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Biologia, Histologia e Embriologia
Biologia celular
Conceitos gerais
A célula é a menor unidade de vida capaz de se nutrir, se defender e se reproduzir de forma independente. Toda célula precisa ter quatro elementos básicos em pelo menos uma fase do seu desenvolvimento: (1) membrana plasmática para separar o meio interno do meio externo; (2) um citoplasma onde ocorrerão as reações químicas necessárias para o funcionamento da célula; (3) ribossomos que garantiram a síntese de proteínas e (4) material genético que contenha todas as informações necessárias para que a célula desempenhe suas funções.
Composição química da célula 
As proteínas são polímeras de aminoácidos que se organizam em uma estrutura tridimensional para poderem ser funcionais. Em uma célula, as proteínas podem exercer função estrutural, auxiliando na manutenção da morfologia celular. Além disso, as proteínas podem ter função de transporte de substância e também catalítica, ou seja, permitem que reações químicas ocorram com uma energia de ativação menor do que a necessária. Neste caso, as proteínas são chamadas de enzimas.
Os ácidos nucleicos são formados por nucleotídeos. Os nucleotídeos são divididos em dois grandes grupos. No grupo das purinas temos os nucleotídeos adenina e guanina; já no grupo das pirimidinas, temos os nucleotídeos timina, citosina e uracila.
Para formar os ácidos nucleicos, os nucleotídeos se unem através de ligações específicas, podendo formar dois tipos de polímeros. Quando os nucleotídeos timina, adenina, citosina e guanina se organizam e formam polímeros que se organizam em duplas fitas forma‑se o DNA, molécula responsável por carregar toda a informação genética da célula. Agora, quando os nucleotídeos guanina, citosina adenina e uracila se organizam em um polímero de fita simples, forma‑se o RNA, que participará da síntese de proteínas.
Os lipídios são comumente conhecidos como moléculas de energia, mas, na célula, eles podem exercer diversas funções, por exemplo, estrutural, uma vez que os fosfolipídios, um tipo de lipídio, participam da formação da membrana plasmática e também da sinalização celular, ou o colesterol, que participa da síntese de hormônios esteroides.
Finalmente, os carboidratos podem ser encontrados livres no citoplasma da célula, onde pode atuar como molécula energética. Porém, os carboidratos podem estar associados aos fosfolipídios, formando os glicolipídios; ou associados às proteínas, formando as glicoproteínas. Tanto os glicolipídios quanto as glicoproteínas são moléculas que podem atuar como sinalizadores químicos, modulando diversas formas de respostas celulares.
Resumidamente: Proteínas - polímeros de aminoácidos, função estrutural, transporte e catalítica.
RNA - polímero de nucleotídeos em fita simples, síntese de proteínas.
DNA - informação genética, polímero de nucleotídeos em fita dupla.
Lipídios - hidrofóbicos , fosfolipídios - estrutura celular, colesterol - sinalização química.
Carboidratos - função energética e sinalização celular.
Eucariotos e procariotos
As células procariotas, ou procariontes, são células pequenas que possuem todos os elementos mostrados na figura a seguir, porém com algumas adaptações. É obrigatório que os procariontes tenham uma parede celular posicionada externamente à membrana plasmática. Essa parede celular confere rigidez à célula e resistência às alterações de umidade, temperatura e pressão. Além disso, o material genético se apresenta organizado na forma de um cromossomo único e circular que fica em contato direto com o citoplasma. A região onde esse cromossomo fica concentrado recebe o nome de nucleóide. No citoplasma dos procariontes, encontramos os ribossomos e outras moléculas essenciais para a realização das transformações necessárias para a manutenção das funções vitais. As proteínas estão presentes dissolvidas no citoplasma ou associadas à face interna da membrana plasmática. Devido a sua grande simplicidade, as células procariontes se dividem muito rapidamente por um processo conhecido como fissão binária, um processo que consiste na duplicação do cromossomo circular seguida por uma invaginação da parede celular que separará os dois cromossomos gerando duas células filhas geneticamente idênticas.
Todos os procariontes são unicelulares. São exemplos de organismo procariontes as archaebacterias, as algas azuis (cianobactérias) e as bactérias.
Já as células eucariontes são consideradas células mais complexas tanto por conta do seu tamanho, como também em consequência da sua organização interna. A grande característica das células eucariontes é a presença de compartimentos membranosos que dividem o seu citoplasma em compartimentos funcionais. Ao criar regiões especializadas no seu interior, a célula eucarionte aumenta a sua eficiência permitindo que a célula atinja tamanhos maiores sem que haja prejuízo da função, como também permite que as células se organizem de acordo com a semelhança de funções, formando organismos pluricelulares.
Membrana plasmática 
A membrana plasmática, muitas vezes chamada de membrana celular, é uma estrutura presente em todas as células eucariontes e procariontes. Sua presença é obrigatória devido à sua função de separar o meio interno do meio externo, permitindo um maior controle da entrada e saída de substâncias da célula. Podemos citar como funções da membrana plasmática: a) a manutenção do equilíbrio entre o meio intracelular e extracelular; b) o transporte de substância entre os dois meios; c) o reconhecimento de diversas substâncias através de receptores específicos; d) movimentação celular, incluindo aí os processos de secreção, proliferação mitótica, contração celular etc.; d) adesão entre as células ou a um substrato; e) comunicação celular através de sinais elétricos (sinapses) e f) compartimentalização do meio intracelular (organelas e envoltório nuclear). O atual modelo de membrana plasmática foi proposto em 1972 pelos pesquisadores Singer e Nicholson. Segundo eles, a membrana seria composta de duas bicamadas lipídicas de característica anfipática. Entre os lipídios estariam mergulhadas proteínas em diferentes profundidades; algumas posicionadas mais próximas à superfície e outras atravessariam toda a extensão da bicamada. Ligadas aos lipídios e às proteínas existiriam moléculas de carboidratos.
Um dos elementos lipídicos que forma a membrana plasmática são os fosfolipídios (também chamados de glicerofosfolipídio). Os fosfolipídios são responsáveis pela delimitação do perímetro celular e são organizados em bicamada devido a sua natureza anfipática, ou seja, possuem uma extremidade hidrofílica, chamada de cabeça polar, ligada à uma cauda hidrofóbica, conhecida como cadeia acila, ou cauda de hidrocarbonetos. Quando a cadeia acila é formada apenas de ligações simples, dizemos que ela é saturada. A associação de vários fosfolipídios de cadeia saturada torna a membrana menos fluida. No entanto, entre os carbonos que formam a cadeia acila podem existir duplas ligações. A presença de vários fosfolipídios insaturados em uma membrana torna‑a mais fluida.
Os principais tipos de fosfolipídios presentes na membrana plasmática são os fosfoglicerídeos (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina e fosfatidiltreonina) e os esfingolipídios.
O tipo e a concentração de cada fosfolipídio da membrana dependem do tipo celular analisado. Também são abundantes na membrana os glicolipídios; essa classe de lipídios possui, ligadas à sua estrutura, moléculas de carboidratos. Os glicolipídios são encontrados obrigatoriamente na face externa da membrana plasmática, daí sua função ser associada ao reconhecimento de alterações que ocorram no meio externo, como mudança de temperatura e pH, alteração do campo elétrico da membrana e reconhecimento celular. Dentre os glicolipídios, o tipo mais abundante é o gangliosídeo, componente comum na estrutura de vários receptores. Outro elemento lipídico da membrana são os esteroides. No caso das células animais, temos o colesterol. A função dos esteroidesé dar rigidez à membrana. Quanto maior a concentração de colesterol na membrana, menos fluida ela será. As células procariontes são desprovidas de colesterol. As proteínas são elementos essenciais para qualquer ser vivo devido ao grande número de funções por elas desempenhadas. Na membrana plasmática, a importância dessas macromoléculas não é diferente, uma vez que as proteínas são as grandes responsáveis por manter o equilíbrio dinâmico das membranas. Assim como já ocorre com o conteúdo de fosfolipídios, o conteúdo de proteínas varia das células para a célula não apenas na proporção, mas também no tipo de proteínas existente na membrana.
De acordo com seu grau de interação com a membrana, as proteínas podem ser classificadas em proteínas integrais e proteínas periféricas.
Chamamos de proteínas integrais aquelas que atravessam totalmente a membrana e, portanto, possuem características anfipáticas e se ligam aos fosfolipídios através de interações hidrofóbicas fortes.
Observando a figura a seguir, podemos observar que as proteínas integrais podem ser divididas em três regiões: uma região hidrofílica fica em contato com o meio externo; uma região hidrofóbica atravessa a bicamada de fosfolipídios e, finalmente, uma segunda região hidrofílica fica em contato com o citoplasma. Essa conformação permite que as proteínas integrais desempenham um papel fundamental no fluxo de substância entre dois meios e também no reconhecimento e sinalização celular. Embora em D seja possível observar uma proteína periférica voltada para o meio interno, ela pode também estar voltada para o meio externo. As proteínas periféricas penetram parcialmente na bicamada lipídica. Quando essas proteínas periféricas ficam voltadas para a porção citoplasmática, normalmente elas participam da estabilização da estrutura da membrana ancorando com o citoesqueleto. Quando voltadas para o lado externo, essas proteínas periféricas atuam como marcadores de identidade celular e reconhecimento celular, estando em sua maioria associadas aos carboidratos formando as glicoproteínas.
Os carboidratos são muito importantes para a membrana das células. Essas moléculas estarão sempre associadas aos lipídios e às proteínas e voltadas para o meio externo, ou seja, em contato com o líquido extracelular. Dentre as funções exercidas pelos carboidratos, podemos citar: a) a proteção de superfície externa da membrana contra agressões físicas e químicas; b) atração de cátions, permitindo a transmissão dos impulsos nervosos; c) reconhecimento celular; d) adesão celular; e) identidade celular, permitindo o reconhecimento de células pertencentes ou não ao organismo; f) ação enzimática dentre outras. A figura a seguir mostra como os carboidratos ficam associados à membrana plasmática.
Transporte através da membrana
Uma das principais características da membrana é a sua permeabilidade seletiva, ou seja, a identificação e a seleção de quais substâncias podem entrar ou sair da célula.
Essa movimentação pode ocorrer de forma passiva ou ativa. O transporte passivo sempre vai acontecer sem a necessidade de gasto energético porque acontece a favor do gradiente de concentração, ou seja, as moléculas fluem do lado mais concentrado em direção ao lado menos concentrado. São exemplos de transporte passivo a difusão simples, a difusão facilitada e a osmose. Já o transporte ativo necessita de energia para ocorrer porque as substâncias irão fluir do lado menos concentrado para o lado mais concentrado. A energia utilizada nesse processo é o ATP.
Transporte passivo
Como dito anteriormente, o transporte passivo não requer energia porque as moléculas fluem de um lado mais concentrado em direção à uma região menos concentrada.
A difusão simples, também chamada de difusão passiva, ocorre quando temos uma molécula pequena e sem carga, por exemplo, o oxigênio, o CO2, a água e o N2. As características da molécula transportada são necessárias devido ao fato de a difusão simples ocorrer através das moléculas de lipídios da membrana. A presença de uma carga positiva ou negativa impediria o fluxo da molécula porque os fosfolipídios, os esfingolipídos e os glicolipídios podem apresentar cargas que atrairiam ou repeliriam as moléculas a serem transportadas diretamente através da bicamada (Figura 12A).
Compostos lipossolúveis como o etanol, a ureia, os ácidos graxos, os esteroides e o glicerol também são capazes de atravessar a membrana por difusão simples.
No entanto, existem moléculas bem pequenas que até poderiam atravessar a membrana por difusão simples, mas elas são carregadas, o que inviabiliza o transporte. Também existem moléculas que são grandes demais para atravessar a bicamada por difusão simples. Nessas duas categorias se enquadram, respectivamente, os íons, a glicose e os aminoácidos, elementos essenciais para a célula e que precisam estar em constante fluxo entre os dois meios.
As moléculas grandes e/ou carregadas podem ser transportadas passivamente através da difusão facilitada. A grande diferença da difusão simples para a difusão facilitada está na presença de uma proteína integral que permite a comunicação entre os meios intra e extracelular. Na difusão facilitada, a molécula a ser transportada chega até o seu destino atravessando a proteína transportadora do tipo canal iônico ou do tipo permeasse. Os canais iônicos, como o próprio nome já sugere, são responsáveis pelo transporte de íons, como o Na+, K+, Ca+2, PO4‑2 entre outros. Esses canais são proteínas integrais que formam um túnel extremamente seletivo para a passagem de íons específicos que, apesar de pequenos, são moléculas carregadas, impossibilitando sua difusão direta pela bicamada lipídica. Os canais estão presentes em todas as membranas plasmáticas e nas organelas, sendo especialmente abundantes nas células nervosas, onde atuam na condução dos impulsos nervosos.
Já as permeases são proteínas integrais específicas para um ou dois tipos de soluto (Figura 12C). Uma grande diferença entre as permeases e os canais iônicos está na mudança da conformação. Enquanto os canais iônicos mantêm sua estrutura ao longo de todo o processo de difusão do íon, a ligação do soluto na permeasse leva à uma mudança de conformação da proteína para permitir a passagem do soluto.
Uma permease pode transportar apenas um soluto por vez (monotransporte), dois solutos diferentes no mesmo sentido (cotransporte) ou dois solutos diferentes em sentidos opostos (antiporte, ou contratransporte). Moléculas como glicose, aminoácidos e nucleotídeos são transportadas por difusão facilitada.
Finalmente, a última forma de transporte passivo é a osmose. Nessa forma de transporte temos as moléculas do solvente, ou seja, da parte líquida, atravessando a membrana. Uma vez que no corpo humano a água é o solvente, não é errado dizer que a osmose é a passagem de água através da membrana. A pressão necessária para impedir a passagem de água pela membrana plasmática é chamada de pressão osmótica. Na osmose, a água sempre irá fluir de um meio mais concentrado, ou seja, onde a concentração do soluto é alta, para um meio menos concentrado. O equilíbrio é atingido quando os dois meios possuem a mesma concentração. No organismo humano, consideramos como solução isotônica o NaCl 0,9% porque nessa concentração a quantidade de solvente que entra na célula é equivalente a que sai, mantendo as características estruturais. Quando uma célula é colocada em concentrações superiores à 0,9%, ela estará em meio hipertônico e a água tenderá a sair, fazendo com que a célula fique enrugada; essa situação é chamada de cremação. Por outro lado, em concentrações inferiores à 0,9%, a célula será submetida à uma solução hipotônica, para que o equilíbrio volte a ser atingido, será necessária a entrada de água da célula, podendo provocar a sua lise. Esses eventos são facilmente observados em hemácias: a hemólise, ou seja, a lise da hemácia em decorrência do meio hipotônico, é o mais comum deles. A figura a seguir mostra as consequências para a morfologia da hemácia quandoo processo de osmose ocorre.
Observação
A diálise peritoneal é um exemplo do uso da osmose. O peritônio atua como uma membrana que permitirá a saída de toxinas após a introdução de uma solução hipertônica na cavidade abdominal.
Transporte ativo
Algumas substâncias, no entanto, precisam ser transportadas contra um gradiente de concentração e, para tanto, necessitam de energia para ocorrer. As estratégias de transporte recebem o nome de transporte ativo. Obrigatoriamente, serão mediadas por proteínas transportadoras e envolvem mudança de conformação da proteína.
A energia utilizada para a realização desse tipo de transporte é a adenosina trifosfato (ATP) e permite que substâncias presentes em baixas concentrações do lado externo das células sejam transportadas para o meio interno. Embora o transporte do LEC para o LIC seja mais comum, o transporte ativo no sentido inverso também pode ocorrer.
As proteínas que realizam o transporte ativo são permeases, comumente chamadas de “bombas”, específicas para cada tipo de soluto a ser transportado. A figura a seguir (A) esquematiza o processo de transporte ativo em uma membrana de eucarionte. A bomba Na+, K+ ATPase é um tipo de transporte ativo presente em todas as células humanas. Seu papel é essencial para manter as diferenças eletroquímicas entre o LEC e o LIC. A bomba Na+, K+ ATPase tem como objetivo colocar, simultaneamente, 3 Na+ para o meio externo (LEC) e 2 K+ para o meio interno (LIC) para criar uma diferença de cargas entre a face interna e a face externa da membrana plasmática. Esse processo é essencial para que ocorra contração muscular e a transmissão do impulso nervoso (sinapse).
Transporte vesicular 
Macromoléculas, como as proteínas e os polissacarídeos, são muito grandes e não conseguem atravessar a membrana nem mesmo através de proteínas. As macromoléculas são transportadas através do transporte vesicular, tanto para entrar como para sair da célula.
O processo de transporte vesicular envolve modificações e movimentações na membrana plasmática de forma a criar uma vesícula.
Chamamos de endocitose o mecanismo de entrada de macromoléculas nas células, e a vesícula formada ao redor da partícula que penetra na célula recebe o nome de endossomo. Através da endocitose, a célula pode absorver substâncias grandes presentes no meio externo e também agentes infecciosos como as bactérias e os protozoários. Quando ocorre a endocitose de uma partícula em suspensão, chamamos o processo de pinocitose. Já a fagocitose é o processo de endocitose de partículas “sólidas” e maiores, como as bactérias. No entanto, da mesma forma que várias substâncias grandes podem entrar na célula por transporte vesicular, o mesmo processo também é utilizado quando a célula precisa transportar substâncias maiores para o meio externo, por exemplo, produtos de secreção ou ainda compostos tóxicos. Quando a célula utiliza o transporte vesicular para liberar algo para o meio externo, o processo recebe o nome de exocitose.
Durante a exocitose, existe a formação de uma vesícula que estará cheia da substância a ser lançada para o LEC. Essa vesícula é formada por fosfolipídios e migra em direção à periferia da célula. Devido a sua natureza similar à membrana plasmática, a vesícula se funde à membrana e lança seu conteúdo ao meio externo.
A exocitose é responsável por permitir o retorno de receptores à membrana plasmática, liberar os produtos da digestão celular que não são úteis às células e secretar os elementos da matriz extracelular.
Elementos citoplasmáticos 
A membrana delimita o perímetro celular, separando o meio externo (LEC – líquido extracelular) do meio interno (LIC – líquido intracelular). O LIC, nos eucariontes, também recebe o nome de matriz citoplasmática, ou citosol.
O citoplasma é uma solução em estado coloidal, ou seja, gelatinoso, e está presente em todos os tipos celulares, tanto eucariontes como também procariontes, devido a sua função. É no citoplasma que ocorrem todas as reações químicas da célula.
 Lembrete
O termo citoplasma se refere a todo conteúdo delimitado pela membrana plasmática, ou seja, as organelas, o citoesqueleto e o citosol, que se refere apenas à parte líquida do citoplasma.
Citosol
O citosol se refere apenas à parte líquida do citoplasma. Essa solução tem característica coloidal, ou seja, gelatinosa e, em alguns pontos, pode apresentar maior ou menor consistência.
Sua composição é bem variada entre os diferentes tipos celulares. Diversas macromoléculas são encontradas dispersas no citosol na forma de inclusões. O conteúdo das inclusões pode variar tanto entre as diferentes espécies, quanto entre os diferentes tecidos de uma mesma espécie. Nas células hepáticas e musculares, por exemplo, é comum encontrarmos inclusões de glicogênio, ou grânulos de glicogênio, que serão utilizadas como fonte de energia, uma vez que o glicogênio é um polissacarídeo. Outra forma de reserva de energia são as gotículas de lipídios, normalmente formadas por triacilglicerídio, que, embora possam existir em todas as células, são mais comuns em células hepáticas e musculares. Proteínas e enzimas solúveis também podem ser encontradas no citoplasma, sendo as enzimas responsáveis por catalisar as reações de síntese e degradação de pequenas moléculas.
Células como os melanócitos da pele e das mucosas têm seu citoplasma rico em um pigmento, a melanina, que confere proteção contra a radiação ultravioleta. Além disso, são encontrados dispersos no citoplasma os íons, moléculas carregadas positivas ou negativamente que são importantes para a manutenção da carga elétrica da membrana, da manutenção do pH celular, em torno de 7,2, e da pressão osmótica da célula.
Analisando a figura a seguir podemos observar que os mesmos elementos são encontrados no LIC e no LEC, mas a concentração deles em cada região é diferente. É importante que essa diferença seja mantida, pois é ela que garante o funcionamento adequado da célula e a manutenção do organismo. Essa diferença de valores entre os dois compartimentos é mantida graças aos mecanismos ativos e passivos de transporte através da membrana.
Ribossosmos 
O citoplasma é o meio onde ocorrem as mais diversas reações químicas necessárias para a manutenção da funcionalidade da célula. Dentre as reações, está a síntese de proteínas que ocorre nos ribossomos. O processo de síntese proteica será abordado mais adiante. Agora, abordaremos apenas a estrutura dos ribossomos e sua função.
Os ribossomos são produzidos no nucléolo, um componente nuclear, e são formados por proteínas e RNA ribossômico. A maioria dos ribossomos é encontrada livre no citoplasma, mas também pode ser encontrada nas mitocôndrias e no retículo endoplasmático rugoso. Apenas uma parte das proteínas sintetizadas permanece no citoplasma, e o restante é encaminhado para o núcleo ou para as organelas. As proteínas sintetizadas pelos ribossomos mitocondriais acabam permanecendo na própria mitocôndria, enquanto que aquelas sintetizadas pelos ribossomos associados ao retículo são normalmente secretadas para o meio externo.
Organelas membranares
 Outro elemento citoplasmático exclusivo de eucarionte são as organelas. As organelas são estruturas membranares que criam compartimentos funcionais dentro da célula. Todas as células têm basicamente todas as organelas, porém, conforme a função da célula dentro do organismo, ela pode ter a prevalência de uma ou outra organela.
Reticulo endoplasmático 
O retículo endoplasmático é uma rede de membranas que apresenta uma conformação semelhante a um grupo de túbulos achatados. Eles se iniciam como um prolongamento do envoltório nuclear e se estendem por todo o citoplasma. Na região próxima ao núcleo, há uma série de ribossomos associados externamente, recebendo o nome de retículo endoplasmático rugoso; à medida que a estrutura se afasta do envoltório nuclear, os ribossomos vão diminuindo e a região que fica desprovida de ribossomos associados passa a se chamar retículo endoplasmático liso.
O retículo endoplasmático rugoso(RER) tem sua função associada à síntese e modificação de proteínas que serão inseridas em outras organelas, na membrana plasmática ou que serão secretadas. É comum que o RER sempre esteja próximo ao complexo de Golgi, uma vez que essas duas organelas atuam em conjunto no processo de modificação e endereçamento das proteínas.
Já o retículo endoplasmático liso (REL) tem sua função associada à síntese de lipídios e também à modificação de algumas proteínas.
Complexo de Golgi 
O complexo de Golgi, ou aparelho de Golgi, se apresenta como uma rede de sacos sobrepostos, lembrando muito uma pilha de panquecas.
Sempre está posicionado próximo ao retículo endoplasmático rugoso devido às funções interligadas que ambos possuem na sinalização e no endereçamento de proteínas.
Cada região do complexo de Golgi tem um papel específico nas modificações de proteínas que foram sintetizadas pelo RER. Existem regiões que são responsáveis por modificações químicas, como glicosilação (adição de carboidratos), fosforilação (adição de fosfato) ou proteólise (clivagem da proteína); existem regiões que são responsáveis pelo endereçamento das proteínas e, finalmente, outras regiões que farão o empacotamento dessas proteínas em vesículas para sua distribuição em outros pontos da célula ou secreção.
Lisossomo 
Dentre as diversas vesículas liberadas pelo complexo de Golgi, uma tem um destino diferente. Essas vesículas possuem um tamanho maior do que as outras e delimitam um espaço rico em enzimas digestivas de característica ácida. O pH dentro do lisossomo é 5,2.
As enzimas existentes dentro do lisossomo são chamadas de hidrolases ácidas e são sintetizadas pelos ribossomos do retículo endoplasmático rugoso. O mecanismo de ação dessas enzimas está diretamente ligado à função dos lisossomos, que é a reciclagem de macromoléculas não funcionais e a digestão de substâncias adquiridas por fagocitose. A digestão celular é um importante processo modulado pelos lisossomos, uma vez que permite tanto a destruição de elementos exógenos que possam ser prejudiciais para o organismo, como as bactérias, quanto possibilita a reciclagem de moléculas endógenas, permitindo a reutilização dos seus elementos para outros processos. O mecanismo de digestão celular está intimamente ligado aos processos de endocitose e exocitose e consiste na formação do endossomo e na sua posterior fusão com o lisossomo.
A fusão endossomo‑lisossomo permite a mistura das enzimas ácidas com as macromoléculas a serem quebradas, formando o vacúolo digestivo. As moléculas menores geradas por esse processo atravessam a membrana do vacúolo e chegam ao citoplasma onde serão reutilizadas; já aquelas que não são interessantes para a célula permanecem no vacúolo, agora chamado de residual, e são eliminadas por exocitose. A figura a seguir detalha os passos do processo de digestão celular. 
Observação
A ausência ou a deficiência das enzimas lisossomais pode provocar as chamadas “doenças lisossômicas de depósito”, como a doença de Tay Sachs e as mucopolissacaridoses. Essas situações de alterações genéticas impedem a atuação das enzimas e, consequentemente, várias substâncias não são degradadas e/ou recicladas, podendo causar diversas alterações no organismo.
Mitocôndria 
A mitocôndria é a organela mais complexa de todas. É dotada de uma organização única e a única a possuir seu próprio DNA. A forma como as mitocôndrias estão organizadas relaciona‑se diretamente com as funções desempenhadas por ela dentro das células. A mitocôndria é dotada de uma membrana externa dupla e uma membrana interna simples que se expande em direção ao seu interior, formando prolongamentos conhecidos como cristas mitocondriais. O espaço delimitado pelas membranas externas e internas é preenchido por um fluido conhecido como matriz mitocondrial. Nessa matriz são encontradas sequências circulares de DNA, o chamado DNA mitocondrial, e ribossomos livres. Todas as células possuem mitocôndrias. Essa organela é essencial para a sobrevivência da célula, uma vez que nela é produzida a maior parte da energia para a ocorrência das reações químicas necessárias para a manutenção da viabilidade celular. Na mitocôndria ocorrerão as reações bioenergéticas e as reações químicas oxidativas que irão produzir o ATP (adenosina trifosfato), molécula responsável por fornecer energia para as reações químicas da célula.
Na matriz mitocondrial ocorrerá as reações do Ciclo de Krebs, processo responsável pela produção das coenzimas reduzidas. As coenzimas reduzidas são reservatórios de prótons e elétrons, elementos essenciais para a síntese de ATP. As coenzimas reduzidas serão oxidadas pelas proteínas da cadeia de transporte de elétrons, localizadas nas cristas mitocondriais. Como resultado dessa oxidação, os prótons e elétrons serão liberados e forçarão a passagem de prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermenbranas. Os prótons do espaço intermembranas precisam retornar para a matriz mitocondrial e utilizam como passagem a proteína bomba ATP sintase. Ao passarem por essa proteína, localizada também na membrana interna, os prótons possibilitam a união de um ADP com o fosfato inorgânico formando o ATP.
Sem a energia produzida por esses processos, a célula é incapaz de sobreviver devido à falta de energia. Além disso, as mitocôndrias participam ativamente do processo de apoptose que ocorre quando uma célula precisa morrer porque já não está mais funcionando adequadamente ou foi infectada por algum patógeno.
Citoesqueleto celular
Uma vez que o citosol é uma solução coloidal e, portanto, sem nenhuma rigidez, a manutenção da forma celular através apenas da membrana plasmática não seria possível. Para tanto, a célula possui uma rede de filamentos proteicos que funcionam como se fossem o alicerce de uma casa. É o chamado citoesqueleto celular.
Dentre as funções atribuídas ao citoesqueleto, podemos citar:
• forma celular – a manutenção da forma celular e a grande variedade de morfologias celulares existentes são possíveis graças à forma como as proteínas do citoesqueleto estão distribuídas;
• movimentos celulares – a realização de movimentos celulares, como os que ocorrem durante a fagocitose e na contração muscular;
• movimentos intracelulares – a manutenção da posição das organelas, bem como o trânsito de vesículas pelo citoplasma e o processo de separação dos cromossomos durante a divisão celular.
Para que todas essas funções possam ser realizadas, o citoesqueleto é formado por três classes de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos intermediários e filamentos de actina, que formam o citoesqueleto em si. Além disso, existem as proteínas acessórias que controlam o surgimento dos filamentos, a interação entre eles e o movimento dessa rede.
A interação entre os diversos grupos de proteínas que formam o citoesqueleto permite que a célula se adapte rapidamente conforme a necessidade. Fica fácil perceber a importância de uma resposta rápida do citoesqueleto quando pensamos em todas as alterações que uma célula sofre durante o processo de divisão celular. Essa resposta rápida é possível graças à forma como os três filamentos estão distribuídos no meio intracelular.
Filamentos intermediários
Os filamentos intermediários atuam na manutenção da estrutura geral da célula e no suporte, daí estarem distribuídos ao longo de toda a área celular e concentrados ao redor do núcleo, como é possível observar na figura a seguir. Para tanto, é organizado a partir de monômeros proteicos organizados de forma helicoidal e de dímeros dispostos de forma espiral. Podem ser classificados em seis classes de acordo com a composição proteica e distribuição celular. Dentre essas classes, podemos citar as citoqueratinas ácidas (classe 1) e a citoqueratina básica (classe 2), que apresentam distribuição mais ampla entre as células. As queratinas, ou citoqueratinas, são abundantes nas células epiteliais e, por consequência, nos tecidos epiteliais, onde se espalham por todo o citoplasma e se conectam às células vizinhas através dosdesmossomos, garantindo a coesão característica desse tecido. Outra classe muito abundante é a das laminas (classe 5), que estão associadas ao envoltório nuclear e, ao contrário dos outros filamentos intermediários, são encontradas exclusivamente no núcleo. Existem ainda os n eurofilamentos, que, como o próprio nome já sugere, são abundantes nos neurônios e estão localizados em abundância na região do axônio.
Existem ainda proteínas associadas a esses filamentos: são as proteínas ligadoras que conectam os filamentos intermediários entre si e também com outros filamentos do citoesqueleto, garantindo a coesão do sistema. 
Observação
A distribuição inadequada dos filamentos intermediários pode estar associada a algumas doenças. Hoje já se sabe que células nervosas de pacientes que sofrem com a doença de Alzheimer possuem alterações na distribuição dos seus neurofilamentos. Na cirrose hepática de origem alcoólica são observados hepatócitos com acúmulos de filamentos intermediários de queratina, formando inclusões chamadas de corpúsculos de Mallory.
Microtúbulos
São filamentos longos e delgados formados por uma proteína chamada de tubulina. Os monômeros de tubulina se unem formando dímeros que se associam em forma de hélice, mas que estão em constante reorganização e crescimento dentro do citoplasma celular. Embora estejam distribuídos por todo o citoplasma, existe uma maior concentração desses filamentos na periferia da célula, enquanto no citoplasma eles formam uma rede interconectada que permite o trânsito de vesículas e outras estruturas.
Os microtúbulos possuem várias funções dentro da célula, dentre elas podemos citar:
• transporte intracelular de vesículas e organelas, como os lisossomos, as vesículas secretoras e os endossomos;
• motilidade celular através dos cílios e dos flagelos;
• movimentação dos cromossomos durante os eventos de mitose e meiose;
• participação na citocinese e na formação dos centríolos;
• motilidade celular, como observada na fagocitose;
• manutenção da forma celular, em especial naquelas células que não são simétricas.
Os microtúbulos que desempenham a função de transporte de vesículas e organelas, na motilidade celular e na manutenção da forma celular, são chamados de microtúbulos citoplasmáticos. Os microtúbulos mitóticos são aqueles que participam da movimentação dos cromossomos, enquanto os centriolares participam exclusivamente na formação dos centríolos.
Os centríolos são formados por nove trincas de microtúbulos distribuídos de forma octogonal. São mais abundantes próximos ao núcleo e, ao seu redor, são encontrados vários monômeros de tubulina. Embora sempre pensemos nos centríolos como estrutura responsável pelo alinhamento dos cromossomos durante os eventos de mitose e meiose, essa estrutura também é responsável por iniciar a formação dos cílios e dos flagelos. Os centríolos vão fornecer o corpúsculo basal, base em cima da qual serão construídos os cílios e os flagelos através da deposição de novas unidades de tubulina, que empurrarão a membrana plasmática para fora.
Durante o processo de divisão celular também existe a participação dos centríolos, que atuarão na formação das fibras do fuso. Assim que se inicia o processo mitótico ou meiótico, os centríolos se posicionam nos polos celulares, determinando o local de onde partirão os fusos mitóticos que se ligarão aos centrômeros dos cromossomos, permitindo seu alinhamento e sua separação durante a anáfase. Os cílios e os flagelos são duas estruturas associadas à motilidade celular formadas através dos corpúsculos basais de origem centriolar. Cílios e flagelos se diferenciam em relação ao tamanho e a função.
Os cílios são projeções menores e numerosas que ficam localizadas na superfície apical de uma célula. Nos cílios, os microtúbulos estão distribuídos em paralelo e envoltos por membrana. No ser humano são encontrados nas tubas uterinas e no trato respiratório e associados a células que secretam muco.
Uma característica desse apêndice é a capacidade de se deslocar de forma unidirecional, permitindo o impulso de uma partícula de poeira em direção ao meio externo, no caso do epitélio respiratório, ou ainda a condução do óvulo em direção ao útero, no caso das tubas uterinas.
Por outro lado, os flagelos são estruturas únicas e longas encontradas apenas nos espermatozoides, quando se trata do ser humano. Os flagelos, ao se movimentarem, impulsionam os espermatozoides para frente através de um movimento semelhante ao de uma hélice em um barco. Porém, ao contrário dos cílios, os flagelos precisam de uma maior quantidade de ATP para realizarem seu movimento; na base do flagelo são encontradas várias mitocôndrias que fornecem a energia necessária para que o movimento aconteça.
Observação
Na síndrome de Kartagener ocorre uma alteração no padrão de organização dos microtúbulos que impede a organização correta das proteínas. Como consequência, pode ocorrer a imobilização dos cílios do epitélio respiratório, impedindo a eliminação das secreções acumuladas. Também pode ocorrer a infertilidade feminina, já que essa condição impede o transporte do óvulo e/ou do zigoto até o útero e, também, a esterilidade masculina, por afetar a motilidade dos espermatozoides.
Filamentos de Actina
Dentre todos os filamentos que formam o citoesqueleto, os filamentos de actina, também chamados por alguns autores de microfilamentos, são os mais curtos, finos e flexíveis de todos. Como todos os outros filamentos citoplasmáticos, o filamento de actina é formado pela polimerização de vários monômeros de actina, que se organizam em um arranjo helicoidal de filamentos duplos. Também é o filamento que está presente em todas as células do organismo, podendo estar localizado na periferia celular, próximo à membrana plasmática, quando é classificado como filamentos corticais, ou dispersos pelo citoplasma, sendo chamados de filamentos transcelulares. Podemos atribuir aos filamentos de acitina as seguintes funções:
• manutenção da forma celular – a interação entre os filamentos corticais, como os transcelulares, é essencial para a manutenção da forma celular. Nas células epiteliais existe uma prevalência de filamentos corticais, ao passo que nas células do tecido conjuntivo, mais assimétricas, os filamentos transcelulares são mais abundantes;
• locomoção celular – através de movimentos chamados de ameboides, uma célula pode se deslocar de uma região. É um movimento muito frequentemente durante o desenvolvimento embrionário e também pelas células de defesa para chegar até seu local de atuação, mas também é observado em células tumorais que adquiriram capacidade de invasão. Sua ação mais visível é no citoesqueleto das células musculares, onde atua fortemente junto com outros filamentos no processo de contração muscular;
• fluxo citoplasmático – o citoplasma não é um meio estático; a movimentação dos fluidos ocorre graças à movimentação dos filamentos de actina. Além disso, junto com os microtúbulos, também contribuem para a movimentação das organelas;
• fixação e movimento das proteínas de membrana – uma vez que esses filamentos estão localizados próximos à membrana, eles são responsáveis pela ancoragem das proteínas membranares e também pela adesão de uma célula à outra em tecidos como os epiteliais;
• formação das microvilosidades – as microvilosidades são especializações celulares presentes na superfície apical de células envolvidas em processos absortivos, por exemplo, as células da mucosa intestinal.
Embora possam ser encontradas em vários tipos celulares, as microvilosidades são mais abundantes nas células da mucosa intestinal devido a sua característica absortiva. A presença das microvilosidades na superfície apical das células aumenta a superfície de absorção celular.
Estruturalmente, as microvilosidades são formadas por feixes paralelos de filamentos corticais de actina que se projetam para o meio externo; na base das microvilosidades, sustentando os feixes de actina, temos uma rede de filamentos intermediários. O citoesqueletodas células musculares esqueléticas apresenta uma estruturação especial devido ao papel que essas células desempenham no organismo. Comumente nos referimos às proteínas que formam essa estrutura como miofibrilas, cuja principal característica é a capacidade de adaptar‑se à atividade mecânica da célula, encurtando‑se durante a contração e alongando‑se durante o relaxamento.
As miofibrilas são formadas por filamentos de actina (mais finos) e miosina (mais grossos) dispostos ao longo de toda a extensão da célula muscular e organizados na forma de sarcômeros. Quando o músculo está relaxado, os filamentos de actina e miosina estão separados; na presença de um estímulo adequado, os filamentos se aproximam e interagem provocando o encurtamento do sarcômero e a contração da musculatura.
Observação
Os sarcômeros estão ausentes nas células musculares lisas, nas quais os filamentos de actina são mais grossos e estão distribuídos em vários sentidos formando uma malha tensora.
Núcleo e divisão celular
Núcleo celular 
O núcleo é um elemento exclusivo das células eucariontes e deve estar presente em, pelo menos, uma fase do desenvolvimento da célula. A maior parte da informação genética de uma célula encontra‑se na forma de cromossomos localizados dentro do núcleo.
Podemos comparar o núcleo a um grande centro de controle que comandará todo o metabolismo celular através das informações que serão transcritas do DNA conforme a necessidade da célula.
A maioria das células é mononucleada, mas existem células, como as do tecido muscular estriado esquelético, que são polinucleadas, ou as hemácias, que, quando maduras, perdem o seu núcleo. A posição do núcleo na célula varia conforme a sua função. Células secretoras tendem a ter um núcleo basal, enquanto células de revestimento possuem um núcleo mais central.
Quando uma célula não está em divisão, dizemos que seu núcleo é interfásico. O DNA estará organizado na forma de cromatina que fica mergulhada em uma substância gelatinosa chamada de nucleoplasma e separada do resto do citoplasma pelo envoltório nuclear. Também é possível observar uma ou mais massas esféricas chamadas de nucléolos.
O nucleoplasma é o “citoplasma do núcleo”; é composto de elementos que garantirão a integridade e a funcionalidade de todos os elementos nucleares. 
Envoltório nuclear
A principal característica de uma célula eucarionte é o fato de seu material genético ficar isolado dos outros elementos citoplasmáticos por uma membrana referida como envoltório nuclear, ou carioteca. Ao isolar o material genético em um compartimento especifico, esse envoltório passa a ter como principal função o controle de toda e qualquer substância que poderá entrar em contato com o DNA, ou seja, o envoltório nuclear exerce um papel fundamental como mediador do fluxo de substâncias entre o interior do núcleo e o citoplasma.
O envoltório nuclear é formado por uma bicamada dupla e descontínua de natureza lipoproteica. A membrana interna fica ligada ao nucleoplasma por meio de proteínas filamentosas chamadas de lâmina nuclear. As proteínas da lâmina nuclear atuam como âncoras entre a membrana interna do envoltório e a cromatina e dão estabilidade e forma ao núcleo. Já a membrana externa fica em contato direto com o citoplasma e é rica em ribossomos. Projeções dessa membrana originam o retículo endoplasmático rugoso. Como dito anteriormente, o envoltório nuclear é descontínuo. Nesses pontos, observa‑se uma fusão entre a membrana interna e externa formando um poro. Ao longo de todo o envoltório é possível observar várias regiões de poro. A região é ocupada por um grupo de proteínas que recebem o nome de nucleoporina (Nup); o conjunto de nucleoporinas que preenche cada um desses poros recebe o nome de complexo de poro.
A função do complexo de poro e das proteínas a ele associadas está relacionada ao controle do fluxo de moléculas. RNA, nucleotídeos, proteínas, carboidratos, fosfolipídios e íons são exemplos de sustâncias que precisam entrar e sair do núcleo. As proteínas do complexo de poro atuariam como mediadores desse transporte, que pode acontecer de forma passiva e/ou ativa dependendo do tamanho, das características químicas e do gradiente de concentração da substância a ser transportada.
Lembrete
Durante o processo de divisão celular, o envoltório nuclear é fragmentado logo no início da prófase, voltando a se regenerar ao final da telófase.
Nucléolo 
O nucléolo é uma estrutura esférica formada por proteínas e RNA ribossômico responsável pela produção dos ribossomos que ficaram livres no citoplasma ou associados ao retículo endoplasmático rugoso. Uma vez que os ribossomos são as estruturas responsáveis pela síntese de proteínas, células que possuem alta atividade de síntese proteica possuem nucléolos bem grandes, ao passo que células como os linfócitos e monócitos, que produzem poucos ribossomos, possuem nucléolos pequenos. Os ribossomos produzidos pelo nucléolo chegam até o citoplasma através do poro nuclear.
Cromatina 
No interior do núcleo encontramos os genes. Por definição, um gene é uma sequência de nucleotídeos que codifica um produto com função biológica. Os nossos genes estão organizados em 23 pares de estruturas lineares, chamadas de cromossomos (2n=46). Porém, quando uma célula não está se dividindo, os 46 cromossomos formam uma massa granular e difusa chamada de cromatina.
A cromatina é um complexo estrutural formado de DNA e proteínas estruturais que não se apresenta de forma homogênea no núcleo, muito pelo contrário: em um núcleo interfásico sempre será possível observar regiões mais densamente coradas e outras de coloração mais leve.
As regiões mais escuras mostram a cromatina mais condensada, ou heterocromatina, enquanto as regiões mais claras representam regiões onde a cromatina está mais dispersa, a chamada eucromatina. Durante o tempo de vida de uma célula, as regiões de hetero e eucromatina ficam se alternando, mostrando a ativação de diferentes genes em diferentes momentos de vida da célula.
As regiões de heterocromatina mostram que os genes estão inativos, sinalizando uma baixa atividade de transcrição. Células onde a heterocromatina predomina estão metabolicamente inativas. Por outro lado, células com predominância de eucromatina apresentam muitos genes ativos simultaneamente, o que significa que a cromatina está ativa, ou seja, o DNA foi “esticado” para que a sequência de nucleotídeos pudesse ser lida e transcrita para gerar produtos funcionais. Células como os neurônios e os hepatócitos apresentam predominância de eucromatina, enquanto os espermatozoides e os linfócitos circulantes apresentam predominância de heterocromatina. 
Chamamos de cromatina marginal aquela porção da cromatina que fica concentrada próxima à lamina nuclear e de cromatina nucleolar aquela que fica associada ao nucléolo.
A estrutura da cromatina é mantida pela associação do DNA com proteínas estruturais que recebem o nome de nucleossomos. Para formar a cromatina, a dupla fita de DNA se enrola ao redor de nucleossomo por diversas vezes. Quanto mais o DNA vai se enrolando ao redor desse complexo proteico, mais condensada a cromatina vai ficando. Na heterocromatina, as fibrilas de cromatina estão comprimidas e enroladas umas sobre as outras, já na eucromatina, as fibrilas estão menos comprimidas para permitir a transcrição. A organização em cromatina, como dito anteriormente, só é encontrada no núcleo interfásico. Quando uma célula vai se dividir, as fibras de cromatina ficam mais condensadas, formando a estrutura do cromossomo.
O evento de duplicação do DNA e, consequentemente, do cromossomo ocorre durante a fase S do ciclo celular. Cada cromossomo é formado por dois braços chamados de cromátides. A extremidade de cada cromátide recebe o nome de telômero. Estudos mostram que o telômero está diretamente relacionado ao envelhecimento celular, pois vai encurtando de tamanho a cada ciclo celular, de forma que, para estender o ciclo de vida de uma célula e, consequentemente, reduzir os efeitos do envelhecimentono organismo, seriam necessárias estratégias que impedissem a redução do telômero.
As cromátides são mantidas unidas pelo centrômero. A região da cromátide acima do centrômero recebe o nome de braço p e a região da cromátide abaixo do centrômero recebe o nome de braço q.
As células somáticas, ou seja, aquelas que não são gametas (células germinativas – óvulo/espermatozoide) são chamadas de diploides por serem compostas por 23 pares de cromossomos (2n=46). Destes, 22 pares são chamados de somáticos (1‑22) e um par é considerado sexual (XX – mulher e XY – homem).
Observação
Cromatina sexual, ou corpúsculo de Barr, é o nome dado ao cromossomo X inativo e condensado das células presente apenas nas mulheres.
Ciclo celular e mecanismos de expressão gênica
O nosso organismo é formado por diferentes populações celulares com diferentes capacidades de renovação. No quadro a seguir, temos classificadas as diferentes populações celulares encontradas no nosso organismo de acordo com sua capacidade de mitose.
Para as células em renovação ou em crescimento, existe uma sequência de eventos que controlam o desenvolvimento, o amadurecimento e a divisão celular. Essa sequência de eventos recebe o nome de ciclo celular e tem como objetivo principal preparar a célula para que esta, ao entrar em mitose, produza células‑filhas com o mesmo conteúdo genético da célula‑mãe. Podemos identificar duas grandes fases no ciclo celular: a) interfase, que envolve o crescimento e amadurecimento da célula, e subdividida nas fases G1, S e G2 e b) a mitose, que se refere à divisão celular em si.
Durante o ciclo existem ainda pontos de controle entre cada estágio com o objetivo de garantir que apenas as células que mantiverem as características essenciais da linhagem genitora continuem o processo, interrompendo o ciclo daquelas células que não atingirem os requisitos necessários para passar à fase seguinte.
Interfase 
Chamamos de interfase o período compreendido entre duas divisões celulares. Durante esse período, a célula cresce não apenas em tamanho, mas também se prepara para realizar de forma eficiente uma nova divisão mitótica. A duração de cada ciclo depende muito de qual velocidade de eventos mitóticos que a população celular deve realizar. No entanto, sempre identificamos três fases durante a interfase: a G1, com alta atividade metabólica, a S, em que o DNA se duplica, e a G2, na qual a célula se prepara para a divisão.
G1
A G1 (gap1) é a fase mais longa da interfase e, justamente por isso, a que mais sofre influência dos fatores ambientais que podem prejudicar a continuidade do ciclo. Durante essa fase, a célula estará reunindo nutrientes para sintetizar macromoléculas importantes para a duplicação do DNA na fase seguinte como também para a realização da mitose. Portanto, durante esse período, a célula está em alta taxa metabólica devido à grande necessidade de RNA e proteínas, que serão sintetizados constantemente. Assim, dois processos ocorrem intensamente durante a G1: a transcrição e a tradução.
Pensemos assim: a célula é uma grande fábrica. No citoplasma, temos a linha de produção onde tudo que for necessário para o funcionamento e a manutenção da célula é gerado, portanto, temos várias máquinas com diferentes funções; essas máquinas serão as proteínas. O núcleo da célula é a biblioteca dessa fábrica, onde encontramos todos os livros que ensinam como as máquinas são montadas e como elas devem funcionar. Cada um desses livros é dividido em vários capítulos que ensinam como uma das máquinas deve atuar. Os cromossomos são os livros e os genes são os capítulos desses livros.
Pois bem, é aí que temos um problema. Esses livros estão escritos em uma linguagem que não é entendida pela linha de produção do citoplasma e, portanto, precisa ser modificada para que a proteína possa ser montada de forma correta. Nesse ponto aparecem a transcrição e a tradução, dois processos que irão adequar a “linguagem” dos genes a algo compreensível ao citoplasma. Tecnicamente, chamamos isso de fluxo da informação gênica, o que permite todo o controle do funcionamento celular. Chamamos de transcrição o processo pelo qual a informação contida no DNA é convertida em RNA dentro do núcleo celular, o que acarretará a geração de um produto funcional para o metabolismo celular. Esse é o primeiro passo para a adequação da linguagem que comentamos acima.
Durante a transcrição, a informação contida no DNA (um polímero de nucleotídeos em fita dupla) é utilizada como molde para a geração de uma sequência completar na forma de fita simples, o RNA. Quem faz a leitura do DNA para transcrevê‑lo como RNA é uma enzima chamada RNA polimerase. Durante o processo de transcrição são produzidos três tipos de RNA:
• RNA mensageiro (RNAm) – que terá a sequência de nucleotídeos necessária para a síntese de proteínas. Lembrando do nosso exemplo, é ele que tem a informação de como a máquina deve ser montada e para que ela serve.
• RNA ribossômico (RNAr) – será convertido em ribossomo no nucléolo. O ribossomo fará a leitura do RNAm para que a síntese de proteínas ocorra. Segundo o nosso exemplo, o ribossomo será o responsável por ler o manual e solicitar as peças necessárias para a montagem da proteína.
• RNA transportados (RNAt) – mobiliza o aminoácido que será utilizado para a síntese de proteína. Cada aminoácido terá um RNAt específico para carregá‑lo. Voltando ao nosso exemplo, os aminoácidos seriam as peças da nossa máquina. Quando o ribossomo lê o capítulo (RNAm), ele identifica qual a peça, ou seja, qual aminoácido é necessário naquele momento. Ele avisa o RNAt, que irá ligar‑se ao aminoácido necessário e levá‑lo até o ribossomo, que irá encaixá‑lo na sequência conforme a receita (RNAm) mandar.
Uma vez transcritos todos os RNA necessários, estes chegarão ao citoplasma através do complexo de poro onde irão atuar no passo seguinte da expressão gênica, a tradução.
Chamamos de tradução o processo de síntese de proteínas, ou seja, a montagem da nossa máquina que fará a fábrica célular funcionar adequadamente. Para cada proteína existe um gene específico, ou seja, para cada máquina eu tenho um capítulo específico, o gene, que fica dentro de um livro próprio, o cromossomo.
A tradução é um processo que ocorre no citoplasma, por isso que o RNAm, o RNAt e o ribossomo precisam sair do núcleo, seu local de produção. O processo de tradução está demonstrado na figura a seguir. Para que a síntese proteica ocorra, o ribossomo irá se ligar ao RNAm, e o RNAt se liga ao ribossomo. Estando todos os elementos integrados, inicia‑se o processo de leitura. O ribossomo lê o RNAm, três nucleotídeos por vez. Para cada três nucleotídeos, aqui chamados de códon, existe um aminoácido correspondente. O RNAt traz o aminoácido referente ao códon lido, que irá se unir ao aminoácido que já estiver lá. Um novo códon é lido e o processo se repete até que o ribossomo encontre o códon de terminação. Seria o equivalente à palavra FIM do nosso capítulo. Quando isso ocorre, o ribossomo se solta do RNAm e o processo de síntese proteica termina. À medida que os processos de transcrição e tradução ocorrem, a célula vai crescendo e amadurecendo. O progresso da célula durante a G1 é avaliado por dois pontos de controle, o ponto de restrição (ponto R) e o ponto de controle de lesão do DNA. O quadro a seguir resume os eventos que ocorrem em cada ponto de controle.
Durante o ponto de restrição, a célula verificará sua aptidão para entrar em mitose, levando em consideração se houve um crescimento no volume citoplasmático, adesão às células vizinhas e à matriz extracelular e funcionamento e quantidade adequada de proteínas e enzimas envolvidas nas fases seguintes. No caso de um ou mais desses processos não terem ocorrido de forma adequada, será ativada a proteína Rb (pRb), responsável por estimular a continuidade do ciclo. Já no ponto de controle de lesão de DNA, é avaliada a presença de danos no DNA e se eles podem ser reparados. No caso de danos irreparáveis do DNA, existe o aumento da expressãoda proteína p53, que bloqueia a passagem da célula para a fase seguinte, ou seja, impede que o DNA alterado seja replicado e passado para as gerações seguintes. Nesses casos, a p53 induzirá a morte celular.
Regulação da fase G1
• Ponto de restrição
— célula avalia seu potencial replicativo;
— monitoramento do tamanho;
— avaliação do estado fisiológico;
— interação com a matriz extracelular.
• Ponto de controle de lesão do DNA
— avaliação da integridade do DNA;
— rastreamento de danos causados por fatores extracelulares, como mutações.
Nossa célula respondeu positivamente a todos os pontos de controle e pode passar para a fase seguinte.
S
A fase S é conhecida como fase de síntese, pois é nela que ocorre a duplicação do DNA, permitindo a formação de novas cromátides que serão divididas entre as células‑filhas, de modo a garantir que elas tenham o mesmo conteúdo genético da célula‑mãe. Ao replicar todo o seu DNA, a célula estará garantindo a passagem das suas informações de forma íntegra e precisa. Voltando ao nosso exemplo, é como se a nossa fábrica, a célula, resolvesse abrir uma filial e precisasse fazer uma cópia de todos os seus livros, os cromossomos, na íntegra e da forma mais precisa possível para que a filial trabalhe exatamente como a matriz.
A replicação do DNA é um processo semiconservativo, como observado na figura a seguir. Para que a replicação ocorra, é necessária a ação de um grupo de enzimas que irão desenrolar a hélice do DNA e separar as fitas, de forma que cada uma das fitas sirva de molde para a geração da fita‑filha. O processo semiconservativo, ou seja, cada molécula nova de DNA possui uma fita antiga e uma fita recém‑sintetizada, o que garante que a nova molécula de DNA seja idêntica à molécula preexistente na célula. A enzima responsável por adicionar os nucleotídeos que formaram a nova fita recebe o nome de DNA polimerase, que adiciona os nucleotídeos conforme o princípio de pareamento das bases (Adenina – Timina; Citosina – Guanina).
Nas células eucariontes, a fase S não tem a função de replicar apenas o DNA, mas também as histonas para garantir a formação da cromatina quando as células‑filhas retornarem à interfase.
Durante a fase S também existe o ponto de controle de qualidade do DNA, que avalia se o DNA duplicado está realmente como antes da replicação. O próprio DNA polimerase é responsável por essa avaliação, podendo remover a sequência errada e substituir por uma correta, impedindo a passagem do erro para as gerações futuras.
Erros identificados e corrigidos, a célula pode seguir adiante e entrar na última fase da interfase, a G2.
G2
Finalmente, na fase G2, a célula se preparará para entrar em mitose. Esse é um período que se caracteriza pela reorganização das organelas e síntese de proteínas não histônicas que irão se associar aos cromossomos durante a mitose. Também é essencial a avaliação do DNA que foi duplicado durante a fase S e se esse DNA foi totalmente duplicado. Por isso, durante a G2, existem dois pontos de controle. O ponto de controle de lesão de DNA avalia se o DNA foi corretamente duplicado e se os erros foram corrigidos; o segundo ponto é o ponto de controle de DNA não replicado que averiguará se todo o material genético foi duplicado. Caso este último ponto encontre falhas, ocorre o impedimento da passagem da fase G2 para a mitose até que todo o DNA tenha sido duplicado.
A figura a seguir mostra as alterações sofridas na quantidade de DNA durante a interfase e mitose, mostrando que durante as fases G1 e G2 a quantidade de DNA não se altera.
Divisão celular
A divisão celular compreende o evento que incluía cariocinese, ou seja, a divisão do conteúdo nuclear, e a citocinese, que seria a divisão do conteúdo citoplasmático. Nas células somáticas, esse evento recebe o nome de mitose por gerar células‑filhas geneticamente idênticas às células‑mães. Sendo assim, uma célula somática 2n=46, após sofrer mitose, irá gerar duas células geneticamente idênticas em quantidade e qualidade genética, portanto, as células‑filhas também serão 2n=46. No entanto, nem todas as células se dividem por mitose. As células germinativas, que irão gerar os gametas, precisam reduzir o seu número de cromossomos para garantir a manutenção genética da espécie. Assim, essas células sofreram um processo de divisão celular diferente, chamado de meiose, no qual a célula que inicia o processo é 2n=46 e as células‑filhas geradas, em número de 4, serão n=23. A figura a seguir apresenta a associação dos processos de mitose e meiose na formação dos gametas.
Mitose
A mitose é o processo de divisão celular que conclui o ciclo celular de uma população de células em renovação. Somente as células somáticas se dividem por mitose, uma vez que esste processo é responsável pela conservação da informação genética. Assim, é comum dizer que a mitose é uma divisão equacional.
A mitose é dividida em quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.
A prófase é a fase inicial da mitose e se caracteriza pela condensação da cromatina até que os cromossomos, já duplicados, se tornem visíveis. Paralelamente a esse processo, ocorre o rompimento do envoltório nuclear em várias vesículas que se dispersam pelo citoplasma. Outro evento importante na prófase é a formação e o posicionamento de dois centrossomos que agiram na formação das fibras do fuso. Com a fragmentação do envoltório nuclear, os centrossomos se posicionam de lados opostos, e as fibras do fuso se alongam até se prenderem aos cineticóros. Esse processo é essencial para o alinhamento e a segregação dos cromossomos que ocorrerão nas fases seguintes.
A fase seguinte é a metáfase, na qual os cromossomos atingem o ponto máximo da sua condensação. A grande característica da fase é a movimentação dos cromossomos graças às fibras do fuso, de forma que eles se alinhem na região equatorial da célula, chamada de placa metafásica. Esse passo é extremamente importante, uma vez que organiza os cromossomos em uma região para que na fase seguinte ocorra a separação igualitária das cromátides.
Na anáfase teremos a separação das cromátides irmãs para polos opostos da célula. Essa separação só é possível devido à movimentação das fibras do fuso que puxam as cromátides em direção aos centrossomos de forma a garantir que os polos recebam o mesmo tipo e a mesma quantidade de informação genética.
Finalmente, na telófase, essas cromátides já chegaram aos respectivos polos celulares e as fibras do fuso começam a desaparecer. As cromátides começam a se descondensar para regenerar a cromatina, as vesículas formadas pelo rompimento do envoltório nuclear durante a prófase começam a se fundir ao redor dessa nova cromatina e os novos núcleos começam a ser formados em cada polo da célula. Na região da placa equatorial começa a se formar constrição citoplasmática graças aos microtúbulos remanescentes que formam um anel contrátil, o que culmina na separação total do citoplasma da célula para as duas células‑filhas; é a citocinese. A mitose possui dois pontos principais de controle. O primeiro deles é o ponto de controle de montagem do fuso, que impede que a segregação das cromátides ocorra antes do alinhamento total dos cromossomos na placa metáfasica. O segundo é o ponto de controle de segregação do cromossomo, que impede a ocorrência da citocinese antes que todas as cromátides tenham sido corretamente separadas e segregadas até o polo celular. O objetivo desse monitoramento é justamente garantir que as células‑filhas sejam geneticamente idênticas às células‑mãe.
Meiose
A meiose é o processo responsável pela formação dos gametas, pois transforma uma célula germinativa diploide (2n=46) em quatro células haploides (n=23). Para isso, é necessária a ocorrência de duas divisões nucleares sequenciais.
Outra característica da meiose é a presença de variabilidade genética graças à troca de segmentos cromossômicos entre membros de um mesmo par, alterando a constituição genética original do cromossomo. Esse processo se chama crossing over e ocorre durantea prófase da primeira divisão nuclear. Os eventos ocorridos na mitose voltam a acontecer na meiose, portanto, teremos uma repetição da prófase, metáfase, anáfase e telófase, mantendo as mesmas características descritas no processo de mitose. A diferença é que agora elas acontecerão duas vezes. Chamamos de meiose I a primeira divisão nuclear da meiose. É durante a prófase I que ocorre o crossing‑over; durante a anáfase I, acontecerá a separação dos cromossomos homólogos. Assim, podemos concluir que a meiose I é a divisão nuclear reducional. Ao final dessa etapa, ou seja, na telófase I, teremos a formação de duas células com 23 cromossomos duplicados. Dependendo da espécie pode existir uma pausa entre as etapas I e II da meiose, mas no caso dos humanos esse processo é contínuo.
Na meiose II ocorre a separação das cromátides irmãs em um processo semelhante ao que acontece na mitose. Uma vez que a meiose I gera duas células e cada uma delas passará pela fase de meiose II, temos ao final do processo a formação de quatro células com 23 cromossomos.
Lembrete
A meiose I é um processo reducional.
A meiose II é um processo equacional.
Embriologia
Gametogênese – conceitos gerais
Chamamos de embriologia a ciência responsável pelo estudo da origem e do desenvolvimento de um ser humano. O início desse processo ocorre quando um ovócito é fertilizado por um espermatozoide, gerando um zigoto. À medida que o zigoto vai se desenvolvendo, forma‑se um embrião e, posteriormente, um feto.
Chamamos de período embrionário o período que vai da fertilização até a oitava semana de gestação, enquanto o período fetal se inicia na nona semana e só termina no nascimento. Os primeiros estudos de embriologia datam do século V a.C e são atribuídos à Hipócrates de Cos, um médico grego. Já na Idade Média, por volta do século XV, Leonardo da Vinci teria feito desenhos oriundos de dissecações de úteros grávidos e das membranas fetais. A primeira observação de um espermatozoide teria sido feita em 1677 por Hamm e Leeuwenhoek. Em 1775, Spallanzani demostrou tanto um óvulo como um espermatozoide. À medida que as técnicas foram ficando mais precisas e novas teorias sendo provadas, vários novos fatores relacionados ao desenvolvimento embrionário e a hereditariedade foram ficando mais claros, tanto que, em 1995, Edward B. Lewis, Christiane Nüsslein‑Volhard e Eric F. Wieschaus ganharam o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina por terem descoberto os genes HOX, responsável pelo controle do desenvolvimento embrionário. Tal descoberta vem auxiliando no entendimento de algumas causas de aborto espontâneo e anomalias congênitas.
Iremos abordar a formação dos gametas femininos e masculinos, bem como alguns aspectos do desenvolvimento embrionário e fetal.
Recebe o nome de gametogênese o processo responsável pela formação dos gametas femininos e masculinos, ou seja, os óvulos e os espermatozoides, respectivamente.
 Observação
Os gametas são células germinativas e haploides, portanto, precisam ter o seu número de cromossomos reduzidos pela metade; além disso, são necessárias mudanças na morfologia e no tamanho celular.
O processo responsável pela redução do número de cromossomos nos gametas é a meiose. Como visto anteriormente, a meiose é um processo que consiste em duas divisões nucleares. Na primeira, ocorre separação dos cromossomos homólogos, resultando na redução do número de cromossomos de 46 para 23. Na segunda divisão, ocorre a separação das cromátides irmãs. A figura a seguir resume o processo de meiose.
A meiose é um fator crucial para a formação dos gametas porque permite a manutenção do número de cromossomos da espécie ao longo das gerações. Por meio do crossing‑over , existe a permuta de segmentos gênicos de cromossomos homólogos, garantindo a variabilidade genética nos gametas formados.
As células germinativas primitivas são observadas já no início da quarta semana como estruturas grandes e esféricas. Por volta da sexta semana de gestação, essas células migram para uma região onde, no futuro, encontraremos a cavidade abdominal.
Embora o sexo cromossômico já tenha sido definido no momento da fertilização, as gônadas são indiferenciadas, ou seja, são idênticas nos dois sexos até por volta da sétima semana, quando o cromossomo Y, caso esteja presente, começa a expressar o gene SRY que induzirá a formação dos testículos e dos seus ductos graças à produção de testosterona. Como nos embriões do sexo feminino esse gene está ausente, ocorrerá a regressão dos ductos e o início da formação das estruturas femininas.
Ovogênese 
O processo de ovogênese diz respeito ao processo de formação dos gametas femininos no ovário e começa durante o período de desenvolvimento fetal inicial. Nesse momento, as células germinativas primordiais diferenciam‑se em ovogônias. A maioria dessas células se degenera antes mesmo do nascimento, mas as que restam se diferenciam em ovócitos primários. Tanto as ovogônias, quanto os ovócitos primários são células diploides, ou seja, 2n=46 cromossomos.
Os ovócitos primários entram em meiose I durante o desenvolvimento fetal, porém não completam todo o processo. Os ovócitos primários realizam apenas a prófase I e permanecem parados nesse estágio até a puberdade. Graças à ação dos hormônios secretados pela adeno‑hipófise, existe o estímulo para que o ovócito primário termine a meiose I e gere dois ovócitos secundários de tamanhos diferentes, mas ambos com 23 cromossomos. A célula com uma menor quantidade de citoplasma recebe o nome de corpo polar; aquela que tiver a maior parte do citoplasma receberá o nome de ovócito secundário. Apenas o ovócito secundário continua a divisão meiótica, o corpo polar formado logo se degenera.
O ovócito secundário entra em meiose II, porém, mais uma vez, esse processo não se completa: é interrompido na metáfase II. O ovócito secundário parado em metáfase II é expelido do ovário durante a ovulação, capturado pelas fímbrias e conduzido para o interior da tuba uterina. O ovócito só terminará sua meiose II se for fecundado por um espermatozoide, caso contrário, será expelido junto com o endométrio uterino durante a menstruação.
Se um espermatozoide penetrar nesse ovócito secundário, a meiose II recomeça e o ovócito secundário termina seu desenvolvimento. Novamente ocorre uma divisão desigual do citoplasma. A célula que recebe quase todo o citoplasma é o óvulo maduro, ou ovócito fertilizado. A célula que recebeu pouco citoplasma é o segundo corpo polar que, assim como o primeiro, não é funcional e acaba se degenerando. A figura a seguir resume os passos descritos no processo de ovogênese. Quando o ovócito secundário é liberado durante a ovulação, ele está envolto por uma camada mucoide conhecida como zona pelúcida que fica em contato direto com a membrana do ovócito. 
Acima da zona pelúcida existe uma camada de células foliculares chamada de corona radiata. A zona pelúcida é formada por glicoproteínas que permitem a adesão das células foliculares. Enquanto a zona pelúcida é responsável pela nutrição do ovócito, a corona radiata é responsável pela proteção da célula contra choques mecânicos. Em termos de organização intracelular, o óvulo tem um citoplasma abundante rico em proteínas que irão auxiliar na nutrição do embrião durante o início do desenvolvimento embrionário até que a placenta esteja formada. Além disso, o citoplasma é rico em fatores morfognéticos, que irão controlar a diferenciação celular e serão segregados para regiões específicas durante a clivagem. Abaixo da membrana plasmática existem ainda os grânulos corticais, vesículas ricas em enzimas ácidas e proteolíticas que serão liberadas no momento que o primeiro espermatozoide romper a zona pelúcida, desencadeando o processo de bloqueio à poliespermia que impede a entrada de mais de um espermatozoide no mesmo óvulo. Esse processo será discutido com mais detalhes durante a fertilização.
Espermatogênese
Enquanto a ovogênese inicia‑se durante o desenvolvimento embrionário, a formação dos gametas masculinos só será iniciadana puberdade. Durante o período embrionário, as células germinativas primordiais se diferenciam em espermatogônia, células diploides, ou seja, 2n=46. As espermatogônias ficam se dividindo por mitose até a puberdade, quando, através do estímulo da testosterona, se diferenciam em espermatócitos primários.
Durante a primeira divisão meiótica, os espermatócitos primários se transformam em dois espermatócitos secundários haploides que permanecem ligados por uma ponte citoplasmática. Cada um dos espermatócitos secundários sofrerá a meiose II, gerando, ao final do processo, quatro espermátides com 23 cromossomos cada. No entanto, as espermátides são células esféricas e precisam sofrer um novo processo de diferenciação para se tornarem espermatozoides maduros. Durante a espermiogênese, as espermátides sofrem uma metamorfose que envolve a condensação do núcleo, a redução drástica do volume citoplasmático e a formação de duas estruturas essenciais: o acrossoma e o flagelo. O acrossoma é uma estrutura que ocupa quase toda a cabeça do espermatozoide. É uma organela derivada do complexo de Golgi e rica em enzimas que auxiliaram na penetração da corona radiata e da zona pelúcida durante o processo de fertilização. Paralelamente a formação do acrossoma, as mitocôndrias migram para a extremidade da célula onde encontram‑se os centríolos que iniciarão a formação do flagelo, essencial para que o espermatozoide consiga se locomover para atravessar o corpo do útero e as tubas uterinas até encontrar o óvulo. As mitocôndrias ficam localizadas na base do flagelo justamente para produzir o ATP necessário para a ativação da estrutura. Embora ambos os processos gerem células haploides, ou seja, n=23 cromossomos, a formação dos gametas femininos e masculinos se diferem em vários aspectos. A primeira grande diferença observada diz respeito ao tamanho e à mobilidade do gameta gerado; enquanto o óvulo é grande e imóvel, o espermatozoide é pequeno e possui grande motilidade. Além disso, podemos perceber que, durante a espermiogênese, existe um descarte do citoplasma da espermátides para a formação do espermatozoide maduro, enquanto na ovogênese a citocinese desigual é essencial para que o gameta maduro carregue em seu citoplasma os fatores morfogenéticos necessários para a diferenciação celular durante o desenvolvimento embrionário. Finalmente, um outro aspecto interessante é que a ovogênese não é um processo contínuo, ela tem uma fase embrionária, reinicia na puberdade e se mantém até que a mulher entre na menopausa. Por outro lado, a espermatogênese inicia‑se na puberdade e dura toda a vida do homem.
Alterações cromossômicas pré-zigóticas 
São as falhas ocorridas durante o processo de gametogênese e que acarretaram na formação de gametas com alteração no número e/ou na estrutura do cromossomo. Quando as alterações ocorrem no número final de cromossomos, chamamos de alterações cromossômicas numéricas, e podem ocorrer em virtude da separação desigual dos cromossomos homólogos durante a anáfase da meiose I ou das cromátides irmãs durante a anáfase da meiose II. Como consequência dessa não disjunção, uma das células‑filhas irá receber um número de cromossomos diferente do normal. As alterações no número final de cromossomos podem levar, embora mais raro, à formação de triploidias e tetraploidias, ou seja, 3n= 69 e 4n=92.
No entanto, as alterações cromossômicas numéricas mais comuns são as do tipo aneuploidia, quando ocorre a perda ou a presença de um cromossomo extra. As consequências são alterações no desenvolvimento motor ou intelectual do indivíduo afetado. A gravidade e o tipo de comprometimento vão depender do tipo de cromossomo afetado. Esse tipo de alteração pode afetar tanto os cromossomos autossômicos como os cromossomos sexuais.
Já as alterações estruturais ocorrem quando um cromossomo sofre modificações na sua estrutura. Normalmente são fruto do crossing‑over desigual ocorrido durante a prófase da meiose I.
As alterações estruturais são classificadas em dois grupos:
• alterações balanceadas – quando não há perda da informação genética total; justamente por isso não apresentam efeitos fenotípicos. Os problemas ocorrem, na verdade, nas gerações futuras, pois os indivíduos irão gerar gametas com cromossomos com alterações numéricas não balanceadas;
• alterações não balanceadas – quando há alterações no conteúdo genético final, ou seja, há perda ou ganho de segmentos cromossômicos. Sempre há manifestação fenotípica e a gravidade da alteração vai depender da quantidade de genes que foi inserida ou deletada do cromossomo.
Essas alterações são mais raras do que as aneuploidias e, na maioria das vezes, são consequência da ação de fatores ambientais como o álcool, drogas, agentes físicos (radiação), medicamentos e infecções.
Desenvolvimento embrionário 
Fertilização
Para que o desenvolvimento embrionário se inicie é necessário que ocorra a fertilização. Esse processo se caracteriza pela entrada do espermatozoide no óvulo maduro. A união dessas duas células haploides vai gerar um zigoto diploide (2n=46) de constituição genética única, uma vez que é resultado da combinação de cromossomos maternos e paternos.
O processo de fertilização ocorre nas tubas uterinas e o sucesso do evento depende de uma série de outros eventos moleculares que devem ocorrer de forma coordenada. Um fator que deve ser levado em conta é o tempo, como vemos na figura a seguir. A fertilização deve ocorrer entre 12‑24 horas após a ovulação, tempo que o ovócito secundário permanece viável. A maioria dos espermatozoides morrem no útero; aqueles que sobrevivem se tornam aptos a fertilizar o ovócito secundário graças às secreções existentes na tuba uterina. Além disso, os espermatozoides que chegam até o ovócito secundário não conseguem fertilizá‑lo imediatamente, existe um período de cerca de 7 horas chamado de capacitação. Durante esse período, várias alterações químicas ocorrem no espermatozoide que permitem um aumento de velocidade de movimentação da cauda, alteração nas glicoproteínas da sua membrana plasmática para prepará‑la para a fusão com a membrana do ovócito e, finalmente, a ativação das proteases e hialuronidases presentes no acrossoma. O processo de fertilização é dividido, didaticamente, em quatro fases. O primeiro passo é a passagem do espermatozoide pela corona radiata. A liberação das hialuronidases presentes no acrossoma dispersa as células foliculares e permite que o espermatozoide chegue até a zona pelúcida. Vários espermatozoides podem, simultaneamente, dispersar as células foliculares e chegar até a zona pelúcida.
O passo seguinte é o rompimento da camada mucosa que protege a membrana do ovócito. Para que o rompimento dessa barreira ocorra, os espermatozoides precisam que os receptores específicos da sua membrana interajam com glicoproteínas presentes na zona pelúcida. Por isso, temos a impressão de que essas células ficam “dando cabeçadas” na barreira mucosa!
Quando ocorre a ligação da glicoproteína com o receptor, desencadeia‑se a reação acrossômica, que seria a liberação das proteases presentes no acrossoma criando um caminho para que o espermatozoide atravesse a zona pelúcida através de movimentos ondulatórios do flagelo e acesse a membrana do óvulo. Apenas um espermatozoide é capaz de realizar esse processo, isso porque, quando o primeiro espermatozoide entra na cama0da mucosa, ele desencadeia uma reação da zona, que altera a composição da região em decorrência da liberação das enzimas dos grânulos corticais do óvulo para o meio externo enrijecendo a zona pelúcida e impedindo que outros espermatozoides cheguem até a membrana do óvulo. Esse processo recebe o nome de bloqueio à poliespermia.
No terceiro passo do processo, ocorre a fusão das membranas dos gametas. A membrana plasmática e o citoplasma residual do espermatozoide são desprezados e o flagelo se degenera. Apenas o núcleo e os centríolos do espermatozoide penetram no citoplasma do ovócito secundário. A entrada de um novo material genético estimula o ovócito