nivelamento - biologia
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NIVELAMENTO - BIOLOGIA Profa. Responsável: Dra. Noeli S. M. Silva
E-mail: [email protected]
19 de Junho de 2021
Encontro 5 • Recapitulando...
• Mitocôndria;
• Peroxissomos;
• Vacúolos;
• Cloroplastos;
• Citoesqueleto e motilidade celular;
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—Albert Einstein
“Uma pessoa que nunca cometeu
um erro nunca tentou algo novo.”
Recapitulando...
• Retículo endoplasmático liso e rugoso (ribossomo);
• Complexo de Golgi;
• Endossomos;
• Lisossomos.
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Recapitulando...
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Recapitulando...
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Recapitulando...
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Recapitulando...
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Recapitulando...
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Recapitulando...
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Recapitulando...
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Mitocôndria
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Mitocôndria
• Enzimas mitocondriais – Formação de moléculas ATP/
molécula de glicose– energia para as células;
• Respiração celular: oxigênio molecular;
• Oxidação de gorduras, proteínas e açúcar em CO2 e água.
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Acoplamento reacional Mitocôndria
Mitocôndria
• Papel chave nas respostas
celulares a estímulos tóxicos
vindos do ambiente;
• Resposta a drogas – Ajudam no
desencadeamento da apoptose
(morte celular programada);
• Defeitos – Doenças auto imunes,
câncer e algumas doenças
neurodegenerativas.
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Mitocôndria
• Genoma particular;
• Similaridade com algumas
bactérias atuais;
• Origem simbiótica –
Bactérias engolfadas por
células eucarióticas
primitivas;
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Lynn Margulis e a
teoria endossimbiótica
Mitocôndria
Fatores que corroboram a teoria endossimbiótica:
• Possui DNA e RNA próprios, que diferem no genoma nuclear e dos
ácidos nucléicos do citoplasma;
• O DNA é circular;
• Os genes do DNA possuem a mesma estrutura dos genes dos
procariontes;
• Possui ribossomos menores que os citoplasmáticos, semelhantes
aos bacterianos;
• É capaz de sintetizar RNA e proteínas;
• A síntese protéica é sensível ao cloranfenicol, o que também
ocorre com bactérias;
• Possui dupla membrana.
Mitocôndria
• As mitocôndrias e bactérias
são basicamente do mesmo
tamanho;
• A membrana interna das
mitocôndrias não possui
nenhuma semelhança com a
membrana citoplasmática das
células eucarióticas. Em
termos de composição lipídica
as mitocôndrias parecem mais
com as bactérias;
• A divisão mitocondrial parece
com a reprodução bacteriana.
Mitocôndria
• Microscópio óptico: duas membranas na mitocôndria
• 1963: descoberta de DNA dentro da mitocôndria
• O genoma mitocondrial era muito pequeno para codificar um
organismo de vida livre. A perda dessa informação genética foi
compensada pelas funções codificadas pelo núcleo.
• Temperatura de desnaturação do mtDNA é maior (maior
quantidade de G e C).
Mitocôndria
Antigamente havia duas hipóteses para o
surgimento das mitocôndrias. Hoje
apenas a segunda é aceita:
• Hipótese autogênica: surgiram de uma
única célula por um processo de
compartimentalização intracelular e
especialização funcional.
• Hipótese Endossimbiótica: relação
simbiótica entre uma célula
protoeucariótica e um procarioto primitivo
capaz de fazer fosforilação oxidativa
Mitocôndria
• Alta concentração de oxigênio na
atmosfera (maior produção de
energia na Terra);
• Bactérias teriam obtido a
capacidade aeróbia com a cadeia
respiratória: mitocôndrias;
• Tal bactéria foi endocitada por
outra célula. Receberia
nutrientes da célula que a
englobou e ao mesmo tempo
daria energia para esta, num
exemplo de relação simbiótica.
Mitocôndria
• Membrana interna – Membrana plasmática original da bactéria;
• Membrana externa – Lúmen da membrana bacteriana;
• Dupla camada – Formada pela membrana eucariótica para
englobar a mitocôndria;
• Dupla camada – Isola a mitocôndria do tráfego vesicular que
conecta as outras organelas.
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Mitocôndria
• A associação inicial entre as duas células levou a uma
quantidade redundante de informação genética. Essa
redundância pode simplesmente ser perdida, ou transferida para
o núcleo, e apenas uma pequena parcela teve que permanecer na
mitocôndria.
• Nos vertebrados todos os genes de proteínas ribossomais
mitocondriais foram trasnlocados ao núcleo.
Mitocôndria
Fotomicrografia eletrônica de mitocondria utilizando coloração artificial
Mitocôndria
Mutações no mtDNA são diretamente responsáveis por doenças
genéticas em humanos. Mas afetam apenas alguns tecidos,
geralmente os que necessitam de uma atividade mitocondrial
elevada.
• Neuropatia óptica hereditária de Leber: degeneração do nervo óptico,
acompanhada de cegueira progressiva.
• Oftalmoplegia Externa Progressiva Crônica e a Síndrome de Kearns-
Sayre: defeitos nos olhos, batimento cardíaco anormal e degeneração do
sistema nervoso.
• Diabetes mitocondrial: frequentemente associado à mutação
mitocondrial A3243G.
• Surdez, diabete – exemplos de doenças por defeito no genoma
mitocondrial;
Mitocôndria
Origem principalmente materna; as organelas são transferidas ao
zigoto apenas pelo óvulo.
Mitocôndria
Origem principalmente materna; as organelas são transferidas ao
zigoto apenas pelo óvulo.
Mitocôndria
Origem paterna
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Mitocôndria
Plastos/Plastídeos • Orgânulos citoplasmáticos encontrados nas células de plantas e
de algas.
• Delimitados por duas membranas.
• Em seu interior apresentam DNA, enzimas e ribossomos, mas
não há tilacoides nem clorofila.
• Podem ser de 3 tipos:
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• Leucoplastos: não contém pigmentos e estão
presentes em algumas raízes e caules
tuberosos e sua função é armazenar amido.
• Cromoplastos: são responsáveis pelas cores de
alguns frutos, de algumas flores, das folhas
que se tornam amareladas ou avermelhadas
no outono e de algumas raízes, como a
cenoura;
• Cloroplastos: responsáveis por efetivar a
fotossíntese, produzir carboidratos,
apresentam pigmento verde.
Cloroplasto
Cloroplasto Organismos fotossintetizantes:
• Eucariotos: algas e plantas.
• Procariotos: cianobactérias.
• Organela especializada.
• Um tipo de Plastídeo.
• Membrana Interna: delimita o estroma. Contém diversas enzimas, grãos
de amido, ribossomos, DNA e RNA.
• É impermeável à muitas substancias, possui transportadores de
membrana específicos. Controla o fluxo de moléculas orgânicas e
íons;
• Membrana Externa: altamente permeável a metabólitos de baixa massa
molecular.
• Ambas são permeáveis a O2, H2O e CO2 (substrato para a síntese de
carboidratos durante a fotossíntese).
Cloroplasto
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Cloroplasto
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Cloroplasto x Mitocôndria
• Reações luminosas: membranas dos tilacóides;
• Pigmentos fotossintetizantes: clorofila A e B e carotenoides.
• Transferência de energia, Liberação de Calor , Fluorescência
ou transferência de elétron
• Síntese de ATP e fixação de Carbono: estroma.
• Fotossíntese: importância direta para as plantas e indireta
para os animais.
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Cloroplasto x Mitocôndria
Acredita-se que o evento de endocitose dos cloroplastos deve ter
ocorrido mais tardiamente do que o das mitocôndrias e mais de uma
vez, o que explicaria a grande variedade de pigmentos e propriedades
existentes nos diversos cloroplastos de plantas e algas.
Cloroplasto
• Origem a partir das
cianobactérias;
• Simbiose a 1,2 bilhões de anos:
cianobactérias fundiram-se ao
eucarioto, o que originou algas
vermelhas:
• Ordem evolutiva: algas
vermelhas -> algas pardas ->
algas verdes -> vegetais
superiores;
Cloroplasto
• Muitas similaridades na organização do genoma e na expressão de
genes entre cloroplastos e eubactérias dão suporte para a teoria
endossimbiótica;
• Durante o processo evolutivo as bactérias precursoras dos
cloroplastos transferiram parte do seu material genético para o
DNA da célula hospedeira, assim passaram a depender do genoma
da célula hospedeira para a produção de muitas de suas proteínas.
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Cloroplasto
São estruturas saculiformes que apresentam diversas funções e
são encontradas em diferentes tipos de células.
• Armazenamento de substâncias;
• Controle osmótico;
• Manutenção do pH da célula;
• Digestão de componentes celulares;
• Pigmentação de flores e frutos;
• Defesa contra patógenos e herbívoros.
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Vacúolo
• São originados a partir do retículo
endoplasmático e do complexo de
Golgi.
• São estruturas celulares membranosas
e, por isso, típicas de células
eucariontes.
• Apresentam membrana seletiva, como
todas as membranas celulares. Sendo
assim, o conteúdo no interior do vacúolo
é diferente do conteúdo citoplasmático.
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Vacúolo
3 tipos principais:
• Vacúolos alimentares: formam-se após um processo de endocitose. A
célula captura uma partícula (fagossomo ou pinossomo) que se une a
um lisossomo originando o vacúolo digestivo.
• Vacúolos contráteis: bombeiam excesso de água presente no interior
da célula para fora dela. Essa estrutura está presente em eucariontes
unicelulares que vivem em ambientes aquáticos de água doce, como as
amebas.
• Organismos hipertônicos em relação ao meio, a água entra por osmose e o
bombeamento de água garante que o organismo mantenha suas concentrações de íons
e moléculas na quantidade desejada e não se rompa. Além disso, esse vacúolo é
também responsável pela excreção.
• Vacúolos de suco celular: típicos de célula vegetal (até 90% do espaço
intercelular). Apresenta como membrana o tonoplasto que possui
substâncias que formam o suco celular. Apresenta funções
importantes para a planta como: controle osmótico, digestão de
componentes celulares, armazenamento de substâncias e controle do
pH.
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Vacúolo
Peroxissomos
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Peroxissomos • Organelas envoltas por uma única
membrana que possui em seu interior enzimas oxidativas, em torno de 40 tipos; • Removem o átomo de H de substratos
orgânicos específicos (R), em uma reação oxidativa que produz peróxido de hidrogênio (H2O2).
• RH2 + O2 -> R + H2O2
• Enzimas especializadas na degradação do peróxido.
• Degradação de ácidos graxos pelo processo de β-oxidação e sua transformação em subprodutos utilizados pelo organismo.
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Peroxissomos • Estão presentes em todas as
células eucarióticas, não
possuem DNA próprio, nem
ribossomos e suas proteínas
são importadas do citossol.
• Dentre as enzimas mais
encontradas nos peroxissomos
destacam-se:
• Catalase;
• Urato oxidase;
• D-aminoácido oxidase;
• Enzimas responsáveis pela b-
oxidação dos ácidos graxos.
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Peroxissomos e radicais livres • Radicais livres (RL) -> reações metabólicas e exposição a fatores.
• Mitocôndrias, citossol e retículo endoplasmático;
• Peroxissomo degrada RL produzidos.
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Fatores internos:
• Estresse;
• Ansiedade;
• Preocupação;
• Tristeza.
Fatores externos:
• Exposição ao sol;
• Poluição;
• Consumo de álcool;
• Consumo de cigarros;
• Má alimentação – gordura, farinha
branca, açúcar.
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Peroxissomos e radicais livres
Peroxissomos e radicais livres
• Superóxido dismutase (SOD): enzima
que catalisa RL usando cofatores (Cu,
Zn, Mn, Fe, Ni) que se ligam aos seus
centros reativos.
• O peróxido de hidrogênio, produzido
pela SOD, vai para o peroxissomo e lá
será reduzido pela catalase ou outras
enzimas.
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Peroxissomos e radicais livres • Radicais livres (RL) -> reações metabólicas-> falhas -> danos
celulares -> morte celular ou doenças.
• RL são moléculas cujos átomos possuem um número ímpar de
elétrons. Esta molécula incompleta é capaz de capturar elétrons de
proteínas que compõem a célula, para recuperar o número par.
• Reação em cadeia: molécula desfalcada se torna um novo radical e vai em busca
de um elétron da molécula vizinha, e assim por diante.
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Peroxissomos e radicais livres
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Antioxidantes são vitaminas, minerais e outras substâncias químicas que
têm a capacidade de “doar” um de seus elétrons aos radicais livres e ainda
continuarem estáveis -> termina o estresse oxidativo.
Peroxissomos e radicais livres
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Antioxidantes são vitaminas, minerais e outras substâncias químicas que
têm a capacidade de “doar” um de seus elétrons aos radicais livres e ainda
continuarem estáveis -> termina o estresse oxidativo.
• Defeitos genéticos na biogênese de peroxissomos causam diversas formas de retardo mental- doenças.
• Causa principal: não degradação de ácidos graxos, por defeitos nas enzimas responsáveis por tal -> acúmulo.
• Formas mais graves: leucodistrofias, que causam a destruição da massa branca do cérebro (mielina), o que leva a graves danos ao sistema nervoso já que o composto exerce vital importância na transmissão de impulsos nervosos.
• Exemplos: • Doença de Refsum;
• Adrenoleucodistrofia (ALD);
• Síndrome de Zellweger.
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Peroxissomos
Doença de Refsum
• Hereditária autossômica recessiva.
• Acúmulo do ácido fitânico,
ocasionado por defeitos em enzimas
como a fitanoil-CoA hidroxilase, que
agem na sua α-oxidação.
• Cérebro, coração, fígado e
retina.
• Se caracteriza principalmente por
neuropatia sensorial, perda
progressiva dos sentidos e
deformidades esqueléticas.
• Neurodegeneração e distrofia
muscular.
Peroxissomos
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Doença de Refsum
Tratamento:
• Consiste na restrição total de
alimentos que contenham
ácido fitânico, como vegetais
de folhas verdes e carne de
animais que os consomem,
além de algumas espécies de
peixes.
• A não ingestão de tais
alimentos não garante a
estabilização do quadro
clínico.
Peroxissomos
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Adrenoleucodistrofia (ALD)
• Doença hereditária ligada ao
cromossomo X, transmitida pela
mãe e afeta fundamentalmente
pessoas do sexo masculino.
• Gene defeituoso responsável pela
síntese da enzima denominada
ligase acil CoA gordurosa, que tem
como função o transporte de ácidos
graxos de cadeia muito longa, para
o interior da organela ao fim de
serem degradados.
• Acúmulo ocorre no cérebro e no
córtex adrenal -> progressiva
disfunção.
Peroxissomos
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Adrenoleucodistrofia (ALD)
2 tipos - manifestação:
• ALD infantil: forma mais grave,
manifestada entre 4 e 10 anos de
idade.
• Problemas de aprendizado; perda
de memória, audição, fala,
coordenação motora; demência. A
sobrevida é de 10 anos em média.
• ALD adulta: manifesta-se entre 21 e
35 anos, avança mais lentamente se
comparada à infantil.
• Disfunção adrenal, impotência,
incontinência urinaria e
deterioração neurológica.
Peroxissomos
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A doença e principalmente seu tratamento ganharam destaque com o
filme “Óleo de Lorenzo”, baseado em uma história real. Nele, os pais de
um menino (Lorenzo) com ALD , que por falta de uma terapia relevante,
pesquisam por conta própria um tratamento para o filho, descobrindo
um óleo composto de oliva e colza que possui efeito retardatário sobre a
degeneração causada pela doença.
Tratamento
Ainda hoje o
tratamento com este
óleo se mostra o mais
eficaz para ALD.
Peroxissomos
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Síndrome de Zellweger
• Congênita e letal;
• Defeitos na biogênese dos peroxissomos.
PEX 1 – Lócus 7q21-q22*
PEX 2 – Lócus 8q13-21
PEX 3 – Lócus 6q23-q24
PEX 5 – Lócus 12p13.31
PEX 6 – Lócus 6p21.1
PEX 10 – Lócus 1p36.22
PEX 12 – Lócus 17q12
PEX 13 – Lócus 2p15
PEX 14 – Lócus 1p36.2
PEX 16 – Lócus 11p12-p11.2
PEX 19 – Lócus 1q22
PEX 26 – Lócus 22q11-21
Peroxissomos
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Síndrome de Zellweger
• Ausência total ou parcial de enzimas
peroxissomais nas células hepáticas,
renais e cerebrais: tornando impossível
a oxidação dos ácidos graxos e síntese
de alguns compostos, causando danos
extremamente graves-> degeneração da
bainha de mielina.
• Diagnosticada logo no nascimento:
clara manifestação no recém-nascido ->
ausência de tônus muscular,
deformidades faciais (características) e
convulsões.
• Hepatomegalia, altos níveis de ferro no
sangue, glaucoma, retardo mental,
icterícia e sangramento gastrointestinal.
• Não há tratamento: expectativa 6 meses
de vida.
Peroxissomos
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A célula necessita de organização espacial e interação com o
meio ambiente ao seu redor para apresentar suas propriedades:
• Robustez;
• Conformação correta;
• Estruturação interna adequada;
• Modificação de forma;
• Movimentação;
• Reorganização dos componentes celulares internos necessários
em decorrência de crescimento e divisão celular e adequação
ao ambiente;
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Citoesqueleto
Todas essas funções são dependentes de um extraordinário sistema
de filamentos denominado CITOESQUELETO!!!
Algumas funções:
• Separar os cromossomos na mitose;
• Guiar o trânsito intracelular de
organelas;
• Transporte de materiais de uma
região a outra;
• Contração de células musculares;
• Suporte à membrana plasmática,
etc...
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Citoesqueleto
Grande variedade funcional
• Composto por 3 famílias proteicas;
• Três tipos de filamentos principais:
• Microtúbulos;
• Filamentos de actina;
• Filamentos intermediários;
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Citoesqueleto
Microtúbulos
• São longos cilindros ocos
formados pela proteína
tubulina.
• Apresentam uma das
extremidades ligadas ao
centrossomo;
• Determinam a posição das
organelas delimitadas por
membranas e direcionam
o transporte intracelular.
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Citoesqueleto
Filamentos de actina
• São microfilamentos helicoidais de dupla fita de actina;
• Podem estar organizados sob uma ampla variedade de feixes lineares;
• Estão dispersos por toda a célula com maior localização no córtex, logo abaixo da membrana plasmática;
• Determinam a forma da superfície celular e são necessários para a locomoção da célula como um todo.
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Citoesqueleto
Redes de filamentos intercruzados ancorados na membrana
plasmática reforçam a superfície da célula.
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Citoesqueleto
Filamentos intermediários
• São fibras semelhantes a cabos compostos por proteínas de filamento intermediário;
• Um tipo destes filamentos são os responsáveis pela formação da lâmina nuclear enquanto outros se estendem pelo citoplasma conferindo resistência mecânica as células;
• Relacionados à força mecânica e resistência ao stress.
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Citoesqueleto
Funções:
• Movimento e contração muscular;
• Movimentos de cílios e flagelos no fuso mitótico;
• Movimento de organelas (neurônios);
• Movimento relacionados à fagocitose (actina e miosina);
• Entre outros.
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Citoesqueleto e aparato de
motilidade
Citoesqueleto
• Microtúbulos (tubulina).
• Filamentos de actina: actina (miosina).
• Filamentos intermediários: proteínas fibrosas.
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Diferentes subunidades:
• Característica de poder montar-se e desmontar-se novamente muito rapidamente;
• Filamentos intermediários; • Formado por subunidades que são
fibrosas e longas;
• Filamentos de actina e microtúbulos; • Formado por subunidades que são
globulares e compactas.
• Implicação biológica-> aquisição de diferentes formas na célula (em processos de divisão por exemplo).
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Citoesqueleto
• POLIMERIZAÇÃO DOS
FILAMENTOS PODE SER
ALTERADA POR DROGAS;
• Diversas toxinas produzidas
por fungos, plantas, esponjas,
etc...
• Fungo chapéu da morte
(Amanita phalloides)–toxina
(Faloína) aumenta a
polimerização dos filamentos
de actina.
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Citoesqueleto
• POLIMERIZAÇÃO DOS
FILAMENTOS PODE SER
ALTERADA POR DROGAS;
• Colchicina obtida do açafrão
do campo;
• Liga-se à tubulina livre;
• Causa despolarização dos
microtúbulos.
• Anti-inflamatório -> gota.
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Citoesqueleto
• POLIMERIZAÇÃO DOS
FILAMENTOS PODE SER
ALTERADA POR DROGAS;
• Taxol – Extraído de uma
conífera do pacífico;
• Estabiliza os microtúbulos;
• Aumenta a polimerização
• Vem sendo muito utilizada no
tratamento do câncer;
• Provocam a morte de células em
divisão.
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Citoesqueleto
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Citoesqueleto
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Citoesqueleto
Defeito genético em uma proteína de ligação à actina –
Distrofina -> Distrofia Muscular.
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Citoesqueleto
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