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UNIDADE 07 O COMPLEXO GOLGIENSE E A FORMAÇÃO DOS LISOSSOMOS DESCOBERTA E ESTRUTURA O complexo golgiense, atual denominação do complexo de Golgi, foi descrito por Camilo Golgi em 1898, que descreveu a organela em tecido nervoso contrastado com tetróxido de ósmio. As dimensões da estrutura permitem que a mesma seja observada ao microscópio óptico comum, em epidídimo, por exemplo, impregnado por nitrato de prata. Sua localização e disposição variam com o tipo celular. Em células nas quais a organela é única esta, se localiza próximo ao núcleo e ao centríolo. Em células secretoras, está localizado entre o núcleo e os grânulos de secreção. Na célula vegetal, dada sua participação na biossíntese da parede celular, encontra-se disperso pelo citoplasma. Já nos neurônios, dispõe-se circundando o núcleo. Seu tamanho, também se mostra variável, sendo grande em células que secretam muco e glicoproteínas, médio nas células neuroendócrinas e pequenos nas musculares, estando ausentes nos eritrócitos e espermatozóides. A estrutura do complexo golgiense apenas foi elucidada por meio da microscopia eletrônica, sendo formado por sáculos curvados achatados e empilhados, com a face côncava voltada para o REG, com o qual guarda relações fisiológicas, e a convexa voltada para os grânulos de secreção. Cada sáculo delimita uma cisterna da organela, e um conjunto de cisternas, incluindo-se aí suas vesículas, é chamado de dictiossomo (Figura 01). O complexo golgiense apresenta uma polaridade morfológica e funcional. A organela se forma a partir de vesículas que brotam a partir do REG. Estas se fusionam originando a face cis ou proximal. Acima destas encontram-se as cisternas médias, que são seguidas pelas cisternas trans ou distal. Cada uma destas regiões mostra-se associadas a funções diferentes, razão pela qual, o complexo golgiense, muitas vezes é considerado, como sendo três organelas trabalhando juntas. Figura 01. Modelo de um dictisossomo apresentando as cisternas e suas vesículas associadas. COMPOSIÇÃO QUÍMICA As membranas golgianas apresentam, aproximadamente 40% de lipídeos e 60% de proteínas. Os fosfolipídeos apresentam-se em maior concentração, representando aproximadamente 55% do total de lipídeos. Dentro desta classe pode-se exemplificar a fosfatidilcolina e a fosfatidilserina. Os esteróides representam, 7% do conteúdo lipídico. No que se refere às proteínas residentes são encontradas glicosil-transferases, sulfotransferases e fosfotransferases voltadas, respectivamente, para glicosilação, sulfatação e fosforilação de substratos. A detecção, in situ, das atividades enzimáticas mostra-se intimamente relacionada com as diferentes faces da organela. Na face cis detecta-se a atividade da fosfatase ácida, na média observa-se a ação das sulfotransferases, e finalmente na trans a atividade da tiaminopirofosfatase. Ainda não é uma certeza se estas enzimas fazem parte das membranas ou se estão presentes no interior das cisternas. O conteúdo interno das cisternas mostra-se altamente diversificado, varia com o tipo celular avaliado e mostra-se ligado a diferentes componentes em diferentes etapas de síntese. FUNÇÕES DO COMPLEXO GOLGIENSE Dentre as atividades desta organela encontram-se a síntese de glicolipídeos e esfingomielina, os quais são produzidos a partir da fosfatidilcolina e da ceramida produzidas no REL. As moléculas são produzidas Grânulos de secreção Face trans Face média Face cis Vesícula de transição Citoesqueleto ligadas à face luminal das membranas e após o mecanismo de transporte serão adicionadas à face externa da plasmalema, onde participarão da composição do glicocálix. Os esfingolipídeos que determinam o sistema sanguineo ABO (ver unidade 3) são sintetizados no complexo golgiense. As cisternas golgianas, também atuam na glicosilação de proteínas oriundas do REG. As enzimas presentes modificam oligossarídes já introduzidos, ou iniciam este processo, ao longo da passagem pelas cisternas, gerando os oligossarídeos complexos e os ricos em manose, que são N- ligados. As glicosiltransferases também agem sobre os aminoácidos serina e treonina (Figura 02) gerando os oligossacarídeos O-ligados. A B http://pt.wikipedia.org/wiki/Imagem:L- Serine.png http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e8/L- Threonine.png Figura 02. Estrutura molecular da serina (A) e da treonina (B). As setas apontas para o grupamento que recebe os oligossacarídeos. As sulfotransferases presentes na face média do complexo estão envolvidas na sulfatação de proteínas, de glicoproteínas, lipídeos e de glicosaminas. Estas, após sintetizadas, são secretadas para fora da célula, onde irão compor a matriz extracelular (Figura 03). Alguns polissacarídeos, tais como a hemicelulose, da parede da célula vegetal, são sintetizados e modificados nas cisternas do complexo golgiense. A viscosidade observada ao se cortar o quiabo ou inhame é devido a polissacarídeos produzidos no complexo. Figura 03. Foto de cartilagem hialina. O asterisco corresponde a uma região rica em proteoglicanas e colágeno, macromoléculas sintetizadas pelos condrócitos (seta). OS LISOSSOMOS São organelas polimórficas delimitadas por membrana com dimensões extremamente variáveis e que somente foram caracterizadas devido à associação da microscopia eletrônica com o uso de marcardores da atividade de enzimas específicas, tal como a fosfatase ácida. Apesar de apresentarem uma grande diversidade de enzimas hidrolíticas é comum que os lisossomos acumulem material não digerido em seu interior. A monocamada interna da membrana é altamente glicosilada, o que se acredita proteger a membrana contra o ataque das enzimas lisossomais. O pH luminal é ácido, e gira em torno de 5,0, é mantido devido a ação de uma bomba de prótons, que concentra em seu interior H+. Os lisossomos se originam a partir da face trans do complexo golgiense, que apresenta receptores capazes de reconhecer a manose-6-fosfato, carboidrato marcador das proteínas/enzimas lisossomais, que as acumulam originando um endossomo, após a acidificação os receptores se desligam de seus ligantes e são reconduzidos para a face trans do complexo golgiense. A fosfatase ácida é incorporada ao lisossomo por um outro mecanismo, o qual envolve o processo de endocitose. Um dos processos digestivos nos quais os lisossomos estão envolvidos é a autofagia, por meio da qual organelas e macromoléculas da própria células são digeridas. Os componentes a serem degradados são envoltos por uma unidade de membrana proveniente do REL. Um tipo especial de autofagia é a crinofagia, por meio da qual produtos elaborados pela célula são pré-digeridos, recebendo uma modificação parcial, antes de serem secretados. É por meio da endocitose que o material extracelular tem acesso ao citoplasma, sendo apresentado aos lisossomos. Quando as partículas apresentam uma dimensão menor que 250 nm o processo é denominado de endocitose e quando for superior a 250 nm de fagocitose. A pinocitose é um processo contínuo de invaginação da membrana e que pode ser realizado por praticamente todos os tipos celulares, já a fagocitose, que envolve a formação de projeções citoplasmáticas é realizadas pelos fagócitos profissionais: macrófago e neutrófilo. ASPECTOS PATOLÓGICOS ENVOLVENDO OS LISOSSOMOS Os lisossomos estão associados ao surgimento de algumas doenças, que podem ser hereditárias ou adquiridas. Na doença de Huler, observa-se a ausência da enzima L-iduronidase, responsável dela degradação do dermatan- sulfato, um polissacarídeo ácido produzido pelo complexo golgiense. A ausência da enzima leva ao acúmulo do dermatan, ocasionando retardo mental e do crescimento. Um exemplo de doença adquirida é a silicose ou a asbestose (doenças dos trabalhadores em minas) na qual partículas destes componentes se acumulam no pulmão e após serem fagocitadas, pelos macrófagos, conseguem romper as membranas lisossomais. Isto leva a uma extensa morte celular. Para tentar conter o dano tecidual o tecido pulmonar secreta colágeno tipo III, o que compromete, ainda mais o funcionamento pulmunar. Os exercícios referentes a esta unidade poderão ser encontrados na plataforma Moodle.