DIGESTÃO CELULAR

 

 

Estes materiais didáticos tem a finalidade de contribuir com a aprendizagem em Ciências e Biologia. 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 destes trabalho é essencial. Portanto, a sua contribuição é desejável e bem-vinda

Contato

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

 

 Texto  descritivo do vídeo didático

Este vídeo didático foi construído com base em imagens obtidas com macrófagos vivos, corados com laranja de acridina. Este corante acumula-se em compartimentos ácidos, evidenciando-os em vermelho e tem sido classicamente utilizado para a identificação de lisossomos. Como modelo celular foram utilizados macrófagos vivos. Estas células foram retiradas da cavidade peritoneal de camundongos e mantidas por 48 horas em meio de cultivo contendo todos os nutrientes necessários, concentrações adequadas de CO2 e O2 e temperatura de 370 C. Decorrido este período, foram incubados com o corante por 20 minutos e imediatamente observados ao microscópio confocal. Este tipo de microscopia permite observar a célula viva e fatiá-la opticamente. Todos os experimentos foram realizados no Laboratório de Células Neoplásicas e Inflamatórias /UFPR. As edições e a adequação didática foram realizadas no Núcleo de Ensino, Pesquisa e Extensão – NUEPE, do Departamento de Biologia Celular da UFPR.

 O macrófago utilizado neste vídeo foi fatiado opticamente (cortes ópticos), com o auxílio do microscópio confocal. Este é um microscópio de alta tecnologia, que usa laser como fonte de radiação. Assim, obteve-se uma sequência de imagens de diferentes profundidades desta célula que possibilitaram a construção da imagem tridimensional (3D), com a qual se inicia o vídeo, mostrada da figura 1.

macrofago la copy

 

Figura 1 – Macrófago corados com laranja de acridina. Trinta cortes ópticos foram utilizados para construção da imagem 3D. Observe a grande quantidade de lisossomos corados em vermelho.

A partir desta imagem seguem-se várias animações que abordam a estrutura e função lisossomal.

A figura 2 resume a internalização do material extracelular, formando uma vesícula que adentra o citoplasma. A vesícula é transportada até o lisossomo, funde-se a ele e descarrega o material endocitado no seu interior. Este material gradativamente desaparece. Na figura 2D observa-se um inserto mostrando a ampliação da região do lisossomo na qual estão presentes enzimas hidrolíticas, partir da qual se continua a animação da digestão intralisossomal (Fig. 3).

Endocitose oK

Figura 2 – Pinocitose e digestão. Observa-se em A invaginação da membrana plasmática indicando o início da pinocitose (seta), e em B, em ampliação maior, a vesícula pinocítica já formada. Em C a vesícula pinocítica (seta) já se fundiu ao isossomo e inicia a descarga de seu conteúdo, o qual é posteriormente digerido, como mostrado em D e E (seta.) Em E verifica-se uma ampliação de região do lisossomo evidenciando a presença de enzimas hidrolíticas.

A digestão celular acontece pela ação de enzimas hidrolíticas. Estas enzimas receberam esta denominação porque catalisam a hidrólise do material internalizado, ou seja, quebram as ligações químicas do substrato com o auxílio de uma molécula de água. Nesta animação utilizou-se como modelo de substrato uma proteína, que vai desaparecendo no sítio ativo da enzima à medida em que os aminoácidos são liberados para o meio. Ao longo da animação inúmeros íons H+ se movimentam pelo meio, representando o meio ácido do lisossomo. A figura 3 mostra algumas imagens representativas desta animação.

Enzimas ok

 

Figura 3 – Ação de enzima hidrolítica em meio ácido. A molécula de substrato se encaixa no sítio ativo da enzima e a ligação entre os aminoácidos é rompida por hidrólise.

Para finalizar o tema é mostrada uma sequência de frames e animações que sintetizam a função lisossomal. As principais estruturas dos lisossomos são evidenciadas (Fig. 4A) e segue-se uma animação mostrando a digestão da proteína. Destaca-se aqui a liberação dos produtos da digestão para o lúmen do lisossomo e daí o seu transporte, através de carreadores da membrana lisossomal, para o citoplasma (Fig. 4B). Assim as moléculas resultantes da digestão podem ser reaproveitadas nas diferentes processos metabólicos da célula, como, neste caso, a síntese de proteínas.

Lisossomos

 

Figura 4 – Resumo da função dos lisossomos. A. Os principais componentes do lisossomo e o meio ácido são destacados. B. Uma proteínas (verde) está sendo digerida por uma enzima e aos produtos da digestão (aminoácidos) são transportados para o citoplasma.

Considerações finais

 Nesta animação utilizou-se como modelo uma proteína. Mas os eventos podem ser extrapolados para quaisquer outras macromoléculas e outros compostos químicos celulares. Deve-se também ressaltar que neste trabalho as vesículas ácidas foram referidas como lisossomos, sem entrar nas especificidades de outras vesículas ácidas relacionadas aos lisossomos. Além disso, com finalidade didática, ampliaram-se os desenhos que representam de vesículas e moléculas. Portanto, as proporções entre as mesmas não correspondem ao real.