11º Aula de Biologia Celular - Sinalização, Apoptose e Diferenciação Celular.pdf
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Alguns conceitos• Primeiro mensageiro: hormônio, secreção
parácrina ou um neurotransmissor.• Efetores: normalmente uma enzima que
converte um precursor inativo em ativo.• Segundo mensageiro: precursor ativado
pelo efetor que se difunde pelo citoplasma,causando modificação do comportamentocelular.
Sinalização celular
Generalidades:- As células devem se comunicar para: quepossam proliferar, diferenciar, migrar emanter seu estado funcional.- A comunicação célula-célula permite ofuncionamento coordenado de células dentrode um tecido, entre vários tecidos e órgãos eo organismo como um todo.- Sinalização é o processo de informar àscélulas “o que” elas são, “aonde” estão e “oque deveriam estar fazendo”.
Sinalização celular
Células captam e enviam informações(signais):� Células comunicam umas com as outras;� Células devem captar e responder amudanças do ambiente;� Os sinais podem originar-se de dentro dacélula, de outra célula ou do ambiente.
Sinalização celular
Sinalização celular
Via de sinalização celular genérica:
‘Algo acontece’ pode ser...ATIVIDADES BIOQUÍMICAS:a) Expressão gênica é alterada nos níveis de
transcrição, processamento de RNA etradução;
b) Atividade de enzimas é alterada;c) Interações Proteína-proteína são
induzidas ou inibidas;d) A localização de certas proteínas e outras
moléculas é alterada.
Sinalização celular
‘Algo acontece’ pode ser...ATIVIDADES FISIOLÓGICAS, em que acélula:a) Se divide ou para de se dividir;b) Se diferencia;c) Induz um programa de auto-suicídio (morte
celular programada - apoptose) ou induz amorte de outra célula;
d) Migra para outro sítio ou para de migrar;e) Altera seu metabolismo;f) Passa o sinal adiante.
Sinalização celular
E o que é que serve de ‘sinal’ para acélula?R: praticamente tudo!� Peptídeos como a insulina, glucagon...� Proteínas;�Derivados de aminoácidos� Adrenalina;� Histamina� ATP;� Esteróides, prostaglandinas, citocinas;� Fótons etc...
Sinalização celular
1. Captação de sinais
A captação de sinais na célula serve acomunicação, que por sua vez leva à:• Organizar o crescimento dos tecidos;• Proliferação mitótica;• Coordenar funções de diversos órgãos.
Sinalização celular
2. Junções comunicantes• Moléculas sinalizadoras passam
diretamente de uma célula a outra sematravessar o meio extracelular;
• Presentes em quase todos os tecidos;• Permitem o intercâmbio de moléculas
de até 1.500 Da;• Ex: discos intercalares das fibras
musculares no tecido cardíaco �
coordenação do ritmo cardíaco.
Sinalização celular
Junção do tipo GAP, por onde transitam váriassubstâncias sinalizadoras entre as célulasvizinhas.
Moléculas sinalizadorasextracelulares:
Endócrina, parácrina, sináptica eautócrina
Sinalização celular
3 – Sinalização endócrina
• A Célula que secreta o moléculasinalizadora chama-se célula indutora;
• Moléculas sinalizadoras (indutor) sãohormônios;
• Endo = dentro (vasos sanguíneos); crino =secreção.
Sinalização celular
3 – Sinalização endócrina
• Transportados pelo sangue;• Chegam a célula alvo-célula induzida;• Célula-alvo deve possuir receptores para o
sinal químico.
Sinalização celular
3 – Sinalização endócrina3.1 - Receptores• É um conjunto de proteínas;• Permite a célula responder às
moléculas sinalizadoras;• Maneira específica e pré-programada;• Pode ser intracelular ou extracelular.
Sinalização celular
Sete tipos de receptores de membrana:
Vários ligantes queinteragem apenascom os receptoresapropriados
Receptor de membrana. Note os locais específicos paraligação de substâncias estimuladoras e inibidoras,desencadeando um processo no interior da célula
4 – Sinalização Parácrina
• Moléculas sinalizadoras agem apenasno local: célula-célula;
• Atuação sobre células vizinhas;• As células devem possuir receptores
de membrana específicos para que osinal tenha efeito;
• Ativação com rapidez;
4 – Sinalização Parácrina• Autócrina: atua no mesmo tipo celular
que a produziu.• Ex: Tecido adiposo: Fator de
crescimento insulino-dependente 1 (IGF1) induz à proliferação dos pré-adipócitos e sua diferenciação emadipócitos.
5 – Sinalização Sináptica
• Exclusiva do tecido nervoso;• Neurotransmissores agem nos contatos
celulares- sinapses.
Sinalização celular
6 – Sinalização Autócrina
• O sinal age sobre a mesma célula que oemitiu;
• Muito utilizado com a intenção deamplificar sinais, como a retroalimentaçãopositiva;
• Pode também atuar na retroalimentaçãonegativa, inibindo sua própria síntese.
Sinalização celular
7 - Moléculas sinalizadoras• Hidrofóbicas (lipossolúveis): normalmente de
origem lipídica;• Conseguem interagir com os fosfolipídios da
membrana celular;• Portanto, difundem-se através das
membranas e ativam as proteínas receptoraslocalizadas dentro da célula;
• Seus efeitos costumam ser mais duradouros;• Ex: Hormônios esteróides e da tireóide.
Sinalização celular
7 - Moléculas sinalizadoras• Hidrofílicas: são açúcares ou proteínas;• São polares, não conseguindo ultrapassar a
membrana celular;• Ativam proteínas receptoras localizadas na
superfície da célula alvo (não necessitamadentrar a célula).
• Têm efeitos mais intensos, porém, de curtaduração;
• Ex: Neurotransmissores (GABA, histamina),maioria dos hormônios (adrenalina) e muitosmediadores parácrinos.
Sinalização celular
• Os receptores são proteínastransmembrana passam ainformação recebida paramoléculas intracelulares -proteínas intermediárias.
8 - Proteína G• É uma das proteínas intermediárias
associadas a receptores;• É das mais estudadas;• Se combinam com a nucleotídeos
guanina (GDP e GTP): por isso o nome“G”;
• São compostos de alto peso molecularpresentes na membrana celular.
Sinalização celular
Resumindo...• Proteína G ligada ao GDP � repouso;• Primeiro mensageiro se liga ao receptor
e ocorre a troca do GDP por GTP naproteína G � ativação da proteína G;
• Dissociação da proteína G do receptor� subunidade alfa + GTP se ligam aoefetor;
• GTP se converte em GDP• Reconstituição da proteína G.
Sinalização celular
Exemplos de processos fisiológicos dependentes de proteína G
Molécula sinalizadora
Célula alvo resultado
Adrenalina, glucagon
Cel. hepática Hidrolise de glicogênio em moléculas de glicose
Adrenalina, glucagon
adipócito Hidrolise de triglicerídeos em ácidos graxos e glicerol
LH Folículo ovariano Síntese de estrógeno e progesterona
ADH Células dos Túbulos renais
Retenção de água pelos rins
Acetilcolina Músculo cardíaco Diminuição dos batimentos
TIPOS DE MORTE CELULAR
- Autofagia
- Necrose
- Apoptose
Autofagia
Definição: é o processo de digestãorealizado pela célula para retirar docitoplasma alguma organelainservível ou envelhecida .
Como ocorre? Restos celulares sãocapturados pelos lisossomos (ricosem enzimas que vão degradar asorganelas).
Autofagia
Organela a ser digerida
Autofagia
A célular podeou nãosobreviver aofinal...Ex: desaparecimentoda cauda dos girinos.
Necrose
Definição: é a morte celular queocorre em um organismo vivo e queé seguida de autólise .
Autólise: degradação enzimática doscomponentes da célula por enzimas daprópria célula liberadas doslisossomos pode ser no indivíduo vivoou morto.
Necrose
Causas:
1. Redução de energia (por obstruçãovascular como na isquemia, anóxia ouhipóxia);
2. Produção de radicais livres;
3. Ações diretas sobre as enzimas (agentesquímicos e toxinas);
4. Agressão direta à membrana(citoplasmática).
Apoptose
Definição: apoptose é um tipo demorte celular que possui importantepapel durante o processo dediferenciação, crescimento edesenvolvimento dos tecidos adultosnormais e patológicos.
Em situação normal:
Fisiologicamente a apoptose é um dosparticipantes ativos da homeostase nocontrole do equilíbrio entre a taxa deproliferação e degeneração com mortedas células , ajudando na manutençãodo tamanho dos tecidos e órgãos.
Ex: endométrio (menstruação).
Apoptose
Fatores que promovem a apoptose :- Fatores de crescimento,- Neurotransmissores,- Glicocorticóides,- Cálcio,-Toxinas bacterianas, - Radicais livres,- Agentes oxidantes,- Agentes mutagênicos,- Outros.
Apoptose
Fatores que inibem a apoptose :- Hormônios esteróides e androgênicos;- O íon zinco;- Fatores da matriz celular- Aminoácidos.
Apoptose
Apoptose x Necrose celularApoptose: é programada. Ocorre apósdiversos eventos bioquímicos. Atingedeterminado número de células;
Necrose: não é programada. Ocorreapós estímulo externo que causa injúriado tecido. Leva à inflamação e atingemuitas células vizinhas.
Apoptose
Apoptose e Necrose
ApoptoseApoptose e estresse oxidativo(radicais livres)
- Íon O2- é gerado pela respiração
(mitocôndria);
- Necessita-se então de um sistemaque neutralize o íon O2
-: enzimasCATALASE, SUPERÓXIDODISMUTASE.
�Impedindo o dano ao DNA
Ciclo da apoptose: se há algum erro com o material genético dacélula, ela logo se encarrega de se autodestruir (apoptose) .
Célula sadia
Célula com erros genéticos
Célula com erros genéticos reparados
Célula com erros genéticos perpetuados Célula com
mais danos ao seu DNA
Célula sem capacidade de reparar os danos
Célula em apoptose
Representações de 2 células em estágios diferentes deapoptose.
ApoptoseApoptose e as doenças
ALZHEIMER
- Distúrbio no processo apoptótico;
- As células nervosas entram emapoptose precocemente � morte dosneurônios � demência progressiva,perda de cognição (compreensão) e damemória.
CÂNCER
Em células normais :
- Gene P53: é expresso � bloqueia aproliferação celular e induz a apoptosedas células defeituosas.
No Câncer (em 50% dos casos):
- Gene P53: sofre mutação ou não éexpresso nas células tumorais � não háparada do ciclo celular e não háapoptose.
Apoptose
ApoptoseApoptose e as doenças
INFARTO
- Leva à morte celular pela isquemia(bloqueio da chegada do sangue) àscélulas;
- As células próximas: morrem porapoptose (após o restabelecimento dofluxo de sangue).
ApoptoseApoptose e as doenças
HIV/AIDS
- O vírus HIV provoca apoptose noslinfócitos do tipo T (células do sistemade defesa);
ApoptoseApoptose e as doenças
PARKINSON
- Distúrbio no processo apoptótico?
ContextoFisiológico/Patológico
Consumo de energia (ATP) +
Coordenação
Tamanho celular
Membrana Plasmática
Organelas
Núcleo
Cromatina
Inflamação
Fagocitose
NECROSE
Patológico
-
Não
Aumentado
Lisada
Destruídas
Intacto até fases tardias
Dispersa
+++
±
Sim
Diminuído
Impermeável até o final
Intactas
Fragmentado
Condensada
-
+
APOPTOSE AUTOFAGIA
Fisiológico/Patológico
Impermeável até o final
+
Sim
Destruídas
Intacto até fases tardias
Dispersa
-
+
Diminuído
DIFERENCIAÇÃO CELULAR
O processo de especializaçãocelular denomina-se diferenciação .- Nele, acontece uma sequência demodificações bioquímicas,morfológicas e funcionais;- Células com uma função básicaadquire assim outras funções maisespecíficas.
DIFERENCIAÇÃO CELULAR- Durante a diferenciação, asmodificações morfológicas sãoprecedidas pela síntese de grandequantidade de RNA e de proteínasespecíficas;-Portanto, pode-se dizer que adiferenciação depende da expressãogênica (dos genes).- Esses genes são ativados oureprimidos em resposta ao meio internoou externo.
DIFERENCIAÇÃO CELULAR- A diferenciação depende de sinais:hormônios, de contato entre células ede fatores de diferenciação chamadosgenericamente de citocinas;- Os sinais alteram a forma, a estruturae as moléculas de superfície celular;- Daí... A célula: pode permanecer nolugar e desenvolver suas atividades, seproliferar ou ainda migrar para outrostecidos e regiões distintas do corpo.
DIFERENCIAÇÃO CELULARA diferenciação celular éfundamental para :� Promover o desenvolvimento dosorganismos multicelulares ;� a reposição tecidual;� a formação dos gametas (célulassexuais masculina e feminina).
DIFERENCIAÇÃO CELULARA diferenciação ocorre também emcélulas com elevada potencialidade...
Qual seria uma célula com
elevada potencialidade?
DIFERENCIAÇÃO CELULARCélulas -tronco- São células indiferenciadas queparticipam ativamente daorganogênese ;- Elas ficam internalizadas em algunstecidos proporcionando reposiçãocelular quando necessária.- São dotadas de alta capacidade deproliferação.
Diferenciação celular
Diferenciação celular
Tipos de células -tronco :1. Células-tronco embrionárias:encarregadas de promover odesenvolvimento do embrião até quese torne um organismo totalmenteconstituído.
Diferenciação celular
Tipos de células -tronco :2. Células-tronco adultas ou pós-natal:que são precursoras do organismo jádesenvolvido.
Diferenciação celular
Na camada basal da pele há células-tronco,prontas para darem lugar às células daepiderme que vão envelhecendo (e entram emapoptose).
Diferenciação celular
Classificação das células -tronco :a) Totipotentes: podem se tornar um
ser vivo em potencial;b) Pluripotentes: podem se tornar
diferentes tecidos e estruturas;c) Multipotentes: podem se tornar
alguns tecidos (Ex: muscular liso,estriado ou cardíaco).
Diferenciação celular
Célula totipotenteGrupo de células
pluripotentes
As células pluripotentes especializam-se e suas células-filhasserão multipotentes, bipotentes e até tornarem-se especializadas(um tecido específico).
Diferenciação celular
As células -tronco e a evolução damedicina :- Na medula óssea e no cordãoumbilical são encontradas células-tronco (adultas);- São pluripotentes;- Podem originar diferentes gruposcelulares (tecidos).
Diferenciação celular
As possibilidades acima podem ajudar na cura ou melhor tratamentoe controle de doenças do sangue ou recomposição de tecidosperdidos em acidentes, por exemplo.
Diferenciação celular
Mesmo células adultas, secolocadas em ambiente propício eespecífico, podem originar seresvivos... Ou seja, célulasespecializadas podem se comportarcomo células totipotentes...
Lembram-se da ovelha Dolly?
Diferenciação celular
Pesquisadores Bill Ritche, Keith Campbell e Ian Wilmut, que juntosconseguiram realizar a clonagem de um ser vivo a partir de umacélula adulta especializada.
Diferenciação celular
Clonagem da ovelha Dolly :- Ovelha da raça Finn Dorset;- A partir de uma célula adulta eespecializada;- Ficou demonstrado que era possíveluma célula especializada fossenovamente totipotente!!!
Diferenciação celular
Clonagem da ovelha Dolly :- Na prática, uma célula mamária congelada (6 anos deidade) de uma ovelha da raça Dorset foi colocada emmeio de cultura empobrecido;- Essa célula passou ao estado de ‘latência’ (baixíssimometabolismo);- Provavelmente entrou na fase ‘G0’ do ciclo celular...- Em paralelo, um óvulo não fertilizado de outra ovelha(raça Scotish) teve seu núcleo destruído;- A célula mamária foi fundida com o óvulo (semnúcleo) e essa nova célula passou a se dividir;- Quando atingiu aproximadamente 100 células(blastocisto), ela foi implantada no útero de umaovelha...
Diferenciação celular
Clonagem da ovelha Dolly :
Diferenciação celular
Clonagem da ovelha Dolly :- A ovelha Dolly era bem parecidacom aquela ovelha que emprestou acélula mamária, mas...- Ela também possuía característicasda ovelha que emprestou o óvulo(sem núcleo)...- No óvulo havia o citoplasma e neleas mitocôndrias (que possuem DNA!).
Raça Finn
Dorset
Raça Scotish
Blackface
Diferenciação celular
Clonagem da ovelha Dolly :- A ovelha Dolly apresentava sintomasde envelhecimento precoce;- Os telômeros (extremidades doscromossomos) eram típicos de um servivo de... 6 anos de idade (mesma idadeda célula mamária usada noexperimento!);- Ao final da sua vida, Dolly possuíadoenças típicas de ovelhas bem maisvelhas.
Raça Finn
Dorset
Raça Scotish
Blackface
Diferenciação celular
Clonagem da ovelha Dolly :- A ovelha Dolly conseguiu gerar umdescendente;- Porém, foi sacrificada em 2003...
Diferenciação celular
Porque ‘Dolly’???
Dolly Parton,cantora ecompositora norte-americana demúsica Country.