Tutoria - P2 M2 - Resumo Bioquímica Ilustrada de Harper (Lange) - 29ed PDF

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Citoplasma...

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TUTORIA 2 – MÓDULO 2 – 10/09/2018 1. DENIFINIR A COMPOSIÇÃO DO CITOPLASMA. No Citoplasma, há as chamadas Inclusões, que são a junção de macromoléculas dentro da célula, como hepatócitos e células musculares estriadas, grânulos de glicogênio, chamado de Glicossomos. Em muitas células há Triacilgliceróis (gotículas de lipídios) que são reservas de energia. Há, também, Pigmentos que são produzidos na célula ou vem do exterior. O mais conhecido é a Lipofuscina, de cor marrom, composta por fosfolípides associados com proteínas. Além disso, há os Cristais de proteínas. O Citosol contém elementos do citoesqueleto, enzimas, moléculas condutoras de sinais, compostos que fazem a síntese de proteínas, os proteossomos (degradam proteínas em desuso) e chaperonas (auxiliam as proteínas a se dobrarem na forma e no tempo adequado). Há duas fases do Citosol: a Estado Gel (mais próxima do núcleo, é menos densa) e a Estado Sol (é mais densa e está mais próximo da membrana plasmática). 2. CONCEITUAR ORGANELAS MEMBRANOSAS, SUAS FUNÇÕES E ESTRUTURAS: 2.1 MITOCÔNDRIA

- 13 tipos de RNAm, 2 tipos de RNAr e 22 tipos de RNAt; - grânulos compostos por Ca+; - complexo enzimático piruvato desidrogenase, responsável pela descaboxilação oxidativa; - enzimas envolvidas na beta-oxidação dos ácidos graxos; - enzimas responsáveis pelo Ciclo de Krebs; - CoA, coenzima NAD+, ADP, fosfato, etc. 2) Membrana Interna: apresenta invaginações na direção da matriz, formando as chamadas cristas mitocondriais, aumentando a superfície membranosa. Possuem uma bicamada lipídica e são altamente especializadas. Nela estão localizados elementos como: - moléculas que compõem a Cadeia Transportadora de elétrons, onde há três c grandes compostos complexos: NADH desidrogenase, citocromo b-c 1 e citocromo oxidase, entre os quais se encontram dois transportadores de elétrons pequenos, a ubiquinona e o citocromo c; - coenzima FAD e uma enzima do Ciclo de Krebs chamada succinato desidrogenase; - ATP sintetase, fosfolipídio duplo (cuja função é impedir a entrada de qualquer soluto, exceto O2, CO2, H2O, NH3 e ácidos graxos) e diversos canais iônicos.

ESTRUTURA É a organela responsável pela conversão da energia armazenada nos alimentos em energia absorvível pelas células. As Mitocôndrias possuem uma dupla membrana, formando dois compartimentos: Espaço Intermembranoso e Matriz Mitocondrial.

3) Membrana Externa: há numerosas proteínas transmembranas multipasso chamada Porinas, que permite passar todos os solutos existentes no Citosol, exceto macromoléculas. 4) Espaço Intermembranoso: possui uma composição semelhante a do citosol, uma vez que os solutos do citosol entram na mitocôndria. FUNÇÕES A principal função da Mitocôndria é gerar energia por meio da descarboxilação oxidativa, do ciclo de Krebs e da fosforilação oxidativa. A Mitocôndria transfere ADP a energia exitente nas ligações químicas para forma ATP. Além disso, possui outras funções. São elas:

1) Matriz Mitocondrial: contêm: - Cópias de DNA circular;

1) Síntese de Aminoácidos: ocorre a partir de moléculas intermediárias do ciclo de Krebs; 2) Remoção de Ca2+ do citosol: quando a concentração de Ca2+ está elevada a níveis altíssimos, a Ca2+ - ATPase localizada na membrana interna das mitocôndrias bombeiam Ca2+ para dentro da matriz

mitocondrial a fim de reduzir a concentração desse cátion no Citosol; 3) Síntese de Esteróides: o colesterol captado pelas células é transportado até as mitocôndrias, onde uma enzima localizada na membrana mitocondrial interna o converte em pregnenolona, por meio da remoção da cadeia lateral do colesterol. Depois disso, a pregnenolona retorna ao RE para sintetizar, de fato, os hormônios esteroides. 2.2 LISOSSOMOS São organelas que digerem materiais incorporados por endocitose, além de estar relacionado com a renovação e morte programada da célula. São compostos de endossomas (estruturas que recebem substâncias por fagocitose e pinocitose) que contêm dois tipos de vesículas transportadoras uma das quais contém material endocitado e as demais contêm enzimas hidrolíticas. A característica mais marcante é o polimorfismo (variadas formas e tamanhos). Suas enzimas são ativadas a um pH 5,0, esse pH se deva a presença de uma Bomba de H+ presente na membrana do Lisossomo. A membrana do Lisossomo está protegida do efeito destruidor de suas enzimas pela presença de glicoproteínas na membrana da face luminal. Já se essa organela se romper, as enzimas digestivas não afetam os demais componentes das células uma vez que estas são inativas pelo contato com o pH do citosol, que é de 7,2. O resto metabólico do Lisossomo é chamado de corpo residual. Em certos casos, esse corpo residual é excretado para fora da célula por meio de um processo semelhante à exocitose. Já em casos de que esse corpo residual não sai da célula, fica no citosol e recebe o nome de Pigmentos de Inclusão. A Autofagia é um mecanismo de eliminação de organelas envelhecidas, que inclui a formação de um autofagossomo. Com o auxílio do REL, uma porção de membrana envolve a organela velha para formar o autofagossomo. Este depois funde-se com o Endossoma Secundário, transformando-se em fagolissomo. O processo finaliza com a degradação da organela por enzimas.

2.3 PEROXISSOMOS Apresentam uma forma ovóide e apenas uma unidade de membrana (membrana simples). Exercem funções metabólicas variadas e contêm enzimas oxidativas, que são capazes de formar e degradar o Peróxido de Hidrogênio H2O2. Existem 40 enzimas aproximadamente, dentre elas podemos destacar: catalase, D-aminoácido oxidase, urato de oxidase e etc. Os Peroxissomos oxidam seus substratos, tais como ácidos graxos, aminoácidos, purinas, uratos, ácido úrico, entre outros. Diferentemente das mitocôndrias que a oxidação gera energia química (ATP), nos Peroxissomos as oxidações geram energia térmica. A catalase é a enzima responsável pela degradação do Peróxido de Hidrogênio tanto fora quanto dentro do Peroxissomo. Quando ocorrer dentro dele, o resultado da reação é agua e gás oxigênio. Agora, quando ocorre fora dele, a oxidação gera ânions superóxidos chamados de radicais livres. Estes radicais são muito reativos a enzima superóxido dismutase que trata de elimina-los na forma de Oxigênio e Peróxido de Hidrogênio, este último degradado pela catalase. Nas células hepáticas e renais, a catalase atua para neutralizar substâncias tóxicas e, por consequência, desintoxicar as células através da sua acidez.

2.4 COMPLEXO DE GOLGI Está situado entre o RE e a membrana plasmática, sendo que os endossomos e os lisossomos estão entre eles. É constituído por uma ou mais unidades funcionais chamadas de dictiossomos. Os dictiossomos possuem duas faces: - Face Cis: apresenta uma forma curvada com uma face convexa voltada para o núcleo, por onde entra substâncias no Complexo de Golgi. - Face Trans: face côncava orientada para a membrana plasmática onde há a saída da secreção do Complexo

que irá para fora da célula, para a membrana plasmática ou membrana de outra organela. Cada Dictiossomo é constituído por: - Uma Rede Cis: formada por numerosos sáculos e túbulos interconectados. Recebe apenas vesículas provenientes do RE. - Uma Cisterna Cis: está conectada à Rede Cis e, por esse motivo, as moléculas transitam facilmente entre a Rede e a Cisterna Cis por continuidade. - Uma ou mais Cisternas Medianas: são independentes das demais estruturas do Complexo. Para que a molécula chegue até aqui, há a formação de vesículas na borda da Cisterna Cis, que são incorporadas à Cisternas Medianas. - Uma Cisterna Trans: está conectada com a Rede Trans. - Uma Rede Trans: similar a Rede Cis, recebe a molécula e a secreta em direção à membrana plasmática. A função do Complexo de Golgi é finalizar a síntese de proteínas e exportá-las. As proteínas produzidas no RE em sua grande maioria são glicoproteínas, elas vêm dessa organela com ou sem algumas estruturas primordiais ao seu funcionamento. A função do Complexo é justamente adicionar ou retirar tais estruturas para que haja o funcionamento adequado da glicoproteína.

2) Síntese de Esteróides: sintetizam os esteroides. Ademais, sabe-se que a pregnenolona são precursores comuns a todos os hormônios do tipo esteroides. No entanto, para que o colesterol se torne um hormônio esterol, é necessário que sua cadeia lateral seja removido e isso só acontece nas mitocôndrias. Assim sendo, as mitocôndrias pegam o colesterol e o devolvem ao REL na forma de pegnenolona, onde se completa a síntese de androgênios, estrogênios, progesterona ou corticoides supra-renais. 3) Tranformação de substâncias químicas ou resíduos metabólicos (“desintoxicação”): no REL do hepatócito, há enzimas – basicamente da família dos citocromos p450 e outras enzimas – que neutralizam substâncias tóxicas, produzidas nas células ou incorporadas do exterior, convertendo-as em substâncias hidrossolúveis e as liberam no meio extracelular. 4) Mobilização de glicose: na membrana do REL dos hepatócitos, há a enzima glicose-6-fosfatase, que retira o radical fosfato da glicose, transformando-a em glicose, a qual poderá abandonar a célula a ser transportada a circulação podendo servir de nutrição a outros tecidos. A glicose-6-fosfato é produzida, ou a partir da glicose ou a partir da glicose-1-fosfato, a qual advem da degradação do glicogênio presente no citosol da célula hepática. a) O glicogênio é quebrado sequencialmente pelo ortofosfato para produzir glicose-1-forfato; b) A segunda etapa da mobilização é a sua desfosforilação; c) O terceiro passo consiste na circulação da glicose livre pelo interior do retículo até sua saída. É importante destacar que a maior parte do glicogênio é armazenado no músculo esquelético.

2.5 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO Possui um sistema labiríntico de túbulos irregulares, ramificados e anastomosados. Possui uma íntima relação com a síntese de esteroides, sendo mais desenvolvidos em células endócrinas. São suas funções: 1) Síntese de Lipídios: sintetizam os lipídios, especialmente os Fosfolipídios da membrana. O Fosfolipídio recém-sintetizado se adere a parte citosólica da membrana. Para que este fosfolipídio vá para a parte não-citosólica é necessário os translocadores fosfolipídicos (flipases) que movem essas células da face citosólica para a não-citosólica.

5) Armazenamento e liberação de cálcio: o acúmulo endomembrana se dá mediante uma bomba de ATPase CA2+ dependente de pequenos elementos

tubulares ou vesículas, que são considerados componentes do REL e integrados do chamado compartimento sequestrador de cálcio. Alcança o seu máximo grau de desenvolvimento no músculo estriado. 2.6 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO É responsável pela síntese e segregação de proteínas não-citosólicas, ou seja, proteínas para fora da célula. É mais desenvolvido nas células que participam da secreção de proteínas para o meio extra-celular. Possuem cisternas conectadas entre si e com a carioteca, mas em células com RER pouco desenvolvido, ele pode ter aspectos de túbulos anastomosados. Os Ribossomos estão aderidos a parede externa, não se encontram individualizados, mas na forma de polirribossomos unidos por uma molécula de RNA mensageiro. Os Ribossomos unidos ao RE se separam e trocam suas subunidades com as do citosol em cada ciclo de síntese protéica. Existem duas formas para a entrada do peptídio RER: 1) Partícula de reconhecimento do sinal (PRS) - é necessário que o peptídio que está saindo do Ribossomo seja reconhecido pelo RER. Isso ocorre através dos 10 primeiros aminoácidos do extremo aminoterminal da cadeia polipeptídica em formação que são reconhecidos pela PRS (que é um complexo ribonucleoprotéico alongado de grande tamanho). Após a união com o RER, a PRS dissocia-se de sua união ao receptor presente no RER e volta a circular livremente pelo citosol, enquanto o peptídio sinalizador é agora reconhecido pela proteína transmembrana TRAM e o Ribossomo é transferido e se une a um complexo protéico de translocação na membrana do RER. Este complexo denomina-se TRANSLÓCON, por onde vai permitir a passagem do peptídio sinalizador, da cadeia peptídica e mantém o Ribossomo aderido ao RER. O PRS é perdido depois que o peptídio adentra à célula através da peptidase sinalizadora. 2) Translócon: algumas proteínas não possuem um peptídio sinalizador reconhecível pela PRS, mas são introduzidas na luz do RER após completar sua síntese no citosol. Estas proteínas são reconhecidas pela proteína de membrana Sec62/63, associada a proteína chaperona BiP e introduzida na cavidade do RER através do Translócon. As proteínas que possuem o sinalizador dentro do RER são chamadas de Pré-Proteínas. Já as Pró-Proteínas perdem o sinal hidrófobo (os 10 aminoácidos de reconhecimento) modificam-se e

encurtam suas cadeias antes de se tornarem funcionais, sendo precursoras de proteínas maiores. No entanto, os precursores pró-porteícos, que mantem o sinal, são denominados Pré-pró-proteínas (um exemplo é o colágeno) As proteínas sintetizadas o RER são glicoproteínas, sendo que os carboidratos são Oligossacarídios. As proteínas podem ser guiadas até seu destino final de dois modos: - Translocação Co-Tradução: as proteínas são transportadas e traduzidas ao mesmo tempo; - Translocação Pós-Tradução: as proteínas são transportadas após a tradução estar finalizada. 3. EXPLICAR RESPIRAÇÃO CELULAR: 3.1 GLICÓLISE Ocorre no citoplasma da célula. No citoplasma tem 10 enzimas cuja função é realizar uma série de reações para a quebra da glicose em duas moléculas de piruvato. São gerados 4 ATPs, mas como são consumidos 2 ATPs, o saldo final dessa reação são 2 ATPs.

3.2 CICLO DE KREBS Antes de se iniciar o Ciclo de Krebs, quando o piruvato entra na célula, ocorre a Descarboxilação Oxidativa, que consiste na remoção de um carbono do piruvato. Ocorre segundo a seguinte reação: cada piruvato é convertido em acetila, que tem 2 carbonos. A acetila se liga a Coenzima A, compondo a Acetil CoA. O carbono é removido juntamente com dois Oxigênios, produzindo CO2. O piruvato também cede H+ e dois e-. O Ciclo de Krebs consiste em 9 reações consecutivas mediadas por muitas enzimas específicas. O seu último produto é o ácido oxalacético, que ao combinar-se com acetil CoA, forma ácido cítrico. Isso dá origem a outro Ciclo de Krebs

para dar sequência na quebra de outros piruvatos enquanto houver O2 e acetilas disponíveis. Como são necessários duas voltas no ciclo para processar as duas acetilas, cada um destes monossacarídeos gera dois ATP, seis NADH e dois FADH2. As moléculas de CO2 formada durante a descarboxilação oxidativa são transportadas para fora da célula para ser eliminada.

O saldo final da Respiração Celular é de 30 a 32 moléculas de ATP. 4. ENTENDER A ESTRUTURA DA CARIOTECA: 4.1 NÚCLEO

DETERMINAR

A

CLASSIFICAÇÃO

DO

O núcleo é considerado uma organela. A carioteca é composta por duas membranas concêntricas que se unem ao nível dos poros, gerando uma membrana externa e outra interna. A membrana interna é sustentada por uma lâmina nuclear, composta por uma fina malha de laminofilamentos entrelaçados. Os poros são compartimentos complexos. Possui uma parede cilíndrica composta por oito colunas periféricas; proteínas de ancoragem para afixa-los; proteínas radiais, permitindo uma flexibilização necessária na entrada e saída de substâncias; fibrilas protéicas, implicadas na passagem de substâncias pelo poro.

3.3 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA Ocorre através de oxidação. Os átomos de hidrogênio liberados do NADH e do FADH2 são dissociados em H+ e e-. Para os e- cedidos pelo NADH a porta de entrada é a NADH desidrogenase. A partir desta, passam para a ubiquinona, que as transfere ao compexo b-c1. Os e- saem e ingressam no citocromo c, passando depois para o quinto e ultimo elo, a citocromo oxidase. Já os e- cedidos pelo FADH2 entram pela ubiquinona, depois seguem pelas enzimas restantes da cadeia, como o FADH. Em síntese, à medida que a energia fornecida pelos e- é utilizada para transferir os H+ para o espaço intermembranoso, é absorvida pelos próprios H+, que a retêm como energia protonicomotora.

O íons e moléculas pequenas são transportadas passivamente, enquanto as macromoléculas necessitam da dilatação do poro. A entrada de macromoléculas é regulada através da identificação de um péptido sinal que age como uma contra-senha. 5. COMPREENDER O TRANSPORTE CELULAR: 5.1 ENDOCITOSE

A entrada e saída de H+ e a síntese de ATP através de ADP + P é mediado pela ATP sintetase, uma proteína transmembranosa.

Ocorre quando as substâncias para entrar na célula precisam ser englobadas por parte da

Membrana Plasmática. Pode ser fagocitose ou pinocitose. No final, o material é entregue aos Lisossomos onde é digerido. 1) Fagocitose: envolve a ingestão de grandes partículas, tais como microrganismos e restos celulares através de grandes vesículas chamadas de fagossomos, como os macrófagos por exemplo. 2) Pinocitose: envolve a ingestão de fluídos e moléculas por meio de pequenas vesículas formadas pela Membrana Plasmática. Essas vesículas são revestidas de Clarina. Essa captação de fluidos do meio extracelular é regulado pela perda de fluidos durante a exocitose. Há dois tipos de Pinocitose: - Pinocitose inespecífica: ocorre em todos os tipos celulares, as substâncias penetram nas células automaticamente. - Pinocitose regulada: as substâncias interagem com receptores específicos localizados na membrana plasmática desencadeando a formação de vesículas pinocitóticas. O ENDOSSOMA é um local da célula para onde convergem tanto os materiais que serão digeridos, trazidos por endocitose, como as enzimas hidrolíticas envolvidas no processo de digestão. A combinação desses dois elementos transforma o endossoma em um tipo de lisossoma. 5.2 EXOCITOSE Consiste na fusão da membrana da vesícula originada do Complexo de Golgi com a Membrana Plasmática e na liberação do conteúdo vesicular no exterior. Há dois tipos de secreção: 1) Secreção Constitutiva: as moléculas são secretadas de forma automática, a medida que o Complexo de Golgi libera as vesículas formadas.

2) Secreção Regulada: as moléculas são retidas no citoplasma dentro de suas respectivas vesículas transportadoras até a chegada de uma substância indutora ou de outro sinal que ordene a sua liberação. As vesículas que participam desse tipo de secreção são chamadas de Vesículas Secretoras ou Grânulos de Secreção....