Apoio                                                              Formação de professores

Brasil CNPq araucaria nuepe

Formação de professores


Este texto  interativo tem a finalidade de contribuir com a aprendizagem em Ciências e Biologia. O mesmo pode ser utilizado na sua íntegra ou por itens escolhidos de acordo com o planejamento do professor. O seu uso deve obedecer a licença CC- By-NC-SA, com atribuição ao Núcleo de Ensino, Pesquisa e Extensão, NUEPE – BioCel, UFPR. Embora disponibilizados para a aplicação, continuam  em um  processo sujeito à mudanças para atender melhor  a comunidade alvo.   A participação dos usuários com sugestões para melhoria deste trabalho é essencial. Portanto, a sua contribuição é desejável e bem-vinda.

Contatos:     nuepe1.ufpr@gmail.com   e    ruths@ufpr.br


Alguns links direcionam para imagens de células obtidas através de microscopias de alta tecnologia, descritas em textos em inglês. Sugerimos que sejam analisadas com base os textos explicativos em português, na tela,   que acompanham o  link.   Não haverá nenhum prejuízo dos objetivos propostos  se os textos em inglês forem ignorados.


SÍNTESE E SECREÇÃO:

Ação conjunta de Retículo Endoplasmático e Complexo de Golgi 

Unidade didática composta por videos, animações e textos. Clique na imagem pra acessar a página.

Representação esquemática de parte de uma célula secretora. A proteína secretada esta representada em azul. Clique na imagem para visualizá-la em tamanho maior.

A síntese de proteínas acontece somente nos ribossomos, no interior da célula. No entanto, centenas de tipos diferentes de proteínas possuem funções no meio extracelular como anticorpos, hormônios, enzimas e proteínas estruturais.

Como estas proteínas saem das células? 

As proteínas secretadas são sintetizadas nos ribossomos associados ao retículo endoplasmático rugoso (RER). Para que essas proteínas cheguem até o meio extracelular existe uma elaborada via formada pelo RER,  complexo de Golgi, vesículas de transporte e vesículas de secreção, como será abordado nas seções  subsequentes.

Um exemplo de secreção: anticorpos

espirro

O espirro espalha até 40.000 gotículas cujo diâmetro varia de 0.5 a 5 µm e muitas doenças podem ser transmitidas através deste via. Para se defender células de defesa secretam anticorpos, essenciais pra destruir os agentes patogênicos. para Imagem de domínio público. Autor: James Gathany.

Ao longo do dia os seres humanos entram em contato com agentes patogênicos como vírus, bactérias e fungos, através do espirro, de superfícies contaminadas, alimentos não higienizados, mãos sujas e muitas outras situações. Mas o organismo se defende de todas essas agressões, através de um intrincado sistema composto por vários tipos celulares diferentes, o sistema imunológico. A síntese e secreção celular desempenham papel fundamental nestes mecanismos: moléculas essenciais para a defesa são sintetizadas e secretadas por diferentes células deste sistema, como, por exemplo, a secreção de anticorpos

A célula secretora de anticorpos é o  plasmócito que você pode acessar  no link abaixo:

Acesse  aqui um  plasmócito observado através de MET!

Preste atenção à quantidade de RER no citoplasma destas  células!

Para que tanto RER?

Os anticorpos, produtos secretados por estas células células,  são proteínas ligadas a carboidratos ou açúcares. Esta classe de proteínas é denominada glicoproteína.   A síntese da parte protéica acontece pelos ribossomos ligados ao RER e a adição dos carboidratos pela ação conjunta do RER e complexo de Golgi.  De forma análoga a uma fábrica que deve aumentar a sua produção, e para tanto necessita de maior número de máquinas e operários, células que sintetizam grande quantidade de proteínas para a secreção apresentam grande extensão do RER no seu citoplasma. Logo, devido a intensa  síntese de anticorpos – que são proteínas – o plasmócito desenvolve um vasto RER.

Morfologia do RER

Clique na figura e navegue na célula 3D interativa. Gire-a em vários sentidos  e observe com atenção o RER.

Célula 3D. Animação interativa. Através do mouse ou touchpad é possível girar a célula em todos os ângulo, dar zoom e outros recursos. Clique na imagem para acessar a célula 3D

Célula 3D.  Animação interativa. Através do mouse ou touchpad é possível girar a célula em todos os ângulos, dar zoom e outros recursos. Clique na imagem para acessar a animação da célula 3D

http://3d.cl3ver.com/11VrPc

Como você pode observar na animação interativa acima, o RER é formado por vesículas achatadas, denominadas cisternas, recobertos  por ribossomos*Para se observar o RER ao microscópio eletrônico de transmissão (MET) cortam-se fatias muito finas. Devido ao corte o RER aparece como vesículas delgadas, alongadas e dispostas, muitas vezes, de forma sequencial e paralela, como verificado na imagem do  neurônio que você acessa aqui

*A animação do ribossomo que você acabou de ver é resultado de avançados estudos sobre a estrutura molecular  e técnicas de modelagem 3D. O ribossomo  é uma partícula formada por proteínas e rRNAs, os quais  estão representados na animação  como filamentos com diferentes tipos de enovelamento. A  subunidade maior está apresentando a  predominância da cor azul   subunidade menor a cor amarela.

Morfologia do complexo de Golgi

O complexo de Golgi geralmente apresenta uma face convexa, denominada cis, a qual se fundem as vesículas originadas do RER,  e uma face côncava, denominada trans, na qual acontecem os brotamentos de vesículas com conteúdos destinados à secreção, aos lisossomos e à membrana plasmática. Veja na figura abaixo a indicação destas faces. Os graus de curvatura das faces cis e trans  podem ser de diferentes grandezas, dependendo do tipo celular analisado.

Complexo de Golgi.

Estrutura do complexo de Golgi. Clique na imagem para observá-la em tamanho maior.

Ação conjunta do RER e complexo de Golgi na secreção celular

Síntese e secreção celular

Clique na imagem para visualizá-la em tamanho maior.

Acompanhe as etapas sequenciais na síntese e secreção de proteínas  secretórias na imagem abaixo:

Podemos resumir este processo nos seguintes passos:

1.    As proteínas são sintetizadas pelos ribossomos aderidos ao RER e liberadas no lúmen do RER, dentro do qual se difundem.

2.    Em determinadas regiões do RER brotam vesículas, denominadas vesículas de transporte, contendo as proteínas sintetizadas. Estas se locomovem sobre os filamentos do citoesqueleto  até encontrar a face cis do complexo de Golgi.

3.  As vesículas de transporte se fundem a face cis do complexo de Golgi descarregando o seu conteúdo no interior do  mesmo.

4.    As proteínas se difundem no lúmen das cisternas do complexo de Golgi e são transportadas por vesículas até atingirem a face trans. Para tanto brotam  pequenas vesículas de uma cisterna do complexo do Golgi  que se fundem à cisterna seguinte.  Nesta animação as vesículas de transporte estão representadas em azul.

5.   Na face trans essas proteínas são acumuladas em regiões das cisternas nas quais brotam vesículas, que podem ser imediatamente transportadas à membrana plasmática e sofrer exocitose   As vesículas que brotam das cisternas do complexo de Golgi também podem  dar origem às vesículas secretórias, também chamadas de vesículas de secreção ou grânulos de secreção. As vesículas de secreção podem se acumular em grande quantidade à espera do momento adequado para realizar a exocitose. 

O complexo de Golgi também faz síntese? Sim!!!

 Glicoproteína

Clique na imagem para visualizá-la em tamanho maior.

O complexo de Golgi desempenha um importante papel na síntese de glicoproteínas e outros compostos que contém carboidratos. Vamos aqui focar as glicoproteínas, pois a maior parte das proteínas que são processadas via RER e complexos de Golgi pertencem a esta classe. Este tipo de proteína apresenta cadeias curtas de  carboidratos, denominados oligossacarídios,  ligados à polipeptídica, como mostrado na figura ao lado.

No  vídeo “Síntese e secreção” – uma micro aula narrada –  você verá como o RER e complexo de Golgi atuam na síntese e secreção de glicoproteínas. Confira!

video sintese e secreção 

 https://www.youtube.com/watch?v=N7WutbMim1E       

Acesse  aqui a “Descrição do vídeo síntese e secreção“.

A adição de carboidratos acontece enquanto a proteína está sendo sintetizada no RER pela transferência à proteína nascente de um oligossacarídio, uma pequena cadeia de carboidratos ou açúcares. Ainda no RER inicia-se a modificação deste oligossacarídio,  que continua complexo de Golgi, onde moléculas  de açúcares são removidos assim como moléculas de novos açúcares são adicionados.

Quer ver detalhes sobre a glicosilação?Acesse aqui!

Células que apresentam extenso complexo de Golgi

Complexo de Golgi em epidídimo

Complexo de Golgi em epidídimo.Clique na imagem para visualizá-la em tamanho maior.

Células que realizam intensa glicosilação de glicoproteínas apresentam vasto complexo de Golgi. Veja na figura ao lado as células do epidídimo, que secretam proteínas extensivamente glicosiladas no líquido seminal, fotografadas ao microscópio de luz. Da mesma forma as células caliciformes do intestino apresentam abundante complexo de Golgi, visto que  secretam o muco que é constituído de proteínas  extensivamente glicosiladas.  A síntese de carboidratos associados às proteínas acontece no complexo de Golgi. Portanto,   observa-se uma grande quantidade de complexo de Golgi em células secretoras de muco.

Nem todas as proteínas sintetizadas via RER e complexo de Golgi são secretadas! 

Veja na figura abaixo que as proteínas sintetizadas no RER podem ficar inseridas na  membrana  (destaque 1), liberadas para o lúmen do RER para sofrer secreção (destaque 2) ou serem destinadas aos lisossomos (destaque 3). Todas estas classes de proteínas   são  transportadas via vesicular para o complexo de Golgi, passam de uma cisterna  para outra e chegam e face trans onde empacotas de forma seletiva em vesículas e são enviadas para os seus destinos finais

Destinos das proteínas sintetizadas no RER

Clique na imagem para visualizá-la em tamanho maior e distinguir as representações das diferentes proteínas.

Proteínas da membrana plasmática – A sofisticação dos trânsito intracelular de proteínas

Observe no detalhe “1”  da figura acima que as proteínas de membrana ficam inseridas na membrana do RER, não são liberadas no lúmen, sendo transportadas ao longo do RER e complexo de Golgi sempre inseridas na membrana. Após a fusão das vesículas que brotam na face trans do complexo de Golgi com a membrana plasmática, como mostrado em “7” se difundem lateralmente e passam a fazer parte da membrana plasmática.

Secreção regulada e constitutiva

Secreção constitutiva – É aquela em que as vesículas formadas na face trans do complexo de Golgi, na medida em que são formadas,  imediatamente sofrem a exocitose, sem a necessidade de um estímulo específico. Acontece em todas as células. Transporta proteínas de secreção, proteínas que ficam associadas na face extracelular da membrana plasmática e proteínas que ficam inseridas na membrana, dentre outras. É a via de secreção também chamada “via padrão”. Neste tipo de secreção as vesículas formadas não se acumulam na célula e são chamadas atualmente de vesículas de transporte. Alguns autores ainda se referem às mesmas como vesículas de secreção.NUEPE - Secreção reregulada e constitutiva 

Secreção regulada – Acontece em células especializadas em secreção. Os produtos a serem secretados ficam armazenados em vesículas de secreção que só serão liberadas quando a célula receber um estímulo. O estímulo pode ser a ligação de um hormônio, neurotransmissor ou outra molécula a um receptor de membrana. A secreção das enzimas digestivas pelas células acinares do pâncreas é um exemplo deste tipo de secreção. Neste tipo celular há um enorme acúmulo de grandes vesículas de secreção, que aprecem muito escuras (elétron densas) como você pode observar na célula acessada pelo link.  A presença de  alimentos no aparelho digestório desencadeia a geração de um estímulo que induz  a secreção das enzimas no intestino. Dessa forma se garante que só acontecerá esta secreção quando  for necessário.

A secreção de insulina é outro  exemplo de secreção regulada. A diabete é  uma doença provocada por alterações metabólicas relacionadas  à insulina, um hormônio petídico, que é secretado pelas células beta das ilhotas de Langherans no pâncreas.

Quer saber mais sobre diabetes? Clique aqui!

Vesículas secretórias armazenadas nas células produtoras de glicagon no pâncreas.

Vesículas secretórias armazenadas nas células produtoras de glicagon no pâncreas.

Outro exemplo é a célula alfa do pâncreas mostrada na figura ao lado.  Observe  as vesículas de secreção elétron densas (escuras) contendo glucagon armazenadas  na célula. Este hormônio é necessário  quando a glicemia (concentração de glicose no sangue) diminui. As vesículas de secreção  sofrerão exocitose quando a célula receber um estimulo desencadeado pela  diminuição da glicemia. Em síntese, na secreção regulada  a fusão das vesículas de secreção  à membrana plasmática e a liberação dos conteúdos no meio extracelular só irá acontecer na presença de um estímulo.

______________________________________________________________________________________________________

 

Leia aqui o texto didático completo sobre Síntese e secreção celular.