitos carboidratos celulares são sintetizados no Golgi: Pectina e Hemicelulose da parede celular de células vegetais e as glicosaminoglicanas na matriz extracelular das células animais;
• Uma grande proporção dos carboidratos que o Golgi produz estão ligados a oligossacarídeos de proteínas e lipídios provenientes do RE;
• Certos oligossacarídeos servem como marcas para o direcionamento específico de proteínas para diferentes destinos.
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Complexo de Golgi
• O Golgi é abundante em células que são especializadas em secreção.– Exemplo: as células caliciformes do
intestino, que produzem grande quantidade de muco rico em polissacarídeo na luz do intestino. Nessas células, grandes vesículas são encontradas na parte do Trans-Golgi-Rede.
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• Células caliciformes do intestino (empacotamento de glicoproteínas para secreção)
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•Lisossomos
•Vesículas de
secreção
•Membrana
Plasmática
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Complexo de Golgi
• O transporte de vesículas do RE para o Golgi se dá a partir de vesículas, nos chamados elementos de transição do RE, que são quase totalmente livres de ribossomos e que fundem-se à membrana do Cis-Golgi-Rede, transferindo proteínas e lipídios sintetizadas pelo RE.
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O tráfico entre RE e o Golgi é bidirecional
• O tráfico de retorno tem duas funções principais:
– Manter quantidades estáveis de membranas em cada compartimento
– Recuperar proteínas do compartimento doador que são necessárias para o seu normal funcionamento RE Golgi
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Transporte e direcionamento
• O CG faz parte da Via Biossintética Secretora da célula. Nesta via os lipídeos e proteínas produzidos no RE são encaminhados ao Golgi para processamento e transporte ao seu destino final.
Transporte anterógrado - em sentido determinado a partir do RE para o CG e daí ao seu destino final.
Transporte retrógrado - redirecionar proteínas para o RE -proteína vai para o CG onde é processada e posteriormente retorna ao RE.
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• Proteínas residentes do RE são seletivamernte recolocadas ou redirecionadas para o RE a partir do Cis-Golgi-Rede. KDEL (Lisina, ácido aspártico, ácido Gluâmico e Leucina) é o sinal de retenção no RE.
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• Proteínas que chegam até o Golgi: podem permanecer no Golgi ou não
Da rede TRANS Golgi partem vesículas para: secreção e endossomos/lisossomos
Constitutiva ou regulada
Toda célula possui, não necessita de sinal
Nem toda célula possui, necessita de um sinal (estímulo)
Assimetria da membrana plasmática: carboidratos voltados meio extracelular já que foram adicionados
às proteínas na luz do Reticulo e do Golgi
Enzimas hidrolíticas: marcadas com fosfato nas manoses (M6P)
desde cisterna CIS do Golgi
Receptores reconhecem e encaminham
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• Proteínas do Golgi retornam para o RE quando a célula é tratada com a droga Brefeldina A que promove a ruptura do Golgi.
ManosidaseNormalTratada com Brefeldina A
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• A saída do RE pode ser considerada como ponto de controle de qualidade de proteínas. Se a conformação de uma proteína ou montagem das sub-unidades protéicas não for completada no RE, a proteína é degradada.
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Modelos de transporte pelo Golgi
Transporte por vesículas Maduracão de cisternas
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Transporte de Vesículas • As vesículas transportam substâncias através da Via biossintética
secretora e podem ser de vários tipos de acordo com a substância transportada:
• Vesículas que carregam carga específica para compartimentos como os lisossomos e vesículas de secreção
Cobertura protéica de clatrina, que auxilia seu brotamento,
mediado pelas adaptinas
Golgi
Vesículas Recobertas de Clatrina (MEV)
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• As enzimas lisossomais, produzidas no RE, passam pelo CG, onde devem ser empacotadas e direcionadas posteriormente aos lisossomos.
• Esse transporte seletivo das enzimas lisossomais, apresenta um mecanismo de reconhecimento: resíduos de manose-6-fosfato incorporados a estas enzimas lisossomais durante sua passagem pelo Complexo de Golgi, os quais serão reconhecidos pelas membranas das vesículas que irão transportar estas substâncias até os lisossomos.
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Sinalização no Golgi
O intenso tráfego de vesículas requer sistema de sinalização que garanta a seletividade, do qual participam um conjunto de proteínas chamadas SNAREs. Assim cada vesícula contendo uma carga específica e sua v- SNAREs será direciona a seu compartimento de destino, ligando-se a este pelos receptores presentes em sua membrana t-SNAREs.
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• Duas classes de oligossacarídeos N-ligados estão associadas a glicoproteínas de mamíferos: Oligossacarídeos ricos em manose e oligossacarídeos complexos;
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As cadeias de oligossacarídeos são processadas no Golgi
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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Qual a função da glicosilação?
• Maioria das funções ainda são desconhecidas;
• Tornar uma glicoproteína mais resistente a ação de proteases;
• Direcionar o transporte de proteinas;
• Regulação;
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• As cisternas do Golgisão organizadas comouma série decompartimentos deprocessamento:
• Cis= contínuo com oCis-Golgi-Network;
• Medial= cisternacentral;
• Trans= contínuo como Trans-Golgi-Network.
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• DISCUSSÃO (?): vesículas devem caminhar no sentido trans – cis, enquanto as cisternas vão caminhando no sentido cis-trans (amadurecimento)
Vesículas oriundas do retículo se fundem e formam o VTC
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• A diferença funcional entre as subdivisões do Golgi Cis, Medial e Trans foi a descoberta, através da localização, em regiões distintas, de enzimas responsáveis pelo processamento dos oligossacarídeos N-ligados.
Não corado
Corado com ósmio
Identificação de enzimas
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• Muitas proteínas são modificadas pela adição de oligossacarídeos em grupos OH de cadeias laterais de serina e treonina: Esses oligossacarídeos são denominadaos de O-ligados;
• Os carboidratos da membrana celular estão voltados para o lado da membrana que é topologicamente equivalente ao lado de fora da célula.
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Formação do Acrossomo• O acrossomo, presente nos espermatozóides, é
formado a partir do CG e contém enzimas hidrolíticas, proteases e glicosidases, que irão desempenhar importante função durante a fecundação do óvulo.
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Comportamento do CG durante a divisão celular:
• Durante a mitose o CG se desorganiza, ficando disperso em forma de vesículas no citoplasma da célula. Estas vesículas vão para as células filhas, onde se reorganizam em compartimentos originando novamente o Complexo de Golgi.
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Complexo de Golgi
• Formação da MEMBRANA PLASMÁTICA
• Formação do ACROSSOMO do espermatozóide
• Formação dos LISOSSOMOS primários (possuem enzimas digestivas)
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Lisossomas• Corpos densos limitados por uma membrana ricos em
hidrolases ácidas
Estruturas concêntricas resultantes da acumulação de substâncias de natureza lipídica
Lisossomo 2º
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Funções Lisossomos
• Função heterofágica: digestão de partículas englobadas pela célula através da fagocitose ou pinocitose.
• Função autofágica: digestão de estruturas celulares. Ex.: situações de extrema desnutrição, renovação de organelas velhas por novas.
• Autólise: destruição da própria célula. Ex.: regressão da cauda nos girinos.
• Clasmocitose: “defecação celular”.
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Enzimas lisossomais e seus substratos
• Associada a face interna da sua membrana, os lisossomos apresentam uma cobertura de carboidratos, para evitar a digestão da sua própria membrana.
• A membrana possui uma bomba que regula a manutenção do pH.
Classes das enzimas lisossomais Substratos
Nucleases DNA/RNA
Fosfatases Grupamentos fosfato
Glicosidases Carboidratos complexos e polissacarídeos
Arilsulfatases Ésteres de sulfato
Colagenases Colágeno
Catepsinas Proteínas
Fosfolipases Fosfolipídios
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Lisossomos: autofagia
• Exemplos de Autofagia: – Regressão da cauda durante
o desenvolvimento em anfíbios
Girino Anuro adulto
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Lisossomos: autofagia
• Exemplo de Autofagia:– Regressão de estruturas
durante o desenvolvimento animal
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Lisossomos: autofagia
• Exemplo Autofagia:– Regressão do útero após parto
– Regressão da glândula mamária após o período de lactação
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Lisossomos: Heterofagia
• Digestão de elementos de origem externa à célua.
• Tipos de Endocitose:
Fagocitose:
Pinocitose:
Fagocitose mediada por receptores de membrana:
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Endocitose mediada por receptores
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Lisossomos: Heterofagia
• Pinocitose• FagocitoseEndocitose mediada
por receptores de membrana
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Tipos de lisossomas• Lisossoma primário:
pequenas vesículas sem substâncias em digestão.
• Lisossoma secundário: vesículas com substâncias em digestão. Também chamado de Vacúolo digestivo.
• Corpo residual: vesículas com resíduos não digeridos.
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Os lisossomas e a digestão intracelular
• Autolisossoma: digere estruturas da própria célula.
• Heterolisossoma: digere substâncias provenientes da endocitose.
Lisossomo primário
Fagossomo
Vacúolo digestivo
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Heterofagia
• Digestão de substâncias exógenas.• As partículas que são fagocitadas ficam incluídas em
vacúolos designados por fagossomas. Posteriormente, os fagossomas fundem-se com lisossomas que transportam hidrolases ácidas, formando-se, assim, um heterolisossoma. As pequenas moléculas resultantes da digestão, aminoácidos, ácidos gordos ou açúcares, atravessam a membrana destes lisossomas para serem utilizadas noutros locais da células.
• No final, os heterolisossomas contêm apenas os resíduos não digeridos, designando-se por corpos residuais, que podem fundir-se com a membrana celular para lançar os resíduos no exterior.
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Peroxissomos
• Descobertos pelo citologista belga Christian de Duve (1965)
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Peroxissomos
• Organelas membranosas esféricas (0,5 a 1 µm de diâmetro) que contém enzimas oxidativas;
• As enzimas oxidam substratos em presença de 02 e produzem peróxido de hidrogênio que é degradado a pela catalase;
• Presentes em todas as células eucariotas e estão envolvidos na oxidação de ácidos graxos, detoxificação celular, além de outras funções;
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Peroxissomos
• Degradação do Peróxido de Hidrogênio (H2O2):• Nos peroxissomos ocorrem reações químicas que
produzem peróxido de hidrogênio
H2O2 CatalaseO2 + 2H2O
Tóxico ao organismo por oxidação de aminoácidos
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Peroxissomos
• Metabolismo de lípideos:– Degradação de ácidos graxos de cadeias longas através da beta-
oxidação
• Degradação do ácido úrico:– Enzima urato-oxidase converte o ácido úrico em alantoína, que é
excretada por alguns mamíferos e répteis. No homem e na maioria dos mamíferos, aves e em alguns répteis a urato oxidade está ausente e o ácido úrico é eliminado sem ser degradado.
• Biogênese: Algumas observações sugerem que os peroxissomossejam originados a partir do RE. Antes da divisão celular os peroxissomos sofrem aumento de volume e se dividem por fissão antes de serem distribuídos às células filhas.
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Origem e manutenção dos peroxissomos
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Origem dos lipídios de membrana do peroxissomo
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Transporte de proteínas para os peroxissomos
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Transporte de proteínas para os peroxissomos
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Transporte de proteínas para os peroxissomos
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Algumas Funções dos Peroxissomos
• Neutralização de H2O2
– Formada pela oxidação de substratos no peroxissomo;
– Formada em outras organelas celulares;
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Algumas Funções dos Peroxissomos
• Metabolismo de ácidos graxos– Fungos e leveduras:
peroxissomos são responsáveis por toda a degradação dos ácidos graxos
– Células vegetais: ocorre predominantemente no peroxissomo, mas com participação também das mitocondrias
– Células animais: ocorre nos peroxissomos e mitocondrias
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Algumas Funções dos Peroxissomos• Oxidação de ácidos graxos de cadeia longa
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Algumas Funções dos Peroxissomos
• Biossíntese de ácidos graxos– Em células animais peroxissomos
participam de vias biossintéticas de precursores de glicerolipídios colesterol e dolicol;
– Plasmalogênios (lipídios de membrana) chega a representar 80-90% dos fosfolipídios da bainha de mielina
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Algumas Funções dos Peroxissomos• Metabolização de álcool
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Peroxissomos em células vegetais
• Em vegetais recebe o nome de glioxissomos
– Participa do metabolismo lipídeos;
– Converte lipídeos em carboidratos, permitindo o crescimento dos vegetais;
– Ciclo do Glioxilato(equivalente ao ciclo de Krebs)
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Glioxissomos
• Germinação de sementes