Resumo de biologia celular

★ A maioria é liberada no espaço extracelular por exocitose, outras são enviadas por difusão através da membrana celular, enquanto outras são chamadas de molécula-sinal extracelular ou ligante (exemplo: Proteínas transmembrana, maioria dos casos). ★ Em outros casos, os receptores são intracelulares, e a molécula-sinal tem que penetrar a célula – alvo para se ligar. A célula-alvo responde por meio de um receptor, ao qual a molécula-sinal se liga de forma específica, iniciando uma resposta na célula-alvo. Após a ligação da molécula sinal, os receptores são ativados e geram uma cascata de sinais intracelulares. Sinalização que depende do contato: moléculas-sinal que permanecem ligadas a superfície das células e que influenciam somente células que estabelecem contato.

Biocel – P3 Sinalização endócrina: utiliza-se a secreção de hormônios na corrente sanguínea que o transporta para todo o corpo, permitindo que atuem sobre as células-alvo dispostas em qualquer lugar do corpo. ★ A velocidade da resposta a um sinal extracelular não depende somente do mecanismo de liberação do sinal, mas também da natureza da resposta alvo Junções ocludentes: são canais aquosos estritos que conectam o citoplasma de células adjacentes. Esses canais permitem a troca de íons orgânicos moleculares hidrossolúveis pequenas. Dessa maneira, com exceção das pontes citoplasmáticas, ou da fusão celular essas junções proporcionam a mais íntimas das comunicações celular. Permitem sinalização vinda de ambos os lados simetricamente. Assim o próprio sinal extracelular tem pouco conteúdo de informação, ele simplesmente induz a célula a responder de acordo com o seu estado predeterminado Receptores intracelulares: moléculas hidrofóbicas ou hidrofílicas e/ou suficientemente pequena para atravessar a membrana plasmática da célula alvo, regula diretamente a atividade de proteínas intracelulare específicas.

● Óxido nítrico: gas que funciona como molécula-sinal em plantas e animais. Nos mamíferos, uma das funções é de relaxar a musculatura lisa, por exemplo na parede dos vasos sanguíneos. Muitas células usam este gás para a sinalização de células vizinhas Atua apenas localmente por ter uma meia-vida curta no espaço extracelular, antes de se converter em nitrato ou nitrito pela ação do O² e H²O. Exemplo: liberado pelos nervos autônomos no pênis, causa a vasodilatação local que é responsável pela ereção. ● Receptores associados à proteína G: atuam indiretamente na regulação da atividade de uma proteína-alvo ligadas à membrana que pode ser tanto uma enzima quanto um canal iônico (todos os aqui pertencem à família das proteínas transmembrana de múltipla passagens).

A interação é mediada por uma terceira proteína, chamada GTP (proteína G1). A ativação da proteína afeta mediadores que, por sua vez, alteram o comportamento de outras proteínas. ● Receptores associados à enzimas: quando ativados, funcionam diretamente como enzimas ou estão associados a elas, ativada por esses receptores (geralmente são proteínas transm. de passagem única). As proteínas cinases e fosfatases, principalmente, tornam possível a utilização de uma proteína ou complexo sem a necessidade de síntese e degradação contínua, pois levam ou retiram o grupo fosfato, funcionando como um botão “liga-desliga”. Cascata de fosforilação: uma cinase ativada, fosforila a próxima cinase na sequência, e assim por diante, transmitindo adiante o sinal, amplificando-o e, às vezes, distribuindo a outras vias.

Uma outra classe que funciona pela perda ou ganho de grupos fosfato consiste nas proteínas de ligação a GTP. Quando ativadas, possuem atividade GTPásica intrínseca e inativam a si mesmas hidrolisando o GTP em GDP. Proteínas de suporte: organizam grupos de proteínas sinalizadoras em complexos de sinalização, evitando a comunicação cruzada. Compreende dois eventos principais: a divisão nuclear, ou mitose, durante a qual os cromossomos copiados são distribuídos em um par de núcleos-filhos; e a divisão citoplasmática, ou citocinese, quando a própria célula se divide em duas. Prófase: fase que ocorre no começo da mitose, onde as duas moléculas de DNA são gradativamente desembaraçadas e condensadas em partes de bastonetes rígidos e compactados chamados de cromátides-irmãs que permanecem ligadas Metáfase: Posteriormente, o envelope nuclear se desmantela e os pares ficam ligados ao fuso mitótico3, as cromátides são fixadas em polos opostos do fuso e se alinham no equador do fuso.

Anáfase: ocorre a destruição da coesão de cromátides, separando-as quando são puxadas para os pólos opostos do fuso. Telófase: o fuso em seguida é desmontado e os cromossomos segregados são empacotados em núcleos separados. Citocinese: esse processo, cliva a célula em duas, de forma que cada célula-filha herde um dos dois núcleos. ● Por fim, o sistema é altamente adaptável e pode ser modificado. Pontos de verificação ● o primeiro é o início, no final do G¹, onde a célula se compromete à entrada no ciclo celular e à duplicação dos cromossomos ● o segundo é o ponto de verificação G²/M, onde o sistema de controle desencadeia os eventos mitóticos iniciais que levam ao alinhamento dos cromossomos no fuso metafásico.

● O terceiro é a transição entre metáfase e anáfase, onde o sistema de controle estimula a separação das cromátides-irmãs, levando a conclusão da mitose e citocinese. O sistema de controle bloqueia a progressão a cada um desses pontos de verificação se detecta problema dentro ou fora da célula. Da mesma forma, se as condições extracelulares não são apropriadas, o sistema bloqueia a progressão ao Início, impedindo a divisão. Os níveis permanecem elevados até a mitose. ● M-ciclinas: ativam Cdks que estimulam a entrada na mitose e no ponto de verificação G²/M. ● G-ciclinas: ajudam a regular as atividades das G¹/S-ciclinas, as quais controlam no final de G¹, a progressão ao início. embaixo As Cdks, na ausência de ciclinas o sítio ativo da proteína é parcialmente ocultado por uma placa de proteína.

A ativação total do complexo ciclina-Cdk ocorre quando uma outra cinase, a cinase ativadora de Cdk, fosforila um aminoácido próximo à entrada do sítio ativo da Cdk, podendo mudar sua conformação e “potência” na atividade. ★ Quando, por exemplo, as G¹/S-Cdks são ativadas no final de G¹, o APC/C é desligado, permitindo o acúmulo de ciclinas para o próximo ciclo. SCF: como o APC/C, também são ligases de ubiquitina. Diferentemente ,do APC/C que se modifica durante o ciclo a partir da sua associação com subunidades de ativação (Cdc20 e Cdh1) que ajudam-o a reconhecer as proteínas-alvo, o SCF depende de subunidades diferentes (F-box) que tem a mesma função de reconhecimento. O SCF, entretanto, e constante durante o ciclo, sendo a ubiquitinação controlada por mudanças na fosforilação de seus alvos.

Controle transcricional: proporcionam um nível adicional de regulação, como se fosse mais uma fase de verificação. Esse complexo desenrola a hélice de DNA e transporta enzimas de replicação às fitas de DNA, iniciando assim a sua síntese. A duplicação de um cromossomos não é simplesmente uma questão de duplicação de DNA, mas também requer a duplicação dessas proteínas da cromatina e sua montagem adequada no DNA. A produção de cromatina aumenta durante a fase S, a fim de empacotar o DNA. A duplicação dos cromossomos é desencadeada pela ativação da S-Cdk que ativa proteínas que desenrolam o DNA e iniciam sua replicação em sítios do DNA chamados de origens de replicação. Uma vez iniciada, a SCdk inibe a ativação e proteínas que iniciaram novamente uma origem de replicação, fazenco com que ocorra apenas uma vez.

Durante esse período, há a montagem do fuso mitótico e à ligação dos pares de cromátides. °: transição de metáfase para a anáfase, quando o APC/C provoca a destruição de securina, liberando uma protease que cliva a coesina, iniciando a separação das cromátides. Também desencadeia a destruição de ciclinas, levando a inativação das Ckds, necessário em eventos finais da fase M. M-Cdks ocasiona todos os diversos e complexos rearranjos celulares que ocorrem nos estágios iniciais da mitose: induz a montagem do fuso e assegura que cada cromátide esteja ligado a ele; desencadeia a condensação dos cromossomos, a reorganização das cromátides em estruturas compactas como um bastão; promove a desintegração do envelope nuclear e rearranjos do citoesqueleto (células animais) e do complexo de golgi.

Acredita-se que cada processo desse ocorra a partir da fosforilação, ocasionada pelas M-Cdks, em proteínas atuantes no processo. ★ Tanto a duplicação de cromossomos, quanto a duplicação dos centrossomos ocorrem a partir de um mecanismo semiconservativo de duplicação, nova qual as duas metades se separam e serem de molde a construção de uma nova metade. Ambos devem se repicar apenas uma vez a fim de garantir que a célula entre em mitose com somente duas cópias: um número incorreto de centrossomos poderia levar a defeitos na montagem do fuso, consequentemente, erros na segregação dos cromossomos. Envelope celular: separa os cromossomos do citoplasma envelopando-o. É necessário a remoção dessa barreira para a ligação das cromátides. A desintegração desse envelope exige múltiplas etapas que começa quando M-Cdk fosforila várias subunidades de complexos de poros nucleare do envelope.

Antes da anáfase, a securina se liga e inibe a atividade de uma protease chamada separase. A destruição da securina libera a separase, que então fica livre para clivar uma das subunidades da coesina que perdem força e as cromátides-irmãs se separam. Ponto de verificação de montagem do fuso: é ativado pelo tratamento com substâncias e bloqueia a progressão à transição entre metáfase e anáfase. Esse mecanismo assegura que a célula não entre na fase de anáfase até que todos os cromossomos estejam corretamente biorientados no fuso mitótico. Citocinese Após a mitose concluir a formação de um par de núcleos-filhos, a citocinese finaliza o ciclo celular, dividindo a própria célula. Apoptose A apoptose, então, é uma forma de MCP mais entendida.

A forma que as células morrem nesse processo é bem característica morfologicamente: ● Elas se encolhem e condensam, o citoeaqueletopolapsa, o envelope celular se desfaz e a cromatina nuclear se condensa e se quebra em fragmentos. A superfície celular comumente forma bolhas e, se a célula é grande, frequentemente quebra-se em fragmentos envolvidos por membrana chamados corpos apoptóticos onde a superfície da célula é rapidamente engolfada por uma célula vizinha, ou macrófago antes de liberarem seus conteúdos. Bioquimicamente também são bem reconhecíveis, um exemplo é o caso da fosfatilglicerina: ● O fosfolipídeo (fosfatilglicerina) carregado negativamente em geral e localizado exclusivamente na camada interna da bicamada lipídica, mas se desloca para a camada externa das células apoptóticas, onde pode servir como marcador dessas células.

Este fosfolipídeo sinaliza também células vizinhas e macxrpifafos a fagocitatem a célula morta, também bloqueia a inflamação associada a fagocitose. tornando o processo irreversível. Caspases iniciadoras então, clivam e ativam procaspases executoras, iniciando assim uma cascata de caspase proteolítica, que amplifica o sinal de morte e o dissemina através da célula. Existem duas vias de sinalização: via extrínseca e via intrínseca. Via extrínseca: proteínas de sinalização extracelular, ligam-se a receptores de morte na superfície celular disparando essa via de apoptose. Estes receptores são proteínas transmembrana contendo um domínio extracelular de ligação ao ligante, um domínio transmembrana único e um domínio de morte intracelular, o qual é requerido pelos receptores para ativar o programa apoptótico.

Algumas das proteínas liberadas ativam a cascata proteolítica da caspase no citoplasma, levando à apoptose. Citocromo c: proteína crucial liberada na mitocôndria nesta via, é um componente solúvel em água de cadeia de transporte de elétrons mitocondriais. Quando liberado no citosol, tem função diferente: ele se liga à a proteína adaptadora de ativação da procaspase chamada de Apaf1, provocando a oligomerização de Apaf1 formando o apoptossomo que recrutam proteínas procaspases iniciadoras as quais são ativadas pela proximidade ao apoptossomo, ativando então procaspases executoras para induzir a apoptose. Bcl2: proteínas reguladoras intracelulares da apoptose, conservada evolutivamente como as caspases. Em mamíferos, regulam a via intrínseca de apoptose principalmente pelo controle da liberação do citocromo c e de outras proteínas intermembranas mitocondriais no citosol.

Em alguns casos, a via apoptótica extrínseca recruta a via apoptótica intrínseca para amplificar a cascata de caspase para matar a célula. A proteína BH3-apenas Bid é a conexão entre as duas duas. Quando receptores de morte ativam a via extrínseca nessas células, a caspase iniciadora cliva Bia produzindo uma forma truncada de Bid chamada de tBid que se transloca para a mitocôndria onde inibe a proteína Bcl2 e causa a agregação de proteínas BH123 que liberam citocromo c e outras proteínas intermembranas, amplificando o sinal de morte Proteínas BH3-apenas Bid, Bim e Puma: podem inibir todas as proteínas Bcl2 enquanto outras proteínas BH3-apenas podem inibir somente um pequeno conjunto de antiapoptóticas.

Biocel – P3 IAPs (inibidores de apoptose): fazem poliubiquitinação das caspases, marcando às caspases para destruição pelos proteossomos. Dessa maneira, estabelecem um limiar inibidor que caspases ativadas devem cruzar para disparar a apoptose. Tumores: a apoptose reduzida também contribui, visto que células de câncer frequentemente regulam o programa apoptótico anormalmente. O alto nível de Bcl2 em linfócitos promove o desenvolvimento de câncer pela inibição da apoptose, aumentando o n° celular. Isso também diminui a sensibilidade dessas células a fármacos anticâncer, que comumente funcionam levando às células de câncer a entrarem em apoptose. Proteína p53: mutado em 50% dos cânceres pela falta de sua mutação, pois permite que a célula de câncer sobreviva e prolifere mesmo quando seu DNA está danificado, dessa maneira às células acumulam mais mutações, algumas das quais produzindo cânceres malignos.