NÚCLEO CELULAR E CITOPLASMA

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Nucleo celular e citoplasma
NÚCLEO CELULAR E CITOPLASMANÚCLEO CELULAR E CITOPLASMA
Cada célula é delimitada por uma
membrana plasmática. 
Elas são compostas por duas camadas
de fosfolipídios, com seus grupamentos
não polares (hidrofóbicos) voltados
para o centro da membrana, enquanto
os grupamentos polares (hidrofílicos)
estão nas duas superfícies da
membrana (aspecto trilaminar).
 CITOPLASMA CITOPLASMA
MEMBRANA PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA
Um fosfolipídio é um lipídio
composto por glicerol, duas
caudas de ácido graxo e
uma cabeça com um grupo
de cadeias de fosfato.
Membranas biológicas
normalmente envolvem
duas camadas de
fosfolipídios com suas
caudas apontando para
dentro, uma estrutura
chamada de camada dupla
de fosfolipídio.
Há ainda a inserção de proteínas que
atuam no: 
(1) transporte de substâncias, 
(2) como receptor de moléculas
sinalizadoras e,
(3) estrutural. 
Tais proteínas podem se organizar de
forma integral, incorporadas a estrutura
(muitas vezes, transmembrana), e,
periféricas quando fracamente associadas.
Modelo do mosaico fluidoModelo do mosaico fluido
A superfície externa da membrana é
recoberta pelo glicocálix, visível apenas no
microscópio eletrônico. Esse é constituído
pelas cadeias glicídicas de glicoproteínas e
glicolipídios presentes na membrana e por
glicoproteínas e proteoglicanos secretados
pela célula. O glicocálice participa do
reconhecimento entre as células e da união
das células umas com as outras e com as
moléculas extracelulares. 
O modelo da estrutura da membrana
plasmática aceito atualmente, chamado de
modelo mosaico fluido, foi proposto pela
primeira vez em 1972. Este modelo tem
evoluído ao longo do tempo, mas ainda
fornece uma boa descrição básica da
estrutura e comportamento das
membranas em muitas células.
De acordo com o modelo de mosaico fluido,
a membrana plasmática é um mosaico de
componentes — principalmente de
fosfolipídios, colesterol e proteínas — que
se movem livremente e com fluidez no
plano da membrana. Ou seja, um diagrama
da membrana (como o do abaixo) é apenas
um instantâneo de um processo dinâmico
em que os fosfolipídios e as proteínas
estão continuamente deslizando uns entre
os outros.
Um fosfolipídio é um lipídio composto
por glicerol, duas caudas de ácido
graxo e uma cabeça com um grupo de
cadeias de fosfato. Membranas
biológicas normalmente envolvem duas
camadas de fosfolipídios com suas
caudas apontando para dentro, uma
estrutura chamada de camada dupla de
fosfolipídio.
O colesterol, outro lipídio composto por
quatro anéis de carbono interligados, é
encontrado ao lado dos fosfolipídios no
núcleo da membrana.
FosfolipídiosFosfolipídios
Curiosamente, esta fluidez significa que se
você inserir uma agulha muito fina em
uma célula, a membrana irá simplesmente
fluir ao redor da agulha; e, uma vez que a
agulha é removida, a membrana irá se
reconstituir sem qualquer problema.
As proteínas das membranas podem se
estender parcialmente pela membrana
plasmática, cruzar a membrana
completamente, ou ficar livremente
anexadas às superfícies de dentro ou de
fora.
Grupos de carboidrato estão presentes
apenas na superfície externa da
membrana plasmática e estão
anexados a proteínas, formando
glicoproteínas, ou lipídios, formando
glicolipídios.
Os principais componentes da membrana
plasmática são os lipídios (fosfolipídios e
colesterol), as proteínas e os grupos de
carboidratos que estão anexados a alguns
lipídios e proteínas.
As proporções de proteínas, lipídios e
carboidratos na membrana plasmática
variam entre tipos de células diferentes.
Contudo, para uma célula humana normal,
as proteínas são responsáveis por cerca de
50 por cento da composição da massa, os
lipídios (de todos os tipos) são
responsáveis por 40 por cento, e os 10 por
cento restantes vêm dos carboidratos.
Os fosfolipídios, dispostos em uma
bicamada, compõem o tecido básico da
membrana plasmática. Eles são bem
adequados a esta função, porque eles são
anfifílicos, ou seja, eles têm regiões
hidrofílicas e hidrofóbicas.
A parte hidrofóbica, ou "que tem medo de
água", de um fosfolipídio consiste em suas
cadeias longas e apolares de ácidos graxos.
As cadeias de ácidos graxos podem
facilmente interagir com outras moléculas
apolares, mas não muito bem com a água.
Graças a sua natureza anfifílica, os
fosfolipídios não são apenas adequados
para formar uma membrana de camada
dupla. Na verdade, isso é algo que eles
fazem espontaneamente sob as condições
certas! Na água ou em soluções aquosas, os
fosfolipídios tendem a se organizar com
suas caudas hidrofóbicas voltadas umas
para as outras e com suas cabeças
hidrofílicas voltadas para fora. Se os
fosfolipídios tiverem caudas pequenas, eles
podem formar uma micela (uma pequena
esfera de camada única), ao passo que se
eles tiverem caudas grandes, eles podem
formar um lipossoma (uma partícula oca
com membrana de camada dupla).
A parte hidrofílica, ou com afinidade por
água, de um fosfolipídio é a sua cabeça, a
qual possui um grupo fosfato carregado
negativamente, além de um pequeno grupo
adicional (de diferentes identidades, "R" no
diagrama à esquerda), que também pode
ser carregado ou polar.
As proteínas são o segundo maior
componente das membranas plasmáticas.
Há duas categorias principais de proteínas
da membrana: integrais e periféricas.
As proteínas integrais de membrana são,
como seu nome sugere, integradas à
membrana: elas têm pelo menos uma
região hidrofóbica que as ancora no
interior hidrofóbico da bicamada de
fosfolípidos. Algumas estão apenas
parcialmente ancoradas na membrana,
enquanto outras estão inseridas de um
lado a outro da membrana e estão
expostas nos dois lados . As proteínas que
se estendem através das duas camadas da
membrana são chamadas proteínas
transmembrana.
A cabeça hidrofílica dos fosfolipídios em
uma membrana bicamada é voltada para
parte externa, entrando em contato com o
fluido aquoso dentro e fora da célula.
Como a água é uma molécula polar, ela
prontamente forma uma interação
eletrostática (baseada em carga) com as
cabeças dos fosfolípidos.
Por causa disso, é mais favorável
energeticamente para os fosfolipídios
colocarem suas cadeias de ácido graxo na
parte interna da membrana, onde elas
estão protegidas da água ao seu redor. A
dupla camada de fosfolipídios formada por
essas interações produz uma boa barreira
entre o interior e o exterior da célula,
porque água e outras substâncias
carregadas ou polares não podem cruzar
facilmente o núcleo hidrofóbico da
membrana.
ProteínasProteínas
Proteínas periféricas de membrana são
encontradas no exterior e no interior das
superfícies das membranas, conjugadas
tanto às proteínas integrais quanto aos
fosfolipídios. Ao contrário das proteínas
integrais de membrana, proteínas
periféricas de membrana não aderem ao
interior hidrofóbico da membrana, e
tendem a ser mais frouxamente ligadas.
Juntamente às proteínas de membrana,
esses carboidratos formam marcadores
celulares distintos, um tipo de identidade
molecular que permite que as células
reconheçam umas as outras. Esses
marcadores são muito importantes para o
sistema imune, permitindo que células
imunitárias diferenciem entre as células do
organismo, as quais não devem ser
atacadas, e células ou tecidos estranhos, os
quais devem ser atacados.
As porções de uma proteína integral de
membrana localizadas dentro da
membrana são hidrofóbicas, enquanto
aquelas que são expostas para o fluido
extracelular ou para o citoplasma tendem
a ser hidrofílicas. As proteínas
transmembrana podem atravessar a
membrana plasmática apenas uma vez ou
podem ter até doze seções diferentes que
atravessam a membrana.
A estrutura das caudas de ácidos graxos
dos fosfolipídios é fundamental na
determinação das propriedades da
membrana, e em particular, em quão fluida
ela é.
Ácidos graxos saturados não têm ligações
duplas (são saturadas de hidrogênios),
portanto são relativamente retas. Por outro
lado, ácidos graxos insaturados contêm
uma mais ligações duplas, resultando
frequentemente em uma curva ou dobra.
(Você podever um exemplo de uma cauda
insaturada dobrada no diagrama da
estrutura do fosfolipídio que aparece
anteriormente neste artigo.) As caudas de
ácido graxo saturadas e insaturadas se
comportam diferentemente de acordo com
a temperatura:
Um segmento típico que atravessa a
membrana consiste de 20 a 25
aminoácidos hidrofóbicos dispostos em
uma alfa-hélice, embora nem todas as
proteínas transmembrana se encaixem
neste modelo. Algumas proteínas integrais
de membrana formam um canal que
permite que íons ou outras pequenas
moléculas passem através da membrana,
como mostrado abaixo.
Fluidez da membranaFluidez da membrana
CarboidratosCarboidratos
Os carboidratos são o terceiro maior
componente da membrana plasmática. Em
geral, eles são encontrados na superfície
externa das células e estão associados às
proteínas (formando as glicoproteínas) ou
aos lipídios (formando os glicolipídios).
Estas cadeias de carboidratos podem
consistir em 2-60 unidades de
monossacarídeo e podem ser simples ou
ramificadas.
Em temperaturas mais baixas, as
caudas retas dos ácidos graxos podem
se espremer, criando uma membrana
densa e bastante rígida.
Fosfolipídios com caudas insaturadas
não podem se unir tão firmemente em
razão as estruturas encurvadas de suas
caudas. Por isso, uma membranas
contendo fosfolipídios insaturados vai
ficar fluida em temperaturas mais
baixas do que uma membrana
composta de fosfolipídios saturados .
A maior parte das membranas celulares
contém uma mistura de fosfolipídios,
alguns com duas caudas saturadas (retas)
e outros com uma cauda saturada e outra
insaturada (dobrada). Muitos organismos—
peixes são um exemplo— podem se ajustar
fisiologicamente a ambientes frios,
alterando a proporção de ácidos graxos
insaturados em suas membranas.
Além dos fosfolipídios, os animais têm um
componente adicional da membrana que
ajuda a manter a fluidez. O colesterol ,
outro tipo de lipídio que está incorporado
entre os fosfolipídios da membrana, ajuda
a minimizar os efeitos da temperatura na
fluidez.
São esféricas ou alongadas e tendem a se
acumular nos locais do citoplasma em que
o gasto de energia é maior. Essas
organelas transformam a energia química
dos metabólitos em energia utilizável pela
célula.
Mostram, ao microscópio eletrônico, que
são constituídas por uma membrana
externa e outra interna (essa apresenta
projeções para o interior – as cristas
mitocondriais). As duas delimitam dois
compartimentos: o espaço
intermembranoso (entre ambas); e a
matriz mitocondrial (limitado pela
membrana interna). 
Em temperaturas baixas, o colesterol
aumenta sua fluidez evitando que os
fosfolipídios fiquem firmemente juntos ,
enquanto em altas temperaturas, ele reduz
a fluidez . Desta forma, o colesterol
aumenta a amplitude da temperaturas em
que uma membrana mantém uma fluidez
funcional e saudável.
MITOCÔNDRIAMITOCÔNDRIA
São pequenas partículas elétron-densas. Os
polirribossomos são grupos de ribossomos
unidos por uma molécula de RNA
mensageiro. Os polirribossomos que
traduzem mRNA que codificam proteínas
para serem segregadas nas cisternas do
retículo endoplasmático granuloso.
Não apresentam ribossomos, e sua
membrana se dispõe sob a forma de
túbulos que se unem. A organela participa
de diversos processos funcionais, como: 
produção de esteroides nas células da
adrenal; oxidação, metilação de
substâncias nos hepatócitos; podendo,
nesses casos, ocupar boa parte do
citoplasma. Nas células secretoras, o
material é condensado em vesículas
grandes, elétrondensas e envoltas por uma
membrana, formando as vesículas de
secreção. 
É abundante nas células especializadas na
secreção de proteínas, como nos
fibroblastos (colágeno). O RER consiste em
cisternas saculares ou achatadas, limitadas
por membrana e contínua com a
membrana externa do envelope nuclear.
Possuem polirribossomos na superfície
externa de sua membrana. 
RIBOSSOMOSRIBOSSOMOS
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
GRANULOSO (REG)
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
GRANULOSO (REG)
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO
(REL)
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO
(REL)
COMPLEXO DE GOLGI COMPLEXO DE GOLGI 
Vesículas achatadas e empilhadas, com as
porções laterais dilatadas. É uma estrutura
polarizada: sua superfície cis recebe as
vesículas que brotam do retículo
endoplasmático, enquanto a superfície
trans origina vesículas onde o material
deixa o Golgi. É responsável por: completar
as modificações pós-tradução, empacotar e
endereçar moléculas sintetizadas pela
célula, encaminhando-as, para vesículas de
secreção, lisossomos ou para a membrana
celular.
Vesículas delimitadas por membrana,
contendo enzimas hidrolíticas em um pH
ácido, com a função de digestão
intracitoplasmática, presente
especialmente em células fagocitárias. 
Peroxissomos são organelas esféricas,
limitadas por membrana. São responsáveis
por oxidar substratos orgânicos com
auxílio da enzima catalase, contida em seu
interior. 
Lisossomos são esféricos, com aspecto
granular nas micrografias eletrônicas.
Existe ainda a denominação de lisossomo
primário (que não participaram da
digestão) e secundário (que já se fundiu a
fagossomos, vesículas que se formam pela
fagocitose, logo, que já realizaram o
processo digestivo).
LISOSSOMOSLISOSSOMOS
CITOESQUELETOCITOESQUELETO
Microtúbulos: presentes no citoplasma
e em prolongamentos celulares, como
os cílios. É formada por heterodímeros
de tubulina. São rígidos e
desempenham papel significativo no
desenvolvimento e na manutenção da
forma das células, sendo importantes
para a constituição de corpúsculos
basais, centríolos, cílios e flagelos.
PEROXISSOMOS PEROXISSOMOS 
Rede complexa de microtúbulos, filamentos
de actina (microfilamentos) e filamentos
intermediários. Essas proteínas estruturais
determinam a forma das células e
possibilitam os movimentos tanto de
organelas quanto da própria célula.
Microfilamentos de actina: na maioria
das células, a actina constitui uma rede
no citoplasma e forma o córtex celular,
participando da endocitose e exocitose. 
Também se encontram associados a
organelas e vesículas possibilitando o
transporte de substâncias (podendo se
reorganizar com facilidade). São
importantes ainda para a contração da
célula muscular, sendo esses
estruturalmente estáveis. 
Ao microscópio eletrônico percebemos que
este é constituído por duas membranas
separadas por um espaço, formando a
cisterna perinuclear. A membrana nuclear
externa contém polirribossomos presos à
sua superfície citoplasmática e é contínua
com o RER.
Filamentos intermediários: constituídos
por diversas proteínas: vimentina,
queratina, desmina, proteína fibrilar
ácida da glia e neurofilamentos.
A lâmina nuclear está envolvida na
organização nuclear, na regulação do ciclo
celular, na diferenciação e na expressão de
genes e na replicação e na transcrição do
DNA. Serve de suporte para as membranas
do envoltório nuclear e para a cromatina,
de modo que estabiliza o envelope nuclear
e apoia os cromossomos interfásicos. 
Podem ser identificados dois tipos de
cromatina. A heterocromatina é
elétrondensa, similar a grânulos, sendo
bem visível no microscópio óptico. Ela é
inativa porque a dupla hélice de DNA está
compactada, impedindo a transcrição dos
genes. A eucromatina aparece granulosa e
clara, entre os grumos de heterocromatina,
os filamentos de DNA não estão
condensados e transcreve os genes. É uma
cromatina ativa, sendo mais abundante
nas células com alta síntese. A cromatina é
constituída por duplos filamentos
helicoidais de DNA associados a proteínas,
principalmente histonas. O DNA e as
histonas formam os nucleossomos. 
NÚCLEONÚCLEO
O núcleo é o centro de controle de todas as
atividades celulares porque contém, nos
cromossomos, todo o genoma (conjunto da
informação genética codificada no DNA)
da célula.
MEMBRANA NUCLEARMEMBRANA NUCLEAR
Conteúdo do núcleo é separado do
citoplasma pelo envoltório nuclear, porém
tal estrutura é pouco visível ao
microscópio óptico, sendo observado
principalmente a camada de cromatina
que o reveste internamente.
Já a membrana interna é associada à
cromatina e à lâminanuclear, constituída
principalmente pelos filamentos
intermediários, arranjados em uma rede.
Em vários pontos, as membranas fundem-
se em poros delimitados por complexos
proteicos, os complexos de poro, cuja
função é o transporte seletivo de
moléculas. 
CROMATINACROMATINA
É uma área não circundada por membrana,
geralmente esférica, onde ocorre a
produção dos ribossomos. Nele o DNA
ribossômico (DNAr) é transcrito em RNAr,
e este é envolvido por proteínas para
formar as subunidades ribossômicas. Nas
lâminas coradas, aparecem como
formações intranucleares arredondadas,
geralmente basófilas. 
Microscopia óptica de um neurônio, mostrando heterocromatina
um núcleo, com regiões mais escurecidas e claras (e
eucromatina), nucléolo bem delimitado (seta).
NUCLÉOLONUCLÉOLO
Imagem obtida pela microscopia eletrônica, colorida por
computação com grande aumento no núcleo da célula; em roxo:
há o envelope nuclear, com suas duas membranas a interna e a
externa, essa última em contato com o RER (ribossomos
representados pelos pontos em verde escuro.
Imagem obtida pela microscopia eletrônica do núcleo de uma
célula beta-pancreática, colorida por computação; em violeta
percebe-se a heterocromatina; em roxo claro a eucromatina, em
dourado o nucléolo.