Biologia Celular

Aula 5 Prof. Amilcar Sousa Biologia Celular

Citoesqueleto A descrio da composio, organizao e significado funcional do citoesqueleto essencial para a clula. O citoesqueleto constitudo por: os microtbulos, os microfilamentos e os filamentos intermdios. Em meados do sculo passado quando os investigadores comearam a explorar com o microscpio, as potencialidades das tcnicas da fixao e colorao foi possvel estudar a matria viva ou protoplasma.Depois desta observao duas teorias foram elaboradas: a teoria fibrilar e a teoria reticular.

Citoesqueleto Em qualquer uma delas esta implcita a existncia de uma armao estrutural denominada citoesqueleto. Na primeira teoria o protoplasma esta formado por numerosos fibrilas entrecruzadas , no seio de uma substancia homogneaA segunda teoria a reticular os filamentos constituem uma rede de elementos anastomosados. Segundo alguns defensores desta teoria admitem que o protoplasma constitudo por um reticulo em cujas a malhas se encontra uma substancia fluida no contrctil.

Citoesqueleto As funes atribudas ao citoplasma dependem no s das caractersticas dos seus elementos constituintes mas tambm das propriedades de um grande numero de protenas associadas. Estudos in vitro do citoesqueleto e seus componentes permitiu grandes avanos na caracterizao da sua dinmica de polimerizao e despolimerizao. Os constituintes do citoesqueleto podem funcionar de modo integrado, embora apresentem padres de organizao, dinmica e funes especificas. Sendo eles essncias na sua composio e organizao

Microtbulos So estruturas tubulares de cerca de 25nm de dimetro.Observando um corte transversal observa-se o perfil circular aonde reconhece-se a zona central pouco densa com 15nm de dimetro, limitada por uma parede com 5nm de espessura.Em corte longitudinal isolados em feixe nota-se as trajectrias rectilneas ou ligeiramente curvas e tm aparncia rgida.Seu comprimento varia e pode atingir vrios m.Esto constitudas pela polimerizao de um heterodmero de tubulina e de tubulina .

Microtbulos Esto envolvidos no trfego intracitoplasmatico de vesculas e organelos durante a interfase.Porem participam na construo do fuso mittico e no movimento dos cromossomas como na criao e manuteno de domnios citoplasmticos. As tubulinas e so protenas globulares, que nos vertebrados so genes codificados muito conservadores durante a evoluo. O padro de distribuio dos microtubulos oscila ao longo do ciclo celular entre uma rede complexa durante a interfase e uma distribuio restrita durante a fase M.

Microtbulos Os microtubulos tendem a polimerizar ou despolimerizar de modo imprevisvel, sendo uma caracterstica conhecida como instabilidade dinmica, que muito mais intensa durante a fase M do ciclo celular. Os microtubulos irradiam e crescem a partir de focos de material denso situados nas imediaes dos centrolos.Uma nova tubulina foi detectada e denomina-se tubulina sendo responsvel pela funo dos focos de polimerizao.A dinamica de polimerizao microtubular depende da concentrao de tubulina como das condies do meio.

Microtbulos Estudos realizados a tubulina purificada levou a identificao de um conjunto de protenas que co-polimerizam com a tubulina. Estas protenas associadas aos microtubulos so denominadas motores moleculares.So enzimas que associam a energia libertada pela hidrolise de nucleotidos, a produo de movimento vectorial ao longo da rede celular de microtbulos. Esses motores possuem duas grandes famlias de motores associados aos microtubulos: as dinenas ( -) e as cinesinas ( +).

Microfilamentos Os microfilamentos ou filamentos de actina so estruturas filamentosas constitudas pela polimerizao de monmeros de actina G. So estruturas filamentosas de cerca de 5-7nm de dimetro, aonde se observam no citoplasma sob forma de feixes de filamentos paralelos ou anastomosados.A actina G uma protena muito abundante na clulas eucariotas , originando filamentos de actina F. Os monmeros so constitudos por uma cadeia polipptica de 374 aminocidos.

Microfilamentos Estudos realizados a aminocidos de actinas de varias origens, identificaram 6 actinas, sendo 4 actinas A, dos tecidos musculares e as actinas B e G que so provenientes de clulas no musculares. Por sua vez a actina G e F encontram-se ma clula em equilbrio dinmico, constituindo as molculas de actina G um conjunto citoplsmatico que participa na formao de novos filamentos e na renovao dos existentes. A organizao dos microfilamentos muito varivel e complexa em especial nas clulas no musculares. Os microfilamentos das clulas no musculares so homlogos dos filamentos de actina das clulas do musculo esqueltico.

Microfilamentos Esta observao foi obtida por duas vias:1- Marcao especifica dos microfilamentos com meromiosina pesada. 2- Visualizao por imunocitoqumica, utilizando anticorpos antiactina. Os filamentos de actina, tal como os microtbulos so estruturas polarizadas.Os microfilamentos podem interagir com um grande numero de outras estruturas e adquirir diferentes propriedades.Mltiplas funes celulares dos microfilamentos resultam em maior numero da possibilidade de interaco das formas G e F da actina com um elevado numero de outras protenas.

Microfilamentos Geralmente as caractersticas da polimerizao da actina e suas protenas de ligao asseguram que o sistema de microfilamentos seja altamente dinmico. As protenas apresentam uma enorme diversidade e podem interferir na dinamica da polimerizao.Estas protenas podem tambm medir a interaco dos microfilamentos com outras estruturas celulares, ex: membrana ou funciona como motores.Os microfilamentos esto envolvidos tambm na localizao e movimentao intracitoplasmtica de organelos ou vesculas.

Microfilamentos Por sua vez eles (microfilamentos) encontram-se em todo o citoplasma, embora se alojem preferencialmente na regio cortical das clulas, sendo a rea adjacente a membrana plasmtica. As protenas que participam na regularizao da dinamica actuam por vrios mecanismos: 1- Por sequestrao dos monmeros de actina G.2- Por ligao a uma das extremidades dos filamentos de actina F impedindo o seu crescimento3- Por associao lateral a segmentos dos filamentos, impedindo a sua fragmentao.

Microfilamentos Os microfilamentos ligam-se tambm a dois tipos de molculas de adeso transmembranas: a integrinas { subunidade 1}, e a caderinas clssicas.Esta ligao fsica torna possvel a transmisso de forcas mecnicas entre o citoesqueleto de actina e a matriz extra celular.Os filamentos de actina tambm encontram-se envolvidos na criao e manuteno de domnios citoplasmaticos.So localizados e posteriormente segregaro enzimas e mRNAs.

Filamentos IntermdiosOs filamentos intermdios constituem uma classe de filamentos mais recentes na escala filogentica.Normalmente so especficos dos organismos animais multicelulares.Possuem um dimetro de 10nm, intermdio entre o dos microtbulos (25nm) e dos microfilamentos (5-7nm).As protenas do sistema de filamentos so protenas fibrosas, apresentam uma conformao molecular comum, com cerca de 310 a 350 aminocidos, e duas pores globulares em ambas extremidades.O domnio central responsvel pela organizao estrutural.

Filamentos intermdios Os domnios terminais so muito variveis em tamanho e nas sequencias de aminocidos e assim conferem-lhes as especificidades prprias. Sua especificidade muito til na caracterizao por imunofluorescncia de tumores de origem desconhecida e de diagnstico histolgico difcil.A organizao dos filamentos intermdios comea com a constituio de dmeros agregados em complexos de 4 cadeias.Classificam-se tendo em conta os critrios da estrutura molecular e da organizao dos genes.

Filamentos intermdios Actualmente existe 5 tipos diferentes de protenas constituintes de filamentos intermdios:1- as citoquerinas acdicas pertencem ao tipo I,2- as citoquerinas bsicas-neutras ao tipo II,3- a vimentina, a desmina, a protena acdica fibrilar glial e a periferina constituem o tipo III,4- as trs protenas dos neurofilamentos, a nestina e a - internexina classificam-se no tipo IV,5- as lminas nucleares no tipo V. A nexina e as protenas dos filamentos intermdios do cristalino podem constituir tipos adicionais.

Filamentos intermdios As citoquerinas apresentam a maior diversidade gentica entre todas as protenas de filamentos intermdios. Apresentam uma constante troca de molculas entre a fraco solvel e a polimerizada.As funes dos filamentos intermdios continuam por definir mais eles participam na estabilidade mecnica das clulas e tecidos no seu ambiente natural.Esto tambm envolvidos em associaes de protenas e complexos nucleoproteicos. Funcionam como vnculo de ligao para vrios organelos como a mitocndria ao ncleo.

Filamentos intermdios Muito recentemente foi possvel perceber o papel de algumas das protenas associadas a sistema de filamentos intracelulares denominadas IFAPs . Sendo que a lista das protenas candidatas longa e tem tendncia a crescer. A caracterizao destas protenas uma das vias para melhorar a compreenso das funes dos filamentos intermdios e do citoesqueleto. Para todos os sistemas do citoesqueleto reala-se o papel das protenas associadas na funo e na modulao da sua dinamica.

Reviso 1- Como possvel fazer deslocar organelos ou vesculas ao longo de microtbulos e microfilamentos?

2- Quais os elementos do citoesqueleto com polaridade?

3- Em que consiste e qual sua importncia?

4- Quais as caractersticas estruturais das protenas constituintes dos filamentos intermdios?