Aula 8 - Comunicações celulares, Notas de estudo de Biologia Celular

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Comunicações Celulares

Biologia Geral

Prof. Jean

a E) INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA n [ SÃO PAULO Campus Avançado Matão Comunicações Celulares Biologia Geral Prof. Jean Fig. 6.1 Desenho esquemático mostrando que existe grande varie- dade de moléculas com potencial informacional no meio extrace- lular. Os receptores reconhecem, selecionam e interagem especifi- camente com certas moléculas, dentre as inúmeras que entram em contato com as células. Observe que as três células representadas no desenho têm receptores diferentes e, por isso, não reagem aos mesmos sinais. OD Células individuais em forma de bastão O Estrutura formadora de esporos (corpo frutífero) Corpos frutíferos A Figura 11.3 Comunicação entre bactérias. As bactérias residentes no solo, chamadas de mixobactérias (“bactérias deslizantes”) utilizam sinais químicos para compartilhar informações em relação à disponibilidade de nu- trientes. Quando a alimentação é escassa, a célula que necessita de alimento secreta uma molécula que atinge as células vizinhas estimulando a agre- gação. As células formam uma estrutura, chamada de corpo frutífero, que produz esporos de paredes grossas capazes de sobreviver até que o meio se restabeleça. As bactérias mostradas aqui são Myxococcus xanthus. Plasma membranes between animal cells (a) Cell junctions. Both animals and plants have cell junctions that allow molecules to pass readily between adjacent cells without crossing plasma membranes. (b) Cell-cell recognition, Two cells in an animal may communicate by interaction between molecules protruding from their surfaces, 4 Figure 11.4 Communication by direct contact between cells. A. SECREÇÃO HORMONAL [4] CÉLULAS SEM OS RECEPTORES RECEPTOR. CIRCULAÇÃO SANGUÍNEA CÉLULAS. ALVO B. secreção PARACRINA EM RECEPTORES MOLÉCULAS NEURO. | TRANSMISSORAS C. secreção DE | NEUROTRANSMISSOR II) | | HI | NEURÔNIO esave | 20 nm CÉLULA MUSCULAR Fig, 6.2 Desenhos esquemáticos mostrando os três tipos principais de comunicação entre as células por meio de moléculas específicas (Sinais químicos). A. Comunicação pela secreção de hormônio, que é transportado pelo sangue e vai influir, a distância, sobre as células. que possuem receptores com afinidade para o hormônio (célulasalvo). B. Comunicação do tipo parácrino, que se caracteriza, princi- palmente, pelo fato de que as moléculas informacionais, secretadas no meio extracelular, atuam sobre células próximas. As moléculas secretadas atravessam apenas alga s,no máximo alguns centímetros, até atingirem as células-alvo (células com receptores para a molécula sinalizadora).C. Comunicação por neurotransmissores. Nesse tipo de comunicação, a molécula neurotransmissora é liberada a uma distância de apenas 20 nm da célula que recebe a informação. Os receptores da célula captadora se localizam exclusivamente na área da membrana em frente ao terminal do axônio, que é a parte final, dilatada, desse prolongamento neuronal Molécula transmissora numa via de transdução de sinal “ Figura 11. lular. A partir « mensagem, a si três estágios: re resposta celular brana plasmátic transdução é c com cada molé do a uma muda final na via disp estão explicado Como a ej land se ao celular? J O Uma molécula de transmissão transmissão ativa a proteína cinase 1. ativada QA proteína cinase 1 ativa transfere um fosfato do ATP a uma molécula inativa da proteína cinase 2, ativando. assim a segunda cinase. OA proteína cinase 2 ativa catalisa a fosforilação GR fio (e ativação) da proteína cinase 3. O Enzimas chamadas de QOFinalmente, a fosfatases (PP) catalisam a z proteína cinase 3 ativa remoção dos grupos fosfatos * ROD ------- fosforila uma proteína a partir das proteínas, (0 (rosa) fazendo a célula onder ao sinal. tornando-as inativas e resp disponíveis para serem reutilizadas. -. Proteína, Resposta 2 ! ativa P ] — celular o BP-------- e k ” A Figura 11.9 Uma cascata de fosforilação. Em uma cascata de fosforilação, uma série Ed Qual proteína é responsável pela ativação de diferentes moléculas em um via são fosforiladas em ordem, cada molécula adicionando um da proteína cinase 3? grupo fosfato na próxima, em linha. Neste exemplo, a fosforilação ativa cada molécula e a des- fosforilação a faz retornar à forma inativa. As formas ativas e inativas para cada proteína são re- presentadas por formas diferentes, para lembrar que essa ativação normalmente está associada com mudanças na forma molecular. CITOPLASMA NASA Ay R A Figura 11.14 Respostas nucleares a um sinal: a ativação de um gene específico por um fator de crescimento. Este diagrama é a repre- sentação simplificada de uma via de sinalização típica que leva à regulação da atividade gênica no núcleo da célula. A molécula sinalizadora inicial, um regulador local chamado de fator de crescimento, dispara uma cascata de fosforilação. (As moléculas de ATP que servem de fonte de fosfato não são mostradas.) Uma vez fosforilado, a última cinase na sequência entra no nú- cleo e lá ativa uma proteína reguladora do gene, um fator de transcrição. Essa proteína estimula um gene específico, de modo que um RNAm seja sintetizado, que então conduz à síntese de uma determinada proteína no citoplasma. Mitocôndria CITOSOL Retículo endoplas- mático (RE) CHAVE DO ALTO ICa?] BAIXO Ca?+] A Figura 11.12 A manutenção da concentração do íon cálcio em uma célula animal. A concentração de Ca?* no citosol é comumente mui- to menor (azul-claro) do que no liquido extracelular e no RE (azul-escuro), Bombas de proteína na membrana plasmática e na membrana do RE, diri- gidas por ATP, deslocam o Ca?* a partir do citosol para dentro do líquido extracelular e para dentro do lúmen do RE. Bombas mitocondriais, dirigidas > Figura 11.13 Cálcio e IP; nas vias de sinalização. Os fons de (Ca?*) e o inositol trifosfato (IP) funcionam como segundos mensageiros em muitas vias de transdução de sinal. Nesta figura, o processo é iniciado pela ligação de uma molécula sinalizadora a um receptor acoplado a proteína G. Um receptor de tirosina cinase pode também iniciar esta via pela ativação da fosfolipase €. Q3A fosfolipase € cliva um O Uma molécula sinalizadora | fosfolipídeo da membrana 60 DAG funciona se liga a um receptor levando plasmática, chamado de PIP;, como segundo mensa- à ativação da fosfolipase C. em DAG e IP5. geiro em outras vias. Receptor acoplado i PIP. à proteína G Fosfolipase C 2 Go (segundo mensageiro) Canal de cálcio controlado por IP; 0º Várias Pd Respostas o q O mm proteínas mm cojiares o alo ativadas ca? (segundo mesa mensageiro) O IP; se difunde rapidamente 6 Íons cálcio fluem para fora (Os íons cálcio ativam através do citosolese ligaa um | do RE (em direção decrescente a próxima proteína em canal de cálcio controlado por IP; do gradiente de concentração) uma ou mais vias de na membrana do RE, causando a aumentando o nível de Ca?! sinalização, sua abertura. no citosol, Nonsteroid f / CYTOPLASM hormone /, Activated (first messenger) / | enzyme v ATP Second CAMP messenger o, Effect on cellular function, Receptor — such as glycogen protein | breakdown Plasma membrane “ of target cell GAddison Wesley Longmam, Inc Cellular responses 4 Figure 11.17 cAMP as a second messenger in a G-protein-signaling pathway. The first messenger activates à 6 protein-coupled receptor, which activates a specific G protein. In turn, the G protein activates adenylyl cyclase, which catalyzes the conversion of ATP to cAMP. The CAMP then acts as a second messenger and activates another protein, usually protein kinase A, leading to cellular responses, LOCAL DE PROTEÍNA ENCAIXE DO ESTERÓIDE INIBIDORA HORMÔNIO ESTERÓIDE REGIÃO DOBRÁVEL DO RECEPTOR PARTE DO RECEPTOR Y QUE SE PRENDE AO DNA PROTEÍNA +" INIBIDORA LIBERADA UMA MOLÉCULA RECEPTORA COMBINADA COM UMA MOLÉCULA DE ESTERÓIDE PARTE ATIVADORA DO GENE Fig. 6.8 Desenho esquemático mostrando o modelo proposto para a configuração espacial do receptor para hormônio esteróide e as modificações sofridas pelo receptor ao se combinar com o respectivo hormônio. O desenho A mostra um receptor não combinado com o esteróide. Esse receptor é inativo porque o segmento de sua molécula que tem afinidade pelo DNA está coberto por uma proteína inibidora. O desenho B (embaixo) mostra que o hormônio esteróide modifica a forma do complexo receptor, libera a molécula da proteína inibidora e expõe a região do receptor que tem afinidade para o DNA. Assim, o complexo do esteróide com seu receptor combina-se com certas sequências nucleotídicas do DNA nuclear e vai influir na atividade gênica. Geralmente há um aumento na síntese de RNA mensageiro. NEURON Dendrites f Axon Terminals ear A (tramsmitters) Schwann's Cells (they make the myelin) Node of Ranvier KAL? nucieus . A Axon | (the conducting | Myelin Sheath fiber) Cinsulating fatty layer that speeds transmission) “eEnchantedLearning.com