Aula 3 - Elementos Citoplasmáticos

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Instituto de Ciências da Saúde 
Biologia, Histologia e Embriologia 
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Elementos Citoplasmáticos
A membrana delimita o perímetro celular, 
separando o meio externo (LEC – líquido 
extracelular) do meio interno (LIC – líquido 
intracelular). 
O LIC, nos eucariontes, também recebe o nome de 
matriz citoplasmática, ou citosol. 
O citoplasma é uma solução em estado coloidal, ou 
seja, gelatinoso, e está presente em todos os 
tipos celulares, tanto eucariontes como também 
procariontes, devido a sua função. 
É no citoplasma que ocorrem todas as reações 
químicas da célula. 
Matriz Citoplasmática – Citosol 
O citosol se refere apenas à parte líquida do 
citoplasma. 
Essa solução tem característica gelatinosa e, em 
alguns pontos, pode apresentar maior ou menor 
consistência. 
Sua composição é bem variada entre os 
diferentes tipos celulares. 
Diversas macromoléculas são encontradas 
dispersas no citosol na forma de inclusões. 
O conteúdo das inclusões pode variar tanto entre 
as diferentes espécies, quanto entre os 
diferentes tecidos de uma mesma espécie. 
 
Nas células hepáticas e musculares, por exemplo, 
é comum encontrarmos inclusões de glicogênio, ou 
grânulos de glicogênio, que serão utilizadas como 
fonte de energia, uma vez que o glicogênio é um 
polissacarídeo. 
Outra forma de reserva de energia são as 
gotículas de lipídios, normalmente formadas por 
triacilglicerídio, que, embora possam existir em 
todas as células, são mais comuns em células 
hepáticas e musculares. 
Células como os melanócitos da pele e das mucosas 
têm seu citoplasma rico em um pigmento, a 
melanina, que confere proteção contra a radiação 
ultravioleta. 
Além disso, são encontrados dispersos no 
citoplasma os íons, moléculas carregadas positivas 
ou negativamente que são importantes para a 
manutenção da carga elétrica da membrana, da 
manutenção do pH celular, em torno de 7,2, e da 
pressão osmótica da célula. 
Ribossomos 
Os ribossomos são produzidos no nucléolo, um 
componente nuclear, e são formados por proteínas 
e RNA ribossômico. 
A maioria dos ribossomos é encontrada livre no 
citoplasma, mas também pode ser encontrada nas 
mitocôndrias e no retículo endoplasmático rugoso. 
Apenas uma parte das proteínas sintetizadas 
permanece no citoplasma, e o restante é 
encaminhado para o núcleo ou para as organelas. 
As proteínas sintetizadas pelos ribossomos 
mitocondriais acabam permanecendo na própria 
mitocôndria, enquanto aquelas sintetizadas pelos 
ribossomos associados ao retículo são 
normalmente secretadas para o meio externo. 
 
 
 
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Retículo Endoplasmático 
O retículo endoplasmático é uma rede de 
membranas que apresenta uma conformação 
semelhante a um grupo de túbulos achatados. 
Eles se iniciam como um prolongamento do 
envoltório nuclear e se estendem por todo o 
citoplasma. 
Na região próxima ao núcleo, há uma série de 
ribossomos associados externamente, recebendo 
o nome de retículo endoplasmático rugoso. 
À medida que a estrutura se afasta do envoltório 
nuclear, os ribossomos vão diminuindo e a região 
que fica desprovida de ribossomos associados 
passa a se chamar retículo endoplasmático liso. 
 
O retículo endoplasmático rugoso (RER) tem sua 
função associada à síntese e modificação de 
proteínas que serão inseridas em outras 
organelas, na membrana plasmática ou que serão 
secretadas. 
É comum que o RER sempre esteja próximo ao 
complexo de Golgi, uma vez que essas duas 
organelas atuam em conjunto no processo de 
modificação e endereçamento das proteínas. 
Já o retículo endoplasmático liso (REL) tem sua 
função associada à síntese de lipídios e à 
modificação de algumas proteínas. 
Complexo de Golgi 
O complexo de Golgi sempre está posicionado 
próximo ao retículo endoplasmático rugoso devido 
às funções interligadas que ambos possuem na 
sinalização e no endereçamento de proteínas. 
Cada região do complexo de Golgi tem um papel 
específico nas modificações de proteínas que 
foram sintetizadas pelo RER. 
Existem regiões que são responsáveis por 
modificações químicas, como glicosilação (adição 
de carboidratos), fosforilação (adição de fosfato) 
ou proteólise (clivagem da proteína). 
Existem regiões que são responsáveis pelo 
empacotamento de proteínas em vesículas para 
sua distribuição em outros pontos da célula ou 
secreção. 
 
Lisossomos 
Dentre as diversas vesículas liberadas pelo 
complexo de Golgi, uma tem um destino diferente. 
Essas vesículas possuem um tamanho maior do que 
as outras e delimitam um espaço rico em enzimas 
digestivas de característica ácida. O pH dentro 
do lisossomo é 5,2. 
As enzimas existentes dentro do lisossomo são 
chamadas de hidrolases ácidas e são sintetizadas 
pelos ribossomos do retículo endoplasmático 
rugoso. 
O mecanismo de ação dessas enzimas está 
diretamente ligado à função dos lisossomos, que é 
a reciclagem de macromoléculas não funcionais e a 
digestão de substâncias adquiridas por fagocitose 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A digestão celular é um importante processo 
modulado pelos lisossomos, uma vez que permite 
tanto a destruição de elementos exógenos que 
possam ser prejudiciais para o organismo, como as 
bactérias, quanto possibilita a reciclagem de 
moléculas endógenas, permitindo a reutilização 
dos seus elementos para outros processos. 
O mecanismo de digestão celular está 
intimamente ligado aos processos de endocitose e 
exocitose e consiste na formação do endossomo e 
na sua posterior fusão com o lisossomo. 
 
 
A fusão endossomo‑lisossomo permite a mistura 
das enzimas ácidas com as macromoléculas a 
serem quebradas, formando o vacúolo digestivo. 
As moléculas menores geradas por esse processo 
atravessam a membrana do vacúolo e chegam ao 
citoplasma onde serão reutilizadas; já aquelas que 
não são interessantes para a célula permanecem 
no vacúolo, agora chamado de residual, e são 
eliminadas por exocitose. 
 
Mitocôndrias 
A mitocôndria é a organela mais complexa de 
todas. É dotada de uma organização única e a 
única a possuir seu próprio DNA. 
A mitocôndria é dotada de uma membrana externa 
dupla e uma membrana interna simples que se 
expande em direção ao seu interior, formando 
prolongamentos conhecidos como cristas 
mitocondriais. 
O espaço delimitado pelas membranas externas e 
interna é preenchido por um fluido conhecido 
como matriz mitocondrial. 
Nessa matriz são encontradas sequências 
circulares de DNA, o chamado DNA mitocondrial, 
e ribossomos livres. 
 
 
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Todas as células possuem mitocôndrias. 
Essa organela é essencial para a sobrevivência da 
célula, uma vez que nela é produzida a maior parte 
da energia para a ocorrência das reações químicas 
necessárias para a manutenção da viabilidade 
celular – respiração celular. 
Na mitocôndria ocorrerão as reações 
bioenergéticas e as reações químicas oxidativas 
que irão produzir o ATP (adenosina trifosfato), 
molécula responsável por fornecer energia para as 
reações químicas da célula. 
Na matriz mitocondrial ocorrerá as reações do 
Ciclo de Krebs, processo responsável pela 
produção das coenzimas reduzidas. 
As coenzimas reduzidas são reservatórios de 
prótons e elétrons, elementos essenciais para a 
síntese de ATP. 
As coenzimas reduzidas serão oxidadas pelas 
proteínas da cadeia de transporte de elétrons, 
localizadas nas cristas mitocondriais. 
Como resultado dessa oxidação, os prótons e 
elétrons serão liberados e forçarão a passagem 
de prótons da matriz mitocondrial para o espaço 
intermenbranas. 
Os prótons do espaço intermembranas precisam 
retornar para a matriz mitocondrial e utilizam 
como passagem a proteína bomba ATP sintase. 
Ao passarem por essa proteína, os prótons 
possibilitam a união de um ADP com o fosfato 
inorgânico formando o ATP. 
Sem a energia produzida por esses processos, a 
célula é incapaz de sobreviverdevido à falta de 
energia. 
Citoesqueleto Celular 
Uma vez que o citosol é uma solução coloidal e, 
portanto, sem nenhuma rigidez, a manutenção da 
forma celular através apenas da membrana 
plasmática não seria possível. 
Para tanto, a célula possui uma rede de filamentos 
proteicos que funcionam como se fossem o 
alicerce de uma casa. É o chamado citoesqueleto 
celular. 
 
Dentre as funções atribuídas ao citoesqueleto, 
podemos citar: 
- Forma celular – a manutenção da forma celular e 
a grande variedade de morfologias celulares 
existentes são possíveis graças à forma como as 
proteínas do citoesqueleto estão distribuídas; 
- Movimentos celulares – a realização de 
movimentos celulares, como os que ocorrem 
durante a fagocitose e na contração muscular; 
- Movimentos intracelulares – a manutenção da 
posição das organelas, bem como o trânsito de 
vesículas pelo citoplasma e o processo de 
separação dos cromossomos durante a divisão 
celular. 
Para que todas essas funções possam ser 
realizadas, o citoesqueleto é formado por três 
classes de filamentos proteicos: 
- Microtúbulos, filamentos intermediários e 
filamentos de actina, que formam o citoesqueleto 
em si. 
A interação entre os diversos grupos de proteínas 
que formam o citoesqueleto permite que a célula 
se adapte rapidamente conforme a necessidade. 
 
Filamentos Intermediários 
Os filamentos intermediários atuam na 
manutenção da estrutura geral da célula e no 
suporte, e estão distribuídos ao longo de toda a 
área celular, concentrados ao redor do núcleo. 
A distribuição inadequada dos filamentos 
intermediários pode estar associada a algumas 
doenças. 
Células nervosas de pacientes que sofrem com a 
doença de Alzheimer possuem alterações na 
distribuição dos seus neurofilamentos. 
Na cirrose hepática de origem alcoólicas são 
observados hepatócitos com acúmulos de 
filamentos intermediários de queratina, formando 
inclusões chamadas de corpúsculos de Mallory. 
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Microtúbulos 
São filamentos longos e delgados formados por 
uma proteína chamada de tubulina. 
Os monômeros de tubulina se unem formando 
dímeros que se associam em forma de hélice, mas 
que estão em constante reorganização e 
crescimento dentro do citoplasma celular. 
Embora estejam distribuídos por todo o 
citoplasma, existe uma maior concentração desses 
filamentos na periferia da célula, enquanto no 
citoplasma eles formam uma rede interconectada 
que permite o trânsito de vesículas e outras 
estruturas. 
 
Os microtúbulos possuem várias funções dentro 
da célula, dentre elas podemos citar: 
- transporte intracelular de vesículas e organelas, 
como os lisossomos, as vesículas secretoras e os 
endossomos; 
- motilidade celular através dos cílios e dos 
flagelos; 
- movimentação dos cromossomos durante os 
eventos de mitose e meiose; 
- participação na citocinese e na formação dos 
centríolos; 
- motilidade celular, como observada na 
fagocitose; 
- manutenção da forma celular, em especial 
naquelas células que não são simétricas. 
Os microtúbulos citoplasmáticos desempenham a 
função de transporte de vesículas e organelas, na 
motilidade celular e na manutenção da forma 
celular. 
Os microtúbulos mitóticos são aqueles que 
participam da movimentação dos cromossomos. 
Os centríolos são formados por nove trincas de 
microtúbulos distribuídos de forma octogonal. 
São mais abundantes próximos ao núcleo e, ao seu 
redor, são encontrados vários monômeros de 
tubulina, essa estrutura também é responsável 
por iniciar a formação dos cílios e dos flagelos. 
 
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Durante o processo de divisão celular também 
existe a participação dos centríolos, que atuarão 
na formação das fibras do fuso. 
Assim que se inicia o processo mitótico ou 
meiótico, os centríolos se posicionam nos polos 
celulares, determinando o local de onde partirão 
os fusos mitóticos que se ligarão aos centrômeros 
dos cromossomos, permitindo seu alinhamento e 
sua separação durante a anáfase. 
 
Cílios e Flagelos 
Os cílios e os flagelos são duas estruturas 
associadas à motilidade celular. 
Cílios e flagelos se diferenciam em relação ao 
tamanho e a função. 
Os cílios são projeções menores e numerosas que 
ficam localizadas na superfície apical de uma 
célula. 
No ser humano são encontrados nas tubas 
uterinas e no trato respiratório e associados a 
células que secretam muco. 
Permitem o impulso de uma partícula de poeira em 
direção ao meio externo, no caso do epitélio 
respiratório, ou a condução do óvulo em direção ao 
útero, no caso das tubas uterinas. 
 
Flagelos são estruturas únicas e longas 
encontradas apenas nos espermatozoides, quando 
se trata do ser humano. 
Os flagelos, ao se movimentarem, impulsionam os 
espermatozoides para frente através de um 
movimento semelhante ao de uma hélice em um 
barco. 
Flagelos precisam de uma maior quantidade de 
ATP para realizarem seu movimento; na base do 
flagelo são encontradas várias mitocôndrias que 
fornecem a energia necessária para que o 
movimento aconteça. 
Filamentos de Actina 
Dentre todos os filamentos que formam o 
citoesqueleto, os filamentos de actina, são os mais 
curtos, finos e flexíveis de todos. O filamento de 
actina é formado pela polimerização de vários 
monômeros de actina, que se organizam em um 
arranjo helicoidal de filamentos duplos. 
Dentre as principais funções estão: 
- Manutenção da forma celular; 
- Locomoção celular – movimentos amebóides; 
- Fluxo citoplasmático – movimentos de organelas 
no citoplasma; 
- Fixação e movimentos de proteínas de membrana 
- ancoragem; 
- Formação de microvilosidades – especializações 
celulares de células epiteliais. 
Embora possam ser encontradas em vários tipos 
celulares, as microvilosidades são mais 
abundantes nas células da mucosa intestinal 
devido a sua característica absortiva. 
A presença das microvilosidades na superfície 
apical das células aumenta a superfície de 
absorção celular. 
Estruturalmente, as microvilosidades são 
formadas por feixes paralelos de filamentos 
corticais de actina que se projetam para o meio 
externo; na base das microvilosidades, 
sustentando os feixes de actina, temos uma rede 
de filamentos intermediários. 
Algumas pessoas possuem uma alteração genética 
que as torna intolerantes a uma proteína presente 
nos grãos como trigo, aveia, cevada etc. 
Essa proteína é o glúten, e as pessoas que 
manifestam essa intolerância possuem a doença 
celíaca. 
A doença se caracteriza, dentre outras coisas, 
pela destruição das microvilosidades intestinais, 
prejudicando a absorções de nutrientes e 
provocando um quadro inflamatório com 
diferentes gravidades. 
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Miofibrilas 
Conjuntos de proteínas do citoesqueleto de 
células musculares, cuja principal característica é 
a capacidade de adaptar‑se à atividade mecânica 
da célula, encurtando‑se durante a contração e 
alongando‑se durante o relaxamento. 
As miofibrilas são formadas por filamentos de 
actina (mais finos) e miosina (mais grossos) 
dispostos ao longo de toda a extensão da célula 
muscular e organizados na forma de sarcômeros. 
Quando o músculo está relaxado, os filamentos de 
actina e miosina estão separados; na presença de 
um estímulo adequado, os filamentos se 
aproximam e interagem provocando o 
encurtamento do sarcômero e a contração da 
musculatura.