8 Citoplasma e citoesqueleto

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BIOLOGIA CELULAR - SDE0906
Semana Aula: 8
Citoplasma e Citoesqueleto
Tema
Citoplasma e Citoesqueleto
Palavras-chave
Citoplasma, citoesqueleto, microtúbulos, centríolos, movimentos celulares
Objetivos
Distinguir o citoplasma das células eucariotas e procariotas.
Compreender a função do citoesqueleto nas células.
Conhecer a composição do citoesqueleto.
Entender a instabilidade dos microtúbulos.
Reconhecer a importância dos microtúbulos.
Compreender a função dos filamentos intermediários nas células.
Relacionar os microfilamentos com o movimento celular.
 
Estrutura de Conteúdo
Aspectos que devem ser discutidos na aula:
Unidade 4: Citoplasma
4.1. Citoesqueleto: filamentos proteicos e os mecanismos de mobilidade celular.
Nas células eucariotas o citoplasma compreende o espaço entre a membrana plasmática e 
a carioteca, nas células procariontes compreende todo seu conteúdo.
O citoplasma é composto por uma solução aquosa contendo uma grande quantidade de 
moléculas orgânicas e inorgânicas chamada de hialoplasma ou citoplasma fundamental, 
sendo, portanto, considerado um coloide;
No citoplasma estão imersos o citoesqueleto e as organelas citoplasmáticas
O citoesqueleto é formado por um conjunto de proteínas, que desempenham diferentes 
papéis na fisiologia celular.
O citoesqueleto é responsável por estabelecer a forma da célula e permitir que esta se 
modifique, por manter o posicionamento das organelas citoplasmáticas, por permitir os 
movimentos celulares e por participar a divisão celular.
Os movimentos celulares promovidos pelos componentes do citoesqueleto, tais como: 
contração da célula muscular, citocinese (separação do citoplasma no final da divisão 
celular), movimento de microvilosidades, movimentos amebóides importantes na 
fagocitose (pseudópodes), movimentos morfogenéticos (durante o desenvolvimento 
embrionário), movimento de organelas, movimento de cílios e flagelos, migração das 
células de diferentes compartimentos, como na diapedese ou transmigração de neutrófilos 
e movimento dos cromossomos na divisão celular.
O citoesqueleto é composto por: microfilamentos, filamentos Intermediários, 
microtúbulos e macromoléculas proteicas.
As atividades do citoesqueleto dependem dos três diferentes
tipos de filamentos proteicos: os microtúbulos são formados por tubulina, os 
microfilamentos são formados por actina e os filamentos intermediários são formados por 
uma família de proteínas fibrosas (vimentina, queratina, desmina, principalmente).
O citoesqueleto também é composto por proteínas motoras não filamentosas como a 
dineína e cinesina. A dineína e cinesina agem como proteínas acessórias por trabalharem 
em conjunto com os microtúbulos no deslocamento das organelas e de estruturas.
As miosinas agem com proteínas acessórias com as actinas na mobilidade intracelular das 
organelas, assim como das estruturas.
Os microtúbulos são tubos ocos e longos, muito finos, de aproximadamente 24 nm, 
formados por dímeros proteicos constituídos por duas cadeias polipeptídicas alfa e beta 
tubulina, dispostos em hélice. A proteína alfa-tubulina está exposta em uma extremidade, 
e a proteína beta-tubulina, na outra extremidade.
Os microtúbulos apresentam instabilidade estando constantemente em reorganização, 
crescendo por uma das extremidades (+), por polimerização dos dímeros de b-tubulina e 
diminuindo pela outra extremidade (-), por despolimerização da a-tubulina.
Muitos dímeros de tubulina, já ficam sintetizados no citoplasma, para serem usados na 
polimerização.
Drogas como colchicina e taxol agem no microtúbulo no tratamento do câncer por 
impedirem a divisão celular.
Os microtúbulos são importantes porque participam da estrutura e movimentação de 
cílios e flagelos; no transporte intracelular de partículas; no deslocamento dos 
cromossomos na mitose; no estabelecimento e manutenção da forma da célula.
Os microtúbulos originam estruturas estáveis como os centríolos, cílios, flagelos e os 
corpúsculos basais.
Os microtúbulos se organizam em pares formando os centríolos.
Os centríolos são importantes na formação do fuso acromático para a organização dos 
cromossomos na divisão celular. Eles são cilindros de 150 nm de diâmetro e 500 nm de 
comprimento organizados em um ângulo reto.
Cada cilindro do centríolo possui 27 microtúbulos dispostos em nove feixes, cada um 
com três microtúbulos paralelos presos entre si.
Os centríolos estão localizados em uma região chamada de centrossomo ou centro 
celular, localizada próxima ao núcleo e ao Complexo Golgiense, sendo essa caracteriza 
por ser um local de materiais amorfos de onde se originam os microtúbulos que, às vezes, 
não contém centríolos.
Os que os cílios e flagelo são projeções das células, formados por microtúbulos e 
proteínas que possuem função de movimentação. Eles são formados por um arranjo 
específico dos microtúbulos recoberto pela membrana plasmática.
Os cílios apresentam um movimento de chicote, e o flagelo tem um movimento 
helicoidal.
Os cílios têm 0,25 mm de diâmetro com uma região central formada por microtúbulos 
estáveis em forma de feixes que crescem no citoplasma a partir de um corpúsculo basal, 
que é o centro organizador do cílio.
O flagelo apresenta uma estrutura interna semelhante a dos cílios, sendo, porém muito 
longo. Os cílios e o flagelo são formados por um par central de microtúbulo circundado 
por outros nove pares, unidos por dineína.
Os filamentos intermediários são mais abundantes em células que sofrem estresses 
mecânicos, devido ao fato de proporcionarem resistência física às células e tecidos, assim 
como são extremamente úteis em animais que possuem corpo mole como os nematódeos 
e outros invertebrados que não possuem exoesqueleto.
Eles tornam as células resistentes ao estresse mecânico, com, por exemplo, no axônio de 
neurônios, em células musculares e células epiteliais.
Exemplo da importância dos filamentos intermediários: a epidermólise bolhosa, uma 
doença causada por mutações genéticas que ocasionam alterações na síntese da proteína 
queratina, um dos filamentos intermediários, comprometendo a sua participação na 
estrutura das camadas mais superficiais da pele.
Os filamentos intermediários são constituídos por diferentes proteínas e apresentam 
localização e função diferentes.
Os que os filamentos intermediários se ancoram na membrana plasmática, às estruturas 
de adesão celular, como os desmossomos, importante para a adesão intercelular.
Os microfilamentos são filamentos de actina, com aproximadamente sete nm de diâmetro 
e estão associados às proteínas ligadoras de actina. Eles participam da composição dos 
sarcômeros, estruturas responsáveis pela contração muscular.
Eles também participam de movimentos envolvendo a superfície celular, como rastejar e 
fagocitar devido a formação de pseudópodes, e dos movimentos das vilosidades. 
Estratégias de Aprendizagem
O aluno deverá compreender que determinadas proteínas intracelulares, tais como 
tubulinas se polimerizam e formam as estruturas de citoesqueleto chamadas de 
microtúbulos. Eles são importantes para a formação dos centríolos, corpúsculos basais, 
cílios e flagelos, promovendo, portanto, a manutenção da morfologia celular, o tráfego 
 intracelular de organelas citoplasmáticas e de outros componentes, a formação do fuso 
acromático, e a mobilidade de alguns tipos celulares. 
Além disso, o aluno deverá entender o processo de polimerização das proteínas para a 
formação das estruturas do citoesqueleto. E, relacionar clinicamente a participação dos 
componentes do citoesqueleto, tais como no tráfego de componentes intracelulares, como 
das vesículas sinápticas através dos microtúbulos presentes nos axônios, sabendo que a 
desestabilização na polimerização das proteínas tubulinas compromete esse processo, e 
consequentemente interferena liberação de neurotransmissores, sendo um dos problemas 
relatados na Doença de Alzheimer.
Também deverá ficar clara a importância dos filamentos intermediários na adesão entre 
as células, na resistência das células aos estresses mecânicos, e a participação do 
filamento de actina juntamente com a miosina na contração celular, na formação dos 
pseudópodes para a mobilidade celular e para a realização de fagocitose.
Para aprofundar o estudo o aluno deverá ler com atenção o material didático, acessar o 
livro virtual, busca de informações complementares em outros livro e em artigos 
científicos, retomar o que foi apresentado na aula e navegar no SAVA utilizando os 
objetos de aprendizagem referentes à aula como quiz, atividade e vídeos complementares.
Vídeo 1- "Pseudópodes". A finalidade desse vídeo é mostrar a mobilidade do parasito 
ameba pela formação de pseudópodes a partir da polimerização da actina. 
Link: https://www.youtube.com/watch?v=V1644oLsfas
 Vídeo 2- "Tráfego de vesículas". Esse vídeo mostra o papel da proteína acessória 
cinesina no tráfego intracelular de uma organela citoplasmática sobre um microtúbulo em 
uma célula vegetal.
Link: https://www.youtube.com/watch?v=7sRZy9PgPvg
Vídeo 3- "Funcionamento de um sarcômero". Esse vídeo mostra o fenômeno da 
contração muscular a partir da formação das pontes cruzadas entre as cabeças de miosina 
e o filamento de actina dentro da unidade motora chamada de sarcômero. Esse vídeo 
mostra que para ocorrer a formação dessas pontes cruzadas é necessário o consumo de 
ATP pela cabeça da miosina e a entrada de cálcio.
 Link: https://www.youtube.com/watch?v=2AOIqBmZK00
Alguns vídeos complementares podem ajudar para melhor compreensão do tema 
abordado em sala de aula. Seguem, abaixo, links desses vídeos complementares 
sugeridos:
 1) A vida no interior da célula
https://www.youtube.com/watch?v=yKW4F0Nu-UY
2) Vida das Amebas
https://www.youtube.com/watch?v=bFkbNol-GNQ
3) Transporte de vesiculas en el citoesqueleto
https://www.youtube.com/watch?v=_KUuspYdW8I
4) El citoesqueleto
https://www.youtube.com/watch?v=u-SLcPdkA6o
5) Muscle Contraction Process: Molecular Mechanism [3D Animation]
https://www.youtube.com/watch?v=BMT4PtXRCVA
6) Citoesqueleto e membrana 2
https://www.youtube.com/watch?v=gRlh_4Dgu14
 
Indicação de Leitura Específica
Leitura do Capítulo 5 do livro Introdução à Biologia Celular 
Capítulo 5: Componentes Citoplasmáticos
Aplicação: articulação teoria e prática
Nas aulas serão utilizados objetos de aprendizagem para articulação da teoria e da prática. 
No SAVA estão disponíveis quiz, atividades, vídeos apresentados na aula e outros vídeos 
complementares referentes aos conteúdos da aula.
Exercício proposto em aula:
1) (UFJF) O citoesqueleto é fundamental para o adequado funcionamento das células. 
Sobre o citoesqueleto, é incorreto afirmar que ele:
a) Está envolvido no movimento dos espermatozoides.
b) Participa do processo de contração muscular.
c) Apresenta centríolos como um dos seus componentes.
d) Tem como principais componentes diversos tipos de glicídios.
e) Participa da adesão entre células.
 
2) (PUCRS - 2010) Na pesquisa 1, um biólogo introduziu, no citoplasma de amebas, 
certa droga capaz de despolimerizar as proteínas do citoesqueleto. Em suas observações, 
ele notou que amebas desprovidas de citoesqueleto íntegro ficavam impedidas de realizar 
muitas funções, EXCETO.
 
a) Locomoção.
b) Divisão.
c) Fagocitose.
d) Exocitose
e) Osmose. 
 
Considerações Adicionais
Para próxima aula Leitura do Capítulo 5 do livro Introdução à Biologia Celular 
Capítulo 5: Componentes Citoplasmáticos