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DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 1 Cap.9 Karp.

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1 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 1 Cap.9 Karp

2 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 2 Citoesqueleto e movimentação celular Filamentos intermédios Microfilamentos Polimerização e despolimerização dos microfilamentos Proteínas motoras: miosina. Estrutura e funções Mobilidade muscular e contracção Movimento celular Citoesqueleto e propriedades mecânicas das Células

3 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 3 MCB 1801 A – Célula em movimento MCB 1801 A – Célula em movimento MCB 1801 N – Mecanismo molecular do movimentoMCB 1801 N – Mecanismo molecular do movimento, movimento de queratinócitos MCB 1801 N – Mecanismo molecular do movimento MCB 1801 V – Célula em movimento MCB 1801 V – Célula em movimento

4 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 4 Transporte intracelular As células tratadas com drogas (colchicina, nocodazole) perdem a sua forma característica bem como por exemplo, o complexo de Golgi fica disperso na periferia da célula Pois impedem a organização dos microtubulos

5 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 5 Funções na célula

6 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 6 Movimentos Pseudopodos Lamelipodios

7 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 7

8 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 8 Microtubulos Filamentos intermédiosMicrofilamentos tubulina actina diversas proteínas

9 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 9

10 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 10 Filamentos de actina

11 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 11 Estrutura e suporte Transporte intracelular Contracção e mobilidade Organização espacial Filamentos de actina -MF Filamentos intermédios Microtubulos Proteína motora Célula epitelial Célula nervosa Célula em divisão Proteína motora Filamento intermédio Microtubulo Filamentos de actina Proteína motora Filamentos de actina Microtubulos Funções na célula

12 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 12 Peroxissomas em movimento

13 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 13 Fibroblasto em movimento Funções na célula - Movimento Fibroblastos Glóbulos Brancos Espermatozóides

14 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 14 Tubulina fluorescente Microscopia de Fluorescência Utilizando anticorpos conjugados a fluorescência Micro-injectada nas células Vão constituir microtubulos MicrofilamentosMicrotubulos

15 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 15 Tubulina marcada com rodamina

16 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 16 Microscopia e Vídeo Permite medir forças desenvolvidas por uma só proteína motora Nano-máquinas com nm Microtubulo Proteína motora Esferas microscópicas

17 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 17 Proteína motora alterada

18 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 18 Microtúbulos Citoesqueleto insolúvel em detergentes não iónicos (Triton X-100) Permite fazer réplicas para visualizar ao Microscópio Electrónico Identificação dos diferentes elementos do citoesqueleto com base na morfologia e diâmetro dos filamentos Podem também ser utilizados anticorpos antes da cobertura metálica da amostra - identificação específica

19 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 19 Funções 1. Esqueleto interno suporte estrutural posicionamento dos organitos 2.Movimento de macromoléculas e organitos intracelulares 3.Elementos motores de cílios e flagelos 4.Separação dos cromossomas durante a mitose e a meiose.

20 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 20

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22 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 22 Estruturas tubulares ocas Diâmetro de 24 nm 13 protofilamentos heterodímeros de subunidades globulares de tubulina e Polaridade: -tubulina numa extremidade (-) -tubulina na outra extremidade (+) Extremidade (+) crescimento rápido Extremidade (-) crescimento lento (-) (+)

23 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 23

24 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 24 (-) (+) Junção GTP must be bound to both alfa and beta subunits for a tubulin heterodimer to associate with other heterodimers to form a protofilament or microtubule.

25 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 25 Subunit addition brings -tubulin that was exposed at the plus end into contact with -tubulin. This promotes hydrolysis of GTP bound to the now interior -tubulin. P i dissociates. -tubulin within a microtubule cannot exchange its bound GDP for GTP. -tubulin within a microtubule cannot exchange its bound GDP for GTP. The GTP on -tubulin does not hydrolyze. Pi Actividade GTPase

26 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 26 Each nucleotide in the protofilament is at an - interface. The inability of GTP to dissociate from the -subunit is consistent with occlusion by a loop from the -subunit. A similar occlusion would account for the inability of -tubulin within a protofilament to exchange GDP/GTP.

27 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 27 View an animation depicting assembly of microtubules.animation Then explore the structure of the, -tubulin heterodimer, using Chime.

28 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 28 Proteínas associadas Domínio globular (cabeça) que se liga ao microtúbulo Domínio filamentoso que se projecta da superfície do microtúbulo Função: Ligam microtúbulos entre si Aumentam a estabilidade ou alteram a rigidez Influenciam a velocidade da sua organização Actividade é controlada por adição ou remoção de grupos fosfato (cinases e fosfatases) MAP (microtubule associated protein). MAP 4 presente em vários tipos de células 3 locais de ligação a tubulina

29 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 29 Microtúbulos A Colchicina O Taxol A Colchicina é um alcalóide que se liga aos dímeros da tubulina e impede a polimerização dos microtúbulos mais sensíveis como os do fuso mitótico. Ela é utilizada para se estudar células em mitose. O Taxol é um alcalóide utilizado no tratamento de tumores pois também impede a mitose. Vincristina Vimblastina Acelera a polimerização e estabiliza os microtúbulos, impedindo a despolimerização. Outras drogas utilizadas no tratamento de tumores, que também interferem com a dinâmica de microtúbulos, são a Vincristina e a Vimblastina.

30 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 30 Suporte estrutural A distribuição dos microtúbulos na célula determina a sua forma Célula em cultura

31 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 31 Suporte estrutural e transporte Porção de axónio evidenciando 2 vesículas que estavam a ser transportadas microtúbulos vesículas

32 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 32 Transporte intracelular

33 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 33 Transporte intracelular Transporte de um organito ao longo de um axónio

34 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 34 Motores moleculares carga Local de ligação ATP (ATP ADP+Pi) Convertem a energia química do ATP em energia mecânica Uma só célula contém dezenas destas proteínas motoras, especializadas para o movimento ATP

35 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 35 Motores moleculares Proteínas motoras Movimento unidireccional através do citoesqueleto Movimento unidireccional através do citoesqueleto Alterações conformacionais (ciclo mecânico) Alterações conformacionais (ciclo mecânico) Tipos: cinesinas e dineínas (ao longo dos microtubulos) e miosinas (ao longo Tipos: cinesinas e dineínas (ao longo dos microtubulos) e miosinas (ao longo dos microfilamentos de actina) Carga (material a transportar): Carga (material a transportar): vesículas, mitocôndrias, lisossomas, cromossomas, filamentos do citoesqueleto

36 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 36 Cinesinas Cadeias pesadasCadeia leve Cabeça Zona flexível BraçoCauda Movimento de vesículas e organitos a partir do corpo celular para os terminais (por ex. sinápticos) Proteínas Motoras

37 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 37 Cinesinas Proteínas Motoras Tetrâmero : duas cadeias pesadas e duas cadeias leves (380 kDa) Cabeças globulares: domínios de formação da força motriz (hidrólise de ATP) Caudas: ligação da carga Movimento : no sentido da extremidade positiva (-tubulina) Movimento : ao longo de um microtubulo, com velocidade (1 m/s) - dependente da concentração de ATP

38 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 38 Cinesinas Proteínas Motoras

39 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 39 Cinesinas Proteínas Motoras Movimentos propostos Movimentos propostos (Simulação do movimento molecular) Simulação do movimento molecularSimulação do movimento molecular kinwalk_ribbon Cinesina monomérica ligada a GFP

40 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 40 Verde - anticorpo anti-tubulina (Microtubulos) Amarelo - anticorpo anti-cinesina (identifica as vesículas associadas) Laranja - marcação dupla, correspondente aos 2 anticorpos Microtubulos Extremidade positiva no sentido da membrana plasmática Promovem movimento para fora Cinesinas Proteínas Motoras

41 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 41 Dineínas Proteínas Motoras Duas cadeias pesadas e diversas cadeias leves Cabeça globular: domínios de formação da força motriz Caudas: ligação da carga Movimento : sentido da extremidade negativa Movimento : para o centro da célula Carga: endossomas, lisossomas, vesículas do Golgi, movimento dos cromossomas na mitose...

42 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 42 Proteínas Motoras Cadeias leves Dineínas

43 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 43 Proteínas Motoras

44 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 44 Proteínas Motoras Cinesinas Dineínas Dineínas

45 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 45 Dineínas Movimento : para o centro da célula, no sentido da extremidade negativa Cinesinas Movimento : sentido da extremidade positiva (-tubulina) Carga: endossomas, lisossomas, vesículas do Golgi, movimento dos cromossomas na mitose... Um organito pode ligar cinesinas e dineínas simultaneamente embora actuem independentemente Cada tipo de vesícula membranar é transportada por uma cinesina específica Proteínas Motoras

46 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 46 A função A função depende da orientação e localização dos microtubulos A formação dos microtubulos a partir dos dímeros de -tubulina é realizada em duas fases: nucleação: fase lenta forma-se uma pequena porção elongação: fase rápida Centros Organizadores de Microtubulos (MTOCs) O melhor conhecido é o Centrossoma

47 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 47 Centrossomas 2 Centríolos Material pericentriolar (PCM) Centríolos estruturas cilíndricas 0,2 m Ø nove fibras fibra: 3 microtubulos A, B, C tubulo A: microtubulo completo e ligado à zona central (filamento radial periférico) 1 par por célula orientação perpendicular entre si Centros Organizadores de Microtubulos

48 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 48 centríolo Centrossomas Centros Organizadores de Microtubulos

49 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 49 Crescimento dos microtubulos Adição de dímeros à extremidade positiva crescimento em todas as direcções da célula extremidade negativa junto dos centríolos extremidade positiva exterior da célula Centrossomas Centros Organizadores de Microtubulos

50 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 50 Papel da -tubulina Centros Organizadores de Microtubulos

51 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 51 Outros Centros Organizadores Corpos basais (com estrutura semelhante aos centríolos) estrutura base dos cílios e flagelos Funções dos MTOCs: controlo do número de microtubulos polaridade do microtubulo número de protofilamentos que os constituem tempo e localização de organização de novos microtubulos

52 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 52 Propriedades dinâmicas Microtubulos do aparelho mitótico ou do citoesqueleto estruturas lábeis ( sensíveis à desorganização) Microtubulos dos axónios estruturas menos lábeis Microtubulos dos cílios e flagelos estruturas estáveis Do Citoesqueleto Instabilidade dinâmica microtubulos polimerizam e despolimerizam rapidamente consoante as variações e necessidades da célula - Instabilidade dinâmica

53 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 53 Polimerização/Despolimerização Dímeros de GTP Dímeros de GDP Polimerização Despolimerização Na polimerização Requer GTP ligada à subunidade Hidrólise do GTP após incorporação do dímero no microtubulo (fecho do microtubulo) Na despolimerização Após a saída do dímero do microtubulo a molécula de GDP é substituída por GTP (dímeros/GTP disponíveis) Controlo independente da polimerização e despolimerização dos microtubulos A alteração conformacional resultante da hidrólise do GTP e do fecho do microtubulo fornecem a energia mecânica necessária para a destabilização do microtubulo.

54 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 54 A GTP cap stabilizes the (+) end of a microtubule. If [tubulin dimer] is low, dissociation of tubulin-GTP may expose tubulin-GDP at the (+) end, causing that end to be unstable. Rapid shrinkage ensues. Hydrolysis of GTP by -tubulin, as subunit addition brings it into contact with -tubulin, takes time. A rapidly growing microtubule may accumulate a few layers of tubulin- GTP at the (+) end.

55 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 55 Fraying or curving of protofilaments is observed at the ends of rapidly disassembling microtubules. This may be due to a change in conformation when - subunits of heterodimers at the plus end have bound GDP instead of GTP. Tubulin heterodimers with GDP on the subunit form ring shaped assemblies in vitro. Straight protofilaments form only when both tubulins have bound GTP.

56 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 56 Funções

57 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 57 Cílios Os flagelos dos procariotas são filamentos simples sem qualquer relação evolutiva com o dos eucariotas

58 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 58 Sistema flagelar

59 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 59 Sistema ciliar e flagelar Túbulo A – completo (13 subunidades) Túbulo B – incompleto (10-11 subunidades) Proteína elástica

60 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 60 Túbulo A - completo

61 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 61 Centrosomal material also has an essential role in nucleating formation of cilia & flagella. The ciliary axoneme grows out from one centriole cylinder, called a basal body.

62 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 62 Cílos e flagelos têm origem num corpo basal Túbulo A - completo Túbulo B e C – incompletos

63 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 63 Dineína do axonema (cílios e flagelos)

64 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 64 Dineína do axonema (cílios e flagelos) Ligação aos tubulos Actividade de ATPase

65 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 65 Dineína do axonema Deslocação alternada de cada metade do axonema

66 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 66 (Cap 14 – Karp) Dinâmica dos Microtubulos e Proteínas Motoras na Mitose

67 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 67 MCB 1901VMCB 1901V – Video Mitose MCB 1902 Mitose-aspectos moleculares MCB Animação Mitose

68 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 68 A mitose é o último passo do ciclo celular e demora cerca de 1h Neste período a célula constrói e desorganiza os microtubulos que constituem o aparelho mitótico Microtubulos e Aparelho Mitótico Estrutura com a função de ligar e alinhar os cromossomas e de os separar para cada célula filha A separação dos cromossomas no ciclo mitótico tem 2 pontos de controlo cruciais: - ruptura do envelope nuclear no fim da profase - ligação dos microtubulos aos cinetocoros dos cramatídeos irmãos na fase de transição metafase-anafase

69 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 69 CinetocoroPlaca externa do cinetocoro Cinesina Dineína Microtubulo Fibra Microtubulo Coronafibrosa Zona intermédia Placa externa Placa interna Cinetocoro - localizado na superfície externa do centrómero de cada cromatídeo (mitótico) - local de ligação do cromossoma aos microtubulos do fuso mitótico - possuí várias proteínas motoras - promove o movimento dos cromossomas durante a mitose Microtubulos e Aparelho Mitótico

70 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 70

71 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 71 - Microtubulos e Aparelho Mitótico

72 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 72 Microtubulos e Aparelho Mitótico

73 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 73 Metafase Cinetocoro é um local com grande actividade, mesmo em plena metafase São adicionadas mais unidades de tubulina, do que as perdidas

74 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 74 Metafase Despolimerização lenta Polimerização lenta Despolimerização lenta Despolimerização lenta Cinetocoros Adição rápida de dimeros de tubulina Perda rápida de dimeros de tubulina Despolimerização lenta O encurtamento e o alongamento dos microtubulos para dispor os cromossomas na placa equatorial

75 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 75 Anafase

76 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 76 Microtubulos Tubos rígidos constituídos de subunidades da proteína tubulina Filamentos intermédios Fibras com uma estrutura do tipo corda constituídas por diversas proteínas Microfilamentos Estruturas sólidas e finas compostas da proteína actina

77 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 77 Monómero Dímero Tetrâmero Estrutura do filamento intermédio Filamentos intermédios 10 nm Não ramificados Tetrâmero formado por dois dímeros com orientação antiparalela Proteínas de diferentes tipos Tetrameros associados - Sem polaridade Resistentes a forças de tensão Queratina, nestina, vimentina, desmina, laminina, NF-L(M,H)

78 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 78 Células epiteliais queratina Tipo I e Tipo II Células nervosas neurofilamentos (NF-L, NF-H, NF-M) suporte Filamentos intermédios Filamentos intermédios de queratina

79 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 79

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81 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 81 Inicialmente pensou-se que os FI eram estruturas permanentes. Posteriormente verificou-se que actuam de uma forma dinâmica in vivo Injectando culturas de células epiteliais com subunidades de queratina marcadas com fluorescência, elas são rapidamente incorporadas nos filamentos intermédios existentes A incorporação faz-se não na extremidade dos filamentos, mas no seu interior Existe então um pool de subunidades de queratina que estão em equilíbrio dinâmico com as suas formas polimerizadas

82 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 82 Microfilamentos 8 nm Subunidades globulares de actina Requer ATP para polimerizar Dupla hélice de filamento de actina Polaridade Proteína principal na contracção muscular Proteína muito abundante em todas as células, em especial nas células motoras

83 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 83

84 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 84 Polimerização dos microfilamentos Monómero de actina liga ATP ATP é hidrolisado algum tempo após a incorporação no novo filamento + - Extremidade positiva – crescimento rápido Extremidade negativa - crescimento lento S1 da miosina

85 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 85 MCB 1802 – polimerização da G-actina

86 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 86 Polimerização dos microfilamentos Equilíbrio entre subunidades livres e filamento – controlo na reorganização do citoesqueleto de microfilamentos Processos dinâmicos: movimento celular, alterações da forma celular, citocinese. Exemplos de movimento celular através da polimerização da actina - Espermatozóide – reacção acrossomal (Formação de pequeno filamento na zona frontal formado por polimerização dos monómeros de actina). - Propulsão da bactéria Listeria monocytogenes no citoplasma de um fagócito actina

87 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 87 Miosina-Proteina Motora Fragmento S1 Cadeia leve Cabeça Cadeia leve reguladora Cauda Proteína Motora dos Microfilamentos Movimento para a extremidade positiva do microfilamento. Miosina II

88 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 88 Filamento bipolar Cadeias leves Cadeias pesadas Miosina II Associação de miosinas formando um filamento bipolar Contracção muscular Miosina-Proteina Motora

89 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 89 Músculo esquelético Célula muscular ou fibra Composta por miofibrilhas. Miofibrilas - unidades contrácteis: sarcómeros Sarcómeros: filamentos finos (actina) e grossos (miosina) Músculo Feixe de células musculares Fibra muscular Baínha Núcleo Banda I Linha Z Sarcómero Miofibrila Banda I Banda A Contracção muscular

90 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 90 MCB 1804 Demonstração experimental do movimento Contracção muscular

91 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 91 Sarcómeros Banda I Banda A Zona H Ext. negativa Linha Z Ext. negativa Ext. positiva Filamento de actinaFilamento grosso Miosina

92 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 92 Modelo de contracção muscular Contracção por encurtamento do sarcómero Contracção: banda A permanece inalterada (corresponde à miosina), bandas I e H diminuem Linhas Z movem-se para o centro do sarcómero Contracção: deslizamento de filamentos de actina e miosina

93 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 93 Modelo de contracção muscular Filamentos finos : actina, tropomiosina e troponina Troponina: composta por 3 subunidades, espaçada cada 7 subunidades de actina Tropomiosina: molécula filamentosa encaixa nas depressões da hélice de actina ActinaTropomiosinaTroponina

94 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 94 Contracção cabeça da miosina movimenta-se para fora e liga-se ao filamento de actina, formando pontes transversais 1 filamento de miosina liga-se a 6 filamentos de actina após ligação a cabeça da miosina dobra-se para o interior do sarcómero movimento do filamento de actina 5 a 15 nm sobre o filamento de miosina miosina Filamento de actina Cabeça Modelo de contracção muscular

95 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 95 Energética da contracção muscular Miosina requer energia do ATP para conversão da energia química em mecânica Ciclo de formação de pontes transversais – 50 msegundos 1.Ligação de ATP – dissociação com filamento de actina 2.Hidrólise do ATP em ADP+Pi 3.Absorção da energia libertada e ligação à actina 4.Liberta o fosfato, altera conformação, impulsiona o filamento de actina para o centro do sarcómero 5. ADP dissocia-se da miosina, liga-se novo ATP

96 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 96 Energética da contracção muscular

97 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 97 Regulação da contracção muscular Relaxado – tropomiosina bloqueia local de ligação da miosina à actina Posição da tropomiosina é controlada pela troponina Cálcio aumenta, liga-se à troponina Deslocamento da tropomiosina Exposição do local de ligação da miosina Após a estimulação nervosa ocorre a remoção do cálcio do citoplasma Cálcio dissocia-se da troponina Tropomiosina bloqueia a ligação da miosina Actina Tropomiosina Troponina

98 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 98 Actina, miosina e citocinese Citocinese divisão das células após divisão dos cromossomas Anel contráctil mesmo local da placa equatorial microfilamentos e miosina contração até à união das duas membranas

99 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 99 Actina, miosina e citocinese Anel contráctil ActinaMiosina

100 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 100

101 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 101 Doenças associadas a alterações do citoesqueleto Microfilamentos citocalasinasfaloidinas Produtos de fungos como as citocalasinas e as faloidinas interferem com a dinâmica de polimerização e despolimerização da actina, interferindo com o movimento celular. As citocalasinas ligam-se à actina impedindo a polimerização, enquanto as faloidinas ligam-se lateralmente aos microfilamentos estabilizando-os. Filamentos intermediários A disposição dos filamentos intermediários depende da presença de microtúbulos.

102 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 102 Microvilosidades com actina

103 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 103

104 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 104

105 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 105

106 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 3 BC - MTBarros 106 Família das Espectrinas - Servem de esqueleto membranar - Suporte às proteínas integrais


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