Transcript proteínas Membrana celular - bionline-ufsm

Ivana Cruz, UFSM -2010
CAPITULO 2
ENVELHECIMENTO CELULAR
ORGANIZAÇÃO DOS SERES
VIVOS MULTICELULARES
O envelhecimento é uma etapa
do desenvolvimento
O envelhecimento altera a composição
corporal
15%
Gordura
17%
Tecidos
6%
30%
12%
Ossos
5%
42%
Água intra-celular
33%
20%
Água extra-celular
20%
25 anos
75 anos
Goldman,1970
O envelhecimento induz
alterações anatômicas nos órgãos
O envelhecimento induz
alterações fisiológicas
Como estas alterações corporais ocorrem
ao 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:
Proteínas
Carboidratos
Lipídios
Ácidos Nucleícos (DNA)
E a estrutura celular:
Membrana plasmática
Citosol e Citoesqueleto
Organelas
E o metabolismo energético celular:
Produção de energia e calor
Metabolismo oxidativo
E o metabolismo ciclo celular
Padrão de Organização dos
Seres Vivos
• Auto-criação (autopoiése)
• Reprodução
• Manutenção da constância do ambiente
interno (homeostase)
MACRO-MOLÉCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Proteínas
Unidade fudamental:
Aminoácidos
Cadeia de
aminoácidos
Molécula fundamental na estrutura celular do ser vivo
Alimentos
Auto-criação
Diferenciação/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-MOLÉCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Alimentos
Carboidratos
Glicose
-Produção de energia: glicose
-Armazenamento de energia:
Glicose- Sangue
Glicogênio – Músculos
Fígado
Fonte carboidratos (glicose):
-Dieta
-Produzida pelo organismo
UNIDADE
MACRO-MOLÉCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Lipídios
Principais moléculas
Ácidos graxos
-Triglicerídeos
-Colesterol
Moléculas
mais heterogêneas
Participam:
- Membrana Plasmática
- A partir do colesterol são sintetizados
todos os hormônios esteróides do corpo
como o estrogênio, testosterona, vitamina D,
etc.
MACRO-MOLÉCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
Peso corporal:
Proteínas
70-75% Água
20-25% Proteínas
Moléculas fundamentais na:
- Estrutura corporal
- No metabolismo:
- Enzimas
- Receptores proteícos
MACRO-MOLÉCULAS
FUNDAMENTAIS DOS SERES VIVOS
20 AMINOÁCIDOS
AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS: não sintetizamos
arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina,
lisina, metionina, serina, treonina, triptofano,
Proteínas
histidina e valina
AMINOÁCIDOS NÃO-ESSENCIAIS
alanina, asparagina, cisteína, glicina,
glutamina, prolina, tirosina, ácido aspártico,
ácido glutâmico
MACRO-MOLÉCULAS
FUNDAMENTAIS 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 célulacélula
-Existem dois tipos de sinais: químicos ou elétricos
-Existem três processos de comunicação:
(1) transferência citoplasmática de sinais
químicos/elétricos via junções comunicantes
(2) comunicação local de substâncias que
se difundem através do líquido extracelular
(3) comunicação a longa distância: hormônios
Fonte: Silverthorn, 2002
Membrana: comunicação célulacélula
Membrana: comunicação célulacélula
Membrana: comunicação célulacélula
Membrana: comunicação célulacélula
Membrana: comunicação célulacélula
CITOSOL E ORGANELAS
CITOSOL E ORGANELAS
PRINCIPAIS FUNÇÕES DO CITOESQUELETO
Determina a forma das células
Estabiliza a posição das organelas dentro do
citoplasma
Auxilia no transporte de moléculas para dentro
e para fora da célula
Auxilia na manutenção da célula em um local
do tecido
Permite o movimento de algumas células através
do 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
Serve como sustentação do tecido e
atua na manutenção da homeostase corporal
A quantidade de matriz extracelular
As moléculas que compõe a matriz extracelular
Altamente variáveis e dependente
do tipo de tecido
Núcleo
Como ocorre o
desenvolvimento
corporal e a
manutenção
da homeostase se
todas as células
contém o mesmo
DNA?
Célula
DOGMA GENE-PROTEÍNA
Célula
DNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
RNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
GENE: DNA
Célula
DNA
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
EXON
EXON
EXON
3’TAAGCAATCTCTGGTAAGCTA5’
Núcleo
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
RNA
AUG
INTRON
Região
Promotora
5’ATTCGTTAGAGACCATTGGAT3’
Proteínas
RNA
Heterogêneo
UAA
INTRON
Transcrição
EXON
AUG
EXON
INTRON
Núcleo
EXON
UAA
INTRON
Splicing
Processamento
Citoplasma
mRNA
AUG
Tradução
Proteína
UAA
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
Inibição/
Estimulação
Região
Promotora
Modulação da Expressão
do gene
Estradiol
Testosterona
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA
Inibição/
Estimulação
Região
Promotora
Modulação da Expressão
do gene
Resveratrol
DIETA
BENEFÍCIO A SAÚDE
Regulação Gênica
Muitos processos biológicos ocorrem em todas
as células portanto a síntese de muitas proteínas
é igual
Algumas PROTEÍNAS são abundantes em tipos
Especializados de células apesar dos seus
Genes estarem em TODAS AS CÉLULAS
Regulação Gênica
Estudos sugerem que uma célula eucariótica
Expressa aproximadamente 10-20 mil genes
dos 30 mil genes que possui.
Regulação Gênica
A expressão de um gene é CONTROLADA
DNA
Controle transcricional
Rna heterogêneo
Controle splicing
mRNA (processamento)
Controle traducional
Proteína
Controle pós-síntese
Modificações pós-síntese
Regulação Gênica
A expressão de um gene é CONTROLADA
DNA
Controle transcricional
Rna heterogêneo
Controle splicing
mRNA (processamento)
Controle traducional
Proteína
Controle pós-síntese
Modificações pós-síntese
Regulação Gênica
A regulação da expressão dos genes pode ser
ALTERADA 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 e
Controle de Radicais Livres
Metabolismo Energético e Radicais Livres
Glicose
+ Oxigênio
Transportadas para a
Mitocôndria
~ 5%
Ciclos Bioquímicos
Energia + Calor
Superóxido
O-2
Sistema
Antioxidante
Enzimático
Superoxido_____H2O2 __CAT __ Água
GPX
Não-enzimático
Dieta (Frutas/Verduras)
Ação do Envelhecimento: Estresse Oxidativo
Glicose
+ Oxigênio
Transportadas para a
Mitocôndria
~ 5%
Ciclos Bioquímicos
Energia + Calor
Superóxido
O-2
Sistema
Antioxidante
Enzimático
Superoxido_____H2O2 __CAT __ Água
GPX
Não-enzimático
Dieta (Frutas/Verduras)
Ação do Envelhecimento: Estresse Oxidativo
RADICAIS LIVRES
Superóxido
H202
H2O2 + Metais = OH
Moléculas Altamente Reativas
Agem:
Proteínas
Carboidratos-Lipidios
Acidos Nucleicos
Membranas celulares
Produção de produtos metabólicos
Associados a muitos processos
do 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 LIVRES
E O SEU CONTROLE PELOS SISTEMAS ANTIOXIDANTES
Aumento de radicais livres – Morbidade
Mortalidade
Diminuição acentuada de radicais livres- Morbidade
Mortalidade
Macromoléculas e Envelhecimento
-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 expressão
dos genes.
-Alteração na estrutura do cromossomo o que também pode
-Alterar a expressão dos genes
Macromoléculas e Envelhecimento
Macromoléculas e Envelhecimento
Ambiente
Externo
Digestão
Aminoácidos
Proteínas -
Sintetizadas
Degradadas
Re-utilizados
Lisossomos
Libera aminoácidos
Turnover
Resíduos
Proteícos
Exocitose
Organismo
Células
Ambiente
Externo
Eliminados
Sistema
Urinário
Macromoléculas e Envelhecimento
Ambiente
Externo
Digestão
Aminoácidos
Proteínas -
Sintetizadas
Degradadas
Re-utilizados
OXIDAÇÃO
Lisossomos
Libera aminoácidos
Turnover
ACÚMULO
Resíduos
Proteícos
Exocitose
Organismo
Células
Ambiente
Externo
Eliminados
Sistema
Urinário
Macromoléculas e Envelhecimento