Glicocálix
A primeira estrutura que encontramos, sem precisar penetrar na célula, é conhecida como glicocálix. Ele pode ser comparado a uma “malha de lã”, que protege a célula das agressões físicas e químicas do meio externo. Mas também mantém um microambiente adequado ao redor de cada célula, pois retém nutrientes e enzimas importantes para a célula.
É uma estrutura das células animais, de espessura variável. Possuem 2 tipos de constituintes:
Variáveis: como as glicoproteínas e as glicosaminoglicanas, que são primeiramente secretadas pela membrana e depois aderidas por ela;
Constante: como a porção glicídica de glicoproteínas e glicolipídeos.
Função
Suas principais funções são de proteção, barreira de difusão, enzimática, antigênica – só a porção constante – adesiva, inibição por contato, reconhecimento celular e definição de um ambiente especial, com pH, força iônica e carga elétrica próprios. Uma aplicação prática desta função seria a proteção contra certos tipos de vírus. Tanto alguns vírus quanto o ác. siálico ou N-acetil-neuramínico (presente em certos glicocálix) possuem carga negativa, ocorrendo, assim, repulsão entre eles.
Membrana celular
Função
A membrana plasmática cumpre uma vasta gama de funções. A primeira, do ponto de vista da própria célula é que ela dá individualidade a cada célula, definindo meios intra e extra celular. Ela forma ambientes únicos e especializados, cuja composição e concentração molecular são consequência de sua permeabilidade seletiva e dos diversos meios de comunicação com o meio extracelular. Além de delimitar o ambiente celular, compartimentalizando moléculas, a membrana plasmática representa o primeiro elo de contato entre os meios intra e extracelular, transduzindo informações para o interior da célula e permitindo que ela responda a estímulos externos que podem, inclusive, influenciar no cumprimento de suas funções biológicas. Também nas interações célula-célula e célula-matriz extracelular a membrana plasmática participa de forma decisiva. É, por exemplo, através de componentes da membrana que células semelhantes podem se reconhecer para, agrupando-se, formar tecidos.
A manutenção da individualidade celular, assim como o bom desempenho das outras funções da membrana, requerem uma combinação particular de características estruturais da membrana plasmática: ao mesmo tempo que a membrana precisa formar um limite “estável”, ela precisa também ser dinâmica e flexível. A combinação destas características é possível devido `a sua composição química.
Composição química e estrutura
As membranas celulares consistem de uma dupla camada contínua de lípides, com a qual proteínas e carboidratos das mais diversas naturezas interagem das mais diversas maneiras. Justamente a bicamada lipídica é que confere estabilidade e flexibilidade, ao mesmo tempo, `a membrana. Pode-se dizer que os lipídeos são os componentes que compõem a estrutura básica da membrana. Existem 3 grandes classes de lipídeos que compõem a membrana plasmática: fosfolipídeos, esteróis e glicolípides, sendo que fosofolípides são os mais abundantes, via de regra.
A molécula de lípide possui uma característica bioquímica essencial para formar uma bicamada estável, ainda que fluida. Ela possui uma região hidrofílica e caudas hidrofóbicas. Enquanto que a região hidrofílica interage bem com a água, altamente abundante nos meios intra e extracelular, a região hidrofóbica busca “esconder-se” da água. A intenção natural desta molécula anfipática, ou seja, composta por regiões hidrofóbica e hidrofílica, de atingir um estado que seja energeticamente estável e termodinamicamente favorável, faz com que elas arranjem-se na forma de uma bicamada. A estabilidade é, então, dada pela necessidade termodinâmica do próprio lípide em manter suas regiões hidrofílica e hidrofóbica em posições adequadas em relação à água. Desta forma, se a bicamada lipídica sofre um dano, onde algumas moléculas são removidas, sua tendência natural é a de se regenerar.
Os lipídeos distribuem-se assimetricamente nas duas monocamadas lipídicas e estão em constante movimentação. Eles movem-se ao longo do seu próprio eixo, num movimento chamado rotacional e movem-se lateralmente ao longo da extensão da camada. Estes dois movimentos não representam qualquer alteração `a termodinâmica natural da membrana e, portanto, ocorrem constantemente. Um outro movimento chamado flip-flop, que consiste em mudar de uma monocamada `a outra, é menos frequente, pois envolve a passagem da cabeça polar (hidrofílica) dentro da região apolar (hidrofóbica) da bicamada.
A fluidez da membrana é controlada por diversos fatores físicos e químicos. A temperatura influencia na fluidez: quanto mais alta ou baixa, mais ou menos fluida será a membrana, respectivamente. O número de duplas ligações nas caudas hidrofóbicas dos lípides também influencia a fluidez: quanto maior o número de insaturações, mais fluida a membrana pois menor será a possibilidade de intração entre moléculas vizinhas. Também a concentração de colesterol influencia na fluidez: quanto mais colesterol, menos fluida. O colesterol, por ser menor e mais rígido, interage mais fortemente com os lipídeos adjacentes, diminuindo sua capacidade de movimentação.
Se os lípides são as moléculas mais expressivas em termos de estrutura de membrana, as proteínas o são em termos de funções. Considerando-se sua interação com a bicamada lipídica, as proteínas podem ser classificadas como: ancoradas, periféricas ou transmembrana (integrais). Naturalmente que as proteínas também possuem características estruturais que as permitem interagir com a bicamada lipídica: algumas delas possuem regiões polares e apolares, sendo também anfipáticas.
Inúmeras funções são desempenhadas pelas proteínas de membrana: elas comunicam célula e meio extracelular, servindo como poros e canais, controlam o transporte iônico, servem como transportadoras, realizam atividade enzimática e ainda podem ser antigênicas, elicitando respostas imunes.
Os carboidratos, que são exclusivamente encontrados na monocamada externa de membranas plasmáticas, interagem ora com proteínas (glicoproteínas), ora com lípides (glicolípides), formando uma estrutura denominada glicocálice. O glicocálice desempenha inúmeras funções e elas refletem, na verdade, funções desempenhadas por seus componentes. Por exemplo, a inibição do crescimento celular por contato depende de glicoproteínas do glicocálice. Se tais proteínas forem perdidas ou modificadas, como acontece em alguns tumores malignos, mesmo o glicocálice ainda existindo, esta função será comprometida. O glicocálice é importante na adesão e reconhecimento celular, na determinação de grupos sanguíneos, entre outras funções.
Transporte
Como a célula delimita o meio intra e extracelular, é necessário que formas de transporte e de comunicação sejam constantemente estabelecidas com o meio. Os transportes podem ou não envolver gasto de energia, sendo classificados como ativo ou passivo, respectivamente. Exemplos de transporte passivo são as difusões simples e facilitada. As bombas de íons são exemplos de transportes ativos.
O endereço abaixo mostra de forma simples e elegante uma série de figuras compreensivas sobre transportes celulares.
Especializações
As membranas celulares apresentam também diversos tipos de especializações. De acordo com sua localização, podem ser classificadas em:
Apicais: Microvilosidades, cílios
Laterais: zônula de adesão, de oclusão, interdigitações, desmossomas
Basais: pregas basais, hemidesmossomas
Retículo Endoplasmático: Liso e Rugoso
O Retículo Endoplasmático, imaginando uma fábrica, poderia representar os corredores ou as esteiras onde os produtos produzidos são “despejados”. Ele é práticamente um “organóide multiuso”.Tem como principais funções o transporte de materiais (substâncias) pela célula e também o armazenamento destes materiais em dilatações (como se fossem pequenos armazéns). Além disto, o retículo pode produzir substâncias, como certos lipídios, que são produzidos no retículo liso de células do ovário humano.
O retículo endoplasmático é dividido em dois tipos: o retículo endoplasmático liso e o retículo endoplasmático rugoso (também chamado de ergastoplasma). A diferença entre os dois é simples, o rugoso, em sua parede externa, possui ribossomos, que são pequenos organóides fabricantes de proteínas. O liso, não possui estes ribossomos (por isso ele chama liso).
Essa organela é bem difundida na célula, em alguns casos, ela fica aderida à membrana do núcleo (chamada carioteca).
Retículo Endoplasmático Liso – REL
As células que possuem REL mais desenvolvido realizam intensa atividade de síntese de esteróides, colesterol e triglicérides, armazenam glicogênio ou possuem atividade de desintoxicação (ex.: hepatócito). As enzimas necessárias ao metabolismo de lipídios e açúcares estão associadas à membrana do REL ou em seu lume. Além disso, o REL tem importante função no controle do Ca2+ intracelular. Nas fibras musculares estriadas, onde a liberação de Ca2+ para o citossol é essencial para o mecanismo de contração das miofibrilas, mecanismos ativos de transporte associados à membrana do REL possibilitam a rápida movimentação do Ca2+ para fora e para dentro de suas cisternas.
Retículo endoplasmático Rugoso – RER
O é composto por uma rede tridimensional de túbulos e cisternas interconectados, que vai desde a membrana nuclear (a cisterna do RE é contínua com a cisterna perinuclear) até a membrana plasmática. É dividido em dois setores: RERugoso – com poliribossomas aderidos à face citosólica, e RELiso – que além de não possuir polirribossomas aderidos, apresenta diferente composição protéica e enzimática de sua membrana e conteúdo.
A ligação de polirribossomas à superfície citosólica do RER é feita através de proteínas integrais:
Docking protein (partícula receptora de reconhecimento de sinal)
Riboforinas I e II (proteínas receptoras do ribossoma)
Proteína do Poro
A presença de polirribossomas no RER possibilita sua função: síntese de proteínas. Por isto ele e tão desenvolvido em células com intensa síntese protéica, destinada à exportação ou a organelas com membrana. Além disso, o RER também participa de modificações pós-traducionais protéicas: sulfatação, pregueamento e glicosilação.
Lisossomos
Possuem uma grande variedade de hidrolases ácidas, capazes de degradar quase todos os conteúdos celulares. Estas hidrolases têm um pH óptimo entre 3 e 6, e portanto o interior dos lissomos é ácido. A acidificação é realizada por Bombas de H+, que usam ATP. As suas enzimas são glicoproteínas provenientes do Golgi, que saem da sua face trans em vesículas específicas. A compartimentação destas enzimas impede a lise indiscriminada dos conteúdos celulares.
Os lisossomos podem ser secundários ou primários, consoante contêm ou não produtos de degradação. Possuem um halo sem conteúdo visível ao microscópio electrónico entre a membrana e o seu interior. Este halo poderá ser devido à presença de oligossacarídeos que poderão proteger a membrana lisossomal de auto-degradação.
Os lisosomos estão envolvidos em processos de autofagia e heterofagia. A formação dos autolisossomas inicia-se quando uma porção de RE envolve um organelo que deve ser destruído, formando uma vesícula em seu redor. Esta vesícula é posteriormente acidificada e funde-se depois com um sisossoma primário, que inicia a degradação. Na heterofagia, os lisossomas fundem-se com endossomas (provenientes da endocitose) ou fagossomas (provenientes da fagocitose).
Algumas células são capazes de exocitar lisossomos para destruir componentes extracelulares, p. ex. na formação de tecido ósseo, em que é necessário eliminar primeiro as células ósseas antigas.
Núcleo celular
O estudo da estrutura do núcleo progrediu muito depois da aplicação da microscopia eletrônica à Citologia. Foi então que muitos aspectos funcionais do núcleo puderam ser esclarecidos, após o conhecimento de sua estrutura. O núcleo exerce um papel fundamental na célula e em todos os processos biológicos, pois ele é a sede do material hereditário.
A descoberta do núcleo como uma constante da célula se deu em 1833, e desde essa época ele tem sido constantemente estudado.
A maioria das células e mononucleada, havendo algumas binucleadas, como as hepáticas, cartilaginosas e muitos protozoários. Como exemplo de células plurinucleadas temos as fibras musculares estriadas, células da placenta etc.
A posição do núcleo na célula se relaciona, em geral, com a atividade funcional dela. Nas células adiposas, onde há grande acúmulo de gordura, ele se desloca para periferia, bem como nos ovócitos, ricos em vitelo. Nas células glandulares é basal, e nas embrionárias ocupa a zona central da célula.
Todas as células estudadas, com exceção das bactérias, apresentam um núcleo típico, limitado pela membrana nuclear. Estas células são chamadas de eucélulas e os seres que a possuem são ditos eucariontes. As bactérias, que são chamadas procariontes ou protocélulas, não apresentam um núcleo típico.
Uma das principais características da célula eucarionte é a presença de um núcleo de forma variável, porém bem individualizado e separado do restante da célula:
Ao microscópio óptico o núcleo tem contorno nítido, sendo o seu interior preenchido por elementos figurados. Dentre os elementos distinguem-se o nucléolo e a cromatina.
Quando uma célula se divide, seu material nuclear (cromatina) perde a aparência relativamente homogênea típica das células que não estão em divisão e condensa-se numa serie de organelas em forma de bastão, denominadas cromossomos. Nas células somáticas humanas são encontrados 46 cromosssomos.
Há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose . A mitose é a divisão habitual das células somáticas, pela qual o corpo cresce se diferencia e realiza reparos. A divisão mitótica resulta normalmente em duas células-filhas, cada uma com cromossomos e genes idênticos aos da célula-mãe. A meiose ocorre somente nas células da linhagem germinativa e apenas uma vez numa geração. Resulta na formação de células reprodutivas (gametas), cada uma das quais tem apenas 23 cromossomos.
Cromossomos Humanos
Nas células somáticas humanas são encontrados 23 pares de cromossomos. Destes, 22 pares são semelhantes em ambos os sexos e são denominados autossomos. O par restante compreende os cromossomos sexuais, de morfologia diferente entre si, que recebem o nome de X e Y. No sexo feminino existem dois cromossomos X e no masculino existem um cromossomo X e um Y.
Cada espécie possui um conjunto cromossômico típico ( cariótipo ) em termos do número e da morfologia dos cromossomos. O número de cromossomos das diversas espécies biológicas é muito variável. A figura abaixo ilustra o cariótipo feminino humano normal:
O estudo morfológico dos cromossomos mostrou que há dois exemplares idênticos de cada em cada célula diplóide. Portanto, nos núcleos existem pares de cromossomos homólogos . Denominamos n o número básico de cromossomos de uma espécie, portanto as células diplóides apresentarão em seu núcleo 2 n cromossomos e as haplóides n cromossomos. Cada cromossomo mitótico apresenta uma região estrangulada denominada centrômeroou constrição primária que é um ponto de referência citológico básico dividindo os cromossomos em dois braços: p (de petti) para o braço curto e q para o longo. Os braços são indicados pelo número do cromossomo seguido de p ou q; por exemplo, 11p é o braço curto do cromossomo 11.
Além da constrição primária descrita como centrômero, certos cromossomos apresentam estreitamentos que aparecem sempre no mesmo lugar: São as constrições secundárias.
De acordo com a posicão do centrômero, distinguem-se alguns tipos gerais de cromossomos:
Metacêntrico: Apresenta um centrômero mais ou menos central e braços de comprimentos aproximadamente iguais.
Submetacêntrico: O centrômero é excêntrico e apresenta braços de comprimento nitidamente diferentes.
Acrocêntrico: Apresenta centrômero próximo a uma extremidade.Os cromossomos acrocêntricos humanos (13, 14, 15, 21, 22) têm pequenas massas de cromatina conhecidas como satélites fixadas aos seus braços curtos por pedículos estreitos ou constrições secundárias.
Nucléolo
Nucléolo é um organóide presente em células eucarióticas, ligado principalmente à coordenação do processo reprodutivo das células (embora desapareça logo no início da divisão celular) e ao controle dos processos celulares básicos, pelo fato de conter trechos de DNA específicos, além de inúmeras proteínas associadas ou não a RNAr.
São corpúsculos arredondados de aspecto esponjoso, mergulhados diretamente no nucleoplasma, uma vez que não possuem membrana envolvente.
O nucléolo tem por função a organização dos ribossomos. Quanto maior o seu número e tamanho, maior é a síntese protéica da célula. A porção fibrilar densa é mais central e é formada por RNAr (RNA ribossômico) e proteínas ribossomais. A porção granular é mais periférica e é formada por subunidades ribossômicas em formação. A região organizadora do nucléolo é a cromatina associada ao nucléolo, que na divisão encontra-se nos satélites dos cromossomos acrocêntricos. Não é uma estrutura compacta, pois nota-se a invasão do nucleoplasma. Forma os ribossomos a partir das proteínas ribossômicas, que são importadas do citoplasma e se associam com o RNAr.
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