Biologia celular 1

Prévia do material em texto

Unidade 1
Introdução à Biologia Celular
Aula 1
Componentes e propriedades celulares
Componentes e propriedades celulares
Componentes e
propriedades celulares
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Olá, estudante! Vamos iniciar o estudo da biologia celular.
Você já parou para pensar do que somos formados? É
comum dizermos que todos os seres vivos são compostos
por células, a qual representa a unidade fundamental da
vida. Mas de onde surgiu esse conceito? Será que todas as
células são iguais nos diferentes tipos de organismos? Como
elas estão organizadas e de que maneira se
comunicam? Essas são algumas das perguntas que você
conseguirá responder ao final desta videoaula! Preparado?
Então, vamos lá!
Faça o download do arquivo
Ponto de Partida
Ponto de Partida
Um ser vivo é um organismo formado por célula, a qual, por
sua vez, corresponde à unidade funcional e estrutural que
compõe os organismos vivos. As células têm a
responsabilidade de manter o adequado funcionamento do
organismo. Mas será que todas elas são iguais e
desempenham a mesma função? Descobriremos que, diante
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://content.cogna.com.br/content/dam/cogna/cms2/cc54a05f-8811-4abf-af4d-d6a898e076be/8811/ebf711e7-b1ce-5d88-b353-85f0fb9f15fc.pdf
da grande diversidade existente de seres vivos, as células
participam de sua formação de modos distintos. Além disso,
há diferentes tipos celulares.
O universo biológico demonstra que a evolução produziu
uma imensa variedade de formas de organismos. Existem no
mundo cerca de 4 milhões de espécies distribuídas entre
animais, vegetais, protozoários e bactérias, cujos
comportamentos, morfologias e funções são diferentes
entre si, embora, nas questões moleculares e celulares dos
seres vivos, apresentem um plano único de organização.
Caso essa organização celular seja destruída, a função da
célula também será alterada e ficará comprometida.
Muitas das técnicas altamente sofisticadas utilizadas hoje, as
quais surgem na biotecnologia e são aplicadas a diversas
áreas da saúde, envolvem o estudo das células, como as
descobertas significativas em relação à cura de doenças, o
desenvolvimento de medicamentos e fármacos, alimentos
transgênicos, células-tronco, entre outras pesquisas.
Um dos primeiros passos para o desenvolvimento dos
futuros profissionais da área da saúde está relacionado ao
conhecimento sobre as células, isto é, saber como
diferenciá-las, quais são suas características fundamentais e
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
sua estrutura. Esse momento inicial é válido para
compreender o vasto universo dos organismos vivos, o que
justifica a importância desse estudo.
Todo o conhecimento sobre as células só foi possível após a
criação do microscópio, instrumento óptico com alto poder
de resolução capaz de ampliar imagens de objetos muito
pequenos. A microscopia foi fundamental, ainda, para a
formulação da teoria celular, possibilitando o estudo dos
microrganismos, o que representou um marco para a
ciência. Nesta aula, investigaremos um pouco da história
dessa invenção para conhecer a trajetória e evolução dos
microscópios, bem como a relação com o estudo das células
e a consequente origem da citologia.
Como uma ferramenta de auxílio ao processo de
conhecimento, vamos analisar uma situação-problema na
intenção de aproximar os conteúdos teóricos da prática
profissional. Vamos lá!
Jean é um profissional do laboratório de análises clínicas de
um grande hospital da sua cidade. Ele recebeu uma amostra
biológica e está efetuando a análise histológica das lâminas
de uma paciente que pode ter sido infectada com agentes
microbiológicos. Os sintomas apresentados pela paciente
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
são insuficiência respiratória, aumento das glândulas
linfáticas e escurecimento das pontas dos dedos. Ao
observar as amostras no microscópio óptico, Jean notou que
as células perderam a nitidez dos elementos nucleares, o
núcleo apresentava-se condensado, basófilo e fragmentado,
e o citoplasma continha um aspecto acidófilo. Jean chegou à
conclusão de que a lâmina mostrava uma necrose celular.
Os sintomas evidenciados pela paciente e os achados
laboratoriais indicam que o caso pode se tratar da peste
negra, uma epidemia medieval que dizimou 1/3 da
população da Europa. Essa é uma doença que causa
disfunções celulares, no entanto, pense: como essas
alterações acontecem e por que se manifestam com tais
sintomas? Além disso, reflita sobre o agente causal e sua
estrutura celular, comparando com a estrutura celular da
paciente.
Vamos Começar!
Vamos Começar!
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
A citologia (do grego kytos: célula, e logos: estudo),
atualmente designada biologia celular, é a ciência que estuda
a célula (unidade funcional de todo ser vivo) e seu
comportamento (composição, estruturas e fisiologia). O
desenvolvimento dessa ciência só foi possível com a
invenção dos primeiros equipamentos de visualização
microscópica, os quais permitiram a observação de
estruturas não visíveis a olho nu, como células e
microrganismos.
Para auxiliar nossos estudos, teremos acesso, a seguir, a um
breve histórico com os principais eventos ocorridos no ramo
da biologia celular desde a invenção do microscópio até a
descoberta da célula e a formulação da teoria celular, uma
vez que a história da biologia celular está diretamente ligada
ao desenvolvimento tecnológico, que tornou possível o
estudo da célula:
1590: Hans Janssen e Zacharias Janssen, os holandeses
fabricantes de óculos, criaram lentes capazes de ampliar
imagens, possibilitando a contemplação de detalhes
impossíveis de serem visualizados a olho nu. Acredita-se
que eles foram os inventores do primeiro microscópio.
1665: Robert Hooke, cientista inglês, inventa o
microscópio composto (com lente ocular e objetiva). A
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
partir de observações realizadas em finos cortes de
cortiça (material de origem vegetal), ele descreveu
pequenas cavidades preenchidas por ar (nesse caso, as
paredes celulares das células mortas do tecido
observado por ele), nomeando-as “célula” (do latim cella:
pequeno compartimento). Essa foi a descoberta de
maior divulgação no século XVII.
1673: Anton van Leeuwenhoek, holandês, construiu o
seu próprio microscópio simples e conseguiu visualizar
pela primeira vez células vivas (em material biológico
humano: sangue, fibras musculares, espermatozoides,
etc.).
1831: Robert Brown, botânico escocês, descreveu pela
primeira vez o núcleo, constatando que a maioria das
células possuía uma estrutura interna ovoide ou esférica.
1838: Matthias Jakob Schleiden, botânico alemão,
defende que as plantas e seus órgãos eram formados
por células e relaciona o núcleo à divisão celular.
1839: Theodor Schwann, fisiologista alemão, por meio de
estudos com tecidos animais, descobre a enzima
pepsina, o metabolismo celular e a fisiologia de células
musculares e nervosas.
Teoria celular
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Considerada um marco na biologia, a teoria celular foi
formulada com base no estudo das propriedades das
células. Esse conceito surgiu no século XIX graças ao
botânico alemão Matthias Jakob Schleiden e ao fisiologista,
também alemão, Theodor Schwann, entre os anos de 1838 e
1839. Eles formularam a hipótese de que todos os seres
vivos são constituídos por uma ou mais células, como
também de que a célula é a unidade estrutural da vida,
sendo esta a base da teoria celular.
Mais tarde, em 1855, o médico polonês Rudolf Virchow
propôs a ideia de que todas as células são provenientes de
outra célula preexistente. Em 1878, Walther Flemming
estudou o processo de divisão celular e a distribuição dos
cromossomos no fenômeno que chamou de mitose,
conseguindo comprovar como a multiplicação das células
ocorria.
Os princípios gerais que fundamentam a teoria celular são os
seguintes:27 mar. 2024.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788582714065/pageid/554
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular.
10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2023.
Aula 4
Citosol e Citoesqueleto
Citosol e Citoesqueleto
Citosol e Citoesqueleto
Olá, estudante! Vamos dar sequência ao estudo das células,
as unidades básicas fundamentais à vida. Além de estruturar
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
os organismos vivos, elas são responsáveis pelas
funcionalidades do nosso corpo. Você já parou para pensar
nos diversos tipos celulares que compõem o nosso corpo? As
células têm estruturas distintas, mas como elas conseguem
manter as suas respectivas formas? Nesta videoaula
aprofundaremos nossos estudos sobre as células a partir da
compreensão do citoplasma e do citoesqueleto, verificando
suas composições e funções. Preparado? Então, vamos lá!
Faça o download do arquivo
Ponto de Partida
Ponto de Partida
As células possuem diversas estruturas, cada uma com
atribuições bem definidas e de vital importância para o
funcionamento do organismo, como a membrana celular.
Nesta aula investigaremos as funções e a composição do
citosol e do citoesqueleto. Você saberia dizer qual é a
localização e a composição do citosol, também conhecido
como matriz citoplasmática?
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://content.cogna.com.br/content/dam/cogna/cms2/cc54a05f-8811-4abf-af4d-d6a898e076be/8811/fc0440e3-5ad2-5ea4-8dea-71ff2d8eedae.pdf
O citosol é o meio interno da célula, que se estende desde o
envoltório nuclear até a membrana plasmática. Essa é a
região em que ocorre a maioria das reações químicas
metabólicas e onde estão dispostos as organelas, os
ribossomos, o núcleo e os complexos enzimáticos,
representando 50% do volume do citoplasma. O citosol é
formado de água, proteínas, sais minerais, aminoácidos e
açúcares, constituindo um material coloide, de consistência
gelatinosa. Trata-se de uma estrutura comum às células
procariontes e eucariontes.
Já o citoesqueleto está presente somente nas células
eucariontes e possui uma função fundamental: é
responsável pelo transporte dos cromossomos no momento
da divisão celular. É formado por três redes de fibras
proteicas: os filamentos de actina, os microtúbulos e os
filamentos intermediários, todos compostos por diferentes
tipos de proteínas.
Como uma ferramenta de auxílio ao processo de
conhecimento, vamos analisar uma situação-problema na
intenção de aproximar os conteúdos teóricos da prática
profissional. Vamos lá!
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Durante uma de suas aulas para alunos da área da saúde,
um professor universitário iniciou um debate sobre a
importância das células e de todas as suas funcionalidades
no corpo dos organismos. Esse docente explicava sobre os
benefícios da prática de exercícios físicos para a saúde e sua
relação com as células. Inúmeras pesquisas comprovam que
a prática de exercícios de baixa e média intensidade auxiliam
na manutenção do bom funcionamento do sistema
imunológico, promovendo o aumento da produção das
células de defesa (linfócitos) do nosso organismo, por
exemplo.
Rapidamente, o professor notou uma conversa paralela
entre dois alunos a respeito de exercícios para hipertrofia e
intensidade de treinos. Com o intuito de obter a atenção
desses alunos, o professor resolveu ministrar uma aula
sobre hipertrofia, relacionando-a ao contexto celular.
Como um desses alunos, você saberia explicar a estrutura e
o funcionamento das células para que ocorra a hipertrofia
do músculo? Quais componentes da célula estão envolvidos
nesse processo? A estrutura e a forma de todas as células
são iguais?
Vamos Começar!
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Vamos Começar!
A membrana plasmática separa o citoplasma do meio
extracelular e ajuda a manter constante o meio intracelular,
que é diferente do extracelular.
O citoplasma é de extrema importância para a célula, pois
desempenha diversas funções essenciais para sua
sobrevivência e funcionamento. Nas células eucariontes, o
citoplasma é uma região celular que preenche o espaço
entre a membrana plasmática e o núcleo em células
eucarióticas. É composto por diversas estruturas, que
incluem o citosol, as organelas (ribossomos, mitocôndrias,
retículo endoplasmático, entre outras) e o citoesqueleto. O
citosol é o fluido no qual estão imersas várias organelas
celulares, e o citoesqueleto corresponde a uma rede de
filamentos que dá suporte estrutural à célula e auxilia no
movimento celular. Nas células procariontes, como
bactérias, o citoplasma também está presente, mas não há
uma distinção clara entre citoplasma e citosol, pois tais
células não possuem núcleo definido ou organelas
membranosas. Em vez disso, o material genético está
disperso no citoplasma, em uma região chamada nucleoide.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
O citoplasma é organizado pelo citoesqueleto, constituído
pelos microtúbulos, filamentos de actina e filamentos
intermediários. Os microtúbulos e os microfilamentos de
actina, com a cooperação das proteínas motoras, participam
dos movimentos celulares e dos deslocamentos de partículas
dentro das células. Observe na Figura 1, a seguir, a estrutura
da célula eucarionte e a localização do citoplasma.
Figura 1 | Célula eucarionte. Fonte: Wikimedia Commons.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Citosol: constituição e função
O citosol é composto principalmente por água (70 a 85% do
conteúdo), íons (K+, Mg+2, entre outros), proteínas solúveis
(enzimas necessárias para as reações celulares, proteínas
estruturais, canais iônicos e receptores), açúcares e outras
moléculas orgânicas e inorgânicas. Desse modo, o citosol
serve como meio para diversas reações bioquímicas e
processos metabólicos essenciais, além de fornecer suporte
estrutural para as organelas celulares.
No citoplasma podemos encontrar as inclusões, estruturas
não membranosas que são compostas por produtos de
reserva, pigmentos ou outras substâncias acumuladas pela
célula. Essas inclusões podem variar amplamente de acordo
com o tipo celular e necessidades metabólicas específicas.
Elas desempenham papéis importantes no metabolismo
celular, armazenamento de energia e proteção contra danos.
Algumas inclusões podem armazenar moléculas de
glicogênio como reserva energética, formando inclusões de
glicogênio, as quais podem ser encontradas, por exemplo,
em células musculares e hepatócitos. Outras células podem
acumular lipídios em forma de gotículas de gordura, também
para reserva de energia. Além disso, pigmentos produzidos
pela própria célula ou vindos do meio externo podem ser
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
armazenados no citoplasma. Dentre os principais pigmentos,
destacamos os grânulos de melanina, presentes nas células
da pele, e a lipofuscina, pigmento pardo que se acumula em
algumas células de vida longa, como neurônios e células
musculares cardíacas.
Diferentemente do que se imagina, o citoplasma não é
estático. As substâncias estão em constante movimento no
seu interior. Um dos movimentos que ocorre no citoplasma
é a ciclose, um movimento circular ou em espiral de
citoplasma observado principalmente em células vegetais.
Esse movimento abrange o deslocamento de organelas e
outras estruturas celulares ao longo do citoesqueleto, sendo
importante para o transporte de nutrientes e organelas
dentro da célula. Outro movimento que pode ser verificado
no citoplasma é o chamado fluxo citoplasmático. Refere-se
ao movimento direcional do citoplasma que transportaorganelas e partículas celulares em uma direção específica.
Esse movimento é mediado por microtúbulos e filamentos
de actina, os quais funcionam como trilhas para o transporte
intracelular. Muitas organelas celulares, como mitocôndrias,
cloroplastos, lisossomos e vesículas de transporte, também
são capazes de se mover ativamente pelo citoplasma. Trata-
se de movimentos essenciais para funções celulares como
metabolismo energético, fotossíntese, digestão intracelular e
transporte de materiais. Assim, os movimentos
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
citoplasmáticos são cruciais para o funcionamento adequado
das células, permitindo a distribuição eficiente de
substâncias e organelas. Além disso, cumprem tarefas
importantes em processos celulares como o crescimento, a
divisão celular e a resposta a estímulos ambientais.
Siga em Frente...
Siga em Frente...
Citoesqueleto: características
estruturais e funções
Como aprendemos, o citoesqueleto está localizado no citosol
e é uma estrutura composta por uma rede complexa de
filamentos proteicos interligados, uma espécie de esqueleto
presente nas células eucariontes. O citoesqueleto é a
estrutura responsável por manter a forma e a sustentação
das células. No entanto, também está relacionado a vários
processos dinâmicos, fornecendo suporte mecânico, como
movimentação celular, divisão celular e transporte de
organelas e outras estruturas citoplasmáticas. É considerado
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
um processo evolutivo que distingue as células eucariontes
das células procariontes. Estas últimas, por não terem um
núcleo definido e organelas, apresentam fibras semelhantes
às que formam o citoesqueleto, mas diferentes em sua
composição.
O citoesqueleto das células eucariontes é composto por três
tipos de filamentos: os microfilamentos (filamentos de
actina), os filamentos intermediários e os microtúbulos. Além
dos filamentos, o citoesqueleto é constituído de um conjunto
de proteínas acessórias: proteínas reguladoras, responsáveis
por regular o aparecimento ou desaparecimento, bem como
o alongamento ou encurtamento, dos filamentos; proteínas
ligadoras, que ligam os filamentos uns aos outros ou a
demais componentes presentes na célula; e as proteínas
motoras, que transportam macromoléculas e organelas no
citoplasma e fazem com que haja deslizamento de
filamentos paralelos e contíguos em direções opostas,
permitindo a motilidade.
Cada tipo de filamento existente no citoesqueleto apresenta
propriedades mecânicas distintas e é formado por
subunidades proteicas diferentes. Os microtúbulos são
estruturas cilíndricas longas e ocas. A unidade estrutural
básica dos microtúbulos é um dímero de tubulina, que
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
consiste em duas subunidades: a-tubulina e ß-tubulina.
Esses dímeros se organizam longitudinalmente para formar
protofilamentos, os quais, por sua vez, se associam
lateralmente para formar uma folha cilíndrica. Geralmente,
os microtúbulos são compostos por 13 protofilamentos
dispostos paralelamente, o que confere uma estrutura
altamente estável. Os microtúbulos exibem uma polaridade
funcional, apresentando uma extremidade “mais” (+) e uma
extremidade “menos” (-), que se formam pela maneira com
que as subunidades de tubulina se adicionam e se dissociam
dos microtúbulos, processos chamados de polimerização e
despolimerização, respectivamente. No extremo do “mais”,
há uma taxa de adição de subunidades de tubulina superior
à taxa de remoção, enquanto no extremo do “menos” a taxa
de remoção é maior que a taxa de adição. Assim, uma
extremidade pode acumular ou liberar dímeros de tubulina
em uma velocidade bem mais alta do que a outra, crescendo
e encolhendo significativamente durante as atividades
celulares. A presença da polaridade também permite que as
proteínas motoras e outras moléculas associadas aos
microtúbulos manifestem um comportamento direcionado,
movendo-se ao longo do microtúbulo em uma direção
específica. Isso é possível porque as subunidades de tubulina
não são simétricas. Nesse contexto, a-tubulina e ß-tubulina
têm estruturas ligeiramente diferentes, resultando em uma
orientação específica ao longo do microtúbulo. Nos
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
eucariontes animais, os microtúbulos crescem a partir do
centrossomo, na maioria das vezes localizado próximo ao
núcleo da célula. O centrossomo é composto por um par de
centríolos, cada qual constituído de nove conjuntos de
microtúbulos triplos arranjados em anel. Os centrossomos
desempenham um papel fundamental na formação do fuso
mitótico, uma estrutura constituída de microtúbulos que se
estende entre os centrossomos opostos durante a divisão
celular. Os microtúbulos do fuso mitótico são nucleados a
partir dos centrossomos e se organizam em feixes que
ajudam a separar os cromossomos ao longo da divisão
celular, garantindo uma distribuição correta do material
genético para as células-filhas. Além disso, os centrossomos
estão envolvidos em outros processos celulares que
dependem da dinâmica dos microtúbulos, como o
posicionamento do complexo de Golgi, o transporte
intracelular de organelas e vesículas, e a formação de cílios e
flagelos.
Os cílios e flagelos são projeções celulares que se estendem
a partir da superfície da célula, sendo compostos por
arranjos organizados de microtúbulos. Os cílios são
estruturas curtas e numerosas que se projetam da superfície
celular e estão relacionados com o movimento. Eles são
encontrados em grande quantidade em células epiteliais, nas
quais são responsáveis pelo movimento de fluidos sobre a
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
superfície da célula. Por exemplo, nos tratos respiratório e
reprodutivo, os cílios ajudam a mover muco e gametas,
respectivamente. Cada cílio é ancorado por um corpo basal,
que atua como um centro organizador. O batimento
realizado pelos cílios se dá em chicote, impulsionando os
fluidos sobre a superfície celular. Já os flagelos são
estruturas mais longas e menos numerosas do que os cílios.
Contudo, cumprem uma função semelhante à dos cílios,
visto que também são utilizados para a locomoção da célula.
Um exemplo clássico é o movimento do espermatozoide,
dependente do batimento do flagelo. O padrão de batimento
do flagelo é geralmente descrito como sendo do tipo
“ondulante”, de modo que o flagelo se move em uma série
de curvas ondulatórias ao longo de seu comprimento. Essas
curvas começam na base do flagelo e viajam em direção à
extremidade distal, impulsionando o meio circundante para
frente. A função motora dos cílios e flagelos é mediada pela
atividade de proteínas motoras especializadas, como as
dineínas, que geram movimento deslizante entre os
microtúbulos do axonema. Esse movimento resulta na flexão
e ondulação dos cílios e flagelos, proporcionando a força
necessária para a propulsão ou movimentação dos fluidos
ao redor da célula.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Figura 2 | Estruturas do citoesqueleto. Fonte: adaptada de
Wikimedia Commons.
Os filamentos de actina, que compõem uma parte
importante do citoesqueleto celular, são estruturas
altamente organizadas e dinâmicas. Eles são formados
principalmente por monômeros de actina, uma proteína
globular altamente conservada encontrada em todas as
células eucarióticas. A estrutura do filamento de actina é
composta por duas cadeias polipeptídicas enroladas uma em
torno da outra, formando uma hélice dupla. Além disso, os
filamentos de actina podem ser organizados em estruturas
mais complexas por meio da interação com proteínas
associadas. Por exemplo, a actina pode se associar com
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
proteínas como a miosina para formar miofilamentos, que
são responsáveis pela contração muscular. Por causa de sua
estrutura, os filamentos de actina desempenham uma
variedade de funções essenciais na célula, dependendo dasproteínas acessórias a que se associam, constituindo
estruturas diferentes. Também participam de alguns
processos fundamentais, como:
Movimentação celular, em virtude de sua propriedade de
polimerizar e despolimerizar rapidamente). Um exemplo
é a movimentação dos glóbulos brancos – leucócitos – no
sistema imunológico.
Adesão celular, muito importante para a ligação entre as
células ou entre a célula e a matriz extracelular.
Englobamento de partículas (fagocitose).
Estruturação das microvilosidades (em células epiteliais).
Divisão celular (separação das duas células-filhas ao fim
da mitose, por causa da formação do anel contrátil –
citocinese).
Os filamentos de actina também participam da contração
muscular quando se ligam a uma proteína acessória – nesse
caso, a proteína motora miosina, que interage com a actina.
Juntas, elas são responsáveis pela contração do músculo.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Os filamentos intermediários apresentam uma espessura
menor que a dos microtúbulos e maior que a dos filamentos
de actina, sendo formados por uma variedade de proteínas
fibrosas, dependendo do tipo celular e da função específica.
A estrutura básica dos filamentos intermediários consiste em
múltiplas subunidades de proteínas que se enrolam em
hélices-alfa, que são estruturas helicoidais. Essas hélices, por
sua vez, se agrupam para formar dímeros, os quais se
associam lateralmente para produzir filamentos. Os
filamentos intermediários geralmente não possuem
polaridade distinta, como os microtúbulos e os
microfilamentos de actina. São abundantes em células
sujeitas a forças mecânicas, como as células epiteliais e
musculares, pois se deformam ao receber uma força,
apresentando uma grande resistência à ruptura. Assim,
demonstram capacidade de fortalecer e reforçar o
citoesqueleto celular, ajudando na proteção das células
contra danos e na manutenção da integridade estrutural e
funcional dos tecidos em ambientes sujeitos a estresse
mecânico. São predominantemente citoplasmáticos, embora
possam ser observados constituindo a lâmina nuclear, que
recobre internamente o envoltório nuclear.
O citoesqueleto é de grande importância para as células.
Como aprendemos, ele não é relevante somente pelo fato de
manter a sustentação das células, mas também por exercer
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
outras funções, como suporte mecânico à célula,
movimentação celular, formação de cílios e flagelos,
formação do fuso mitótico e movimento de organelas e
vesículas no interior da célula. Qualquer alteração em sua
estrutura pode prejudicar o perfeito funcionamento das
células, com a possibilidade de desencadear o
desenvolvimento de patologias.
Vamos Exercitar?
Vamos Exercitar?
Já obtivemos mais informações a respeito da estrutura da
célula, entendendo o que mantém a sua forma e a sustenta.
Também conhecemos os componentes responsáveis por
desempenhar diversas funções na célula, como a
movimentação celular e a execução de contrações
musculares. A partir de agora, vamos resolver a situação-
problema apresentada anteriormente.
Para conseguir propor uma solução ao caso, primeiro você
deve relembrar os conceitos apreendidos referentes ao
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
citoesqueleto, aos filamentos que o compõem e à função de
cada um deles.
O citoesqueleto, presente no citosol, é responsável por
sustentar a forma da célula. Trata-se de uma espécie de
esqueleto que, além de promover a sustentação, confere os
movimentos celulares. Composto por três tipos de
filamentos proteicos dispostos em uma espécie de rede, ele
se associa a diferentes proteínas, dependendo do tipo de
filamento e de célula, exercendo funções distintas.
Os filamentos de actina, filamentos intermediários e
microtúbulos que compõem o citoesqueleto têm
características próprias. São formados por meio da
polimerização de proteínas e podem resistir a tensões, ser
flexíveis e estáveis. Os filamentos citoplasmáticos, que
participam de vários fenômenos celulares, mas talvez sejam
mais conhecidos por auxiliar na contração muscular, são os
microfilamentos, mais finos e flexíveis, distribuídos ao longo
do citoplasma de todas as células eucariontes. Os filamentos
de actina são encontrados principalmente na parte mais
periférica da célula (córtex celular), sendo formados pela
proteína actina. Para participar do fenômeno de contração
muscular, eles precisam se unir a proteínas acessórias (nesse
caso, a proteína motora miosina). As miosinas são capazes
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
de hidrolisar ATP em ADP quando se associam aos
filamentos de actina, promovendo o deslizamento de um
filamento sobre o outro. É importante, neste momento,
salientar que o citoesqueleto está presente em todas as
células, porém, como estamos o relacionando às células
musculares, é necessário compreender essa estrutura nos
músculos esqueléticos e vinculá-la ao mecanismo de
contração e relaxamento muscular, contemplando os
sarcômeros. O processo de contração também abrange a
liberação de neurotransmissor (acetilcolina) por meio da
sinalização sináptica, o que envolve a bomba de sódio-
potássio na membrana plasmática, a liberação de íons de
Ca2+ pelo retículo sarcoplasmático e a interação com as
miofibrilas ou fibras musculares.
A prática de exercícios físicos estimula a produção de
proteínas pelas miofibrilas (fibras musculares), tornando-as
mais grossas. Com repetidas sessões de treinamento de
força, os músculos aumentam de tamanho, uma vez que os
estímulos mecânicos associados aos estímulos hormonais e
metabólicos resultam em hipertrofia muscular.
Saiba mais
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Saiba mais
O citoesqueleto é responsável por diferentes tipos de
movimentos celulares, como o movimento ameboide, a
contração muscular e o movimento de cílios e flagelos. O
movimento ameboide é realizado pelo eucarioto unicelular
Amoeba e por algumas células brancas do sangue. Esse tipo
de movimento é principalmente mediado pelos filamentos
de actina. Nesse caso, a célula estende pseudópodes em
direção ao ambiente circundante. Para conhecer mais
informações sobre os tipos de movimentos executados pelo
citoesqueleto, recomendo a leitura do capítulo 17, intitulado
“O citoesqueleto”, especificamente das páginas 593 a 598, do
livro Fundamentos da biologia celular, cujo link de acesso
está disponível a seguir.
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017.
Referências
Referências
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788582714065/pageid/591
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/97885827
14065/. Acesso em: 24 abr. 2024.
DE ROBERTIS, E. M.; HIB, J. Biologia celular e molecular. 16.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-
277-2386-2/. Acesso em: 27 mar. 2024.
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular.
10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2023.
Aula 5
Introdução à Biologia Celular
Videoaula de Encerramento
Videoaula de Encerramento
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
Olá, estudante! Por meio desta videoaula você ficará por
dentro de um assunto de grande relevância para sua prática
profissional: os componentes fundamentais que constituem
os seres vivos, conhecidos como células. A partir do estudo
da estrutura e do funcionamento das células, bem como da
interação entre elas, é possível compreender os processos
biológicosbásicos que participam da composição e atuação
dos organismos, além de conhecer a origem dos tecidos,
órgãos e sistemas de um organismo. Trata-se de um
conteúdo extremamente relevante para assimilarmos as
relações evolutivas dos seres vivos. O estudo das células
permite, ainda, o desenvolvimento de tecnologias, novos
tratamentos e medicamentos para inúmeras doenças,
garantindo melhores perspectivas para a nossa saúde.
Portanto, prepare-se para uma jornada fascinante pelo
mundo da biologia, em que cada descoberta nos aproximará
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
ainda mais da compreensão e apreciação da complexidade
da vida. Vamos lá!
Faça o download do arquivo
Ponto de Chegada
Ponto de Chegada
Para desenvolver a competência associada a esta unidade de
aprendizagem, que é “Identificar e distinguir as células
animais e vegetais, assim como a composição e as funções
da membrana plasmática e dos tipos de sinalizações
celulares”, você precisará, antes de tudo, compreender a
importância das unidades funcionais e estruturais que
compõem os organismos vivos, mais conhecidas como
células.
Em nossos estudos sobre células, aprendemos que todo o
conhecimento sobre as unidades funcionais dos organismos
vivos só se tornou possível após a criação do microscópio,
que viabilizou a ampliação das imagens de objetos muito
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://content.cogna.com.br/content/dam/cogna/cms2/cc54a05f-8811-4abf-af4d-d6a898e076be/8811/3a8ec437-6168-5a74-9110-946b93a3ba57.pdf
pequenos. Também foi a partir da microscopia que pudemos
compreender a teoria celular, a qual evidencia que todos os
seres vivos são formados por uma ou mais células, bem
como que elas são a menor unidade estrutural e funcional
de todos os seres vivos.
Exploramos, ainda, os tipos básicos das células, que são
classificadas em procariontes e eucariontes. As células
bacterianas, animais e vegetais se originaram dessa
classificação.
Todas as células apresentam estruturas que são comuns e
estão presentes em todos os organismos vivos, como a
membrana plasmática. Por meio do estudo da membrana
plasmática, identificamos sua importância como barreira
seletiva e exploramos os tipos de transporte através da
membrana, como a osmose e a difusão, processos
fundamentais para a absorção dos fármacos, por exemplo.
A partir da verificação da composição da membrana celular,
entendemos como as células se comunicam e coordenam
suas atividades, configurando um procedimento conhecido
como sinalização celular.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Aprofundamos a análise das células com a investigação do
citoplasma, outra estrutura crucial para o funcionamento do
organismo vivo. Ele é composto pelo citosol e citoesqueleto.
O citosol é uma estrutura comum às células procariontes e
eucariontes. Já o citoesqueleto está presente somente nas
células eucariontes e possui uma função fundamental: o
transporte dos cromossomos no momento da divisão
celular. Também é no citoplasma das células eucariontes que
encontramos organelas essenciais para as funções celulares,
como as mitocôndrias e os ribossomos.
Em conjunto, os conteúdos estudados revelam a
complexidade e a vitalidade das células no desempenho dos
organismos vivos.
É Hora de Praticar!
É Hora de Praticar!
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Para contextualizar sua aprendizagem, imagine a seguinte
situação: uma jovem estudante de medicina, de 25 anos,
integrante da equipe de vôlei da faculdade, começou a
apresentar sintomas de fraqueza durante as práticas de
atividade física intensas que antecediam o campeonato do
qual a sua equipe participaria. Além da fraqueza muscular, a
jovem passou a sentir falta de ar, cansaço excessivo e,
muitas vezes, uma sensação de visão dupla. Preocupada
com o seu rendimento para o campeonato, a jovem
conversou com um de seus professores da faculdade, que a
encaminhou para realizar alguns exames no hospital
universitário. Além dos testes laboratoriais, a aluna passou
por uma série de testes neurofisiológicos. Em um dos testes
laboratoriais, ela obteve resposta positiva a uma injeção com
medicamentos anticolinesterásicos (que agem nos
receptores neuromusculares, prevenindo a deterioração das
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
moléculas de acetilcolina e, consequentemente, melhorando
a força muscular). A jovem foi diagnosticada com miastenia
gravis, uma doença neuromuscular autoimune crônica,
caracterizada por vários graus de fraqueza dos músculos
esqueléticos do corpo. Atualmente, já existem muitas
terapias que ajudam a reduzir a fraqueza muscular e a
restabelecer a condição do paciente. Diante do caso, o
médico recomendou que a jovem iniciasse o tratamento com
o medicamento neostigmina, geralmente indicado para o
tratamento dessa doença. No entanto, também alertou a
jovem sobre possíveis sintomas com os quais ela poderia se
deparar durante o uso do medicamento, como
hipersecreção brônquica e salivar, e bradicardia (diminuição
da frequência cardíaca). Considerando a situação
apresentada, como você poderia relacionar a atuação da
acetilcolina com essa doença? Lembre-se da importância dos
sinalizadores celulares e de suas funções específicas,
incluindo a ação de um mesmo sinal em diferentes células.
Reflita
Para consolidar o que foi apreendido durante as aulas, reflita
sobre as seguintes questões:
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Como a compreensão das estruturas celulares, como a
membrana plasmática e o citoplasma, influencia nosso
entendimento sobre a interação entre os sistemas
biológicos e seu ambiente externo?
Qual é o papel da sinalização celular na coordenação das
atividades celulares e de que maneira ela afeta
processos como crescimento, desenvolvimento e
resposta a estímulos externos?
Explique a importância dos diferentes tipos de
transporte através da membrana celular (como difusão,
osmose, transporte ativo) na manutenção da
homeostase e no funcionamento adequado das células
em organismos multicelulares.
Resolução do Estudo de Caso
Para resolver a situação-problema descrita anteriormente,
você precisa se lembrar do papel dos sinalizadores celulares,
do modo como atuam diante de substâncias que se ligam a
receptores específicos e da maneira que desempenham uma
determinada resposta, a qual pode ser diferente em tipos
celulares distintos. A acetilcolina é um neurotransmissor,
molécula sinalizadora hidrossolúvel, que se liga a receptores
específicos na superfície das células e se comunica a partir
da sinalização sináptica. Esses receptores atuam como
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
transdutores de sinal que se ligam à molécula sinalizadora e
transmitem os sinais extracelulares para o interior da célula,
alterando o comportamento da célula-alvo que recebe o
sinal. A acetilcolina pode se ligar a receptores acoplados a
canais iônicos, agindo em células musculares esqueléticas de
forma rápida, o que provoca a contração muscular. Se
assimilarmos o uso do medicamento sugerido pelo médico
como um meio de controlar a doença, os efeitos colaterais
que podem ser ocasionados estarão relacionados à ação da
acetilcolina em outros tipos celulares, como as células
musculares cardíacas (ocasionando a redução da velocidade
de contração do coração) e as células das glândulas salivares
(provocando a secreção), que também possuem receptores
específicos para essa molécula sinalizadora. No caso das
células musculares cardíacas e das glândulas salivares, a
acetilcolina utiliza receptores acoplados à proteína G.
Assimile
O infográfico a seguir esquematiza a hierarquia da
organização biológica, começando com os átomos como
unidades básicas de matéria, que se combinam para formar
moléculas. As moléculas, por sua vez, são os blocos de
construção das células, os quais se agrupam para construir
tecidos. Diferentes tecidos se organizam para formar órgãos,
Disciplina
INTRODUÇÃOÀ BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
os quais trabalham juntos em sistemas para desempenhar
funções específicas no organismo como um todo. Por fim,
todos esses sistemas interagem para constituir organismos
completos.
Referências
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/97885827
14065/. Acesso em: 24 abr. 2024.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
DE ROBERTIS, E. M.; HIB, J. Biologia celular e molecular. 16.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-
277-2386-2/. Acesso em: 27 mar. 2024.
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular.
10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2023.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/Todos os seres vivos são formados por uma ou mais
células.
Toda célula se origina de outra preexistente.
A célula é a menor unidade estrutural e funcional de
todos os seres vivos.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
A atividade de um organismo depende da atividade de suas
células, e todas as reações metabólicas e bioquímicas
acontecem no interior das células. As células contêm
informações genéticas e hereditárias que são passadas para
outras células durante o processo de divisão celular.
Atualmente, afirma-se que as células são formadas por três
partes básicas (a membrana, o citoplasma e o núcleo) e
possuem basicamente a mesma constituição química.
Microscopia
O estudo das células não seria possível sem a descoberta do
microscópio, um instrumento essencial para o
desenvolvimento da citologia, que revolucionou o
conhecimento científico.
O objetivo da microscopia é permitir a distinção de detalhes
não observáveis a olho nu, por meio de imagens ampliadas
de um objeto. As células, além de minúsculas, também são
incolores e transparentes, e a descoberta de suas principais
características internas está relacionada à evolução dos
microscópicos, à derrubada da teoria da geração espontânea
e aos “seres invisíveis” causadores de doenças. O
microscópio viabilizou uma evolução no conhecimento sobre
o funcionamento e tratamento de doenças.
Vamos conhecer mais detalhes sobre esses instrumentos tão
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
importantes e revolucionários para a ciência?
Os primeiros microscópios eram muito simples,
apresentando apenas uma lente, o que restringia os
resultados dos trabalhos realizados. Mais tarde, no final do
século XIX, surgiram os primeiros microscópios binoculares,
com um conjunto de lentes objetivas que permitiam uma
visualização melhor. Trata-se dos microscópios ópticos (MO),
também conhecidos como microscópios de luz. O feixe
luminoso projetado pelo microscópio, ao atravessar a célula
ou outro material de estudo, penetra na lente objetiva (de
cristal) e refrata a luz, projetando uma imagem aumentada
do material em 100 a 1.000 vezes.
Em 1933, Ernst Ruska inventou o microscópio eletrônico, um
grande avanço na microscopia que rendeu-lhe um Prêmio
Nobel de Física. O microscópio eletrônico (ME) possui um
poder de resolução muito maior e utiliza em sua tecnologia
feixes de elétrons e lentes eletromagnéticas para observar o
objeto, com possibilidade de ampliação em até 300 mil
vezes. Isso contribui para a detecção de estruturas não
visíveis pelo microscópio óptico.
Observe na Figura 1, a seguir, o poder de resolução da
microscopia luminosa e eletrônica.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Figura 1 | Comparação do poder de resolução do olho nu em
microscopia luminosa e eletrônica. Fonte: Alberts et al.
(2017).
Células procariontes e
eucariontes
Há apenas dois tipos básicos de células: procariontes e
eucariontes. As células procariontes (pro: primeiro, e cario:
núcleo), também chamadas de procarióticas, são células
bem simples, consideradas primitivas. Quando comparadas
a outro tipo de célula, são consideradas bem menores. Tais
células são caracterizadas pela escassez de membranas – em
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
geral, a membrana plasmática é a única membrana presente
nesse tipo de célula. O seu material genético fica disperso no
citoplasma, uma vez que ela não tem núcleo. Nesse caso, o
DNA se apresenta na forma de anel e não está associado a
proteínas (histonas). A molécula de DNA se enrola, formando
um bloco denso chamado de nucleoide. O citoplasma não é
compartimentado pelo fato de tais células não possuírem
citoesqueleto, e sua forma é definida por uma parede
celular, uma cobertura resistente que serve como proteção
para a célula (proteção mecânica). Essas células possuem
formas simples e variadas, como esferas, bastonetes ou
hélices, e, em alguns casos, podem formar colônias.
Os seres vivos que contêm células procariontes são
denominados procariotas: são as bactérias e cianobactérias
(cianofíceas ou algas azuis). A bactéria Escherichia coli é a
célula procariota mais estudada em função de sua estrutura
simplificada e rápida multiplicação.
Já as células eucariontes (eu: verdade, e cario: núcleo)
possuem um núcleo bem individualizado e delimitado pelo
envoltório nuclear. Geralmente, há um núcleo por célula,
mas algumas células podem ter mais de um núcleo. São
células mais complexas e maiores do que as procariontes,
fazendo-se presentes nos protozoários, fungos, algas,
plantas e animais.
As células eucarióticas são caracterizadas pela riqueza de
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
membranas. Além da membrana plasmática e da membrana
nuclear, possuem compartimentos internos menores,
denominados organelas citoplasmáticas, responsáveis por
processos metabólicos. O material genético está separado
do citoplasma por uma membrana dupla, chamada de
carioteca. Nessa célula, os filamentos de DNA se ligam a
proteínas histonas e formam filamentos denominados
cromatina. Dentro da cromatina são encontrados os
nucléolos. As células eucariontes realizam um processo de
divisão mais complexo, que envolve os mecanismos de
mitose e meiose, os quais serão estudados mais adiante. A
variabilidade de formas das células eucarióticas é grande e,
geralmente, a sua função específica é o que as define.
Com o sistema de organelas, as células eucariontes
aumentaram a sua eficiência, atingindo tamanhos maiores
sem sofrer prejuízo no desempenho de suas funções.
Agora que já conhecemos as principais diferenças entre as
células procariontes e eucariontes, como podemos distinguir
a célula animal da célula vegetal, sendo que ambas são
células eucariontes? A presença ou a ausência de
determinadas organelas citoplasmáticas é o que as
diferenciará. Vamos saber mais detalhes sobre esse assunto
a seguir.
Siga em Frente...
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Siga em Frente...
Célula animal e vegetal
Muitos componentes celulares são comuns às células
animais e às células vegetais, porém podemos notar
diferenças marcantes entre eles. A célula animal é uma
célula eucarionte presente nos animais do Reino Animalia e
é caracterizada por não ter parede celular, sendo delimitada
pela membrana plasmática, responsável por demarcar e
proteger a célula. A célula animal, assim como as bactérias,
possui membrana plasmática, citoplasma e ribossomos. O
citoplasma é constituído pelo citosol, o qual, por sua vez, é
composto por água, proteínas, íons, aminoácidos, enzimas,
entre outros elementos. Dispersas no citoplasma,
diferentemente das bactérias, nessas células encontramos
as organelas citoplasmáticas, como os ribossomos, vesículas,
retículo endoplasmático liso e rugoso, aparelho de Golgi,
microtúbulos, citoesqueleto, lisossomos (organela exclusiva
das células animais), centríolos, vacúolos, mitocôndrias e
peroxissomos. Essas organelas são estruturas intracelulares
com funções bem definidas encarregadas do funcionamento
das células, promovendo atividades como digestão,
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
respiração, sintetização e transporte de proteínas, entre
outras ações.
A célula vegetal também é uma célula eucarionte, sendo
muito semelhante à célula animal: tem núcleo, ribossomos,
retículo endoplasmático rugoso e liso, complexo de Golgi,
citoesqueleto, mitocôndrias, ente outros componentes.
Contudo, pelo fato de apresentarem diferenças estruturais e
metabólicas, essas células contêm alguns componentes
exclusivos. As células vegetais possuem a parede celular,
responsável pela proteção das células e dos vacúolos, uma
vez que os vacúolos das células vegetais são muito maiores
do que os das células animais e podem ocupar quase todo o
volume celular.
Por causa de sua capacidade de produzir o próprio alimento,
ou seja, por serem autotróficas, essas células contam com
uma organela específica para efetuar a fotossíntese:os
plastos (ou plastídeos). Os plastos são diferenciados de
acordo com a função que exercem e podem ser classificados
como cromoplastos (possuem pigmentos coloridos, como
carotenoides e xantofilas), leucoplastos (sem pigmentos,
armazenam lipídeos, amido e proteínas) e cloroplastos (têm
o pigmento da clorofila, responsável pela absorção da luz e
realização da fotossíntese). Outra organela presente
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
somente em células vegetais é o glioxissomo, semelhante ao
peroxissomo, porém especializado, o qual é essencial na
germinação de sementes.
Estamos chegando ao fim desta aula, mas não podemos
deixar de comentar a respeito de um grupo biológico
extremamente importante: os vírus. Afinal, os vírus são
considerados um organismo vivo?
Os vírus são estruturas muito pequenas, visíveis somente
com a microscopia eletrônica. São conhecidos pelas doenças
que causam aos seres humanos, animais e plantas. Uma das
principais características desses organismos, a qual os
diferencia de outros seres vivos, é o fato de não possuírem
células. Ou seja, os vírus são acelulares.
São formados apenas por uma molécula de DNA ou RNA
(material genético), envolto por uma estrutura conhecida
como capsídeo, composta por proteínas. Os vírus são
considerados parasitas intracelulares obrigatórios, pois
dependem de uma célula hospedeira viva para replicar o seu
material genético. Eles não possuem metabolismo próprio e
acabam utilizando todas as organelas e enzimas de uma
célula para se reproduzir, prejudicando, assim, as
funcionalidades da célula.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Há controvérsias em relação à classificação dos vírus. Com
base nas considerações científicas, se analisarmos a
propriedade que os seres vivos têm de se reproduzir, de
evoluir em resposta ao ambiente e de apresentar uma
variabilidade, os vírus devem, então, ser considerados
organismos vivos. No entanto, pelo fato de não possuírem
metabolismo próprio, muitos cientistas acreditam que os
vírus deveriam ser categorizados apenas como partículas
infecciosas, entidades sem vida, em vez de seres vivos
propriamente ditos.
Vamos Exercitar?
Vamos Exercitar?
Todos os seres vivos são formados por células, desde o ser
humano até os microrganismos, os quais são responsáveis
por diversas interações na natureza e podem ser
encontrados no ar, no solo e, inclusive, no homem.
Agora que você já aprendeu mais detalhes a respeito das
células, vamos resolver a situação-problema descrita no
início desta aula. A paciente com suspeita de peste negra
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
apresentou diversos sintomas característicos da doença que
são causados por alterações nas células resultantes de ações
das células bacterianas.
As bactérias são células procarióticas formadas por
membrana plasmática, parede celular e nucleiode, material
genético que está disperso no citoplasma. A peste negra,
também conhecida como peste bubônica, é uma doença
grave e muitas vezes fatal provocada por um cocobacilo
Gram-negativo em forma de bastonete Yersinia pestis. Essa
bactéria pode ser transmitida a partir da picada da pulga ou
de roedores infectados.
Saiba mais
Saiba mais
Todos os seres vivos são formados por células. Apesar das
diferenças entre os organismos, todos têm em comum os
seguintes componentes: membrana plasmática, material
genético e citoplasma.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Mesmo que todas as células possuam uma estrutura básica
comum, existem variantes em cada tipo, em número
suficiente para originar a enorme diversidade de formas
vivas que conhecemos até os dias de hoje. Além disso, as
células que formam um indivíduo pluricelular não são todas
iguais. Existem grupos celulares distintos encarregados de
desempenhar diferentes funções e originados por meio de
um processo denominado diferenciação celular. Por
exemplo, no nosso corpo existem cerca de 300 tipos
distintos de células, cada uma desempenhando uma tarefa
específica. De maneira geral, independentemente do
formato, todas as células são constituídas de um envoltório
denominado membrana plasmática, de um citoplasma e de
material genético. Vale ressaltar, porém, que as células
procarióticas possuem material genético solto no citoplasma
e são pobres em membranas, enquanto as eucariontes têm
o núcleo delimitado por uma membrana nuclear.
Para conhecer mais detalhes sobre as unidades
fundamentais da vida, recomendo a leitura do capítulo 1,
intitulado “Células: as unidades fundamentais da vida”, do
livro Fundamentos da biologia celular.
Referências
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
Referências
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/97885827
14065/. Acesso em: 24 abr. 2024.
CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A célula. 4. ed.
Barueri, SP: Manole, 2019.
DE ROBERTIS, E. M.; HIB, J. Biologia celular e molecular. 16.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017.
Aula 2
Membranas celulares
Membranas celulares
Membranas celulares
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
Olá, estudante! Agora que você já conhece a célula, a
unidade fundamental da vida, nesta videoaula vamos
aprofundar nossa análise sobre um dos componentes mais
característicos das células: a membrana plasmática, ou
membrana celular. Você seguramente já ouviu falar em
“mosaico fluido”, “permeabilidade seletiva”, “uma camada
que tem medo da água e outra com afinidade por água”,
entre outras expressões semelhantes. Todas elas fazem
referência a algumas das características da membrana
celular. Preparado para saber mais? Vamos lá!
Faça o download do arquivo
Ponto de Partida
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://content.cogna.com.br/content/dam/cogna/cms2/cc54a05f-8811-4abf-af4d-d6a898e076be/8811/115ca26b-9bad-51b7-9855-97884ab72ed0.pdf
Ponto de Partida
A membrana plasmática é a estrutura que delimita todas as
células vivas. Ela separa o ambiente intracelular do ambiente
extracelular, controlando, assim, tudo o que entra e sai da
célula, por meio de transportes ativos (com gasto de energia)
ou passivos (sem gasto de energia). Além de delimitar a
célula e protegê-la de diversos agentes, a membrana celular
participa de processos de reconhecimento celular e
sinalização celular, da comunicação entre as células e de
outras funções comuns a algumas membranas.
Então, qual seria a importância da membrana celular na
saúde? Algumas doenças são causadas por alterações na
membrana plasmática e acabam conferindo risco à vida,
como o mal de Alzheimer e a fibrose cística. Além disso, a
absorção de fármacos está relacionada com o
funcionamento da membrana celular. Dependendo de sua
composição, essas substâncias conseguem penetrar mais
rápido pelas membranas, como no caso dos fármacos
solúveis em lipídios. Por essa razão, estudaremos não
apenas a composição da membrana plasmática, mas
também as suas funções, características e o transporte de
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
substâncias através da membrana, uma vez que esta é
seletiva, de modo que apenas algumas substâncias podem
entrar ou sair das células. Vale destacar, ainda, que, de
acordo com a concentração de moléculas no meio
intracelular em comparação ao meio extracelular, a
membrana efetua um transporte diferente.
Como uma ferramenta de auxílio ao processo de
conhecimento, vamos analisar uma situação-problema na
intenção de aproximar os conteúdos teóricos da prática
profissional. Vamos lá!
Uma multinacional farmacêutica abriu um processo seletivo
para a vaga de trainee em diversos setores e você foi um dos
candidatos aprovados. Você estáatuando no setor de
produção, especificamente na área de pesquisa,
desenvolvimento e testes dos medicamentos. O gestor que
está conduzindo o seu treinamento lhe apresentou ao
farmacêutico Carlos. Juntos, vocês farão alguns testes para
verificar a ação de fármacos nas células e entender como
eles atravessam a membrana celular para agir. Foi possível
aprender que os fármacos penetram a membrana
plasmática de quatro formas distintas: por difusão passiva,
por difusão passiva facilitada, por transporte ativo e por
pinocitose.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Qual a diferença entre esses modos de transporte? Existem
outros transportes realizados pela membrana plasmática?
Vamos Começar!
Vamos Começar!
A membrana plasmática, ou celular, como também é
conhecida, é a estrutura que delimita a célula, ou seja, que
separa o meio intracelular do extracelular. Ela está presente
na superfície de todas as células, sejam estas procariontes
ou eucariontes, e é encarregada de manter a integridade da
célula e controlar o tráfego de substâncias que entram e
saem, formando uma barreira seletiva com uma estrutura
complexa e organizada. Por causa de sua diminuta
espessura, com cerca de 7 a 10 nm, não pode ser visualizada
em microscópio óptico, o que torna necessária a utilização
da microscopia eletrônica, a qual possibilitou a identificação
das características e composição das membranas
plasmáticas, concluindo que a estrutura básica das
membranas biológicas é semelhante em todos os tipos
celulares. Vamos conhecer, a seguir, mais detalhes sobre
essa membrana.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Composição e funções
Todas as membranas plasmáticas consistem em uma
bicamada de fosfolipídio contendo moléculas de proteínas
inseridas. Dessa maneira, a composição básica da
membrana plasmática inclui moléculas de lipídios, proteínas
e cadeias de carboidratos ligados aos lipídios e às proteínas.
A proporção desses componentes varia conforme o tipo de
célula. Por exemplo, as membranas de mielina (que
recobrem fibras nervosas) possuem 80% de lipídios,
enquanto as membranas de eritrócitos (glóbulos vermelhos)
têm cerca de 40% de sua massa composta por lipídios, e o
restante é distribuído entre os demais constituintes.
O primeiro componente da membrana celular que
investigaremos é o lipídio. Os lipídios associados às
membranas são moléculas com uma extremidade hidrofílica
e uma cadeia hidrofóbica. Mas o que isso significa?
As moléculas que apresentam a região hidrofílica têm
afinidade com a água, sendo solúveis em meio aquoso. Isso
acontece porque elas são moléculas polares. Já a região
hidrofóbica dessas moléculas tem aversão à água e é
insolúvel em meio aquoso, mas solúvel em lipídios e
considerada apolar. As moléculas que carregam essas
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
características são consideradas anfipáticas, ou seja,
possuem regiões hidrofílicas e hidrofóbicas.
Os lipídios mais abundantes da membrana são os
fosfolipídios, pelo fato de conterem grupos fosfato. Os mais
comumente encontrados nas membranas celulares são os
fosfoglicerídeos, esfingolipídios, colesterol e glicolipídios.
Graças às suas propriedades anfipáticas, os fosfolipídios, em
meio aquoso, formam uma dupla camada ou bicamada, com
porções hidrofóbicas voltadas para o interior da célula e
extremidades hidrofílicas voltadas para o meio exterior
aquoso. Essa característica é essencial para a manutenção
da bicamada lipídica, uma estrutura básica universal da
membrana plasmática, assim como de outras membranas
biológicas que, associadas a proteínas, constituem um
mosaico fluido, sobre o qual estudaremos mais adiante.
As proteínas podem ser consideradas o segundo maior
componente das membranas plasmáticas, cuja atividade
metabólica depende das proteínas. Cada tipo de membrana
tem proteínas específicas, responsáveis pelas funções da
membrana (Junqueira; Carneiro, 2023). Existem dois grandes
grupos de proteínas: as integrais (ou intrínsecas) e as
periféricas (ou extrínsecas), classificadas de acordo com a
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
facilidade com que são extraídas da bicamada lipídica. Elas
atravessam a bicamada lipídica e auxiliam em quase todas as
funções da membrana. Também estão envolvidas no
transporte através da membrana e na comunicação celular.
As proteínas encontram-se agrupadas pela membrana
conforme as suas especialidades, uma vez que são as
principais responsáveis pela atividade da membrana
plasmática.
As proteínas existentes na membrana podem ser: integrais,
quando estão integradas à membrana e firmemente
associadas aos lipídios; transmembranas, quando
atravessam a membrana de um lado a outro; e periféricas,
quando são extrínsecas e não estão associadas aos lipídios.
Por fim, os outros componentes da membrana celular são os
carboidratos (oligossacarídeos). Encontrados na superfície
externa das células, eles podem estar associados às
proteínas (glicoproteínas) ou aos lipídios (glicolipídios).
Quando associados às proteínas, os carboidratos formam
marcadores celulares, os quais permitem que as células
reconheçam umas às outras.
A região composta por glicoproteínas e glicolipídios é
denominada glicocálice, ou glicocálix, e exerce importantes
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
funções para a célula, as quais abrangem proteção contra
lesões de natureza química e mecânica, capacidade de
adsorver água (evitando ligações indesejadas entre células),
reconhecimento celular e adesão celular (importante para a
criação de tecidos).
Conhecendo a composição básica das membranas
plasmáticas, podemos concluir que elas estão envolvidas em
processos vitais das células, como: proteção das estruturas
celulares; permeabilidade seletiva (no controle de entrada e
saída de substâncias da célula); delimitação do conteúdo
intracelular e extracelular (mantém a integridade da célula);
transporte de substâncias essenciais ao metabolismo celular
(com o auxílio das proteínas); suporte físico para enzimas
que ficam fixadas nela; reconhecimento de substâncias; e
comunicação celular (por meio de receptores específicos na
membrana).
Características da membrana
plasmática
Além de sua propriedade de permeabilidade seletiva,
controlando o fluxo de substâncias na célula, a membrana
plasmática possui outras duas características marcantes:
fluidez e assimetria.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Para representar a estrutura dinâmica e complexa da
membrana plasmática, formada por uma bicamada lipídica,
constituída de proteínas e carboidratos, foi proposto, em
1972, o modelo de mosaico fluido, idealizado por Singer e
Nicholson. O modelo foi assim denominado porque a
membrana plasmática se assemelha a um mosaico
composto por uma combinação de proteínas e lipídios
(fosfolipídios).
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Figura 1 | Modelo de mosaico fluido da membrana
plasmática. Fonte: adaptada de Wikimedia Commons.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
A bicamada da membrana é formada por fosfolipídios,
moléculas anfipáticas que encontram-se em constante
deslocamento, permitindo a fluidez da membrana. As
moléculas de proteínas presentes na bicamada da
membrana estão dispostas com a sua parte hidrofílica em
contato com a região aquosa da célula. Algumas proteínas
podem deslocar-se lateralmente, comprovando que a
membrana é um fluido capaz de viabilizar a movimentação
das proteínas dentro de uma matriz lipídica líquida
(Junqueira; Carneiro, 2023).
É importante termos o conhecimento de que a membrana
plasmática de algumas células apresenta especializações de
funções. Nesses casos, as regiões da membrana sofrem
determinadas modificações, especializando-a para uma
atividade mais exclusiva, como absorção de substâncias,
aderência, locomoção e comunicação intracelular. Alguns
exemplos mais conhecidos dessas especializações são:
Microvilosidades:prolongamentos digitiformes
encontrados na superfície de células do intestino e rins,
os quais aumentam a absorção de nutrientes.
Desmossomos: estruturas formadas pela membrana
com a função de manter as células unidas umas às
outras, aumentando a adesão entre elas. São
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
encontrados em vários pontos da superfície da
membrana plasmática.
Cílios e flagelos: estruturas citoplasmáticas anexas à
membrana plasmática, geralmente com função de
locomoção. Os flagelos, por exemplo, são encontrados
em espermatozoides, enquanto os cílios estão presentes
nas vias respiratórias, auxiliando na defesa (retenção de
impurezas).
Siga em Frente...
Siga em Frente...
Tipos de transportes através da
membrana plasmática
A membrana plasmática, como aprendemos, não apenas
separa o meio intracelular do extracelular, mas também
controla a entrada e a saída de substâncias da célula,
formando uma barreira que facilita ou dificulta a passagem
de moléculas. Por essa razão, é denominada membrana
semipermeável ou com permeabilidade seletiva. O
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
transporte de substâncias através da membrana pode
ocorrer de diferentes maneiras, dependendo das
características das substâncias e das estruturas presentes
em cada uma das células.
Para compreender os diversos tipos de transportes da
membrana plasmática, precisamos, antes de tudo, saber
quais são as substâncias que passam pelas membranas,
conhecidas como soluto (íons ou pequenas moléculas que
são dissolvidas) e solvente (meio líquido no qual o soluto é
dissolvido). E como ocorre o fluxo dessas substâncias na
membrana? As moléculas seguem um gradiente de
concentração. Isso significa que elas sempre seguem do local
de maior concentração para o local de menor concentração,
até que a distribuição das moléculas seja uniforme. Além
disso, para manter o equilíbrio, o intercâmbio de substâncias
passa a ser proporcional. Dessa maneira, podemos
caracterizar o meio intra e extracelular como isotônico,
quando a concentração de soluto é igual no meio interno e
externo da célula; hipertônico, quando a concentração de
soluto é maior em relação ao solvente no meio; e hipotônico,
quando a concentração de soluto é menor em relação ao
solvente no meio. Com base nessas informações, já
conseguimos entender que o tipo de substância e sua
respectiva concentração influenciam o tipo de transporte
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
que será adotado, o qual pode acontecer de forma ativa
(com gasto de energia) ou passiva (sem gasto de energia).
O transporte passivo é caracterizado pela passagem das
substâncias através da membrana plasmática, seguindo o
gradiente de concentração, da região mais concentrada para
a menos concentrada. Pode ocorrer tanto no interior das
células como entre as células e o meio externo. Existem três
tipos de transporte passivo: difusão simples, difusão
facilitada e osmose. Como podemos diferenciá-los?
Na difusão simples ou passiva, o soluto é transferido através
da membrana plasmática do meio mais concentrado para o
menos concentrado, podendo entrar ou sair da célula de
acordo com a disposição dessas concentrações nos meios
intra e extracelulares. Nesse caso, o soluto precisa ser
pequeno e apolar. A força que impulsiona o soluto para
dentro ou para fora da célula é a própria agitação térmica
das moléculas, não havendo gasto de energia (Junqueira;
Carneiro, 2023). A relação entre a concentração de O2 e CO2
nas células é resultante da difusão simples. A maioria dos
fármacos, por exemplo, pelo fato de apresentarem
moléculas pequenas, são capazes de atravessar a membrana
placentária por difusão, permitindo à gestante transferi-los
para o feto. No entanto, a insulina possui moléculas grandes
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
incapazes de atravessar a membrana da placenta por meio
da difusão.
Já na difusão facilitada, as moléculas que não conseguem
atravessar facilmente a membrana precisam do auxílio de
algumas proteínas com função transportadora, chamadas de
proteínas permeases ou carreadoras. Essas proteínas
transportam as substâncias (moléculas e íons) polares que
não são capazes de atravessar a parte dos fosfolipídios
(hidrofóbica) da membrana. Como exemplo, podemos citar a
molécula de glicose, algumas vitaminas e aminoácidos. As
proteínas que auxiliam nesse transporte são capazes de
mudar a sua conformação, de forma que passam a
reconhecer a substância que deve ser carregada, facilitando
o transporte, sem gasto de energia, a favor do gradiente de
concentração. Esse processo ocorre em uma velocidade
maior do que o processo de difusão simples.
Por fim, na osmose, a passagem do solvente acontece de
uma região com baixa concentração de soluto para uma
região mais concentrada. A entrada ou saída do solvente na
célula depende da quantidade de soluto presente, a qual é
controlada pela pressão osmótica, que atua no equilíbrio
dessas concentrações. Você provavelmente já ouviu alguém
dizer que, se jogarmos sal no corpo de uma lesma, ela
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
derrete, certo? Isso ocorre porque a concentração de sal é
muito maior no meio externo do que no corpo da lesma e,
por essa razão, a água, a partir do processo de osmose, sai
do corpo da lesma, provocando a sua morte.
Quando estudamos as células do sangue (hemácias) e as
inserimos em um meio hipotônico, a água passa, a partir da
osmose, para o interior da célula, que é mais concentrado.
Assim, a célula acaba inchando por ganhar água e pode até
mesmo estourar. Essas mesmas células inseridas em um
meio hipertônico perdem água para o meio e acabam
murchando. Muitas vezes, elas podem morrer ou ter as suas
funções comprometidas. O ideal é que as células estejam em
um meio isotônico, com a mesma pressão osmótica nos
meios intra e extracelular, permitindo a entrada e a saída de
água da célula com facilidade.
No transporte passivo ocorre a ação dos gradientes de
concentração, sem atuação celular ou gasto energético, o
que constitui um transporte físico. Então, como funciona o
transporte ativo? Ao contrário do transporte passivo, nesse
caso as substâncias são transportadas para a célula contra o
gradiente de concentração, do meio de menor concentração
(meio hipotônico) para um meio de maior concentração
(meio hipertônico), sendo necessário o gasto de energia.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Além dos processos de transporte descritos, muitas células
são capazes de transferir macromoléculas (proteínas,
polissacarídeos, etc.), além de partículas maiores visíveis ao
microscópio óptico, como bactérias e outros
microrganismos, por meio de alterações morfológicas da
superfície celular. As alterações morfológicas envolvem a
formação de vesículas e dobras que englobam o material a
ser introduzido na célula. Tais processos são conhecidos
como endocitose (transporte para o interior da célula) e
exocitose (transporte para o meio extracelular).
A endocitose abrange o englobamento e transporte de
partículas maiores, moléculas, solutos, pedaços de tecido,
microrganismos, entre outros elementos. Esse processo é
diferenciado pelo tipo de substância englobada,
distinguindo-se em fagocitose (englobamento de partículas
sólidas por pseudópodes) e pinocitose (englobamento de
partículas líquidas por meio de invaginações). As partículas
englobadas sofrem um processo de digestão intracelular por
auxílio de enzimas presentes nos lisossomos. Já o processo
de exocitose permite à célula a liberação ou excreção de
produtos metabólicos provenientes de digestão celular, bem
como de compostos sintetizados no interior da célula, em
grandes quantidades. O complexo de Golgi está envolvido
nesse processo de liberação de moléculas da célula para o
meio extracelular.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Vamos Exercitar?
Vamos Exercitar?
Você já conhecia muitos detalhes a respeitodas células, sua
importância para os seres vivos e sua composição. Agora, o
estudo de um de seus componentes, a membrana
plasmática, permitiu que você tivesse mais clareza sobre o
quão complexa é a organização das células.
Para compreender como os fármacos atravessam as
membranas celulares, precisamos nos lembrar dos dois
tipos de transportes que as membranas realizam: o
transporte passivo (sem gasto de energia) e o transporte
ativo (com gasto de energia). É importante frisar que o gasto
ou não de energia está vinculado ao gradiente de
concentração em relação aos meios intracelular e
extracelular. Quando o transporte de substâncias é efetuado
de um meio mais concentrado para um meio menos
concentrado, não há gasto de energia, porque o fluxo das
substâncias está a favor do gradiente de concentração. Ao
contrário, quando há gasto de energia, as substâncias
seguem em direção oposta ao gradiente de concentração,
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
movendo-se do meio menos concentrado para o meio mais
concentrado.
A difusão passiva, ou simples, e a difusão facilitada são
exemplos de transporte passivo. No contexto da difusão
simples, as substâncias transportadas são solutos pequenos
que conseguem atravessar a membrana, seguindo o
gradiente de concentração. Já na difusão facilitada, as
substâncias que não possuem afinidade com os lipídios, ou
íons que, mesmo pequenos, não conseguem atravessar
sozinhos a bicamada lipídica da membrana, recebem o
auxílio de proteínas carreadoras que as transportam através
da membrana, sem a necessidade de gasto de energia.
No transporte ativo, é necessário o gasto de energia.
Quando a energia é proveniente de uma molécula de ATP,
caracteriza-se o transporte ativo primário. Já quando a
energia utilizada é originada de outro processo, tem-se o
transporte ativo secundário. Como exemplo de transporte
ativo, podemos citar a bomba de sódio-potássio. A
pinocitose é um transporte feito por membranas que
englobam partículas líquidas e as transportam para o
interior das células a partir de um processo chamado de
endocitose, enquanto a fagocitose consiste no
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
englobamento de partículas sólidas também efetuado por
endocitose.
Saiba mais
Saiba mais
O transporte ativo pode ser dividido em transporte primário
e secundário. O transporte ativo primário usa uma fonte de
energia química, como o trifosfato de adenosina (ATP) ou
outro fosfato rico em energia, para ativar as proteínas
transportadoras e mover as substâncias através da
membrana contra o seu gradiente. Um exemplo é a bomba
de sódio-potássio. Já o transporte ativo secundário
(cotransporte) é caracterizado pela utilização de energia
indireta, por meio do uso de um gradiente eletroquímico
gerado pelo transporte ativo primário para mover outras
substâncias contra os seus gradientes. Para conhecer mais
informações sobre os tipos de transporte desenvolvidos na
membrana, recomendo a leitura do capítulo 3, intitulado
“Membranas celulares: permeabilidade das membranas”, do
livro Biologia celular e molecular.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
Referências
Referências
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/97885827
14065/. Acesso em: 24 abr. 2024.
DE ROBERTIS, E. M.; HIB, J. Biologia celular e molecular. 16.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-
277-2386-2/. Acesso em: 27 mar. 2024.
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular.
10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2023.
Aula 3
Sinalizações Celulares
Sinalizações Celulares
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582714065/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-277-2386-2/
Sinalizações Celulares
Olá, estudante! Agora que já sabe que as células são as
unidades fundamentais da vida e conheceu uma das
principais estruturas que as constituem, você compreenderá
como as células se comunicam. Já parou para pensar em
como ocorrem as comunicações entre as células que
compõem os diversos órgãos e o sistema do corpo humano?
Nesta videoaula você descobrirá como funcionam essas
comunicações entre as células e os fatores envolvidos em
todo esse processo. Preparado? Então, vamos lá!
Faça o download do arquivo
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
https://content.cogna.com.br/content/dam/cogna/cms2/cc54a05f-8811-4abf-af4d-d6a898e076be/8811/710b7027-b8af-5b10-a5fb-8e64feceb7e7.pdf
Ponto de Partida
Ponto de Partida
As células possuem diversas estruturas, cada uma com
funções bem definidas, como é o caso da membrana celular.
Aprendemos que a membrana plasmática é formada por
uma bicamada fosfolipídica e por proteínas inseridas nessa
dupla camada, as quais auxiliam em quase todas as
atividades celulares. Elas se encarregam de atividades que
incluem desde o transporte de substâncias, permitindo a
passagem para o interior ou exterior das células, até a
ancoragem para o citoesqueleto, cooperando na adesão das
células adjacentes formadoras de tecidos, além de
funcionarem como receptores da membrana no processo de
sinalização celular, que será o objeto de estudo desta etapa
de aprendizagem.
Mas o que é a sinalização celular? Esse complexo processo
de comunicação existente entre as células é fundamental
para o funcionamento dos organismos, principalmente dos
multicelulares, que precisam emitir sinais de uma célula a
outra para se comunicar. As células podem detectar o que
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
ocorre ao seu redor por meio de sinais advindos de células
vizinhas, de células mais distantes ou até mesmo de sinais
provenientes do meio exterior. A membrana plasmática e as
proteínas funcionam como transdutores de sinais, ou seja,
convertem um tipo de sinal ou estímulo em outro, o qual é
levado para outras células a partir de proteínas e enzimas.
Dessa maneira, as células recebem informações a respeito
das funções que deverão desempenhar, isto é, respostas
celulares que resultam em contração, secreção, crescimento,
diferenciação, propagação de um impulso nervoso, morte
celular, entre inúmeras outras ações. A compreensão desse
complexo sistema é crucial para o desenvolvimento de
pesquisas na área de biologia celular, nas interações de
fármacos com os receptores específicos da membrana, na
ação desses fármacos nas células e na elaboração de
metodologias terapêuticas e de diagnóstico para doenças,
como o câncer.
Nesta aula investigaremos como funciona a comunicação
entre as células e os requisitos necessários a esse processo,
que compreendem desde a molécula sinalizadora, a qual
contém o sinal emitido por uma célula emissora, até a
ligação dessa molécula a um receptor específico presente na
célula-alvo, que receberá o sinal. Entenderemos que nem
todos os sinais são recebidos por todas as células, pois isso
dependerá do tipo de molécula sinalizadora, do tipo de
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
receptor presente na membrana da célula e, ainda, da
distância com que os sinais são transmitidos entre as células.
As sinalizações acontecem por meio de sinais químicos ou
elétricos e podem ser classificadas em: dependentes de
contato, parácrina, sináptica e endócrina, de acordo com a
proximidade entre as células. Já os receptores existentes na
membrana celular que captam os sinais podem estar
localizados no interior das células ou em sua superfície, e
cada um deles é classificado em subtipos.
Como uma ferramenta de auxílioao processo de
conhecimento, vamos analisar uma situação-problema na
intenção de aproximar os conteúdos teóricos da prática
profissional. Vamos lá!
Uma multinacional farmacêutica abriu um processo seletivo
para a vaga de trainee em diversos setores e você foi um dos
candidatos aprovados. Você está atuando no setor de
produção, especificamente na área de pesquisa,
desenvolvimento e testes dos medicamentos. Você e o
farmacêutico Carlos estão trabalhando com um fármaco
antitireoidiano que diminui a quantidade de hormônio
produzido pela tireoide, auxiliando no tratamento de
pessoas que sofrem com o hipertireoidismo. Esse fármaco à
base de metimazol age reduzindo a quantidade de iodo e,
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
consequentemente, inibe a elevada taxa de T3 e T4 no
organismo, controlando a glândula da tireoide. No entanto,
alguns pacientes podem lidar com efeitos adversos e devem
ser analisados para elaborar a descrição na bula.
Considerando essa situação, na intenção de auxiliar Carlos
com os testes que fará, você saberia explicar como as células
se comunicam, ou seja, de que maneira ocorre a sinalização
celular no caso dos hormônios tireoidianos? Quais são os
fatores que devemos levar em conta na sinalização celular?
Como podemos classificar a molécula do hormônio
tireoidiano e os receptores das células-alvo envolvidas?
Vamos Começar!
Vamos Começar!
As sinalizações celulares são essenciais para que as células
decodifiquem os sinais recebidos do ambiente e de outras
células. Há uma diversidade de sinais que instigam a
comunicação intracelular, como estímulos físicos (luz,
temperatura), hormônios, neurotransmissores, patógenos,
entre outros. A sinalização celular é um complexo sistema de
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
comunicação que coordena as atividades e funções
celulares, seja em células procariontes ou eucariontes. Por
meio dos sinais recebidos, as células sabem como e quando
devem agir, atuando em processos que incluem desde a
formação de tecidos, síntese de anticorpos, multiplicação
celular até a coordenação do metabolismo e várias outras
atividades celulares.
Sinalizadores nas membranas
celulares
A base da comunicação celular surge com a emissão de um
sinal produzido por uma célula emissora e liberado no meio
extracelular. Esse sinal é enviado a partir de moléculas
sinalizadoras (ligantes), que podem ser proteínas, peptídeos,
aminoácidos, nucleotídeos, hormônios, gases e derivados de
ácidos graxos. As moléculas sinalizadoras “flutuam” no meio
extracelular até serem reconhecidas por uma proteína
receptora localizada na célula-alvo (célula que receberá o
sinal). É importante saber que nem todas as células podem
receber todos os sinais. A célula só receberá o sinal se tiver
uma proteína específica (receptor) para desempenhar tal
função. As proteínas receptoras são localizadas na superfície
das membranas, quando a molécula sinalizadora tem
natureza hidrofílica, ou no interior das células, citoplasma ou
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
núcleo, quando a natureza da molécula sinalizadora é
hidrofóbica.
Quando o ligante se prende à proteína receptora, a ligação
ativa o receptor, que, por sua vez, ativa uma ou mais
proteínas sinalizadoras intracelulares. Dessa maneira, a
mensagem é retransmitida por uma cadeia de mensageiros
químicos dentro da célula, possibilitando a resposta celular.
Ou seja, o sinal intercelular (entre as células) original é
convertido em sinal intracelular (dentro das células), o que
caracteriza a transdução do sinal. Isso possibilita que a
informação chegue ao alvo intracelular apropriado
(proteínas efetoras), o qual aciona a resposta. Cada célula é
programada para responder a combinações específicas de
moléculas sinalizadoras. A célula passa por mudanças que
permitem, por exemplo, em resposta, alterar a atividade de
um gene, modificar a indução de uma divisão celular, alterar
funções do metabolismo, formas e movimentos celulares,
entre outras ações. A troca de sinais químicos entre as
células regula quase todas as funções celulares, e um
mesmo sinal pode produzir diferentes efeitos, dependendo
do receptor ao qual ele se associa.
Para que ocorra a sinalização celular, tornam-se necessárias
as seguintes etapas:
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
1. Célula emissora realiza a síntese e liberação da molécula
sinalizadora.
2. Molécula sinalizadora é transportada até a célula-alvo.
3. Célula-alvo detecta o sinal por meio do receptor
específico (proteína receptora). Nessa fase, a molécula
sinalizadora altera a conformação do receptor, sendo
considerada o primeiro mensageiro.
4. O sinal é transmitido para o interior da célula (proteínas
de sinalização intracelular), podendo haver um
mensageiro secundário que retransmitirá esse sinal a
outra ou outras proteínas (proteínas efetoras), enzimas,
etc.
5. O sinal é recebido e ocorre a modificação do
metabolismo celular, bem como uma resposta da célula,
a qual pode estar relacionada à função ou ao
desenvolvimento celular.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Figura 1 | Sinalização intracelular. Fonte: Alberts et al.
(2017). 
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Tipos de sinalização
A sinalização celular pode envolver sinais químicos ou
elétricos, sempre abrangendo a transmissão do sinal de uma
célula emissora para uma célula receptora. Mas sabemos
que as células nem sempre estão próximas umas às outras,
como também que nem todas as células trocam sinais da
mesma maneira. Precisamos, então, considerar os diferentes
tipos de sinalização que ocorrem, sobretudo tomando como
base a distância que o sinal percorre no organismo para
alcançar a célula-alvo. Encontramos quatro categorias de
sinalização química nos organismos multicelulares:
sinalização dependente de contato, sinalização parácrina,
sinalização sináptica e sinalização endócrina.
Sinalização dependente de contato: acontece em contato
direto, quando as moléculas sinalizadoras permanecem
ligadas à membrana plasmática de uma célula e podem
interagir com receptores de uma célula adjacente.
Mostra-se importante durante o desenvolvimento
embrionário e a resposta imune. Em alguns casos, as
células podem não estar tão próximas umas das outras,
e as células se comunicam estendendo prolongamentos,
que formam canais, para entrar em contato com a outra
célula. Esses canais por onde percorrem íons e
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
substâncias pequenas de uma célula a outra são as
junções comunicantes ou gaps (em células animais) e
plasmodesmos (em células vegetais).
Sinalização parácrina: ocorre em distâncias curtas,
quando as moléculas sinalizadoras estão muito próximas
às células-alvo. Nesse contexto, as moléculas atuam em
diferentes células vizinhas. São exemplos os hormônios,
tais como as citocinas, fatores de crescimento,
neurotransmissores, entre outros. Esse tipo de
sinalização também pode ser classificado como
autócrina, quando a célula responde à sinalização a
partir da molécula sinalizadora que ela mesma produziu.
A célula emissora e a célula-alvo são a mesma célula.
Para exemplificar essa ideia, podemos citar as células
cancerosas, as quais produzem sinais extracelulares que
estimulam a sobrevivência e proliferação de sua própria
célula.
Sinalização sináptica: acontece em longas distâncias, e as
moléculas sinalizadoras (neurotransmissores) são
liberadas por neurônios por meio de sinais elétricos, em
uma longa fibra (axônio). Quando o impulso alcança a
sinapse (junção de duas células nervosas, onde ocorre a
transmissão de sinal), os neurotransmissores são
liberados e desencadeiam respostas em células-alvo que
estão localizadas em outras partes do organismo. Os
neurotransmissores, uma vez liberados, podem ser
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
degradados ou retomados pela célula emissora, para
que a sinapse esteja preparadapara receber o próximo
sinal. Essas sinalizações por meio dos
neurotransmissores também podem ser consideradas
endócrinas (por percorrerem longas distâncias) ou
parácrinas (por percorrerem curtas distâncias, nos casos
em que neurônios próximos se comunicam nas
sinapses).
Sinalização endócrina: também ocorre em longas
distâncias. Nesse caso, as moléculas sinalizadoras
(hormônios) são secretadas na corrente sanguínea que
alcancem a célula-alvo. O sistema circulatório, como uma
rede de distribuição, se encarrega de transportar os
hormônios por todo o corpo, permitindo a sua atuação
em células-alvo que estejam em qualquer parte dessa
estrutura. Nos animais, as glândulas endócrinas são as
células que liberam um ou mais tipos de hormônios.
Podemos citar como exemplos a tireoide, o hipotálamo,
as gônadas, a pituitária e o pâncreas.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Figura 2 | Categorias de sinalização celular. Fonte: Alberts et
al. (2017). 
Nota: (A) sinalização endócrina; (B) sinalização parácrina; (C)
sinalização sináptica; (D) sinalização dependente de contato.
As moléculas químicas, sinalizadoras, responsáveis pela
atuação em diversos locais, são classificadas em:
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Moléculas hidrossolúveis: moléculas de peso molecular
considerável, como os aminoácidos, as catecolaminas e
peptídeos – são os neurotransmissores e os hormônios
–, que podem se difundir pela membrana e chegar ao
núcleo, sendo transportadas por carreadoras.
Moléculas lipossolúveis: moléculas de pouco peso
molecular, derivadas do colesterol (esteroides), de
aminoácidos (tireoides) e compostos gasosos, como
óxido nítrico (NO) e monóxido de carbono (CO), que se
ligam a receptores intracelulares.
Diferentes células podem receber um mesmo sinal, utilizar
um mesmo tipo de receptor na membrana e apresentar
comportamentos de reação distintos entre si. Por exemplo, o
neurotransmissor acetilcolina (molécula sinalizadora) pode
suscitar diferentes respostas dependendo da célula-alvo que
atinge, uma vez que tipos celulares distintos são
especializados para responder de maneiras diferentes aos
sinais. Podemos citar como exemplo a célula muscular
cardíaca. Nesse caso, a proteína receptora acoplada à
proteína G se liga à acetilcolina, e os sinais interpretados
pela célula produzem como resposta a redução da
velocidade de contração. Já a mesma molécula, ao se ligar a
um receptor de uma célula da glândula salivar, também
acoplado à proteína G, produzirá uma resposta diferente, de
secreção. Além disso, essa mesma molécula de acetilcolina,
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
ao ligar-se a um receptor acoplado a um canal iônico de uma
célula muscular esquelética, produz uma resposta distinta
das demais, de contração.
Siga em Frente...
Siga em Frente...
Classes de receptores de
membranas
Como aprendemos, a sinalização celular ocorre quando há
ligação entre uma molécula sinalizadora (ligante) e sua
molécula receptora (receptor). Um receptor reconhece um
ou poucos ligantes específicos, e um ligante se liga a apenas
um ou poucos receptores presentes nas células-alvo.
Quando há ligação entre ambos, ligante e receptor, o
receptor altera a sua forma ou atividade, e o sinal é
transmitido ou desencadeiam-se modificações adaptativas
dentro da célula-alvo.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Os receptores podem ser classificados como intracelulares
ou de superfície celular. Os receptores intracelulares
(proteínas receptoras) são encontrados dentro da célula, no
citoplasma ou no núcleo. Geralmente se ligam a pequenas
moléculas hidrofóbicas, transportadas por carreadoras para
que atravessem a membrana plasmática por difusão. Os
hormônios esteroidais (testosterona, estrogênio, cortisol),
hormônios da tireoide e a vitamina D presentes no corpo
humano são exemplos de moléculas hidrofóbicas. Outro
exemplo é o óxido nítrico (NO), uma pequena molécula que
age sobre as células musculares lisas dos vasos sanguíneos,
provocando vasodilatação local (relaxamento das células
musculares locais). Com isso, o calibre do vaso aumenta,
permitindo que o fluxo sanguíneo flua facilmente. Essas
moléculas possuem difusão rápida através da membrana
por serem gasosos e rapidamente se espalharem pelas
células vizinhas.
Os receptores de superfície celular, também conhecidos
como receptores de membrana plasmática, são as proteínas
localizadas na superfície externa da célula. As moléculas
grandes, ou hidrofílicas, que não conseguem atravessar a
membrana plasmática se ligam a três tipos de receptores:
acoplados a canais iônicos, acoplados a enzimas e acoplados
à proteína G. Todos eles são proteínas transmembranas e
não entram na célula, a menos que sejam degradados.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Os receptores acoplados a canais iônicos são canais
controlados por um ligante. Em resposta à ligação, tais
receptores possuem uma região intramembranal com um
canal hidrofílico no meio dela, permitindo que os íons
atravessem a membrana sem que precisem se deparar com
a camada fosfolipídica. A alteração dos níveis de íons dentro
da célula pode modificar a atividade de outras moléculas na
produção de uma resposta. A sinalização sináptica, que
envolve a transmissão rápida de sinais entre células
eletricamente excitáveis, está vinculada a esses receptores.
Os neurotransmissores, por exemplo, abrem e fecham o
canal iônico formado pela proteína à qual se ligam. Desse
modo, conseguem mudar rapidamente a permeabilidade
iônica da membrana.
Os receptores acoplados a enzimas são receptores da
membrana plasmática que estão associados a uma enzima.
Nesse caso, o receptor pode ser a enzima que catalisa a
reação, ou, em outras circunstâncias, o receptor interage
uma enzima diferente. Podemos citar como exemplos os
receptores tirosina quinases (RTKs), encontrados em
humanos e em outras espécies. Nesse contexto, moléculas
sinalizadoras se ligam a dois receptores de tirosina quinase
próximos, e esses receptores vizinhos se juntam, trocando
fosfatos que se ligam à tirosina um do outro. Tais receptores,
agora fosforilados, podem transmitir sinais para outras
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
células ou se tornam receptivos a uma diversidade de
proteínas que, quando se ligam a esses receptores, podem
ativar uma grande variedade de vias de sinalização, as quais
levam a uma resposta celular. As proteínas receptoras
atravessam a membrana uma única vez. Além disso, têm um
sítio de ligação no exterior da célula e um sítio catalítico no
interior celular.
Já os receptores acoplados à proteína G (GPCRs) são
heterogêneos e se ligam a diversos tipos de ligantes. Trata-se
de receptores associados a uma proteína transmembrana
multipasso. Isso significa que atravessam a membrana sete
vezes e, ao se ligarem à molécula sinalizadora, ativam outras
proteínas, alterando a sua conformação e transmitindo o
sinal adiante. A sinalização celular vinculada a esse tipo de
receptor pode se repetir várias vezes em resposta à
molécula sinalizadora, em um ciclo. Tais receptores atuam
indiretamente regulando a atividade de uma proteína-alvo
ligada à membrana plasmática, que pode ser um canal iônico
ou uma enzima.
As proteínas G (nucleotídeos de guanosina) fazem parte de
uma família com mais de 50 tipos descritos. São proteínas
com estado inativo, acopladas a receptores no meio
intracelular com propriedades funcionais e estruturais.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Quando ativadas, podem migrar pelo citosol e ativar enzimas
efetoras ou canais iônicos, realizando a transdução de sinais
(Moura; Vidal, 2011). As proteínas G recebem esse nome
porque se combinam com nucleotídeos da guanina GDT
(trifosfato de guanosina) e GTP (difosfato de guanosina),
possuem alto peso molecular e são formadas por três
polipeptídios distintos, ou subunidades – α (liga e hidrolisa
GTP), β e γ (responsáveis peloancoramento à membrana) –,
formando um complexo transdutor de sinais. As proteínas G
funcionam como interruptores. Quando associadas com
GTP, estão “ligadas” (ativadas). Já quando associadas com
GDP, estão “desligadas” (desativadas). Quando a célula-alvo
recebe o primeiro mensageiro (hormônio, neurotransmissor,
secreção parácrina) e este se liga ao receptor acoplado à
proteína G, ocorre sua ativação, e a proteína G pode ativar
outras proteínas (proteínas G estimulatórias – Gs) ou inibir
proteínas (proteínas inibitórias – Gi). As proteínas G
estimulatórias provocam o efeito cascata de sinalização.
Quando um receptor recebe o ligante e ativa a proteína G,
ela, por sua vez, ativa uma terceira proteína, geralmente
uma enzima efetora (adenilciclase ou fosfolipase C). Ao
serem ativadas pela proteína G por meio da sua ação
enzimática, tais proteínas geram várias reações moleculares
de curta duração, que levam a uma modificação no
comportamento celular. A enzima ativada gera um segundo
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
mensageiro, o qual afetará outros alvos. Alguns exemplos de
tipos de proteínas G são: Gs, Gq, Gi, Gt, Go e Gk.
A adenilciclase é uma enzima que cumpre um importante
papel no processo de sequenciamento de sinalizações
envolvendo a proteína G. Quando essa enzima é ativada pela
proteína G, ela hidrolisa uma molécula de ATP, retirando o
fosfato dela e transformando-a em AMP (adenosina
monofosfato) ou AMPc (AMP cíclico). O aumento do número
de AMPc amplia, consequentemente, o número de enzimas
citoplasmáticas ativadas por ela, reagindo ao pico de
concentração. Para que esse mecanismo funcione bem, é
necessário controlar a concentração de AMPc. Somente
assim a célula poderá perceber o próximo sinal. Há uma
enzima específica que ajuda a controlar esse processo.
As proteínas G, junto de seus receptores, transmitem sinais
de hormônios e neurotransmissores. Logo, funcionam como
importantes intermediários para a fisiologia do organismo,
pois promovem o controle do metabolismo celular,
alcançando o sistema cardíaco, as funções cerebrais e o
equilíbrio hormonal. Quando há alterações na fisiologia da
proteína G, muitos distúrbios orgânicos podem ser gerados.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Molécula-sinal Local de
origem
Natureza
química
Algumas ações
Hormônios      
Adrenalina
(epinefrina)
Glândula
suprarrenal
Derivado
do
aminoácido
tirosina
Aumenta a
pressão arterial, o
ritmo cardíaco e o
metabolismo.
Insulina Células β
do
pâncreas
Proteína Estimula a
captação de
glicose, a síntese
de proteínas e de
lipídeos em vários
tipos celulares.
Testosterona Testículos Esteroide
(derivado
do
colesterol)
Induz e mantém
as características
sexuais
masculinas.
Neurotransmissores      
Acetilcolina Terminais
nervosos
Derivado
da colina
Neurotransmissor
excitatório em
sinapse muscular
e sistema nervoso
central.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Ácido-γ-
aminobutírico
(GABA)
Terminais
nervosos
Derivado
do
aminoácido
ácido
glutâmico
Neurotransmissor
inibitório no
sistema nervoso
central.
Quadro 1 | Alguns exemplos de moléculas de sinalização.
Fonte: Alberts et al. (2017). 
A sinalização celular só ocorre com o perfeito funcionamento
de cada uma das etapas envolvidas, pois qualquer alteração
significativa afeta a comunicação entre as células e gera uma
modificação capaz de interferir diretamente na função que a
célula deveria executar para sua correta operação.
Vamos Exercitar?
Vamos Exercitar?
Agora que você já estudou sobre as sinalizações celulares,
vamos resolver a situação-problema apresentada
anteriormente.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Os hormônios tiroidianos são produzidos pela glândula
tireoide (localizada no pescoço) e levados através do sangue
para as demais partes do corpo, regulando o metabolismo.
O hipertireoidismo é uma condição na qual a glândula da
tireoide produz em excesso os hormônios tireoidianos T3
(triiodotironina) e T4 (tiroxina), que podem desencadear
outros problemas de saúde. A aceleração ou irregularidade
nos batimentos cardíacos, a insuficiência cardíaca ou até
mesmo casos de osteoporose, perda de peso, fraqueza
muscular e infertilidade podem ser sintomas do
hipertireoidismo.
De acordo com as características dos tipos de sinalização
celular que as células utilizam para se comunicar, as quais
são decorrentes principalmente do distanciamento entre
elas, a sinalização endócrina é a que ocorre no caso dos
hormônios tireoidianos e outros tipos de hormônios
secretados por glândulas endócrinas. Nesse tipo de
sinalização, os hormônios são carregados através do sistema
circulatório, agindo em células distantes do alvo. Vale
lembrar que, para que a sinalização celular aconteça, fazem-
se necessários uma célula emissora (glândula endócrina –
tireoide), a emissão de um sinal ou molécula sinalizadora
(hormônio tireoidiano) e o receptor específico da membrana
que interpretará o sinal para a célula-alvo – nesse caso, a
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
célula distante que receberá o sinal e produzirá uma
resposta (reação).
Com isso, podemos classificar o hormônio tireoidiano como
uma molécula sinalizadora lipossolúvel, solúvel em gordura,
mas não solúvel em solventes orgânicos e incapaz de
atravessar a membrana plasmática da célula-alvo ou de
percorrer a corrente sanguínea sem o auxílio de uma
proteína transportadora ou carreadora. Os hormônios da
tireoide se ligam a receptores intracelulares encontrados no
núcleo celular. Quando ocorre a ligação, o receptor muda a
sua conformação, permitindo que o hormônio entre no
núcleo e regule a atividade gênica para a qual foi “instruído”.
Os medicamentos antitireoidianos diminuem a quantidade
de hormônio produzido pela tireoide. Mas, assim como todo
medicamento, podem causar efeitos adversos quando o
princípio ativo age em outras células do nosso organismo
que não precisam dele. Logo, podem surgir efeitos colaterais
de maior ou menor grau – algumas vezes o efeito é tão sutil
que não o percebemos. Isso ocorre pelo fato de diferentes
células utilizarem o mesmo receptor específico para a
molécula sinalizadora, podendo responder a esse sinal de
maneiras distintas.
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
Como aprendemos, a sinalização celular é extremamente
importante para o funcionamento do organismo dos seres
vivos.
Saiba mais
Saiba mais
O tempo que uma célula leva para responder a um sinal
extracelular varia muito, pois depende das ações que a
célula deve executar para chegar à resposta requerida.
Algumas moléculas sinalizadoras, como a acetilcolina
(neurotransmissor), se degradam em um intervalo de
milissegundos após serem secretadas. Isso acontece porque
as proteínas afetadas já se encontram no interior da célula-
alvo aguardando os sinais. Outros processos, como a
secreção das glândulas salivares, duram em torno de um
minuto. Já alguns hormônios podem demandar horas ou
dias para que sejam degradados. Um exemplo é o hormônio
de crescimento, pois a resposta celular depende de
mudanças na expressão gênica e da produção de novas
proteínas. Para conhecer mais detalhes sobre como as
células respondem aos sinais extracelulares, recomendo a
Disciplina
INTRODUÇÃO À BIOLOGIA
CELULAR E DO
DESENVOLVIMENTO
leitura do capítulo 16, intitulado “Sinalização celular”, do livro
Fundamentos da biologia celular, cujo link de acesso está
disponível a seguir.
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017.
Referências
Referências
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/97885827
14065/. Acesso em: 24 abr. 2024.
DE ROBERTIS, E. M.; HIB, J. Biologia celular e molecular. 16.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-
277-2386-2/. Acesso em: