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SUMÁRIO 1. Histórico ........................................................................ 3 2. Introdução ..................................................................... 5 ................................................................ 5 4. Componentes das Células Eucariontes ............ 9 5. Membrana Plasmática ...........................................14 6. Citoesqueleto ............................................................32 7. Organelas Citoplasmáticas ..................................45 ........................................81 3A CÉLULA 1. HISTÓRICO A invenção de lentes de aumento e a sua combinação no microscópio foi o diferencial para uma maior compre- ensão dos constituintes dos organis- mos. Em 1590, os irmãos Jansen in- ventaram o microscópio e em 1611, Kepler apresentou o projeto de um microscópio composto. Por volta de 1665, o cientista inglês Robert Hooke, dedicou-se à observa- ção da estrutura da cortiça, para ten- tar descobrir o que fazia dela um ma- bastante para que pudessem ser ob- servadas ao microscópio. Através das lentes de aumento, ele constatou que a cortiça era formada por muitas cavi- dades preenchidas com ar. Dois anos depois, Hooke publicou a obra Micro- graphia, onde denominou as estrutu- ras ocas de “células”. Na mesma época em que Hooke pu- blicou a Micrographia, começaram a surgir outras obras sobre a observa- ção microscópica, principalmente dos vegetais. Os cientistas usavam o ter- mo célula para muitas outras estru- turas, além usarem expressões como “poros microscópicos”, “bolhas”, “sá- culos” e “utrículos”. Em 1673, o microscopista holandês Leeuwenhoeck observou as primei- ras células animais: os glóbulos ver- melhos de sangue. Por serem células animais muito menores, pensava-se na época que apenas o sangue era formado por estruturas microscó- picas. Inicialmente, os glóbulos não foram considerados células, pois os cientistas não esperavam encontrar estruturas básicas em comum para animais e vegetais. Por algum tempo, os glóbulos continuaram a ser obser- vados em várias partes dos animais, como nervos, músculos e pele, mas não se suspeitava que os tecidos fos- sem formados totalmente por essas estruturas. Em 1674, Leeuwenhoeck relatou a descoberta do protozoário; em 1677, do espermatozoide humano e de ou- tras diversas espécies; e em 1683 da bactéria, ao estudar o tártaro dentário. A partir de 1744, os cientistas come- çaram a pesquisar uma substância viscosa encontrada no interior de vá- rias microestruturas animais. Quator- ze anos depois, a mesma substância foi reconhecida nas microestruturas entre as células animais e vegetais. Em 1860, a substância recebeu o - sou a suspeitar-se que ela estaria presente em todos os seres vivos. Com a melhoria dos microscópios compostos, Robert Brown, em 1833, descobriu um elemento esférico no centro de uma célula, denominando- -o núcleo (do latim nuculeus, semen- te de uma noz pequena, a núcula). 4A CÉLULA Em 1838, Schleiden formulou o prin- cípio de que todos os vegetais são constituídos de células. Em 1839, o zóologo alemão Theodor Schwann publicou a obra Investigações Micros- cópicas sobre a Estrutura e Cresci- mento dos Animais e das Plantas que passou a ser conhecida como a Teoria não apenas os tecidos vegetais, mas também todos os tecidos animais são formados por células. Ele se baseou no fato da presença do núcleo em todos os tipos de células, e na obediência a um processo básico comum de for- mação comandado pelo núcleo. base das funções vitais dos organis- mos. Para ele, as células tinham dois tipos de atividades: uma plástica, res- ponsável pelo crescimento, e outra metabólica, responsável pela trans- formação das substâncias intercelu- lares em elementos das células. Sua descobertas do século XX, mas seu trabalho foi marcante para a ciência ao provar que há uma unidade no mundo vivo e que ela reside na célula. SAIBA MAIS! O grande avanço no conhecimento da biologia celular foi a invenção dos microscópios ele- trônicos em 1931, por dois engenheiros alemães – Ernst e Max Knoll -, o que possibilitou a visualização das organelas celulares em grandes detalhes. 1590Invenção do microscópio(Irmãos Jansen) 1665 Análise da fatias de cortiça Células(Robert Hooke) 1674 1677 1683 Descoberta do protozoário Descoberta do espermatozoide humano Descoberta da bactéria (Antoni van Leeuwenhoek) 1833 Descoberta do núcleo (Robert Brown) 1838 “Todos os vegetais são constituídos de células” (Matthias Schleiden) 1839 “Todos os animais também são constituídos de células (Theodor Schwann) Figura 1. Histórico da teoria celular. 5A CÉLULA 2. INTRODUÇÃO As células constituem as unidades estruturais e funcionais básicas de todos os organismos multicelula- res, além de compor os organismos unicelulares. As células que estão relacionadas en- tre si, ou que são semelhantes umas às outras, assim como as células que funcionam de um determinado modo ou servem a um propósito comum, agrupam-se formando tecidos. Esses tecidos se agrupam formando os ór- gãos que, por sua vez, estão unidos em sistemas de órgãos. Durante a evolução dos metazoá- rios, as células foram, aos poucos, e passaram a exercer determinadas funções com maior rendimento. O processo de especialização deno- mina-se diferenciação celular. Nele, observa-se uma sequência de modi- funcionais que transformam uma cé- lula primitiva indiferenciada, que exe- cuta apenas as funções celulares bá- sicas, essenciais para a sobrevivência da própria célula, em uma célula ca- paz de realizar determinadas funções SAIBA MAIS! Em todos os tecidos, algumas células permanecem com grande potencial para se diferencia- rem em células especializadas do tecido em que estão localizadas. Essas células não diferen- ciadas, ou incompletamente diferenciadas, são denominadas células-tronco e sua principal função é se multiplicar por mitoses para substituir as células do tecido que morrem por enve- lhecimento normal ou são destruídas por processos patológicos. Quando cultivadas in vitro no laboratório, as células-tronco podem ser induzidas a se diferenciar em tipos celulares de outros tecidos. Por isso, os pesquisadores estão tentando usar células-tronco de um tecido para corrigir lesões de outros. Embora o corpo humano seja com- posto por mais de 200 diferentes ti- pos de células, cada uma realizando uma função diferente, todas as cé- lulas possuem certas características comuns e assim podem ser descritas em termos gerais. Cada célula está envolvida por uma membrana plas- mática, possui organelas que permi- tem exercer suas funções, sintetiza macromoléculas para o seu próprio uso ou para exportação, produz energia e é capaz de se comunicar com outras células. 3. CLASSIFICAÇÃO Apesar da grande variedade de ani- mais, plantas, fungos, protistas e bactérias, existem somente dois tipos básicos de células: as procariontes e as eucariontes. 6A CÉLULA Os procariontes (ou procariotos) sur- giram muito antes dos eucariontes, há aproximadamente três bilhões de anos e constituem células que não apresentam envoltório nuclear deli- mitando o material genético. Também não possuem organelas membrano- sas e citoesqueleto, de modo que não ocorre o transporte de vesículas en- volvida na entrada (endocitose) e na saída (exocitose) de substâncias. É o caso das bactérias e das algas azuis. Os procariontes são tipicamente es- féricos, semelhantes a um bastão ou em forma de um saca-rolha e peque- nos – apenas uns poucos micrômetros de comprimento, embora existam al- gumas espécies gigantes, 100 vezes maiores do que isso. Elas frequente- mente têm uma cobertura protetora resistente, chamada de parede celu- lar, envolvendo a membrana plasmá- tica, que envolve um único compar- timento contendo o citoplasma e o DNA. Conforme a bactéria, a espes- sura dessa parede é muito variável. Ela é constituída por um complexo de proteínas e glicosaminoglicanos. Além da parede celular,os procario- tos podem apresentar também uma cápsula que permite a célula aderir a superfícies no ambiente. Algumas bactérias também têm es- truturas especializadas encontradas na superfície da célula, que podem ajudá-las a se mover, aderir a superfí- cies ou ainda trocar material genético com outras bactérias. São elas: • Flagelos: possuem formato de chi- cote e atuam como motores rota- tivos para ajudar as bactérias a se moverem, • Fímbrias: Aparecem sempre em grandes quantidades, são pareci- - ção nas células hospedeiras e a outras superfícies • Pilis: Possuem forma de haste e diferentes funções. Por exemplo, alguns tipos de pili permitem que DNA para outras bactérias, en- quanto outros estão envolvidos com a locomoção da bactéria. No citoplasma das bactérias existem ribossomos ligados a moléculas de RNA mensageiro (mRNA), constituin- do polirribossomos. Encontram-se, em geral, dois ou mais cromossomos idênticos, circulares, não associados a proteínas histonas, ocupando regi- ões denominadas nucleoides e, mui- tas vezes, presos a pontos diferentes da membrana plasmática. Em alguns casos, podem existir invaginações da membrana plasmática que penetram no citoplasma, no qual se enrolam, originando estruturas denominadas mesossomos. 7A CÉLULA A maioria dos procariotos vive como um organismo unicelular, embora al- guns se unam para formar cadeias, grupos ou estruturas multicelulares organizadas. Na forma e na estrutura, os procariotos podem parecer sim- ples e limitados, mas em termos de química, eles são a classe mais diver- sa e criativa de células. Essas criatu- ras exploram uma enorme amplitude de hábitats, a partir de poças quen- tes de lama vulcânica até o interior de outras células vivas, e excedem muito em número outros organismos vivos na Terra. Algumas são aeróbias, utili- zando oxigênio para oxidar moléculas de alimento; outras são estritamente anaeróbias e morrem à mínima expo- sição ao oxigênio. Figura 2. Estrutura da célula procariótica. Fonte: https://pt.khanacademy.org/science/6-ano/vida-e-evolucao-6-ano/ celulas-procariontes-e-eucariontes/a/clulas-procariticas-e-eucariticas SAIBA MAIS! Os procariotos atuais, que incluem todos os diversos tipos de bactérias, são divididos em dois grupos – as arqueobactérias e as eubactérias – que divergiram precocemente na evolução. Algumas arqueobactérias vivem em ambientes extremos, que atualmente são raros, mas que poderiam ter sido predominantes na Terra primitiva. Enquanto isso, as eubactérias incluem as formas comuns das bactérias atuais – um grande grupo de organismos que vive em uma ampla variedade de ambientes, incluindo solo, água e outros organismos. 8A CÉLULA Figura 3. Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Funda- mentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. MAPA MENTAL: CÉLULA PROCARIONTE CÉLULA PROCARIONTE Polirribossomos Material genético circular Mesossomos Envolve a membrana plasmática Eubactérias Arqueobactérias Ausência de organelas membranosas Ausência de citoesqueleto Podem ser aeróbios ou anaeróbios Tipos de seres procariotos Ausência de envoltório nuclear Componentes Vivem em ambientes extremos Proteção Citoplasma Parede celular Membrana plasmática 9A CÉLULA Já as células eucariontes possuem en- voltório nuclear, formando um núcleo verdadeiro, o que protege o DNA do movimento do citoesqueleto. O cito- plasma dos eucariontes, diferente da- quele dos procariontes, é subdividido em compartimentos, aumentando a que atinjam maior tamanho sem pre- juízo das suas funções. Essas células são encontradas nos protozoários, fungos, plantas e animais. Núcleo Citoplasma Figura 4. em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/celulas-eucariontes.htm. Acesso em 27 de maio de 2020 4. COMPONENTES DAS CÉLULAS EUCARIONTES As células podem ser divididas em dois compartimentos principais: o ci- toplasma e o núcleo. Em geral, o ci- toplasma é toda a parte da célula localizada fora do núcleo. O citoplas- ma contém organelas (“pequenos ór- gãos”), um citoesqueleto – sistema de formato da célula, sua habilidade de se mover e suas vias intracelulares – e inclusões – consistem em subpro- dutos do metabolismo e formas de armazenamento de vários nutrientes – suspensas em um gel aquoso de- nominada matriz citoplasmática ou citosol. A matriz consiste em uma variedade de solutos, incluindo íons orgânicos (Na+, K+, Ca2+) e molécu- las orgânicas, tais como metabólitos intermediários, carboidratos, lipíde- os, proteínas e RNA. São exemplos 10A CÉLULA de organelas as mitocôndrias, o retí- culo endoplasmático, o complexo ou aparelho de Golgi, os lisossomos e os peroxissomos. O núcleo é a maior organela dentro da célula e contém o material genético, juntamente com as enzimas neces- sárias para a replicação do DNA e a transcrição do RNA. O citoplasma e o núcleo não apenas desempenham papéis funcionais distintos, mas tam- bém trabalham em conjunto para manter a viabilidade celular. Célula animal Mitocôndria Centríolo Peroxissomo Retículo endoplasmático rugoso Retículo endoplasmático liso Lisossomo Citoesqueleto Citoesqueleto Complexo de Golgi Membrana plasmática Nucleólo Núcleo Figura 5. Estrutura da célula eucariótica animal. Fonte: Geoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman. (2007). A Célula. Uma abordagem molecular. 3ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 736p. 11A CÉLULA SE LIGA! Nos preparados histológicos comuns, corados pela hematoxilina-eosina, os diver- sos componentes do citoplasma geralmente não são vistos, de modo que o citoplasma como um todo aparece róseo e o núcleo fortemente tingido em azul-escuro. G U CM REG SG M N Figura 6. algumas organelas. CM, membrana plasmática; G, aparelho de Golgi; M, mitocôndrias; N, núcleo; REG, retículo endo- plasmático granular; SG, grânulos de secreção; U, nucléolo. Fonte: GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007 12A CÉLULA As organelas incluem os sistemas de membrana das células e os compar- timentos delimitados por membrana que realizam as funções metabólicas e síntese (que exigem energia) e de ge- ração de energia da célula, bem como componentes estruturais não mem- branosos. Todas as células eucarióti- cas têm o mesmo conjunto básico de organelas intracelulares, que podem organelas membranosas, com mem- branas plasmáticas que separam o ambiente interno da organela do cito- plasma, e (2) organelas não membra- nosas, desprovidas de membranas plasmáticas. Os espaços cercados pelas membranas das organelas constituem os microcompartimentos intracelulares, nos quais substratos, produtos e outras substâncias são segregados ou concentrados. Além disso, cada tipo de organela contém um conjunto de proteínas únicas; nas organelas membranosas, essas proteínas são incorporadas às suas membranas ou sequestradas dentro de seus lumens. Nas organelas não membranosas, as proteínas especí- polímeros que formam os elementos estruturais do citoesqueleto. 13A CÉLULA MAPA MENTAL: CÉLULA EUCARIONTE CÉLULA EUCARIONTE Presença de envoltório nuclear Membrana plasmática Organelas membranosas Protozoários Fungos Encontrada em: Componentes Plantas Animais Citosol Organelas não - membranosas Citoesqueleto Material genético Citoplasma Núcleo Enzimas Retículo endoplasmático Complexo de Golgi Lisossomos Mitocôndrias Peroxissomos Ribossomos Proteossomos 14A CÉLULA 5. MEMBRANA PLASMÁTICA (OU MEMBRANA CELULAR) A membrana plasmática (também conhecida por membrana celular ou plasmalema) apresenta, em média, 7,5 a 10nm de espessura e é o com- ponente mais externo do citoplasma, constituindo o limite entre o meio in- tracelular e o ambiente extracelular. SAIBA MAIS! Ao microscópio óptico, as membranas plasmáticas não são visíveis. Já no microscópio eletrô- nico, a membranacelular aparece como uma estrutura trilaminar – duas camadas eletroden- sas (escuras) e uma camada eletronlúcida (clara) central, denominada unidade de membrana, assim chamada pois é comum a todas as membranas existentes nas célula. Aparentemente, esse aspecto trilaminar é devido à deposição de ósmio durante a preparação do corte sobre esses grupamentos hidrofílicos localizados nas superfícies das membranas. Figura 7. duas membranas plasmáticas. Fonte: GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007. 15A CÉLULA Suas funções básicas são: • Manutenção da integridade estru- tural da célula • Controle da entrada e saída de substâncias na célula – permeabi- lidade seletiva • Regulação de interações célula-célula • Reconhecimento, através de re- ceptores, de antígenos e células estranhas, bem como de células alteradas • Interface entre o citoplasma e o meio externo • Estabelecimento de sistemas de transporte para moléculas • Transdução de sinais físicos e quí- micos extracelulares em eventos intracelulares Composição da membrana plasmática A interpretação atual da organização molecular da membrana plasmática é designada como modelo do mosaico - palmente em moléculas de fosfolipí- dios, colesterol e proteína. As molécu- las de lipídeos formam uma bicamada ácidos graxos das moléculas dos fos- folipídeos estão de frente umas para as outras, formando a porção interna hidrofóbica da membrana. As super- fícies da membrana são formadas por grupamentos da extremidade polar das moléculas de lipídeos, tornando, assim, as superfícies hidrofílicas. Os lipídeos são distribuídos assimetri- camente entre os folhetos interno e externo da bicamada lipídica, e sua composição varia consideravelmen- te entre as diferentes membranas biológicas. SE LIGA! Uma característica essencial integridade e a função das membranas celulares. Ele permite que as proteínas da membrana se desloquem na bica- mada, associando-se e dissociando-se por meio de interações moleculares das quais a célula depende. A natureza di- nâmica das membranas celulares é tão necessária para seu funcionamento cor- reto que o seu modelo estrutural é co- mumente chamado de modelo do mo- As proteínas, que representam apro- ximadamente 50% do peso da mem- brana plasmática (esse percentual va- ria em outras membranas celulares), podem ser divididas em dois grupos: proteínas integrais, diretamente incor- poradas na estrutura da membrana, e proteínas periféricas, fracamente as- sociadas à membrana por interações iônicas. Algumas proteínas integrais, denominadas proteínas transmem- branas, atravessam inteiramente a membrana, formando uma saliência 16A CÉLULA tanto na face intracelular (citoplasmá- tica) como na superfície externa da membrana. Determinadas proteínas transmembranas contêm moléculas longas e dobradas que atravessam a membrana diversas vezes. Por isso, essas proteínas podem ser divididas em proteínas de passagem única e proteínas de passagens múltiplas. A existência de proteína no conteú- do da membrana plasmática foi con- criofratura. Quando o tecido é pre- parado para a microscopia eletrônica pelo processo de criofratura, as mem- branas dividem-se ou se clivam ao longo do plano hidrofóbico expondo as duas faces internas da membrana, uma face E e uma face P. A face E, em sua parte posterior, tem o espaço extracelular, enquanto a face P é sus- tentada pelo citoplasma. As numero- sas partículas observadas nas faces E e P pelo microscópio eletrônico re- presentam as proteínas integrais da membrana. Em geral, a face P exibe um maior número de partículas que a face E. Figura 8. Análise da membrana plasmática pela técnica de criofratura. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016. 17A CÉLULA Além disso, na superfície extracelular da membrana plasmática, os carboi- dratos podem estar ligados às pro- teínas, formando glicoproteínas; ou aos lipídeos da bicamada, forman- do glicolipídeos. Essas moléculas de superfície constituem uma camada na superfície da célula, denomina- da glicocálice. O glicocálice tem 10 a 50nm de espessura e carga negativa por causa dos grupos sulfato e car- boxila das cadeias glicídicas. Devido a essa carga elétrica, ele atrai cátions, como os íons Na+, aumentando a sua disponibilidade para o uso da célu- la e criando um ambiente hidratado pela atração de água. Os proteoglica- nos também contribuem para a sua constituição. SAIBA MAIS! As proteínas periféricas podem ser facilmente extraídas por meio de soluções salinas, porém as proteínas integrais só podem ser extraídas após a destruição da estrutura da membrana, geralmente por detergentes. HORA DA REVISÃO! Os proteoglicanos consistem em um eixo central proteico com glicosaminoglicanos co- valentemente ligados, como as cerdas de uma escova. Os glicosaminoglicanos são açú- (N – acetilglicosamina ou N – acetilgalactosamina), geralmente sulfatado (-OSO3) e um ácido urônico, que apresenta um grupo carboxila (-COO). Figura 9. membrana-plasmatica.html 18A CÉLULA Todas as células eucariontes têm gli- cocálice, o qual protege a célula de danos químicos e físicos e permite o reconhecimento e a adesão das cé- lulas. Os oligossacarídeos do glico- cálice podem atuar como antígenos, como o sistema ABO de grupos san- guíneos nas hemácias. Em algumas células, como as do epitélio intestinal, as glicoproteínas do glicocálice têm propriedades enzimáticas. Figura 10. duas linhas escuras separadas por uma faixa clara. Na superfície da membrana, o depósito de material pouco denso é o glicocálice. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guana- bara Koogan Ltda, 2013. Em razão de sua estrutura de anéis rígidos, o colesterol desempenha uma função distinta na estrutura das membranas. O colesterol insere-se no interior da bicamada lipídica com seus grupos hidroxila polares pró- ximos aos grupos cabeça fosfolipí- dica. Dependendo da temperatura, o colesterol interfere de maneiras Em altas temperaturas, o colesterol interfere no movimento de cadeias fosfolipídicas de ácidos graxos, o que da camada externa da membrana, re- duzindo assim a sua permeabilidade para pequenas moléculas. Em baixas 19A CÉLULA temperaturas, no entanto, o coleste- rol apresenta efeitos opostos: à me- dida que interfere na interação entre cadeias de ácidos graxos, o coleste- rol protege as membranas contra o membrana. HORA DA REVISÃO! O colesterol é um lipídeo esteroide presente exclusivamente em tecidos animais, carac- terizada por uma molécula hidrofóbica formada por um núcleo esteroide e uma cadeia lateral hidrocarbonada. Sua estrutura é rígida, plana, com um grupo polar hidroxila no carbono 3. SE LIGA! Nas células vegetais, não há colesterol, mas há compostos semelhantes (esteroi- des), que apresentam funções semelhantes. 20A CÉLULA MAPA MENTAL: MEMBRANA PLASMÁTICA MEMBRANA PLASMÁTICA Limite entre o meio intracelular e o ambiente externo Modelo do Composição Unidade de membrana Funções Integridade estrutural da célula Permeabilidade seletiva Transporte de íons e moléculas Interações com outras células Manutenção da constância do meio intracelular Transdução de sinais Colesterol Fosfolipídeos Proteínas Glicolipídeos Glicoproteínas Integrais Periféricas Glicocálice Proteção Reconhecimento e adesão das células Estrutura trilaminar Vista ao microscópio eletrônico 21A CÉLULA Mecanismos de transporte A composição interna da célula é mantida constante porque a mem- brana celular é caracterizada por sua permeabilidade seletiva para peque- nas moléculas. Desse modo, somente gases, pequenas moléculas apolares e polares sem cargas, como água, ureia, glicerol e etanol, conseguem atravessar a bicamada lipídica rapi- damente por difusão simples, desli- zando entre as moléculasde lipídeos a favor do gradiente de concentração, isto é, do meio mais concentrado (hi- pertônico) para o menos concentrado (hipotônico). Moléculas carregadas, como íons, aminoácidos e nucleotídeos, e molé- culas não carregadas maiores, como a glicose e a sacarose, precisam da intermediação de proteínas da mem- brana para o transporte. Quando esse transporte é a favor do gradien- te eletroquímico, não exigindo gasto de energia, é denominado difusão facilitada. Como a difusão simples e a difusão facilitada não envolvem o gasto de energia, são consideradas casos de transporte passivo. Figura 11. Movimento de moléculas através da membrana plasmática. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016. 22A CÉLULA Enquanto isso, o transporte de subs- tâncias pelas proteínas transportado- ras contra o gradiente eletroquímico envolve o gasto de ATP e é deno- minado transporte ativo. É o caso do transporte de Na+ e K+ pela Na+ - K+ ATPase (ou bomba de Na+ e K+). HORA DA REVISÃO! O gradiente eletroquímico é determinado pela combinação de duas forças: o gradiente de concentração e a voltagem através da membrana. Essa força motora líquida de um dado soluto determina a direção do transporte passivo através da membrana. Para alguns íons, a voltagem e o gradiente de concentração funcionam na mesma direção, criando um gra- diente eletroquímico relativamente alto. Esse é o caso do Na+, que é positivamente carre- gado e ocorre em uma concentração mais alta do lado de fora das células do que em seu interior. Portanto, se tiver oportunidade, o Na+ tende a entrar nas células. Se, no entanto, a voltagem e os gradientes de concentração tiverem efeitos opostos, o gradiente eletro- químico resultante pode ser pequeno. Esse é o caso do K+, um íon positivamente carre- gado que está presente em uma concentração muito mais alta dentro das células do que em seu exterior. Diante disso, há pouco movimento líquido de K+ através da membrana. As proteínas transportadoras po- dem realizar os seguintes tipos de transporte: uniporte, quando um úni- co soluto é transportado de um lado da membrana para outro; simporte, quando o transporte de um soluto de- pende do transporte de um segundo na mesma direção, e antiporte, quan- do o transporte de um soluto leva ao transporte de um outro na direção oposta. 23A CÉLULA Em geral, existem duas classes de proteínas de transporte: • Proteínas carreadoras: São sempre proteínas de passagens múltiplas pela membrana, altamente sele- tivas e transportam, geralmente, apenas um tipo de molécula. Re- alizam o transporte de pequenas moléculas hidrossolúveis e podem realizar transporte passivo ou ati- vo. Após a ligação de uma molé- cula designada para transporte, a proteína carreadora sofre uma série Figura 12. Tipos de transporte. Fonte: GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007. 24A CÉLULA libera a molécula do outro lado da membrana. • Proteínas canal: Permitem a pas- sagem de íons ou pequenas mo- léculas polares e realizam apenas transporte passivo. Em geral, são proteínas transmembranas de passagens múltiplas que formam canais hidrofílicos (poros) através da membrana plasmática. Os ca- nais são seletivos para íons e regu- lados de acordo com as necessida- des da célula. O transporte pelas proteínas canal pode ser regulado por potenciais de membrana (ca- nais voltagem-dependentes), por neurotransmissores ou por estres- se mecânico. Figura 13. Movimento de moléculas através da membrana plasmática. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016. 25A CÉLULA A entrada na célula de macromolé- culas e de partículas maiores ocor- re em bloco, por meio de processos na membrana plasmática. Essa en- trada de material em quantidade de- nomina-se endocitose. Exocitose é o processo equivalente, porém, na direção oposta, de dentro para fora da célula. Todavia, do ponto de vista molecular, a endocitose e a exocito- se são processos diversos e que de- pendem da participação de proteínas diferentes. SAIBA MAIS! A membrana plasmática é permeável à água, e, se a concentração total de solutos for baixa em um lado da membrana e alta no outro, a água tenderá a se mover através dela até que as concentrações de soluto sejam iguais. O movimento da água de uma região de baixa concen- tração de soluto (alta concentração de água) para uma região de alta concentração de soluto (baixa concentração de água) é denominado osmose. As células contêm canais especializa- dos de água (denominados aquaporinas) em suas membranas plasmáticas que facilitam esse água e é denominada pressão osmótica. Na ausência de qualquer pressão contrária, o movi- mento osmótico da água para dentro de uma célula ocasionará seu intumescimento. 26A CÉLULA A endocitose pode ocorrer por meio de três mecanismos: • Fagocitose: Quando ocorre a captação de moléculas maiores, partículas ou microrganismos. Nesse processo, a partícula a ser ingerida é envolvida por proje- ções da membrana plasmática conhecidas como pseudópodes. Com isso, forma-se um vacúolo intracelular com o material cap- tado, o fagossomo. Exocitose Endocitose Vesícula secretora Vesícula revestida Figura 14. Endocitose e exocitose são as formas mais importantes de transporte vesicular. Fonte:PAWLINA, Wojcie- ch. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016. 27A CÉLULA • Pinocitose: Processo utilizada pela célula para englobar porções de moléculas. Nesse caso, a mem- brana sofre um processo de in- vaginação, ocorrendo a formação de pequenas vesículas. Estas são direcionadas para o citoplasma, onde fundem-se com lisossomos para que ocorra a absorção dos nutrientes. Figura 15. Fagocitose. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. 28A CÉLULA • Endocitose mediada por recep- tores: A superfície celular contém receptores para diversas molécu- las, como hormônios proteicos e lipoproteínas de baixa densidade. A união do ligante com o recep- tor na membrana ativa moléculas do citoesqueleto; caso os recep- tores estejam afastados, eles são movimentados na bicamada lipídi- ca, concentrando-se em pequena área da membrana. Essa área de membrana onde os receptores se concentram dão origem a uma ve- sícula que penetra no citoplasma e se funde com os endossomos, um sistema de vesículas e túbulos localizados no citosol, nas proxi- midades da superfície celular ou mais profundamente. Em conjunto, formam o compartimento endos- somal. As moléculas contidas nos endossomos podem seguir mais de uma via. Os receptores sepa- ram-se de seus ligantes em razão da acidez do endossomos (devido à presença de bombas de H+ em sua membrana) e podem retor- nar à superfície celular para serem reutilizados. Vesículas pinocíticas Figura 16. Pinocitose. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016. 29A CÉLULA Figura 17. Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007. Figura 18. Três tipos de endocitose. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Endocitose 30A CÉLULA Na exocitose, ocorre a fusão de vesí- culas citoplasmáticas com a membra- na plasmática e a expulsão do con- teúdo da vesícula para fora da célula, sem que haja ruptura da superfície celular. Um exemplo típico é a ex- pulsão das moléculas armazenadas nas vesículas das células secretoras, como ocorre nas glândulas saliva- res e no pâncreas. A exocitose é um processo complexo, porque todas as membranas da célula têm carga ne- gativa, em razão dos radicais fosfa- to nos fosfolipídios. Por isso, quando estruturas cobertas por membrana se aproximam, elasse repelem, salvo quando existem interações molecu- lares que determinam o processo de fusão. É o que acontece na exocitose, que é mediada por diversas proteínas 31A CÉLULA MAPA MENTAL: MECANISMO DE TRANSPORTE MECANISMOS DE TRANSPORTE Exocitose Difusão simples Transporte passivo EndocitoseTransporte ativo Saída das moléculas em vesículas Fusão da vesícula com a membrana Proteínas fusogênicas Fagocitose Pinocitose Endocitose mediada por receptores Entrada de moléculas em grandes blocos Contra o gradiente de concentração Gasto de energia A favor do gradiente de concentração Sem gasto de energia Difusão facilitada Pequenas moléculas Polares sem carga Pequenas moléculas hidrofóbicas Através da membrana plasmática Íons Grandes moléculas polares sem carga Por meio de proteínas transportadoras Proteínas canal Tipos de transporte Proteínas carreadoras Uniporte Simporte Antiporte 32A CÉLULA 6. CITOESQUELETO O citoesqueleto é uma rede complexa - mediários. Essas proteínas estrutu- junto com as proteínas motoras, pos- sibilitam os movimentos de organelas e vesículas citoplasmáticas. Também é responsável pela contração celular, pela movimentação da célula inteira, como no movimento ameboide e pela segregação dos cromossomos para - lulas na divisão celular. Microtúbulos Os microtúbulos são tubos ocos, rí- polimerizadas, que rapidamente po- dem se juntar ou se dissociar. Em ge- ral, os microtúbulos são encontrados no citoplasma, onde se originam do MTOC (do inglês, microtubule orga- nizing center ou centro organizador de microtúbulos), também conhecido como centrossomo; crescem a par- tir do MTOC localizado próximo ao núcleo e se estendem em direção à periferia da célula. Os microtúbulos também são encontrados nos cílios e mitótico (formado durante o processo de divisão celular para separação dos e nos processos de alongamento da célula, como aqueles dos axônios em crescimento. Figura 19. e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016 33A CÉLULA Os microtúbulos medem 20 a 25nm de diâmetro e a subunidade que os constituem é um heterodímero for- mado por moléculas das proteínas e tubulina. Os dímeros sofrem poli- merização de acordo com um padrão término-terminal, cabeça com cauda, estando a molécula de um dímero ligada à molécula do dímero seguin- te em um padrão repetido. Os conta- tos longitudinais entre os dímeros os ligam, formando uma estrutura linear Figura 20. Representação esquemática de microtúbulos. Fonte:Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. 34A CÉLULA São formados por expansão e cresci- mento a partir do centrossomo, o qual é formado por uma substância protei- ca amorfa que contém anéis de -tu- bulina e pode apresentar centríolos em seu interior. Cada anel de -tubu- lina funciona como um “ponto de par- tida”, ou sítio de nucleação, de modo a proporcionar maior estabilidade na associação das tubulinas para a for- SE LIGA! Os microtúbulos necessitam dos centros de nucleação, pois é muito mais difícil dar início a um microtúbu- lo a partir do zero do que adicionar os dímeros de tubulinas a uma estrutura de microtúbulo preexistente, o anel de -tubulina. Os microtúbulos apresentam uma dinâmica e rápida polimerização e despolimerização, característica co- nhecida como instabilidade dinâmica. Nesse sentido, as tubulinas possuem um sítio para ligação ao GTP e em sua forma livre, os dímeros encontram- -se ligados ao GTP, porém apenas a subunidade tem a capacidade de hidrolisá-lo (GTPase). Assim, depois que as tubulinas se associam, ocorre- rá a hidrólise do GTP a GDP, promo- vendo uma mudança conformacional que faz as tubulinas se dissociarem o aumento no comprimento do mi- crotúbulo, a velocidade de associa- ção das subunidades deve ser maior que a velocidade com que elas se hidrolisam. Os microtúbulos constantemente se desfazem e se refazem pelas duas extremidades, porém, em uma delas, chamada extremidade mais (+), ge- ralmente voltada para a membrana plasmática, a polimerização é muito mais acentuada do que a despolime- rização, e o microtúbulo cresce por essa extremidade. Na outra extremi- dade, denominada menos (-), voltada para o núcleo, o processo de despo- limerização prevalece e impossibilita o crescimento do microtúbulo. A po- limerização das tubulinas depende da concentração de Ca2+ no citosol e da participação das proteínas asso- ciadas aos microtúbulos ou MAP (mi- crotubule associated proteins). 35A CÉLULA Figura 21. - tados transversalmente (setas). Acima, à direita, parte do núcleo. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 SAIBA MAIS! A colchicina é um alcaloide antimitótico que interrompe a mitose na metáfase porque se liga à tubulina, e quando o complexo colchicina-tubulina se incorpora ao microtúbulo, impede a adição de mais tubulinas na extremidade (+) do microtúbulo. Os microtúbulos mitóticos se desmontam então porque a despolimerização continua na extremidade menos ( - ) e a tubuli- na perdida não é substituída. Outros alcaloides que interferem nos microtúbulos mitóticos são o taxol, que acelera a formação de microtúbulos, mas, ao mesmo tempo, os estabiliza, pois utiliza toda a tubulina disponível no citosol, e a vimblastina, que atua despolimerizando os microtúbulos e, em seguida, formando complexos com a tubulina. Os alcaloides antimitóticos são usados nos estudos de biologia celular. Por exemplo, colchicina é usada para interromper - das células tumorais. 36A CÉLULA Os microtúbulos proporcionam o mo- vimento de vesículas e organelas pelo citoplasma a partir da interação com proteínas motoras – família de cinesi- nas e dineínas. Essas proteínas mo- toras se associam aos microtúbulos, deslizando pelos mesmos por meio de uma mudança conformacional, impulsionada pela hidrólise do ATP (ATPase) . Essa mudança permitirá que elas se movam, percorrendo um ciclo de ligação, liberação e religação aos microtúbulos. Tanto as cinesinas quanto as dineínas são dímeros, com duas cabeças globulares de ligação ao ATP e uma cauda. As dineínas se movimentam no sentindo + -, caracterizando a via endocítica, en- quanto as cinesinas se movimentam no sentido - +, correspondente à via secretora. Vesícula endocítica Receptor de carga Lisossomo (Extremidade +) (Extremidade -) (Extremidade +) (Extremidade -) CINESINAS DINEÍNAS Figura 22. Proteínas motoras moleculares associadas aos microtúbulos. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016 37A CÉLULA Os centríolos são estruturas cilíndri- cas, compostos principalmente por microtúbulos curtos e altamente or- ganizados. Cada centríolo é compos- to de nove conjuntos de três micro- próximos que os adjacentes têm uma parte da parede em comum. As cé- lulas que não estão em divisão têm um único par de centríolos, o qual se localiza próximo ao núcleo e ao com- plexo de Golgi. C. Centríolo Pontes proteicas Figura 23. Representação esquemática de centríolos. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 SE LIGA! Durante a fase S do ciclo celu- lar, que precede a mitose, cada centríolo se duplica, originando dois pares. Du- rante a mitose, cada par se movimenta para cada polo da célula e se torna um centro organizador do fuso mitótico. - mentos da membrana sustentados internamente por microtúbulos que estão ligados a uma região chamada de corpúsculo basal, que é semelhan- te a um centríolo, exceto em sua extre- midade mais profunda no citoplasma, 38A CÉLULA que tem uma complexa organização central comparada a uma “roda de - gelos é formada por 9 pares de pro- -tral interligados, resultando no arranjo 9+2, conhecido como axonema. A di- ferença entre eles está, geralmente, no comprimento, na quantidade e na forma de movimento. Existem pro- teínas motoras que se movimentam entre os pares de microtúbulos in- terligados por proteínas, (o que im- pede o deslizamento entre eles) pro- movendo uma tensão que provoca a movimentarem. B. Cílio Dupla de microtúbulos ampliada Dineína Dupla de microtúbulos Membrana plasmática Bainha central Filamentos radiais Axonema (padrão 9 + 2) Figura 24. Representação esquemática de cílios. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 39A CÉLULA SE LIGA! são encontrados apenas nos espermatozoides. NA PRÁTICA! Síndrome dos cílios imóveis: originada por uma mutação que afeta as proteínas dos cílios - tórias, como sinusite, tanto no homem como na mulher (devido à ausência da atividade limpadora dos cílios nas vias respiratórias). 40A CÉLULA MAPA MENTAL: CITOESQUELETO CITOESQUELETO FunçõesSustentação do envelope nuclear Dineínas Cinesinas Tubos ocos e rígidos Origem Formado por: Microtúbulos Filamentos intermediários Contração celular Movimentos de organelas e vesículas Formato das células Separação dos cromossomos e das células na divisão celular Movimentação da célula Concentram – se na periferia da célula Diâmetro: 5 a 9 nm Geralmente encontrados em feixes e redes Polimerização da actina G Polaridade estrutural Projeções da membrana plasmática Microvilosidades Córtex celular Diâmetro: 8 a 10 nm Resistência mecânica Junções célula - célula Lâmina nuclear Formados por Laminas Vimentina ácida da glia Queratinas Desmina Proteínas dos Diâmetro: 20 a 25nm Centrossomo Heterodíme- ros – proteínas e tubulina Próximo ao núcleo Centríolos Anéis de - tubulina Atividade de GTPase Instabilidade dinâmica Velocidade de associação > velocidade de hidrólise Polimerização e despolime- rização Encontrados em: Polaridade estrutural Fuso mitótico Centríolos 9 conjuntos de 3 microtúbulos Interação com proteínas motoras Corpúsculo basal Axonema Arranjo 9 + 2 41A CÉLULA Filamentos de actina - tes da polimerização da proteína acti- na G (G – globular) e costumam apre- sentar 5 a 9 nm de diâmetro. Estão por todo o citoplasma, mas são mais concentrados na periferia da célula, onde forma o córtex celular para sus- tentação da membrana plasmática. - - los, porém estão presentes em maior individuais de actina em comparação com os microtúbulos. ocorrem de forma isolada nas células: eles são geralmente encontrados em feixes interligados e em redes-estru- turas que apresentam uma resistên- cia muito superior se comparadas a cadeia espiralada de moléculas idên- ticas de actina globular, todas “apon- tando” para a mesma direção em re- lação ao eixo da cadeia. Assim, do mesmo modo que um microtúbulo, uma polaridade estrutural, com uma extremidade + e uma extremidade -. Figura 25. Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. 42A CÉLULA O processo dinâmico de polimeriza- ção da actina, que ocorre principal- mente na extremidade positiva do K+, Mg2+ e ATP. Após a incorpo- ração de cada molécula de actina G ADP devido à sua capacidade intrín- seca de ATPase. A hidrólise do ATP enfraquece a ligação da proteína ao polímero, provocando dissociação e - lamentos depende da disponibilidade de actina ligada a ATP no meio e da velocidade com que essas subunida- des se associam. SE LIGA! - mentos, a outra metade permanece sob a forma de monômeros no citosol. O que, células? A resposta é que as células contêm pequenas proteínas, que se ligam aos monômeros de actina do citosol, impedindo que esses sejam adicionados às extremi- da polimerização da actina pela manutenção desses monômeros como reserva até o momento necessário. - sáveis pela formação de projeções da membrana plasmática em proces- sos de migração celular e fagocitose, além da estruturação das microvilo- sidades presentes em células epite- liais. Além disso, também são impor- tantes no processo de determinação do formato celular e no processo de clivagem celular que ocorre durante a citocinese. 43A CÉLULA Filamentos intermediários - suem um diâmetro de cerca de 8 a 10 - lamentos são importantes na susten- tação e estruturação do envelope nu- clear, na coesão entre células epiteliais ( junções célula-célula) e na resistência mecânica contra estresses físicos. Os - dos por uma grande e diversa família • Queratinas: Encontradas nas célu- las dos tecidos epiteliais e em es- truturas extracelulares. • Vimentina: Constitui, principal- - ários das células originadas do mesênquima. • - tos intermediários do tecido mus- cular liso e nas linhas Z dos mús- culos esquelético e cardíaco. • - - mediários dos astrócitos, células do sistema nervoso. • - diários das células nervosas. • Laminas: Constituem a lâmina nuclear, um revestimento forma- para fortalecer a superfície inte- rior da membrana nuclear inter- na com uma organização de rede bidimensional. Figura 26. - RO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 44A CÉLULA Figura 27. - dos a desmossomos. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 NA PRÁTICA! queratina, prejudicando a resistência à tração das células epiteliais, podendo levar a le- sões graves. a formação da lâmina nuclear. Os indivíduos afetados costumam apresentar envelheci- mento prematuro. 45A CÉLULA 7. ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS MITOCÔNDRIAS As mitocôndrias são organelas esfé- ricas ou alongadas, medindo de 0,5 a - primento. Sua distribuição na célula varia, tendendo a se acumular nos lo- cais do citoplasma em que o gasto de energia é mais intenso, por exemplo, no polo apical das células ciliadas, na peça intermediária dos espermatozoi- des e na base das células transporta- doras de íons. A maioria das células animais possuem um grande núme- ro de mitocôndrias porque, através do processo de fosforilação oxidati- va, essa organela é responsável pela produção de ATP, uma forma estável de armazenamento de energia que pode ser usado pela célula para as A. Microtúbulos B. Filamentos delgados (actina) C. Filamentos intermediários Dímeros de tubulina (heterodímeros)- Tubulina - Tubulina Extremidade (+) Vista longitudinalCorte transversal 5 nm 25 nm Monômero de actina 6 nm 8 – 10 nm Subunidade fibrosa Figura 28. Elementos do citoesqueleto. Fonte: GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007 46A CÉLULA suas várias atividades que necessi- tam de energia. Não são encontradas nas hemácias e nas células terminais/ apicais do epitélio da pele. SE LIGA! Como as mitocôndrias geram ATP, elas são mais numerosas nas célu- las que utilizam grandes quantidades de energia, como as células musculares es- triadas e as células envolvidas no trans- porte hidroeletrolítico. Por causa da grande quantida- de de membranas, as mitocôndrias - plasma. Devido ao conteúdo fosfolipí- dico das membranas, essas organe- las podem ser coradas em magenta com fucsina ácida ou em violeta-pre- to pelo método de Regaud. Podem da citocromo-oxidase através de rea- ções histoquímicas ou pela coloração supravital com verde Janus. A cito- cromo oxidase oxida esse corante, e as mitocôndrias coram-se em azul ou verde, enquanto o resto do citoplas- ma permanece incolor. Figura 29. no citoplasma. Também podem ser vistos os núcleos, localizados no centro dessas células. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 47A CÉLULA Cada mitocôndriapossui uma mem- brana externa lisa e uma membra- na interna pregueada. As pregas da membrana interna, conhecidas como cristas, aumentam muito a áreas de superfície da membrana. O núme- ro de cristas que uma mitocôndria possui está diretamente relacionado à necessidade energética da célula; assim, uma mitocôndria de uma célula muscular cardíaca possui mais cristas do que uma mitocôndria de um oste- ócito. O estreito espaço (10 a 20 nm de espessura) entre as membranas interna e externa é chamado de es- paço intermembranoso, enquanto o grande espaço contido pela membra- na interna é denominado de matriz. Membrana externa Cristas (pregas) Membrana interna Espaço intermembranoso Espaço da matriz Espaço da matriz Membrana interna Membrana externa Espaço intermembranoso Figura 30. Estrutura das mitocôndrias. Fonte: GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007 48A CÉLULA A membrana mitocondrial externa é caracterizada por um número eleva- do de porinas, proteínas canal para a passagem de moléculas hidrossolú- veis, o que possibilita que o conteú- do do espaço intermembranoso seja semelhante ao do citosol. O espaço intermembranoso contém enzimas - do na membrana interna. Já a mem- brana mitocondrial interna é rica no fosfolipídio cardiolipina, que torna a membrana impermeável a íons. A membrana que forma as cristas con- tém proteínas que desempenham três funções principais: realizar as reações de oxidação da cadeia respiratória de transporte de elétrons, sintetizar ATP e regular o transporte de metabólitos para dentro e para fora da matriz. Figura 31. Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mitochondria,_mammalian_lung_-_TEM.jpg A matriz mitocondrial é circundada pela membrana mitocondrial interna e contém as enzimas solúveis do ci- clo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) e as enzimas envolvidas na -oxidação dos ácidos graxos. Os principais pro- dutos da matriz são o CO2 e o NADH reduzido, que constitui a fonte de elétrons para a cadeia de transporte de elétrons. As mitocôndrias contêm grânulos da matriz densos, que arma- zenam Ca2+ e outros cátions, possi- bilitando que as essas organelas acu- mulem cátions contra um gradiente de 49A CÉLULA concentração; por conseguinte, além da produção de ATP, as mitocôndrias também regulam a concentração de certos íons da matriz citoplasmática – um papel que elas compartilham com o retículo endoplasmático liso. HORA DA REVISAO! Fosforilação oxidativa. O processo res- ponsável pela formação de ATP tem como percursor a acetil-CoA, formada através da -oxidação dos ácidos graxos e da degradação da glicose. Ela é oxida- da no ciclo do ácido cítrico para produ- zir, além do dióxido de carbono (CO2), grandes quantidades de nicotinamida- -adenina-dinucleotídeo (NADH) e de que são cofatores reduzidos. Os elé- trons captados por esses cofatores são transportados pela cadeia transporta- dora de elétrons, presente na membrana mitocondrial interna, e reduzem a oxigê- nio (O2) para formar água. A passagem desses elétrons pela cadeia transporta- dora gera um diferencial de energia que é armazenado na forma de ATP. A matriz também contém DNA mito- condrial, ribossomo e RNA (ribosso- mal, mensageiro e transportador). O DNA das mitocôndrias se apresenta semelhantes aos cromossomos das - dos na mitocôndria, e sua duplicação é independente do DNA do núcleo celular. Seus ribossomos são meno- res do que os do citosol e semelhan- tes aos das bactérias. As mitocôndrias sintetizam proteínas, porém, devido à pequena quantidade de DNA mito- condrial, apenas algumas proteínas são produzidas localmente. A maio- ria delas é sintetizada em polirribos- somos livres no citosol e depois são transferidas para as mitocôndrias. 50A CÉLULA Figura 32. Estrutura das mitocôndrias demonstrada pela microscopia eletrônica. C, cristas; M, matriz. Fonte: L.C.JUN- QUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 51A CÉLULA As mitocôndrias apresentam algu- mas características em comum com as bactérias e, por isso, muitos pes- quisadores admitem que elas se ori- ginaram de uma bactéria ancestral aeróbia que se adaptou a uma vida endossimbiótica em uma célula eu- cariótica. Essa hipótese, conhecida como Hipótese de Margulis, recebeu apoio com a demonstração de que as mitocôndrias contêm o seu próprio genoma, são capazes de aumentar em número por divisão binária, sin- tetizam algumas de suas proteínas estruturais e apresentam duas mem- branas, o que sugerem que foram “engolfadas” pelas células eucarióti- cas primitivas com as quais viveram inicialmente em simbiose. SAIBA MAIS! Da mesma forma que as mitocôndrias, acredita-se que os cloro- plastos, organelas características das células vegetais, formaram-se a partir de um procarioto fotossintetizante que foi engolfado por uma célula eucariótica aeróbia. Membrana mitocondrial interna • Citocromos • Desidrogenases • Flavoproteínas Espaço intermembranoso Membrana mitocondrial externa Grânulos da matriz Matriz Crista Membrana da crista Partículas elementares (ATP sintase) Figura 33. Estrutura da mitocôndria. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016 52A CÉLULA MAPA MENTAL: MITOCÔNDRIAS Geração de energia na forma de ATP Armazenamento de cátions Características em comum com as bactérias Membrana mitocondrial interna MITOCÔNDRIAS Funções Teoria da endossimbiose Localização Estrutura Grande quantidade nas células Acumulam – se onde o gasto de energia é maior Ausentes em hemácias e células apicais do epitélio da pele Rica em fosfolipídeo e cardiolipina Pregueada Proteínas Cristas mitocondriais Oxidação na cadeia respiratória de elétrons Regulação do transporte de metabólitos Síntese de ATP Espaço intermembranoso geração de ATP Matriz mitocondrial Membrana mitocondrial externa RNA Ribossomos DNA mitocondrial Grânulos Enzimas do ciclo de Krebs e da -oxidação Envolvida pela membrana interna Filamentos duplos e circulares de cátions Elevada presença de proteínas canal Lisa 53A CÉLULA Ribossomos Os ribossomos são pequenas partí- culas elétron-densas, medindo 20 a 30 nm de comprimento, compostas de quatro tipos de RNA ribossomal (rRNA) e cerca de 80 proteínas dife- rentes. Há dois tipos de ribossomos: um tipo é encontrado nas células procariontes, cloroplastos e mitocôn- drias; o outro tipo ocorre em todas as células eucariontes. Ambos os ti- pos de ribossomos são constituídos por duas subunidades de tamanhos diferentes – uma subunidade maior e uma subunidade menor, ambas produzidas no nucléolo, e liberadas como entidades separadas no citosol, se unindo apenas quando a síntese proteica começa. A subunidade me- nor tem um valor de sedimentação de 40S e é composta de 33 proteínas e um RNAr de 18S. O valor de sedi- mentação da subunidade maior é de 60S, e ela consiste em 49 proteínas e três RNAr. As proteínas são todas sintetizadas no citoplasma, migram para o núcleo através dos poros nu- cleares e se associam aos rRNA. Cadeia peptídica em crescimento RNAm Subunidade menor ribossomal Subunidade maior ribossomal Aminoácido RNAt Figura 34. Estrutura dos ribossomos. Fonte: Biology OpenStax 54A CÉLULA Em razão dos numerosos grupamen- tos fosfato do rRNA, os ribossomos citoplasma que são ricos em ribos- somos se coram intensamente pelos corantes básicos como a hematoxi- lina, o azul de metileno e o azul de toluidina. SAIBA MAIS! Nas células nervosas, há - dos como corpúsculos de Nissl que con- sistem tanto em retículo endoplasmático rugoso quanto em grande número de ribossomos livre. Os ribossomos funcionam como local para a síntese de proteínas; a subuni- dade menor tem um sítio de ligação para o RNAm, um sítio para a ligação do RNAt com o peptídeo em cres- cimento,um sítio para a ligação do RNAt trazendo o aminoácido a ser acrescentado no polipeptídeo e um sítio onde o RNAt impede que seus aminoácidos saiam do ribossomos. Assim, o ribossomo contribui para a o código contido no mRNA, indican- do a sequência de aminoácidos que compõe a proteína a ser sintetizada. Os ribossomos podem ser encontra- dos livres no citoplasma, onde sinte- tizam proteínas do citosol, do núcleo, das mitocôndrias e dos perixossomos. Quando as proteínas são destinadas para as demais organelas, para o en- voltório nuclear, a membrana celular ou o exterior, os ribossomos estão as- sociados ao retículo endoplasmático. SE LIGA! Polirribossomos são grupos de ribossomos unidos por uma molécu- la de RNA mensageiro, possibilitando a produção simultânea de muitas cópias 55A CÉLULA Ribossomos Membrana da cisterna Proteína segregada na cisterna do retículo endoplasmático RNAm Proteínas livres no citoplasma A. Polirribossomo livre, cuja proteína permanece no citoplasma B. Polirribossomos ligados ao retículo endoplasmático granuloso, cujas proteínas são segregadas nas cisternas desse retículo Figura 35. - nuloso (B). Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 56A CÉLULA MAPA MENTAL: RIBOSSOMOS RIBOSSOMOS Comprimento: 20 a 30 nm Composição Localização Função Subunidades Livres no citosol Associados ao retículo endoplasmático Destino das proteínas Destino das proteínas Citosol, núcleo, mitocôndrias e peroxissomos Demais organelas, envoltório nuclear, membrana celular e meio extracelular Menor Maior 40S 60S Produzidas no nucléolo Grupos fosfato do rRNA Síntese de proteínas RNA ribossomal Proteínas 57A CÉLULA Retículo endoplasmático O retículo endoplasmático (RE) é o maior sistema de membranas da cé- lula, compreendendo aproximada- mente metade do volume total das membranas de uma célula. É for- mado por uma rede de membranas interconectadas na forma de vesícu- las e túbulos, cujo lúmem é conhecido como cisterna. Dois tipos de retículo endoplasmático são observados: liso (ou agranular) e rugoso (ou granular), os quais apresentam características morfológicas e funcionais distintas. Figura 36. Retículo endoplasmático. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 Retículo endoplasmático rugoso (RER) O retículo endoplasmático rugoso está presente em praticamente to- das as células do corpo, sendo mais abundante nas células especializadas na secreção de proteínas, como as células acinosas do pâncreas (enzi- - no) e plasmócitos (imunoglobulinas). As cisternas saculares ou achatadas do RER são limitadas por uma mem- brana que é contínua com a mem- brana externa do envelope nuclear. A designação retículo endoplasmáti- co “rugoso” decorre da presença de polirribossomos aderidos à superfície citosólica da membrana da organela, ao RER, ao microscópio óptico. 58A CÉLULA SE LIGA! A porção do citoplasma que se cora com o corante básico, devi- do à presença do RER, é denominada ergastoplasma. O retículo endoplasmático rugoso, em parceria com os polirribossomos, tem um importante papel na síntese e ex- portação de proteínas, sintetizando as proteínas integrais da membrana, montando moléculas proteicas com múltiplas cadeias polipeptídicas e separando do citosol proteínas des- tinadas à exportação das de uso in- tracelular. Outras funções são a glico- silação inicial das glicoproteínas e a síntese de fosfolipídeos. Figura 37. Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016 59A CÉLULA SE LIGA! Toda a síntese de proteínas inicia-se em polirribossomos localizados no citosol e, que o polirribossomo ligue-se a um receptor da membrana do RER. Em seguida, já com o polirribossomo associado à membrana do retículo, a síntese proteica continua. Figura 38. retículo endoplasmático granuloso. Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Clara_cell_lung_-_TEM.jpg As proteínas sintetizadas podem ter dois destinos: como proteínas trans- membranares ou proteínas hidrosso- lúveis. As proteínas transmembrana- res podem permanecer na membrana do retículo ou serem destinadas à membrana plasmática e à membrana de outras organelas. Por outro lado, proteínas hidrossolúveis, quando sin- tetizadas, podem ser direcionadas para o complexo de Golgi ou encami- nhadas ao lúmen de alguma organela e secretadas no meio extracelular. No lúmen do RER, podem ocorrer modi- - nas sintetizadas, incluindo sulfatação, dobramento, hidroxilação, fosforila- ção e glicosilação. 60A CÉLULA Retículo endoplasmático liso (REL) O retículo endoplasmático liso, ou agranular, é caracterizado pela au- sência de ribossomos aderidos à sua membrana e apresenta-se como uma rede de delgados túbulos que se anastomosam entre si. A membra- na do retículo endoplasmático liso é contínua com a do retículo granulo- so, embora existam diferenças entre as moléculas que constituem essas duas variedades de membrana. Figura 39. Fonte: GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007 61A CÉLULA O retículo endoplasmático liso contém enzimas para a síntese de lipídios, inclusive dos fosfolipídios da mem- brana celular e dos hormônios este- roides, o metabolismo do glicogênio e a detoxicação de certas drogas e substâncias nocivas, inclusive álcool. Ele está ainda envolvido na forma- ção e na reciclagem da membrana e, em algumas células, no sequestro de Ca2+. SE LIGA! Nas células do fígado, o retí- culo endoplasmático liso é abundante, sendo responsável pelos processos de conjugação, oxidação e metilação, dos quais lançam mão para inativar determi- nados hormônios e neutralizar substân- cias nocivas e tóxicas, como os barbitú- ricos e outros fármacos. Nas células continuamente ativas para as funções citadas anterior- mente, a abundância dessa organe- aos seus citoplasmas, como é o caso das células da glândula adrenal que produzem hormônios esteroides. Por outro lado, as células que não desem- penham essas funções, apresentam uma escassez do retículo. SE LIGA! Nas células musculares, o REL é altamente especializado no ar- mazenamento de íons cálcio, essenciais para a contração muscular, de modo que essa organela recebe o nome de retículo sarcoplasmático.] As moléculas de fosfolipídeos produ- zidas no retículo endoplasmático liso são transferidas para outras membra- nas: (1) por meio de vesículas que se destacam e são movidas por proteí- nas motoras, ao longo dos microtúbu- los; (2) por comunicação direta com o retículo endoplasmático rugoso; e (3) por meio das proteínas transportado- ras de fosfolipídeos. 62A CÉLULA Figura 40. Retículo endoplasmático. Fonte:Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. 63A CÉLULA MAPA MENTAL: RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Rede de membranas interconectadas Células musculares Retículo arcoplasmático Vesículas LISORUGOSO Túbulos Membrana contínua com a do RER Ausência de ribossomos aderidos à membrana Funções Armazenamento de íons Cálcio Inativação de substâncias nocivas Detoxicação de drogas Metabolismo do glicogênio Síntese de lipídeos Presença de polirribossomos aderidos à membrana Mais abundantes em células especializadas na secreção de proteínas Membrana contínua com a membrana externa do envelope nuclear Funções Síntese de fosfolipídeos Glicosilação inicial das glicoproteínas exportação de proteínas Destino das proteínas Proteínas hidrossolúveis Proteínas transmembranas 64A CÉLULA Complexo de golgi (ou aparelho de golgi) O complexo de Golgi, também cha- mado de aparelho de Golgi, é um conjunto de vesículas achatadas eempilhadas, com as porções laterais dilatadas. Na maioria das células, o complexo de Golgi se localiza em uma determinada região do citoplas- ma. Em certos tipos celulares, porém, como nas células nervosas, pode ser encontrado sob a forma de peque- nos agrupamentos dispersos pelo citoplasma. Figura 41. Citoplasma de célula eucariótica apresentando complexo de Golgi. (G) com suas cisternas empilhadas, vesículas e mitocôndrias. Fonte: BARBOSA, Helene Santos; CÙRTE-REAL, Suzana. Biologia celular e ultraestrutura: capítulo 1. In: MOLINARO, Etelcia Moraes; CAPUTO, Luzia Fátima Gonçalves; AMENDOEIRA, Maria Regina Reis. Con- Essa organela é uma estrutura pola- rizada, apresentando faces diferen- tes. Sua superfície convexa ou face cis recebe as vesículas que saem do retículo endoplasmático contendo as proteínas recém-formadas, enquanto a superfície côncava ou face trans ori- gina vesículas onde o material deixa o Golgi. As cisternas do Golgi apre- sentam enzimas diferentes confor- me a posição da cisterna, segundo o sentido cis-trans. Essas enzimas participam da glicosilação, sulfata- ção, fosforilação e hidrólise parcial de proteínas sintetizadas no retículo en- doplasmático granuloso. Em seguida, com as mudanças pós-traducionais completas, as proteínas são empaco- tadas e elas são encaminhadas para vesículas de secreção, para lisosso- mos ou para a membrana celular. 65A CÉLULA Figura 42. Núcleo, complexo de Golgi e retículo endoplasmático. Fonte: Biology OpenStax 66A CÉLULA SE LIGA! Além das proteínas, lipídeos também podem ser glicosilados e sulfa- tados nessa organela. O complexo de Golgi não se cora nos cortes histológicos corados com he- matoxilina-eosina, mas apresenta a capacidade de reduzir os sais de me- tais, como, por exemplo, os sais de ósmio e de prata. RER REL Membrana celular Membrana celular Face trans Face cis Figura 43. secreção). Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 67A CÉLULA MAPA MENTAL: COMPLEXO DE GOLGI Face cis Não cora – se em HE Glicosilação, sulfatação, fosforilação e hidrólise Região medial Face trans COMPLEXO DE GOLGI Estrutura polarizada Conjunto de vesículas achatadas e empilhadas com dilatações laterais Funções pós-traducionais nas proteínas Empacotamento e endereçamento das moléculas sintetizadas Convexa Recebe as vesículas do RE Libera vesículas para secreção, para os lisossomos ou para a membrana Côncava 68A CÉLULA Lisossomos Os lisossomos são pequenas orga- nelas membranosas (0,05 a 0,5 µm de diâmetro) com mais de 40 enzi- mas hidrolíticas, dentre elas, fosfata- ses, proteases, nucleases, glicosida- ses, lipases, fosfolipases e sulfatases – enzimas com função de digestão intracitoplasmática. Essas enzimas são ativas em pH ácido (por vol- ta de pH = 5) e esse pH é mantido por H+ - ATPases presentes em sua membrana, que bombeiam íons H+ para o interior dos lisossomos. Essas organelas coram-se por técnicas ci- toquímicas para a fosfatase ácida e apresentam aspecto granular nas mi- Proteínas Polissacarídeos H+ H+ H+ H+ Proteína de transporte Ácidos nucleicos Superfície luminal glicosilada Fosfatos ligados a substâncias orgânicas Sulfatos ligados a substâncias orgânicas Bomba de prótons Lipídeos Membrana impermeável a enzimas; contém proteínas de membrana específicas do lisossomos Proteases Glicosidases Lipases e fosfolipases Nucleases e enzimas relacionadas Fosfatases Arilsulfatases H+ H+ H+ H+ Figura 44. Diagrama esquemático de um lisossomo. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016 69A CÉLULA A principal função dos lisossomos é a digestão intracelular, permitindo, assim que, a célula seja capaz de de- gradar partículas, macromoléculas, microrganismos ou outras células pro- venientes da endocitose. Além disso, os lisossomos agem na eliminação de própria célula, por um processo deno- minado autofagia. As várias enzimas digerem o material englobado, origi- nando pequenos produtos solúveis que são transportados por proteínas carreadoras presentes na membrana do lisossomo para o citosol e que são reutilizados pela célula ou exportados das células para o meio extracelular. Fagocitose Partícula de alimento Fagossomo Lisossomo contendo enzimas digestivas Pseudópodes Vesículas de exocitose contendo material não digerido Figura 45. Uma macrófago fagocita uma bactéria e o lisossomo entra em ação para digerir a bactéria. Fonte: Biology OpenStax Essas organelas são encontradas em todas as células, porém, são mais abundantes nas fagocitárias, como os - los, e o conteúdo enzimático varia de acordo com a célula. As enzimas dos lisossomos são sin- tetizadas no retículo endoplasmático rugoso e transportadas para o com- - das e empacotadas nas vesículas que constituem os lisossomos primários. Partículas do meio extracelular são in- troduzidas na célula por meio dos fa- gossomos, vesículas que se formam pela fagocitose. A membrana dos 70A CÉLULA lisossomos primários funde-se com a dos fagossomos, misturando as enzi- mas com o material a ser digerido. A digestão intracelular tem lugar dentro desse novo vacúolo, que é chamado de lisossomo secundário. Figura 46. no centro, um centríolo (C), circundado pela cisterna do complexo de Golgi (G). Numerosos lisossomos secundários (L) dispersos no citoplasma. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 - sossomo restos de material não di- gerido, formando-se assim um cor- po residual, que pode ser eliminado do citoplasma. Em algumas células, como os neurônios e as células mus- culares cardíacas, os corpos residuais se acumulam com o tempo, formando os grânulos de lipofuscina. 71A CÉLULA Nas situações de autofagia, as orga- são envolvidas por membrana do REL. Os lisossomos primários fundem-se com essas estruturas e digerem o material contido nelas. Forma-se as- sim um lisossomo secundário que re- cebe o nome de autofagossomo. Heterofagossomo Secreção de enzimas hidrolíticas (ex. pelos osteoclastos) Lisossomo primário Núcleo Nucléolo Corpo residual Grânulo de lipofucsina (material parcialmente digerido) Lisossomos secundários Complexo de Golgi Autofagossomo Figura 47. Funções dos lisossomos. Fonte: L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 72A CÉLULA SE LIGA! Em certos casos, os lisossomos são eliminados da célula e suas enzimas agem so- bre o meio extracelular. Um exemplo é a destruição da matriz do tecido ósseo pela colagenase armazenada em lisossomos e secretada pelos osteoclastos durante o crescimento dos ossos. Figura 48. Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016 NA PRÁTICA! Na maioria das doenças lisossomais uma enzima está ausente ou inativa e a digestão de - glicanos) não ocorre. O resultado é que a substância se acumula em diversas células e na qual, ocorre um acúmulo intracelular de cerebrosídeos sulfatados (um tipo de lipídeo) 73A CÉLULA MAPA MENTAL: LISOSSOMOS Formados por enzimas recém - sintetizadas Restos de material não digerido Grânulos de lipofuscina LISOSSOMOS Lisossomos primários Lisossomos secundários Diâmetro: Presença de enzimas hidrolíticas Mais abundantes em células fagocitárias Aspecto granular em Corpo residual Função: Fusão dos lisossomos primários com os fagossomos Local da digestão Autofagossomos Eliminação de organelas e Digestão intracelular Ativas em pH ácido Ação de H+ - ATPases 74A CÉLULA Proteassomos São pequenas organelas, presentes no citoplasma ou no núcleo, compos- tas de complexos de proteases que digerem as proteínas marcadas com ubiquitina. Assim, são removidas as enzimas após sua ação, proteínas defeituosas,proteínas em excesso e seriam usadas para produzir novos vírus. SE LIGA! A atividade dos proteassomos se faz sobre moléculas proteicas indi- vidualizadas, enquanto os lisossomos atuam sobre material introduzido em quantidade na célula, e sobre organelas. O proteassomo tem a forma de bar- ril, sendo constituído por quatro anéis sobrepostos. Nas extremidades, há uma partícula reguladora com ATPa- se, capaz de reconhecer as proteínas ligadas à ubiquitina; ela se liga a um resíduo de lisina da proteína a ser de- gradada, e outras moléculas de ubi- quitina se prendem à primeira. Esse complexo proteico é reconhecido pela partícula reguladora. A proteína a ser removida é desenrolada pela ATPase, com gasto de energia, e introduzida no proteassomo, onde é degradada em peptídeos de oito aminoácidos, os quais são digeridos por enzimas do citoplasma ou têm outros destinos, como participar da resposta imune. As moléculas de ubiquitina são libe- radas pelas partículas reguladoras para serem usadas novamente. Figura 49. (A) Uma visão em corte da estrutura do cilindro central do proteassomo, determinada a partir de crista- proteassomo. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. 75A CÉLULA Peroxissomos Os peroxissomos são organelas en- volvidas por apenas uma membrana e não contêm DNA e nem ribosso- mos; todas as suas proteínas devem ser importadas do citosol. São encon- trados em quase todos os tipos celu- lares, mas são mais comuns nas cé- lulas do fígado e do rim. Apresentam em seu interior um conteúdo granulo- - de diâmetro. De modo similar às mi- tocôndrias, os peroxissomos aumen- tam em tamanho e sofrem divisão binária para formar novos peroxisso- mos; entretanto, eles não possuem seu próprio material genético e nem ribossomos. MAPA MENTAL: PROTEASSOMOS Formados por complexos de proteases PROTEASSOMOS Presença de uma partícula reguladora com ATPase Forma de barril Presentes no citoplasma ou no núcleo Função Digestão de proteínas ubiquitinadas Reconhecimento das proteínas ubiquitinadas 76A CÉLULA Receberam esse nome porque oxi- - cos, retirando átomos de hidrogênio e combinando-os com oxigênio mo- lecular (O2). Essa reação produz pe- róxido de hidrogênio (H2O2), uma substância oxidante prejudicial à cé- lula, que é imediatamente eliminada pela enzima catalase, também conti- da nos peroxissomos. A catalase uti- liza oxigênio do peróxido de hidrogê- nio (transformando-o em H2O ) para oxidar diversos substratos orgânicos. Essa enzima também decompõe o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio, segundo a reação: 2 H2O2 + catalase 2 H2O + O2 SE LIGA! A atividade da catalase é im- portante, pois assim muitas moléculas tóxicas, incluindo medicamentos, são oxidadas, principalmente nos peroxisso- mos do fígado e dos rins. Aproximada- mente 50% do álcool etílico ingerido é transformado em aldeído acético pelos peroxissomos desses órgãos. Figura 50. como agregados irregulares de partículas eletrodensas (setas). São observados no campo alguns peroxissomos, for- mações arredondadas com uma região central densa aos elétrons, e também mitocôndrias (M). Fonte: L.C.JUNQUEI- RA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 77A CÉLULA Além da catalase, possuem enzimas da -oxidação dos ácidos graxos de cadeias longas e muito longas, como a acil-coenzima oxidase, que encurtam as cadeias até o tamanho médio para serem oxidadas nas mitocôndrias. Há também enzimas que oxidam ami- noácidos, como a D-aminoácido-oxi- dase, e que participam da síntese do colesterol e dos ácidos biliares. NA PRÁTICA! Muitos distúrbios se devem a defeitos nas proteínas dos peroxissomos, pois essa orga- nela participa de diversas vias metabólicas. Talvez o distúrbio peroxissômico mais co- em uma proteína integral da membrana do peroxissomo, que participa do transporte de ácidos graxos de cadeia longa para dentro dessa organela, onde sofreriam -oxidação. O acúmulo desses ácidos graxos nos líquidos do organismo destrói a mielina do tecido - xissomos causa a síndrome Zellweger, que é fatal, com lesões musculares muito graves, lesões no fígado e nos rins e desorganização do sistema nervoso central e periférico. Figura 51. Peroxissomos em hepatócitos. Fonte: GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007 78A CÉLULA Citosol (ou Matriz Citoplasmática) O citosol é um gel aquoso concen- trado, que consiste em moléculas de diferentes tamanhos e formatos, abrangendo o conteúdo do citoplas- ma, entre as organelas. É composto pelos elementos do citoesqueleto, por proteínas motoras e por molécu- las menores como glicose, vitaminas, aminoácidos e enzimas. A matriz ci- toplasmática é responsável por for- necer substrato para a organização MAPA MENTAL: PEROXISSOMOS Principal: Catalase Mais comuns em células do fígado e do rim PEROXISSOMOS Sofrem divisão binária Presença de enzimas Função Ausência de DNA e ribossomos Decomposição do peróxido de hidrogênio Oxidação de substratos Produção de peróxido de hidrogênio Substância prejudicial à célula de moléculas enzimáticas que fun- cionam melhor quando ordenadas em sequência, e não dispostas ao acaso, quando dependeriam de coli- sões esporádicas com os respectivos substratos. 79A CÉLULA Figura 52. (A) Existe uma variedade de compartimentos envolvidos por membrana nas células eucarióticas. (B) O restante da célula, em azul, excluindo todas essas organelas, é chamado de citosol. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. 80A CÉLULA MAPA MENTAL GERAL Procarionte A CÉLULA Unidade estrutural e funcional básica dos organismos Núcleo Organelas Citosol Componentes das células eucariontes Ausência de envoltório nuclear Característica de bactérias Presença de organelas membranosas Presença de envoltório nuclear Eucarionte material genético Citoplasma MitocôndriasProdução de energia RibossomosSíntese de proteínas Retículo endoplasmático rugoso Retículo endoplasmático liso Complexo de Golgi Síntese de lipídeos traducionais e liberações de vesículas Lisossomos Peroxissomos Digestão intracelular Oxidação de substratos orgânicos Proteassomos Digestão de proteínas ubiquitinadas Moléculas orgânicas e íons Gel aquoso Conteúdo entre as organelas Citoesqueleto Microtúbulos Filamentos intermediários Membrana plasmática Transporte de moléculas Glicocálice Bicamada lipídica Proteínas Transporte passivo Transporte ativo Endocitose e exocitose Difusão simples Difusão facilitada 81A CÉLULA REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS PAWLINA, Wojciech. Ross Histologia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koo- gan Ltda, 2016 GARTNER, Leslie P.; HIATT, James. L.. Tratado de Histologia em Cores. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007 L.C.JUNQUEIRA; CARNEIRO, José. Histologia Básica: Texto e Atlas. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2013 Montanari, Tatiana. Histologia: texto, atlas e roteiro de aulas práticas (recurso eletrônico) / Tatiana Montanari. – 3ª Ed. – Porto Alegre: Edição do Autor, 2016 BARBOSA, Helene Santos; CÙRTE-REAL, Suzana. Biologia celular e ultraestrutura: capítulo 1. In: MOLINARO, Etelcia Moraes; CAPUTO, Luzia Fátima Gonçalves; AMENDOEIRA, Maria Saúde: volume 2. Rio de Janeiro: Ioc, 2010. Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Ke- ith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p. Geoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman. (2007). A Célula. Uma abordagem molecular. 3ª
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