Fisiologia celular

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Fisiologia celular 
Introdução 
 A célula é a unidade funcional e estrutural 
dos seres vivos, fornecendo a estrutura dos 
tecidos e órgãos, ingere nutrientes que 
posteriormente converte em energia, executa 
funções especializadas. É importante também por 
conter o código genético. 
 Existem dois tipos de células: 
 Células procariontes: são simples, 
não possui núcleo definido, seu material genético 
está disperso pelo citoplasma. Não possuem 
organelas membranosas, nem citoesqueletos. 
Seus ribossomos são menores e menos complexos 
que as células eucariontes. Exemplo: célula 
bacteriana. 
 
 Células eucariontes: São células que 
apresentam um núcleo definido, possui o material 
genético envolvido por uma membrana nuclear, 
possuem organelas membranosas, seus 
ribossomos são maiores e mais complexos, 
possuem citoesqueleto. Exemplos: célula animal e 
vegetal. 
 
 
 
Estrutura e componentes celulares 
 Núcleo: é o centro de controle 
celular, contém o DNA, que compreende o 
genoma da célula e proteínas associadas (em 
especial, as histonas). Os genes determinam as 
características das proteínas da célula e controlam 
e promovem a reprodução da própria célula. 
 
 Nucléolo: estrutura presente no 
núcleo das células. Coordena os processos de 
reprodução celular através da síntese de 
proteínas. 
 Mitocôndria: estão dispersas pelo 
citoplasma da célula, é a organela capaz de 
produz energia na forma de ATP. 
 
 Citoplasma: região mais volumosa, 
onde se encontram o núcleo e as organelas 
celulares. 
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 Retículo Endoplasmático Rugoso: 
extensa rede de membranas, bem desenvolvido 
em células que produzem e secretam proteínas. A 
essas membranas, se ligam os ribossomos, o que 
confere a característica de ser o local de tradução 
do RNAm, para síntese de proteínas. 
 Retículo Endoplasmático Liso ou 
agranular: não possui ribossomos associados à 
membrana, Serve para a síntese de substâncias 
lipídicas e para outros processos de 
metabolização e modificação de diversas 
substâncias das células, promovidos pelas enzimas 
intracelulares. 
 Complexo de Golgi: armazena, 
modifica e libera substâncias. Exporta proteínas 
sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso e, 
além disso, origina os lisossomos. 
 
 Lisossomos: Constituem um sistema 
digestivo intracelular que permite que a célula 
faça a digestão de (1) estruturas celulares 
danificadas (autofagia), (2) partículas de alimentos 
que foram ingeridos pela célula e (3) materiais 
indesejados, tais como bactérias. 
 Peroxissomos: responsável pelo 
armazenamento de enzimas. 
 Ribossomos: estrutura responsável 
pela produção e síntese de proteínas. 
 Centríolos: estrutura celular que 
auxilia na divisão celular (mitose e meiose). 
 Vacúolos: responsáveis pela reserva 
energética e o armazenamento de substâncias. 
 Membrana Plasmática: estrutura 
celular fina que delimita a célula sendo 
responsável pela saída e entrada de sustâncias. 
Assim, ela tem a função de proteger as estruturas 
celulares internas. Está relacionada a diversas 
funções celulares importantes, entre elas: 
 Transporte seletivo de moléculas para 
dentro e para fora da célula, função 
realizada pelas proteínas de transporte; 
 Reconhecimento celular; 
 Comunicação celular por meio de 
neurotransmissores, receptores de 
hormônios e vias de transdução de sinal; 
 Organização tecidual, como as junções 
celulares, além de interação com a matriz 
extracelular por meio de diversas 
moléculas de aderência celular; 
 Atividade enzimática; 
 Determinação da forma celular, pela 
ligação do citoesqueleto à membrana 
plasmática. 
Composição da membrana 
São compostas basicamente por uma 
bicamada lipídica e proteínas associadas. Essa 
dupla camada é composta por três tipos principais 
de lipídios: fosfolipídios, esfingolipídios e 
colesterol. 
 
 Fosfolipídios: constituem o tipo 
mais abundante na membrana e são moléculas 
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anfipáticos, isto é, são caracterizados por uma 
extremidade solúvel em água (hidrofílica), 
formada por glicerol e um álcool ligado a ele por 
meio de um grupo fosfato, enquanto outra 
extremidade é solúvel apenas em lipídios 
(hidrofóbica), formada por duas caudas de ácidos 
graxos. 
 Esfingolipídios: estão presentes em 
pequenas quantidades nas membranas celulares, 
particularmente nas células nervosas e atuam em 
diversas funções. 
 Colesterol: apresentam núcleos 
esteroides altamente lipossolúveis e encontram-
se dissolvidas na bicamada da membrana. Serve 
para estabilizar a membrana na temperatura 
corporal normal, exercendo influência sobre sua 
fluidez. 
 
Transporte de membrana 
 A membrana funciona como uma barreira 
seletiva controlando o movimento de, 
praticamente, todos esses solutos de importância 
biológica, além de restringir o movimento de 
água. 
 O transporte pode ser realizado por 
difusão (simples ou facilitada) ou transporte ativo. 
 
 Difusão simples: É o movimento da 
substância de uma região de alta para uma de 
baixa concentração; ocorre a favor do gradiente 
de concentração da substância (no meio intra e 
extracelular) e não há gasto energético por parte 
da célula. 
 Divisão facilitada: Muitos nutrientes 
essenciais para as células (como açúcares, 
aminoácidos, nucleotídeos e bases orgânicas) são 
constituídos por moléculas hidrofílicas e, por isso, 
não conseguem atravessar a membrana celular 
por difusão simples. Sendo assim, muitas 
membranas dispõem de sistemas especiais de 
transporte que permitem a translocação dessas 
moléculas entre os meios intra e extracelulares. 
Dentro as proteínas transportadoras, temos: 
 Canais de água: são a principal via 
de transporte de água para dentro e para fora da 
célula. 
 Canais iônicos: estão presente em 
todas as células sendo especialmente importantes 
para a função das células excitáveis, como os 
neurônios e células musculares. São proteínas 
integrais que atravessam a membrana e, quando 
abertas, possibilitam a passagem de determinados 
íons. São classificados conforme sua seletividade, 
permitindo a passagem de apenas um íon 
específico. Também são caracterizados por sua 
condutância, depende da probabilidade de o canal 
estar aberto. Em alguns canais, a condutância 
varia conforme a direção na qual o íon se move. 
 
 Carreadores de solutos: nesse tipo 
de transporte, o soluto a ser transportado liga-se 
a uma proteína carregadora em um lado da 
membrana por meio de ligações fracas não 
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covalentes, e então o carreador sofre mudanças 
conformacionais que permitem ao soluto ser 
liberado no outro lado da membrana. 
Dividem-se em três grupos funcionais principais: 
 Uniportadores – Transportam uma 
só molécula por vez através da membrana (ex.: 
GLUT2, transportador que proporciona a entrada 
da glicose na célula). 
 Simportadores (ou 
cotransportadores) – Associam o movimento de 
duas ou mais moléculas/íons através da 
membrana na mesma direção. 
 Antiportadores (ou trocadores ou 
contratransportadores) – Associam o movimento 
de duas ou mais moléculas ou íons através da 
membrana, porém, em sentidos opostos. 
 
 Transporte ativo (bomba de sódio e 
potássio): A concentração do sódio é maior no 
meio extracelular enquanto a de potássio é maior 
no meio intracelular. A manutenção dessas 
concentrações é realizada pelas proteínas 
transportadoras descritas anteriormente que 
capturam íons sódio (Na+) no citoplasma e 
bombeia-os para fora da célula. No meio 
extracelular, capturam os íons potássio (K+) e os 
bombeiam para o meio interno. Se não houvesse 
um transporte ativo eficiente, a concentração 
destes íons iria se igualar. Desse modo, a bomba 
de sódio e potássio é importante uma vezque 
estabelece a diferença de carga elétrica entre os 
dois lados da membrana que é fundamental para 
as células musculares e nervosas e promove a 
facilitação da penetração de aminoácidos e 13 
açúcares. Além disso, a manutenção de alta 
concentração de potássio dentro da célula é 
importante para síntese de proteína e respiração 
e o bombeamento de sódio para o meio 
extracelular permite a manutenção do equilíbrio 
osmótico. 
 
Transporte vesicular 
 
Exocitose 
 
 
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Osmose e Pressão osmótica 
 Quando duas soluções aquosas com 
diferentes concentrações de solutos estão 
separadas por uma membrana que só é 
permeável às moléculas de água, mas não às de 
soluto, as moléculas hídricas difundem da solução 
com menor concentração de soluto para aquela 
com maior concentração. Esse fenômeno, muito 
importante para os seres vivos é conhecido por 
osmose. 
 A pressão osmótica corresponde à pressão 
necessária para interromper a osmose e é 
determinada unicamente pelo número de 
moléculas presentes na solução. Ela pode ser 
expressa em termos de osmolaridade.
 
Tonicidade 
Pressão osmótica efetiva de uma solução 
de modo a exercer influência sobre o volume da 
célula nela suspensa. 
As soluções podem classificar-se em: 
 
Sinalização celular 
 É um mecanismo de comunicação celular. 
É essencial para que o organismo saiba o 
momento exato de realizar determinada função. 
O mecanismo de sinalização celular envolve a 
participação de uma célula sinalizadora, 
responsável pela produção e, na maioria dos 
casos, liberação de uma molécula sinalizadora, 
denominada ligante, e uma célula-alvo, que 
apresenta receptores para reconhecer o ligante 
específico. 
 
Formas de sinalização celular 
 Sinalização Dependente de Contato: 
tanto os ligantes quantos os receptores são 
proteínas integrais da membrana plasmática. Não 
ocorre liberação do ligante para o meio 
extracelular. Em alguns casos, um segundo 
mensageiro é transmitido de uma célula para 
outra, através de canais proteicos (junções 
comunicantes) presentes nas membranas das 
duas células. 
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 Sinalização Parácrina: A molécula 
sinalizadora é liberada no meio extracelular, 
ativando somente células vizinhas e que 
expressam o receptor para o ligante, presentes no 
mesmo microambiente. Este tipo de sinalização é 
muito comum nos processo alérgico e 
inflamatório. Normalmente, esses sinalizadores 
são absorvidos por células-alvo ou rapidamente 
degradados (dentro de minutos) por enzimas. 
 
 Sinalização Autócrina: Envolve a 
liberação de moléculas que afetam a mesma 
célula ou outras células do mesmo tipo. 
 
 Sinalização Sináptica: Ocorre 
quando neurônios transmitem sinais elétricos ao 
longo de seus axônios e liberam 
neurotransmissores nas sinapses, e que afetam a 
função de outros neurônios ou células que estão 
distantes do corpo celular do neurônio. A relação 
física entre o terminal nervoso e a célula-alvo 
assegura que o neurotransmissor alcance uma 
célula específica. A célula sinalizadora é sempre 
uma célula nervosa, e a célula-alvo pode ser outra 
célula nervosa, uma célula muscular ou uma 
célula de uma glândula endócrina, por exemplo. 
Resposta extremamente rápida (milissegundos). 
 
 Sinalização Endócrina: A molécula 
sinalizadora é liberada no meio extracelular, 
atingindo a corrente sanguínea. As células-alvo 
encontram-se em tecidos ou mesmo órgão e 
sistemas distantes da célula sinalizadora, que 
recebe o nome de célula endócrina. Neste caso, a 
molécula sinalizadora é conhecida como 
hormônio. É uma resposta relativamente lenta 
(segundos a minutos), porque é necessário tempo 
para a difusão e para o fluxo sanguíneo para a 
célula-alvo. 
 
Receptores celulares 
Os receptores podem ser divididos em 
duas classes básicas, baseados em sua estrutura e 
mecanismo de ação: receptores de superfície 
celular e receptores intracelulares. 
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 Os receptores de superfície celular 
são proteínas integrais transmembrana, presentes 
na membrana citoplasmática. O domínio 
extracelular é responsável pela interação com o 
ligante, que normalmente é uma molécula de 
caráter hidrofílico. A interação do ligante com este 
domínio promove alterações conformacionais na 
proteína que se refletem no domínio citosólico. 
São tais mudanças conformacionais que serão 
responsáveis pela propagação do sinal para o 
meio intracelular, permitindo, assim, que a célula 
responda ao estímulo externo. 
Existem quatro tipos principais de receptores de 
membrana plasmática definidos pelas vias de 
sinalização intracelular que utilizam: receptores 
acoplados a canais iônicos, receptores acoplados à 
proteína G, receptores catalíticos e uma quarta 
classe de receptores transmembrana que, quando 
ativados, liberam fatores de transcrição que 
passam por clivagem proteolítica e liberam 
fragmento citosólico que penetra no núcleo e 
modula a expressão gênica. 
 
 
Diversas classes de moléculas hidrofóbicas 
pequenas, incluindo hormônios esteroides, 
hormônios da tireoide, retinoides e vitamina D, 
estão ligados a proteína plasmáticas, e, tendo 
meia-vida biológica longa (horas a dias), se 
difundem através da membrana plasmática, 
ligando-se a receptores nucleares. Alguns 
receptores nucleares, como os que se ligam ao 
cortisol e à aldosterona, estão localizados no 
citosol e penetram no núcleo após se ligarem ao 
hormônio, enquanto outros receptores, incluindo 
o receptor para o hormônio da tireoide, estão 
ligados ao DNA no núcleo mesmo na ausência do 
hormônio. Em ambos os casos, receptores 
inativos estão ligados a proteínas inibidoras, e a 
ligação do hormônio resulta na dissociação do 
complexo inibitório. A ligação do hormônio faz 
com que o receptor se ligue a proteínas 
coativadoras que ativam a transcrição gênica. 
Uma vez ativado, o complexo hormônio-receptor 
se liga ao DNA e regula a transcrição de genes 
específicos. Por controlarem a expressão gênica, 
necessariamente, esses receptores estão 
envolvidos na resposta lenta ao estímulo 
extracelular. Muitos tecidos diferentes têm 
receptores hormonais intracelulares idênticos, 
mas os genes que os receptores regulam são 
diferentes nos vários tecidos. Um receptor 
intracelular só pode ativar a resposta do gene se 
estiver presente a combinação apropriada das 
proteínas reguladoras dos genes, e muitas dessas 
proteínas reguladoras são tecido-específicas. 
Desse modo, as respostas de diferentes tecidos ao 
hormônio são determinadas não apenas pela 
especificidade dos receptores, mas também pela 
expressão dos genes que o receptor regula. 
 
 
 
 
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