11º Aula de Biologia Celular - Sinalização, Apoptose e Diferenciação Celular.pdf

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”.


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.



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.


‘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.


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...


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.


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.


Junção do tipo GAP, por onde transitam váriassubstâncias sinalizadoras entre as célulasvizinhas.

Moléculas sinalizadorasextracelulares:

Endócrina, parácrina, sináptica eautócrina


3 – Sinalização endócrina

• A Célula que secreta o moléculasinalizadora chama-se célula indutora;

• Moléculas sinalizadoras (indutor) sãohormônios;

• Endo = dentro (vasos sanguíneos); crino =secreção.


3 – Sinalização endócrina

• Transportados pelo sangue;• Chegam a célula alvo-célula induzida;• Célula-alvo deve possuir receptores para o

sinal químico.


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.


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.


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.


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.


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.


• 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.


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.


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


INFARTO

- Leva à morte celular pela isquemia(bloqueio da chegada do sangue) àscélulas;

- As células próximas: morrem porapoptose (após o restabelecimento dofluxo de sangue).


HIV/AIDS

- O vírus HIV provoca apoptose noslinfócitos do tipo T (células do sistemade defesa);


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


Tipos de células -tronco :1. Células-tronco embrionárias:encarregadas de promover odesenvolvimento do embrião até quese torne um organismo totalmenteconstituído.


Tipos de células -tronco :2. Células-tronco adultas ou pós-natal:que são precursoras do organismo jádesenvolvido.


Na camada basal da pele há células-tronco,prontas para darem lugar às células daepiderme que vão envelhecendo (e entram emapoptose).


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).


Célula totipotenteGrupo de células

pluripotentes

As células pluripotentes especializam-se e suas células-filhasserão multipotentes, bipotentes e até tornarem-se especializadas(um tecido específico).


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).


As possibilidades acima podem ajudar na cura ou melhor tratamentoe controle de doenças do sangue ou recomposição de tecidosperdidos em acidentes, por exemplo.


Mesmo células adultas, secolocadas em ambiente propício eespecífico, podem originar seresvivos... Ou seja, célulasespecializadas podem se comportarcomo células totipotentes...

Lembram-se da ovelha Dolly?


Pesquisadores Bill Ritche, Keith Campbell e Ian Wilmut, que juntosconseguiram realizar a clonagem de um ser vivo a partir de umacélula adulta especializada.


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!!!


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...


Clonagem da ovelha Dolly :


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


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


Clonagem da ovelha Dolly :- A ovelha Dolly conseguiu gerar umdescendente;- Porém, foi sacrificada em 2003...


Porque ‘Dolly’???

Dolly Parton,cantora ecompositora norte-americana demúsica Country.

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