CAPITULO 2CAPITULO 2
ENVELHECIMENTO CELULAR
Ivana Cruz, UFSM -2010
ORGANIZAÇÃO DOS SERESVIVOS MULTICELULARES
O envelhecimento é uma etapado desenvolvimento
O envelhecimento altera a composição corporal
20% Água extra-celular 20%
42% Água intra-celular 33%
6%5%
17%
12%
Tecidos
Ossos
15% Gordura 30%
25 anos 75 anos Goldman,1970
O envelhecimento induzalterações anatômicas nos órgãos
O envelhecimento induzalterações fisiológicas
Como estas alterações corporais ocorremao longo do envelhecimento?
Alterações graduais, cumulativas e disfuncionais que ocorrem através da cascata organizacional do organismo
O envelhecimento e:
O padrão de auto-organização dos seres vivos
As macromoléculas que compõe o organismo:ProteínasCarboidratosLipídiosÁcidos Nucleícos (DNA)
E a estrutura celular:Membrana plasmáticaCitosol e CitoesqueletoOrganelas
E o metabolismo energético celular:Produção de energia e calorMetabolismo oxidativo
E o metabolismo ciclo celular
Padrão de Organização dosSeres Vivos
• Auto-criação (autopoiése)
• Reprodução
• Manutenção da constância do ambiente
interno (homeostase)
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Proteínas
Unidade fudamental:Aminoácidos
Cadeia de aminoácidos
Alimentos
Molécula fundamental na estrutura celular do ser vivo
Auto-criaçãoDiferenciação/regeneração/cicatrização
Reprodução
Homeostase
Envelhecimento biológico: movimento contrário a auto-organização
Auto-criação:- Diminui a taxa de divisão celular- Diminui as taxas de regeneração e cicatrização
Reprodução:- Diminui as taxas reprodutivas
Homem: processo gradual Mulher: processo abrupto (menopausa)
Homeostase:- Tende a alterar a constância do meio interno levando a um declínio fisiológico acentuado na maior parte dos órgãos
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Carboidratos
Glicose
UNIDADE
Alimentos
-Produção de energia: glicose-Armazenamento de energia:
Glicose- SangueGlicogênio – Músculos
Fígado
Fonte carboidratos (glicose):-Dieta-Produzida pelo organismo
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
LipídiosPrincipais moléculasPrincipais moléculas
Ácidos graxos-Triglicerídeos-Colesterol
Moléculasmais heterogêneas
Participam:Participam: - Membrana Plasmática - A partir do colesterol são sintetizados todos os hormônios esteróides do corpo como o estrogênio, testosterona, vitamina D, etc.
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Proteínas
Peso corporal:
70-75% Água20-25% Proteínas
Moléculas fundamentais na:
- Estrutura corporal- No metabolismo:
- Enzimas- Receptores proteícos
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Proteínas
20 AMINOÁCIDOS20 AMINOÁCIDOS
AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS: não sintetizamos arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina,
lisina, metionina, serina, treonina, triptofano,histidina e valina
AMINOÁCIDOS NÃO-ESSENCIAIS alanina, asparagina, cisteína, glicina,glutamina, prolina, tirosina, ácido aspártico,ácido glutâmico
MACRO-MOLÉCULASFUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Ácidos Nucleícos: DNA & RNAs
CÉLULAS E METABOLISMO:Uma revisão/atualização
Membrana Celular
Membrana Celular: funções
- Delimitação (isolamento físico) da célula em relação ao ambiente que a rodeia;
-Regulação das trocas químicas ou físicas entre o interior da célula e o ambiente externos;
-Comunicação entre as células e o seu meio ambiente;
-Suporte estrutural para que as células formem os tecidos corporais existindo proteínas transmembrana que se ligam na parte interna (citoplasma) atravessam a bicamada lipídica e se ligam a outras proteínas presentes no ambiente extracelular.
-Delimitação de ambientes específicos intracelulares que possuem funções diferenciadas. Estes “ambientes físicos” delimitados por membranas são genericamente conhecidos como organelas.
Membrana Celular
Membrana celular: estrutura
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana celular: proteínas
Membrana: comunicação célula-célula
Fonte: Silverthorn, 2002
-Existem dois tipos de sinais: químicos ou elétricos
-Existem três processos de comunicação:
(1) transferência citoplasmática de sinais químicos/elétricos via junções comunicantesjunções comunicantes
(2) comunicação local de substâncias que (2) comunicação local de substâncias que se difundem através do líquido extracelularse difundem através do líquido extracelular
(3) comunicação a longa distância: hormônios(3) comunicação a longa distância: hormônios
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
Membrana: comunicação célula-célula
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
PRINCIPAIS FUNÇÕES DO CITOESQUELETO
Determina a forma das células
Estabiliza a posição das organelas dentro docitoplasma
Auxilia no transporte de moléculas para dentroe para fora da célula
Auxilia na manutenção da célula em um localdo tecido
Permite o movimento de algumas células atravésdo corpo
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
MATRIZ EXTRACELULAR
Material sintetizado que e secretado pelas células de um tecido
A quantidade de matriz extracelularAs moléculas que compõe a matriz extracelular
Serve como sustentação do tecido eatua na manutenção da homeostase corporal
Altamente variáveis e dependente do tipo de tecido
Célula
Núcleo
Como ocorre o desenvolvimento corporal e a manutençãoda homeostase se todas as célulascontém o mesmo DNA?
DOGMA GENE-PROTEÍNA
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
RNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
Célula
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
RegiãoPromotora
GENE: DNA
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
RNAHeterogêneo
Transcrição
SplicingProcessamento
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
RNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
Célula
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
RNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
Célula
Núcleo
Citoplasma
AUG UAAmRNA
Proteína
Tradução
RegiãoPromotora
GENE: DNA
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
RNAHeterogêneo
Transcrição
SplicingProcessamento
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
EXON EXON EXON
INTRON INTRONAUG UAA
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
RNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
Célula
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
DNA
RNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
Célula
Núcleo
Citoplasma
AUG UAAAUG UAAmRNA
Proteína
Tradução
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
RegiãoPromotora
Estradiol
Modulação da Expressão do gene
Testosterona
Inibição/Estimulação
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA
RegiãoPromotora
Modulação da Expressão do gene
Inibição/Estimulação
Resveratrol
DIETA BENEFÍCIO A SAÚDE
Regulação GênicaMuitos processos biológicos ocorrem em todas as células portanto a síntese de muitas proteínasé igual
Algumas PROTEÍNASPROTEÍNAS são abundantes em tiposEspecializados de células apesar dos seusGenes estarem em TODAS AS CÉLULASTODAS AS CÉLULAS
Regulação GênicaEstudos sugerem que uma célula eucarióticaExpressa aproximadamente 10-20 mil genesdos 30 mil genes que possui.
Regulação GênicaA expressão de um gene é CONTROLADA
DNA
Rna heterogêneo
mRNA
Proteína
Modificações pós-síntese
Controle transcricional
Controle splicing(processamento)
Controle traducional
Controle pós-síntese
Regulação GênicaA expressão de um gene é CONTROLADA
DNA
Rna heterogêneo
mRNA
Proteína
Modificações pós-síntese
Controle transcricional
Controle splicing(processamento)
Controle traducional
Controle pós-síntese
Regulação GênicaA regulação da expressão dos genes pode serALTERADA em resposta a uma influência ambiental como por exemplo: - Desnutrição - Desidratação - Temperatura extremas - Hormônios exógenos
Ou genética: - Mutações genéticas - Teratógenos (compostos fatores que induzem a mal-formações genéticas
Regulação Gênica
Metabolismo Energético da Célula eControle de Radicais Livres
Metabolismo Energético e Radicais Livres
Glicose + Oxigênio Transportadas para a
Mitocôndria
Ciclos Bioquímicos
Energia + Calor
~ 5%
SuperóxidoO-2
Sistema Antioxidante
EnzimáticoSuperoxido_____H2O2 __CAT __ Água
GPXNão-enzimáticoDieta (Frutas/Verduras)
Ação do Envelhecimento: Estresse Oxidativo
Glicose + Oxigênio Transportadas para a
Mitocôndria
Ciclos Bioquímicos
Energia + Calor
~ 5%
SuperóxidoO-2
Sistema Antioxidante
EnzimáticoSuperoxido_____H2O2 __CAT __ Água
GPXNão-enzimáticoDieta (Frutas/Verduras)
Ação do Envelhecimento: Estresse Oxidativo
SuperóxidoH202H2O2 + Metais = OH
RADICAIS LIVRES
Moléculas Altamente Reativas
Agem: ProteínasCarboidratos-LipidiosAcidos NucleicosMembranas celularesProdução de produtos metabólicos
Associados a muitos processosdo Envelhecimento e a + de 200 doenças crônicas
Os radicais livres são sempre inimigos?
Não!
-Utilizados em rotas metabólicas para produção de moléculas importantes do organismo. Ex. Produção do óxido nitrico-Moléculas fundamentais para o sistema imune inato que combate microorganismos
Quem é o inimigo?
O DESBALANÇO ENTRE A GERAÇÃO DOS RADICAIS LIVRESE O SEU CONTROLE PELOS SISTEMAS ANTIOXIDANTES
Aumento de radicais livres – Morbidade Mortalidade
Diminuição acentuada de radicais livres- Morbidade Mortalidade
-Alteração da taxa de síntese das proteínas-Alteração da taxa de síntese/degradação das proteínas-Alteração na degradação e limpeza dos detritos proteícos-Alteração nas estruturas das macromoléculas:
- Carbonilação de proteínas- Peroxidação de lipídios
-Diminuição na maquinaria de reparo do DNA aumento-A taxa de mutações no DNA o que irá alterar a expressãodos genes.-Alteração na estrutura do cromossomo o que também pode-Alterar a expressão dos genes
Macromoléculas e Envelhecimento
Macromoléculas e Envelhecimento
Macromoléculas e Envelhecimento
Proteínas - SintetizadasDegradadas
Turnover
Libera aminoácidos
Re-utilizadosLisossomos
ResíduosProteícosExocitose
Eliminados Sistema Urinário
Digestão
Aminoácidos
AmbienteExterno
AmbienteExterno
OrganismoCélulas
Macromoléculas e Envelhecimento
Proteínas - SintetizadasDegradadas
Turnover
Libera aminoácidos
Re-utilizadosLisossomos
ACÚMULOResíduosProteícosExocitose
Eliminados Sistema Urinário
Digestão
Aminoácidos
AmbienteExterno
AmbienteExterno
OrganismoCélulas
OXIDAÇÃO
Macromoléculas e Envelhecimento