Estudo Dirigido - Superfície Celular

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE BIOLOGIA ROBERTO ALCANTARA GOMES DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CELULAR ESTUDO DIRIGIDO I Estrutura de Membranas e Transporte Através da Membrana Plasmática 1 A Frye e Edidin também verificaram que o processo de movimentação das proteínas é fortemente regulado pela temperatura como você explica essa dependência com base na natureza molecular das membranas biológicas Essa dinâmica que envolve a temperatura e a movimentação das proteínas através membrana plasmática está atrelada a fluidez da bicamada lipídica que acarreta na alteração de sua função fisiológica consequentemente tornandoa mais passível de difusão A fluidez da membrana lipídica é mantida e controlada pelos próprios componentes da membrana sendo assim alteração na quantidade de componentes dessa estrutura biológica tal como incorporação de colesterol e ácidos graxos dentre outros que alteram seu estado estrutural Além disso outro fator pode ser a temperatura Em específico conforme ocorre a elevação da temperatura a bicamada lipídica tornase em um estado mais liquido mais fluido em forma de gel Isso ocorre pois o aumento da temperatura induz ao ponto de fusão dos lipídios que compõem a bicamada lipídica Portanto o aumento da temperatura induz a uma maior permeabilidade Assim as proteínas dos camundongos conseguiram difundirse pela membrana plasmática humana facilmente conforme a temperatura era elevada 1 B O experimento clássico foi posteriormente reproduzido com estruturas artificiais denominadas lipossomas que também tiveram proteínas incorporadas e marcadas de forma semelhante ao experimento original Nestes experimentos os pesquisadores verificaram que i a dinâmica de difusão das proteínas era também modulada pela proporção de ácidos graxos saturados e insaturados nos fosfolipídeos utilizados para fabricar os lipossomas ii o efeito da temperatura também variava com a composição dos ácidos graxos Como você explica estes efeitos Os lipossomas são vesículas compostas de bicamadas fosfolipídicas na qual essa bicamada está concentricamente em torno de um compartimento aquoso Essas vesículas são utilizadas como carreadoras de diferentes tipos de moléculas Sendo assim são estruturas similares a bicamada lipídica e devido a isso são biocompatíveis com o organismo humano Como dito na questão 1A componentes da bicamada lipídica são responsáveis pela manutenção e controle da fluidez dessa estrutura Os ácidos graxos principal lipídio que compõem a membrana plasmática possui dois estados de saturação saturado e insaturado Quando os ácidos graxos são saturados isto é molécula que possui ligações simples entre seus carbonos as caudas desses lipídios são estáveis em sua influência na movimentação de lipídios e proteínas sendo a membrana menos fluida Em contraparte quando as caudas dos ácidos graxos possuem insaturações ligações duplas e simples entre os seus carbonos ocorre uma maior movimentação de lipídios e proteínas pela bicamada lipídica devido ao aumento da fluidez dessa estrutura i Em concordância com suas diferenças moleculares o ponto de fusão dos ácidos graxos insaturados e saturados são diferentes um do outro e consequentemente a ação da temperatura também o é ii 1 C Ainda nos experimentos com lipossomas artificiais os pesquisadores verificaram que o acréscimo de proporções variáveis de colesterol e glicoesfingolipídeos durante a confecção dos lipossomas influenciou a distribuição das proteínas levando não mais a uma distribuição homogênea destas mas à formação de grandes clusters grupos mais enriquecidos em proteínas ver figura na próxima página Sugira uma explicação para esta observação O colesterol e os glicoesfingolipídios podem interagir entre si Ainda podem interagir com proteínas da membrana plasmática Assim uma explicação seria que o aumento dessas moléculas induziu a uma interação entre elas colesterolglicoesfingolipídios e posteriormente com proteínas formando esses clusters ESTUDO DIRIGIDO II Adesão Celular 1 A Compare os tipos de adesão predominantes em cada um dos exemplos quanto aos principais receptores envolvidos em cada caso e a força de adesão mediada pelos mesmos Explique Para saber quais os tipos de adesão e quais os receptores envolvidos se faz necessário entendermos previamente ambos os processos Na figura A está o processo de diapedese Esse processo ocorre durante o recrutamento dos leucócitos para o sitio de processo inflamatório Os leucócitos presentes na corrente sanguínea interagem com as células endoteliais dos vasos sanguíneos Todo o processo de diapedese acontece quando essas células do sistema imunológico são capturadas pelas células endoteliais devido as proteínas mucinas presentes na superfície celular que interagem com as selectinas dos leucócitos promovendo uma adesão fraca que permite o rolamento dos leucócitos e portanto sua migração pelo endotélio Sendo assim a migração dos leucócitos ocorre devido a essa interação entre mucinasselectinas Adiante ocorre uma outra adesão adesão forte na qual consiste da interação das integrinas dos leucócitos com moléculas de adesão das células endoteliais tais como ICAM e VCAM Por fim quando os leucócitos guiadas pelos estímulos inflamatórios chegam ao local de recrutamento elas adentram o tecido realizando sua atividade É importante ressaltar que essas proteínas envolvidas no processo de diapedese são estimuladas a serem expressas ou ainda serem mais expressas pelas quimiocinas Já na figura B ocorre o processo de ancoramento das células neste caso em uma superfície artificial cultura de células modelo clássico 2D Essa ancoragem é mediada principalmente pelas proteínas integrinas As integrinas são receptores intermembranares presentes nas células proporcionando sua ancoragem na matriz extracelular e ainda permitem sua migração pelo tecido tal como no exemplo da diapedese citado acima como também durante o processo de metástase de células tumorais Essa proteína interage com proteínas e moléculas presentes na matriz extracelular e sua ativação leva a uma cascata de sinalização intracelular que culminam na formação de adesões focais e fibras de estresse filamento de actinacitoesqueleto responsáveis por manter esse ancoramento Assim as integrinas media a interação célulamatriz extracelular Ainda juntamente com as proteínas caderinas as integrinas proporcionam interações célulaacélula Portanto as integrinas são de fundamental importância para o formato e arquitetura bem como a manutenção da estrutura tecidual Rolagem Ativação da Integrina pelas quimioscincias Adesão estável Migração através do endóteo Leucócito Glicoproteína SialLewis X modificada Integrina estado de baixa afinidade Integrina estado de alta afinidade Pseleciona Eseleciona Proteoglicano Ligante de integrina ICAM1 Citocinas TNF IL1 Macrofago com microbios Microbios Quimiocinas Fibrina e fibronectina matriz extracelular Complexo proteoglicano Carboidratos Proteína Polissacarídeo Fibra de colágeno Membrana plasmática Integrina Microfilamentos do citoesqueleto 1 B No exemplo b sugira a proteína que deve estar atuando como substrato adesivo explicando sua sugestão Colágeno As fibras de colágeno são as principais proteínas presentes na matriz extracelular As integrinas interagem principalmente com essas fibras permitindo seu ancoramento no tecido Sendo assim o colágeno é o ligante e a integrina o receptor Além do colágeno outras proteínas poderiam ser fibronectina e elastina proteína que proporciona elasticidade ao tecido ESTUDO DIRIGIDO I Estrutura de Membranas e Transporte Através da Membrana Plasmática 1 O experimento clássico representado a seguir foi realizado por Frye e Edidin em 1970 tendo sido considerado peça fundamental na comprovação do então modelo conhecido como mosaico fluido para descrever a estrutura e dinâmica das membranas biológicas Neste experimento células de espécies diferentes cujas proteínas de membrana foram marcadas com fluorocromos de cores diferentes foram fusionadas por método químico produzindo um heterocárion célula híbrida Ao longo do tempo a mistura das cores originais mostrou que as proteínas marcadas tendem a ficar homogeneamente distribuídas na superfície do heterocárion Baseandose em seus conhecimentos responda a Frye e Edidin também verificaram que o processo de movimentação das proteínas é fortemente regulado pela temperatura como você explica essa dependência com base na natureza molecular das membranas biológicas b O experimento clássico foi posteriormente reproduzido com estruturas artificiais denominadas lipossomas que também tiveram proteínas incorporadas e marcadas de forma semelhante ao experimento original Nestes experimentos os pesquisadores verificaram que i a dinâmica de difusão das proteínas era também modulada pela proporção de ácidos graxos saturados e insaturados nos fosfolipídeos utilizados para fabricar os lipossomas ii o efeito da temperatura também variava com a composição dos ácidos graxos Como você explica estes efeitos c Ainda nos experimentos com lipossomas artificiais os pesquisadores verificaram que o acréscimo de proporções variáveis de colesterol e glicoesfingolipídeos durante a confecção dos lipossomas influenciou a distribuição das proteínas levando não mais a uma distribuição homogênea destas mas à formação de grandes clusters grupos mais enriquecidos em proteínas ver figura na próxima página Sugira uma explicação para esta observação UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE BIOLOGIA Roberto Alcantara Gomes DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CELULAR CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS Introdução à Biologia Celular Superfície Celular ESTUDO DIRIGIDO II Adesão Celular 1 Os esquemas abaixo representam dois processos que envolvem a adesão celular em a podemos observar a diapedese ou seja a passagemmigração de leucócitos ativados entre duas células endoteliais da circulação sanguínea rumo a tecidos infeccionados ou inflamados já em b vemos células animais ancoradas a um substrato adesivo exibindo grande quantidade de fibras de estresse em verde e pontos de adesões focais em laranja a b Compare os tipos de adesão predominantes em cada um dos exemplos quanto aos principais receptores envolvidos em cada caso e a força de adesão mediada pelos mesmos Explique No exemplo b sugira a proteína que deve estar atuando como substrato adesivo explicando sua sugestão