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BIOLOGIA E NUTRIÇÃO APLICADAS À EDUCA ÇÃO FÍSICA Dalita G. S. M. Cavalcante Mara Eli de Matos E d u ca çã o B IO L O G IA E N U T R IÇ Ã O A P L IC A D A S À E D U C A Ç Ã O F ÍS IC A D al ita G . S . M . C av al ca nt e M ar a E li d e M at os Biologia e nutrição aplicadas à Educa ção Física Dalita G. S. M. Cavalcante Mara Eli de Matos Ficha Catalográfica elaborada pela Editora Fael. C376b Cavalcante, Dalita G. S. M. Biologia e nutrição aplicadas à educação física / Dalita G. S. M. Cavalcante, Mara Eli de Matos. – Curitiba: Fael, 2019. 297 p.: il. ISBN 978-85-5337-076-4 1. Esportes – Aspectos fisiológicos I. Matos, Maria Eli de II. Título CDD 612.044 Direitos desta edição reservados à Fael. É proibida a reprodução total ou parcial desta obra sem autorização expressa da Fael. FAEL Direção Acadêmica Fabio Heinzen Fonseca Coordenação Editorial Raquel Andrade Lorenz Revisão Editora Coletânea Projeto Gráfico Sandro Niemicz Imagem da Capa Shutterstock.com/udra11 Arte-Final Evelyn Caroline Betim Araujo Sumário Carta ao Aluno | 5 1. Noções básicas de biologia celular | 7 2. Noções básicas de histologia humana | 41 3. Noções básicas de embriologia humana | 83 4. Noções básicas de genética humana | 109 5. Conceitos gerais de nutrição | 145 6. A função dos alimentos: os macronutrientes – carboidratos, proteínas, lipídios e água | 169 7. A função dos alimentos: os micronutrientes – minerais e vitaminas | 205 8. Os impactos da nutrição na energia e no metabolismo | 231 9. Os suplementos alimentares e os alimentos funcionais | 253 Gabarito | 277 Referências | 291 Prezado(a) aluno(a), Tanto a Biologia quanto a Nutrição são importantes ciências que oferecem diversos conhecimentos que ajudam o ser humano a entender a si mesmo e a melhorar a sua qualidade de vida. A Biologia, com enfoque no ser humano, fornece informações sobre a estrutura e a função do corpo humano. Já a Nutrição for- nece informações sobre como os nutrientes podem influenciar a saúde humana. Sendo assim, os autores dessa obra discorrem sobre alguns dos princípios básicos de cada uma dessas ciências, sempre com foco no ser humano, buscando assim fornecer a você, caro aluno, um conteúdo didático relevante para a com- preensão do funcionamento adequado de seu próprio corpo e de como este pode ser influenciado por fatores como a alimentação e o exercício físico. Então vamos lá, boa leitura! Carta ao Aluno A biologia celular é o ramo da ciência que estuda as células, focando principalmente na sua estrutura e função. Define-se como célula a unidade estrutural e funcional de todo organismo vivo. Há organismos que são formados por uma única célula, sendo assim chamados de unicelulares. As bactérias e as Archaea são exemplos de organismos unicelulares. Há também os organismos que são formados por mais de uma célula, chamados de multice- lulares ou pluricelulares. Como exemplo, pode-se citar o próprio ser humano. A maioria das células não pode ser observada a olho nu, sendo necessário o auxílio de aparelhos, conhecidos como microscópios, para visualizá-las (SADAVA et al., 2009). A primeira célula foi observada por Robert Hooke, em 1665. Esse cientista, utilizando um microscópio rudimentar, observou diversos pequenos compartimentos vazios em um pedaço de cortiça e chamou-os de celas ou células. Em 1838, Schleiden e Noções básicas de biologia celular 1 Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 8 – Schwann postularam a teoria celular, que afirma que todos os organismos são formados por células e que todas as células se originam de outras células preexistentes (ALBERTS et al., 2006). Nesse capítulo, será estudada a estrutura morfológica geral das célu- las, focando em célula animal, além de estruturas como a membrana plas- mática, as organelas e o núcleo, sempre relacionando com as suas res- pectivas funções biológicas, e processos importantes para a manutenção celular, como a mitose e a permeabilidade de membrana. 1.1 Noções de microscopia A maioria das células possui de 1 a 100 µm. O olho humano possui a capacidade de enxergar, em média, objetos com tamanho mínimo de 200 µm. Desta forma, para a visualização de células, é necessário o auxílio de apare- lhos conhecidos como microscópios, que conseguem aumentar a resolução, permitindo que seja possível visualizar objetos menores que a capacidade do olho humano. Define-se como resolução: capacidade de se distinguir dois objetos cujas imagens estejam muito próximas. Os microscópios podem ser divididos em ópticos e eletrônicos, sendo classificados de acordo com o meca- nismo que utilizam para formar a imagem aumentada (SADAVA et al., 2009). O microscópio óptico usa a luz visível, que passa por diversas lentes de vidro para formar a ima- gem aumentada (figura 1.1). Pos- sui resolução mil vezes maior que a do olho humano. Essa resolução permite a visualização das células, assim como de algumas estruturas intracelulares, como o núcleo, o nucléolo, os cromossomos, entre outras. Muitas vezes é necessário o auxílio de corantes, para facilitar a visualização das estruturas intra- celulares (figura 1.2) (SADAVA et al., 2009). Figura 1.1 – Microscópio óptico Fonte: Shutterstock.com/Andrii Bezvershenko – 9 – Noções básicas de biologia celular Figura 1.2 – Células visualizadas por microscopia a) b) a) Células de pele humana (núcleo em azul) coradas com corantes fluorescentes, vistas por microscopia óptica de fluorescência; b) Células epiteliais humanas coradas com corante hematoxilina-eosina, visualizadas em microscopia óptica comum. Fonte: Shutterstock.com/Vshivkova/Komsan Loonprom O microscópio ele- trônico usa feixes de elétrons que passam por lentes eletromagnéticas para formar a imagem aumentada. A resolução dos microscópios eletrô- nicos é aproximadamente 1 milhão de vezes maior que a do olho humano. Essa resolução permite a distinção de detalhes de diferentes estruturas subcelulares (figura 1.3) (SADAVA et al., 2009). Figura 1.3 – Parte de uma célula (neurônio) visualizada a partir de microscópio eletrônico de transmissão É possível ver o núcleo em roxo, mitocôndrias em azul, lisossomos em verde, vesículas em rosa, retículo endoplasmático em vermelho e complexo de Golgi em amarelo. Cores-fantasia. Fonte: Shutterstock.com/Jose Luis Calvo Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 10 – 1.2 Organização geral das células De maneira geral, toda célula é dividida em 3 partes: 1. membrana plasmática; 2. citoplasma contendo as organelas; 3. região contendo o material genético. Entende-se por organela cada estrutura mergulhada no citoplasma, as quais realizam funções específicas para a manutenção vital das célu- las. Pode-se citar como organela celular: mitocôndrias, ribossomos, retí- culo endoplasmátde nucleotídeos nas moléculas de DNA. Com base na condição de a região do material genético ser delimitada ou não por um membrana chamada de envoltório nuclear, pode-se dividir as célu- las em dois grupos: procarióticas e eucarióticas (DE ROBERTS; DE ROBERTS, 2001): 2 as células procarióticas são aquelas com ausência da envol- tório nuclear, não possuindo então uma região individualizada chamada de núcleo celular. Nesse tipo de célula, a região onde fica o material genético disperso no citoplasma é chamada de nucleoide. O material genético encontrado é o DNA, em forma de único cromossomo circular. Essas células possuem como organelas apenas os ribossomos. Não possuem compartimen- tos internos delimitados por membranas. As bactérias e as cianobactérias são exemplos de células procarióticas (CHAN- DAR; VISELLI, 2011). 2 as células eucarióticas são mais complexas e possuem dimensões superiores a 10 vezes o tamanho das células pro- carióticas. Essas células possuem um envoltório nuclear, que delimita o núcleo. Possuem em seu citoplasma diversas orga- nelas, como mitocôndrias, complexo de Golgi, ribossomos,retículo endoplasmático e peroxissomos. Como exemplo de onde encontrar esse tipo de célula, pode-se citar as plantas e os animais, incluindo o ser humano (figura 1.4) (ALBERTS et al., 2006). – 11 – Noções básicas de biologia celular Figura 1.4 – Esquema comparando a estrutura da célula eucariótica (lado esquerdo da figura) com a estrutura da célula procariótica (lado direito da figura) Fonte: Shutterstock.com/Aldona Griskeviciene As células eucariontes animal e vegetal possuem diversas organelas similares, mas também possuem organelas que são encontradas apenas em celulas animais ou vegetais (quadro 1.1). Uma estrutura que está pre- sente em células vegetais e não em células animais é a parede celular, que envolve a membrana celular e fornece à célula suporte estrutural, mantendo a forma celular e protegendo a célula contra a entrada de patógenos (figura 1.5). A parede celular das plantas é formada basicamente por microfibrilas de celulose, hemiceluloses e pectinas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2002). Figura 1.5 – Esquema de uma célula vegetal e de uma célula animal Observe a presença de parede celular ao redor da membrana plasmática na célula vegetal. Fonte: Shutterstock.com/Aldona Griskeviciene Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 12 – Quadro 1.1 – Indicação de presença ou ausência de organelas, tanto na célula animal quanto na célula vegetal Organela Célula animal Célula vegetal Complexo de Golgi Presente Presente Ribossomo Presente Presente Lisossomo Presente Ausente Cloroplasto Ausente Presente Mitocôndria Presente Presente Retículo endo- plasmático Presente Presente Núcleo Presente Presente Vacúolo Ausente Presente Peroxissomo Presente Presente Centríolo Presente Ausente Fonte: Sadava et al. (2009). 1.3 Tipos celulares O corpo humano é constituído por mais de 10 trilhões de células. Como visto anteriormente, a constituição típica da célula animal é eucari- ótica. As células do corpo humano podem ser divididas em diversos tipos celulares, que se distinguem quanto à forma e função no corpo humano. Tipos celulares como os neurônios, as células musculares, os hepatócitos, os leucócitos, os eritrócitos, o óvulo e o espermatozoide são alguns exem- plos da diversidade de tipos celulares que existe no corpo humano (figura 1.6). É importante destacar que o material genético encontrado em todos os tipos celulares de um mesmo indivíduo é o mesmo. Porém, a expressão desse material genético é diferenciada, originando assim tipos celulares diferentes (SADAVA et al., 2009). – 13 – Noções básicas de biologia celular Figura 1.6 – Exemplos de tipos celulares encontrados no corpo humano a) b) c) d) Neurônio (a), hepatócito (b), célula muscular (c) e espermatozoide e óvulo (d). Fonte: Shutterstock.com/Yurchanka Siarhei/Jose Luis Calvo/Kateryna Kon 1.4 Membrana plasmática A membrana plasmática é a estrutura que delimita todas as células vivas, separando o interior da célula, que é o citoplasma, do meio exterior. Além dessa função de delimitação, a membrana celular possui a função de permeabilidade seletiva, ou seja, ela seleciona o que pode ou não entrar ou sair da célula (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2002). As membranas plasmáticas possuem uma espessura média de 8 nm e não são visiveis em microscopia óptica, somente podem ser visuali- zadas em microscopia eletrônica. Quando são coradas com tetróxido de ósmio, nas eletromicrografias são visualizadas como duas linhas escuras Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 14 – separadas por uma faixa central clara. Esta estrutura trilaminar é cha- mada de unidade de membrana (SADAVA et al., 2009). A membrana plasmática (figura 1.7), assim como todas as membranas biológicas, é formadas por lipídios, proteínas e carboidratos. O modelo de estrutura de membrana mais aceito é o modelo do mosaico fluido, segundo o qual as membranas são formadas por uma bicamada fosfolipídica, na qual proteínas se encontram inseridas. Os carboidratos encontram-se liga- dos a moléculas de lipídios ou proteínas (ALBERTS et al., 2006). Figura 1.7 – Esquema da estrutura da membrana plasmática, segundo o modelo do mosaico fluido Lado de fora da membrana celular Fosfolipídio Cabeça hidrofílica Cauda hidrofóbica Polar Não polar Glicolipídio Cadeia de carboidrato Proteína globular Glicoproteína Bicamada lipídica Proteína integral Canal de proteína (proteína transportadora) Colesterol Proteína periférica Proteína alfa-hélice hidrofóbica Lado de dentro da membrana celular (citoplasma) Polar Fonte: Shutterstock.com/Kallayanee Naloka 1.4.1 Lipídios de membrana Dois tipos de lipídios são observados nas membranas biológicas: a) fosfolipídios – os lipídios de membrana são, em sua maioria, fosfolipídios anfipáticos. Uma molécula de fosfolipídio anfipá- tico possui: 2 uma região hidrofílica, ou seja, que possui grupamentos quími- cos com afinidade com a água. Nesses grupamentos estão loca- lizados um grupo fosfato e também um grupo álcool, que pode ser serina, colina, entre outros (CHANDAR; VISELLI, 2011). – 15 – Noções básicas de biologia celular 2 uma região hidrofóbica, ou seja, que possui grupamentos quími- cos sem afinidade com a água. Nesses grupamentos estão locali- zadas as longas caudas de ácidos graxos (ALBERTS et al., 2006). Devido às regiões com e sem afinidade com a água, os fosfolipídios se rearranjam na forma de bicamada lipídica, onde as regiões hidrofóbicas ficam no centro, fugindo da água, e as regiões hidrofílicas ficam voltadas para o meio aquoso (figura 1.8). Existem diversos tipos de fosfolipídios que se distribuem assimetricamente entre as camadas da bicamada (SADAVA et al., 2009). Figura 1.8 – Fosfolipídios de membrana organizados em bicamada, devido a sua propriedade anfipática Fosfolipídio Cabeça hidrofílica Ácido graxo insaturado Cauda hidrofóbica Ácido graxo saturado Fonte: Shutterstock.com/ellepigrafica b) colesterol – molécula que não é um fosfolipídio, e sim um este- rol, e é encontrada somente em células animais. Uma molécula de colesterol encontra-se geralmente situada próxima a um ácido graxo insaturado (ALBERTS et al., 2006). É importante ressaltar que a bicamada lipídica não é uma estrutura rígida, e sim fluida. Os lipídios que compõem a membrana se movimen- tam lateralmente, podem sofrer rotação e também flexão, mas dificilmente trocam de camada. A fluidez da membrana é afetada por sua composi- ção lipídica e por sua temperatura. Geralmente, ácidos graxos de cadeias menores, ácidos graxos insaturados e pouco colesterol geram membranas mais fluidas (SADAVA et al., 2009). Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 16 – 1.4.2 Proteínas de membrana Diversas proteínas de membrana inserem-se na bicamada fosfoli- pídica ou a atravessam. Com base nisso, as proteínas de membrana são divididas em: 2 proteínas integrais de membrana – são as proteínas que atra- vessam a bicamada lipídica. As regiões hidrofóbicas destas pro- teínas se localizam na porção central da bicamada. Quando a estrutura da proteína passa uma vez pela bicamada é chamada de proteína integral unipasso. Quando a estrutura da proteína passa várias vezes pela bicamada é chamada de proteína integral multipasso (figura 1.9). 2 proteínas periféricas de membrana – são proteínas que não se inserem na bicamada. Não possuindo domínios hidrofóbicos, estas proteínas ficam ancoradas nas porções mais superficiais da bicamada (figura 1.9). Figura 1.9 – Tipos de proteínas de membrana Observe que na bicamada lipídica é possível encontrar inseridas tanto proteínas integrais unipasso quanto multipasso, além de proteínas periféricas com ou sem a adesão a moléculas de lipídio. Fonte: Shutterstock.com/Designua – 17 – Noções básicas de biologia celular As proteínas estão assimetricamente distribuídas nas superfícies interna e externa de uma membrana e, da mesma forma que os lipídios, diversas proteínas de membrana podem movimentar-se de forma relativa- mente livre na bicamadafosfolipídica. Em relação à funcionalidade, cada proteína de membrana está rela- cionada com uma função específica, e os tipos de proteínas encontradas variam de acordo com o tipo celular. As proteínas de membrana podem realizar funções como: 2 sinalização celular – as proteínas de membrana podem fun- cionar como receptores, reconhecendo um sinal normalmente químico, como hormônios, neurotransmissores ou íons que foram liberados por outras células, auxiliando na comunica- ção intercelular. 2 moléculas de adesão celular – as proteínas de membrana podem ligar uma célula a outra ou a sua matriz extracelular. Por exemplo, as regiões hidrofílicas das proteínas caderinas presentes na membrana plasmática de uma célula prendem- -se às regiões hidrofílicas das proteínas caderinas presentes na membrana plasmática de outra célula adjacente, unindo uma célula à outra. Canais iônicos: são proteínas integrais de membrana que funcionam como poros de passagem contínua de íons entre o meio intra e extracelular. Os canais de íons podem ser específicos para um ou mais íons. A especificidade está relacionada com o diâmetro do íon e também com a carga do íon, que precisa ter afinidade com os aminoácidos que com- põem o canal. 2 proteínas transportadoras – são proteínas integrais de mem- brana que formam poros que se abrem ou se fecham, a partir do estímulo de sítios de ligação específicos. O transporte de subs- tâncias por esses poros pode depender ou não de energia. 2 receptores de sinais externos – as proteínas de membrana podem funcionar como receptores de sinais externos que geram alterações bioquímicas no interior da célula (SADAVA et al., 2009). Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 18 – 1.4.3 Carboidratos de membrana Os carboidratos localizam-se na superfície externa da membrana e servem como locais de reconhecimento para outras células e moléculas. Se o carboidrato estiver ligado a um lipídio, esse conjunto é chamado de glicolipídio. Se o carboidrato estiver ligado a uma proteína, esse conjunto é chamado de glicoproteína (CHANDAR; VISELLI, 2011). 1.4.4 Permeabilidade seletiva da membrana Uma função bem definida da membrana plasmática é a permeabili- dade seletiva – a membrana permite a passagem de algumas substâncias, mas impede o trânsito de outras. Os processos de passagem de substâncias são divididos em dois tipos: a) transporte passivo, em que as substâncias passam pela membrana sem a necessidade de usar energia externa; e b) transporte ativo, em que as substâncias passam pela membrana com a necessidade de usar energia externa, como a hidrólise de ATP (ALBERTS et al., 2006). O transporte passivo pode ser subdividido em três tipos: 2 difusão simples – as substâncias passam pela bicamada lipídica. Nesse tipo, as moléculas em solução migram de uma região mais concentrada para outra menos concentrada. Quanto mais solúvel em lipídios for, mais rapidamente ela difundirá através da bicamada da membrana. Moléculas de água, de oxigênio, de gás carbônico e de hormônios esteroides são exemplos de subs- tâncias que atravessam a bicamada lipídica por esse processo (DE ROBERTS; DE ROBERTS, 2001). 2 difusão facilitada – nesse tipo, as moléculas em solução migram de uma região mais concentrada para outra menos con- centrada. As substâncias passam através de canais de proteínas, que podem ser canais iônicos ou proteínas transportadoras. Nos canais iônicos, ocorre uma rápida difusão de íons através das membranas. Já as proteínas transportadoras conhecidas como permeases participam desse processo facilitando o transporte de moléculas maiores, como açúcares, aminoácidos e vitaminas. – 19 – Noções básicas de biologia celular Por exemplo, a glicose é transportada a favor de seu gradiente de concentração através de proteínas transportadoras conhecidas como GLUTs, que estão presentes nas membranas plasmáticas de todas as células. Outro exemplo são as aquaporinas, que são proteínas que, por difusão facilitada, transportam água entre o meio intra e extracelular (ALBERTS et al., 2006). Figura 1.10 – Esquema mostrando a difusão facilitada por proteínas transportadoras Espaço extracelular Proteína transportadora Receptor Glicose Citoplasma Fonte: Shutterstock.com/Designua 2 osmose – é um tipo de difusão em que ocorre a passagem da água através de uma membrana semipermeável, que é represen- tada pela membrana plasmática. Nesse processo, a água difunde de regiões com maior concentração de água e menor concen- tração de soluto para outras com menor concentração de água e mais concentração de soluto. A maioria das células, como as hemácias, se encontra em ambiente isotônico, onde as concen- trações de solutos são iguais em ambos os lados da membrana plasmática. Se uma solução que circunda uma célula é hipo- tônica (menos soluto) em relação ao interior da célula, a água Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 20 – penetrará na célula. Se uma solução que circunda uma célula é hipertônica (mais soluto) em relação ao interior da célula, a água sairá da célula (figura 1.11). Uma maneira prática de se visualizar o processo de osmose no dia a dia é temperando uma salada de folhas vegetais. Quando se tempera a salada com sal, por exemplo, o meio externo ao redor da célula vegetal fica com mais soluto, ou seja, mais hipertônico que o interior da célula. Isto provoca a saída de água das células vegetais e o fenômeno de osmose é evidenciado através do murchamento das folhas da salada (SADAVA et al., 2009). Figura 1.11 – Esquema mostrando o processo de osmose (à esquerda) e à direita o efeito da osmose em célula animal Membrana semipermeável Osmose Moléculas de açúcar Movimento da água Osmose em célula animal Isotônico Hipotônico Hipertônico Fonte: Shutterstock.com/Designua/Achiichii No transporte ativo, as substâncias passam pela membrana plasmática contra o gradiente de concentração, ou seja, de uma região menos concen- trada para uma região mais concentrada. Dessa forma, é necessário gastar – 21 – Noções básicas de biologia celular energia para realizar esse transporte. Três tipos de proteínas de membrana estão envolvidos no transporte ativo: 2 uniportes transportam uma única substância, ou soluto, em uma direção. 2 simportes transportam dois solutos na mesma direção (figura 1.12). 2 antiportes transportam dois solutos em direções opostas, um para o interior e outro para o exterior da célula (figura 1.12) (SADAVA et al., 2009). Figura 1.12 – Esquema mostrando as proteínas simportes e antiportes Aminoácido Membrana celular Simporte Proteína integral de membrana Citoplasma Membrana celular Antiporte Proteína integral de membrana Citoplasma Em (a) o sódio e o aminoácido são transportados na mesma direção, caracterizando o simporte. Em (b) o sódio e o cálcio são transportados em direções opostas, caracterizando o antiporte. Fonte: Shutterstock.com/Designua Existem dois tipos básicos de transporte ativo: 2 o transporte ativo primário requer a participação direta da molé- cula de ATP, rica em energia. Nesse processo, as proteínas trans- portadoras envolvidas são chamadas de ATPases. Essas enzimas quebram a molécula de ATP em ADP mais fosfato inorgânico, e Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 22 – utilizam a energia liberada dessa quebra para transportar moléculas contra o gradiente de concentração. Um exemplo desse processo é a bomba de sódio-potássio (Na+-K+). A “bomba” é uma proteína integral de membrana que realiza transporte ativo antiporte, movi- mentando os íons sódio e potássio. Normalmente a concentração de Na+ é maior no exterior da célula e a concentração de K+ é maior em seu interior. A bomba de sódio-potássio transporta 3 Na+ para fora da célula ao mesmo tempo em que movimenta 2 K+ para seu interior. Observe que como o transporte é contra o gradiente de concentração, a bomba, que é uma ATPase, quebra ATP para usar a energia para funcionar. Essa bombaestá presente em todas as célu- las animais e participa de processos relacionados à transmissão de impulsos nervosos, contração muscular e controle do volume das células (figura 1.13) (SADAVA et al., 2009). Figura 1.13 – Exemplo da bomba de sódio-potássio, como transporte ativo primário Fonte: Shutterstock.com/extender_01 2 o transporte ativo secundário não usa ATP diretamente; ao invés disso, a energia é fornecida por um gradiente de concentração iônico estabelecido pelo transporte ativo primário. Por exemplo, a energia usada para transportar glicose contra o seu gradiente de concentração vem do transporte de sódio a favor do seu gradiente – 23 – Noções básicas de biologia celular de concentração. A glicose “pega uma carona” com o sódio e passa pela membrana (figura 1.14) (SADAVA et al., 2009). Figura 1.14 – Esquema mostrando transporte ativo secundário da glicose Alto teor de Na+ Glicose Baixa glicose Extracelular Célula Alto teor de glicoseBaixo Na+ Alto teor de Na+ Baixa glicose Glicose Extracelular Célula Baixo Na+ Alto teor de glicose Glicose Fonte: Shutterstock.com/ghost design Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 24 – 1.5 Citoplasma Delimitada pela membrana plasmática, a região intracelular é cha- mada de citoplasma. O citoplasma não é uma região estática. Nas células procariontes, em que não há a presença de núcleo definido, todo o interior da célula é formado por citoplasma, onde está imerso o material genético e também a organela ribossomo. Já nas células eucariontes, entende-se como citoplasma a região entre a membrana plasmática e o núcleo celu- lar. Nesse citoplasma, ficam dispersas as diversas organelas presentes nas células eucariontes (DE ROBERTS; DE ROBERTS, 2001). O citoplasma pode ser dividido em duas regiões, uma conhecida como citosol e a outra conhecida como citoesqueleto. O citosol é uma região semifluida, composta principalmente de água e de moléculas orgâ- nicas e inorgânicas, sendo que é nessa região que acontecem as reações metabólicas vitais para a sobrevivência da célula (ALBERTS et al., 2006). Já o citoesqueleto (figura 1.15) é uma rede proteica que desempenha funções como manutenção da forma celular, sustentação das organelas e auxílio na movimentação das organelas e da própria célula. Estrutural- mente, é formado pelo conjunto de três tipos de filamentos proteicos, que são (CHANDAR, VISELLI, 2011): Figura 1.15 – Esquema geral do citoesqueleto, mostrando os três tipos de filamentos proteicos rearranjados em conjunto Citoplasma Microfilamento Filamento intermediário Microtúbulo Organelas imobilizadas pela malha do citoesqueleto Fonte: Shutterstock.com/Blamb – 25 – Noções básicas de biologia celular 1.5.1 Microfilamentos Entre os três tipos de filamentos proteicos que constituem o citoes- queleto, os microfilamentos são os mais finos. São constituídos a partir da união de várias proteínas actinas monoméricas (actina-G), que podem formar microfilamentos (actina-F). As principais funções nas células são: 2 em células musculares, os filamentos de actina se unem com outra proteína, a miosina, e são responsáveis pela contração muscular (figura 1.16); 2 em células não musculares, alteram o formato das células, como no surgimento de pseudópodes e no estrangulamento celular durante a divisão celular; 2 sustentação das microvilosidades do intestino humano (SADAVA et al., 2009). Figura 1.16 – Esquema mostrando os microfilamentos Músculo Fáscia Fibras musculares Vasos sanguíneos Sarcômero Miofibrila Miosinas Actina Actina Actina é uma família de proteínas globulares multifuncionais que formam microfilamentos Actina-G globular Actina-F filamentosa Despolimerização Polimerização Final pontiagudo Filamento é polar Extremidade farpada Em (a) é mostrada a estrutura do músculo esquelético, que é formada por diversas células musculares, as quais possuem em seu citoesqueleto filamentos de actina. Em (b) é possível visualizar a polimerização das actinas-G, formando o filamento de actina-F. Fonte: Shutterstock.com/Designua Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 26 – 1.5.2 Filamentos intermediários Entre os três tipos de filamentos proteicos que constituem o citoes- queleto, os filamentos intermediários, como o próprio nome diz, possuem espessura intermediária. São constituídos por proteínas fibrosas da família das queratinas. As suas principais funções são: 2 auxiliar na sustentação e no posicionamento das estruturas dentro da célula. Por exemplo, a lâmina nuclear que ajuda na sustentação do envoltório nuclear é formada por filamentos intermediários. Assim como os microfilamentos, os filamentos intermediários também auxiliam no suporte das microvilosida- des do intestino humano (SADAVA et al., 2009). 2 auxiliar como resistência a tensão, fazendo parte dos desmossomos, que são um tipo de especialização da membrana plasmática, cuja função é manter as células adjacentes unidas (SADAVA et al, 2009). 1.5.3 Microtúbulos Entre os três tipos de filamentos proteicos que constituem o citoes- queleto, os microtúbulos são os mais grossos, sendo formados a partir de uma estrutura conhecida como centro organizador de microtúbulos. São cilindros ocos, formados por dímeros da proteína α-tubulina e β-tubulina. Treze cadeias de dímeros de tubulina circundam a cavidade central do microtúbulo (figura 1.17). Uma das funções dos microtúbulos é servir de sustentação celular e, para isso, várias proteínas acessórias estão asso- ciadas. Algumas dessas proteínas acessórias aumentam a estabilidade dos microtúbulos por meio da formação de pontes entre as subunidades de tubulina. Já outras proteínas acessórias, como as proteínas motoras, podem mover estruturas no interior da célula usando os microtúbulos como suporte. Fazendo uma analogia, é como se os microtúbulos fossem a estrada e os carros as proteínas motoras. Um exemplo dessa função seria o posicionamento dos cromossomos durante a divisão celular por proteínas motoras, que se locomovem sobre os microtúbulos. Outra função dos microtúbulos é fazer parte da constituição do fuso mitótico, que é uma estrutura formada para “puxar” os cromossomos – 27 – Noções básicas de biologia celular durante a divisão celular. Quando se precisa estudar a morfologia dos cromossomos, a colchicina é um exemplo de substância que é utilizada, pois ela inibe a polimerização dos microtúbulos do fuso mitótico, parando assim a divisão celular na metáfase, que é a etapa mais visível dos cro- mossomos. Os microtúbulos também fazem parte da estrutura dos cílios e dos flagelos, que são estruturas móveis com função basicamente locomo- tora. Os cílios são estruturas mais curtas e mais numerosas, sendo encon- tradas, por exemplo, na traqueia humana. Já os flagelos são mais longos e menos numerosos e são encontrados no espermatozoide humano. Em secção transversal, um cílio ou um flagelo eucariótico característico está envolvido pela membrana plasmática e contém um arranjo de microtúbu- los no padrão “9 + 2”, ou seja, nove pares de microtúbulos formam um cilindro externo e um par de microtúbulos preenche o centro da estrutura (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). Figura 1.17 – Esquema de um microtúbulo, formada por dímeros de tubulina Heterodímeros de tubulina Protofilamento Fim (-) Fim (+) Microtúbulo Fim (+)Fim (-) Fim (-) Fim (+) Os microtúbulos são estruturas dinâmicas, em que uma extremidade está sempre sendo desfeita (-) enquanto a outra extremidade está sempre sendo construída (+). Fonte: Shutterstock.com/Alila Medical Media Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 28 – 1.6 Ribossomos Os ribossomos são organelas não membranosas, que podem ser encontradas dispersas no citoplasma tanto em células procariontes quanto em células eucariontes. Nas células eucariontes, os ribossomos também podem ser encontrados aderidos a membranas de outra organela, chamada retículo endoplasmáticorugoso, assim como nas mitocôndrias e nos clo- roplastos. Não são visíveis em microscopia óptica (DE ROBERTS; DE ROBERTS, 2001). Estruturalmente são formados por duas subunidades, uma maior e outra menor, compostas de 60% de RNA ribossômico (rRNA), associado a 40% de diversas proteínas. A função dos ribossomos é realizar a síntese de proteínas a partir de um RNA mensageiro, em um processo conhecido como tradução (figura 1.18) (SADAVA et al., 2009). Figura 1.18 – Imagens da organela ribossomo Esquema à esquerda mostrando as duas subunidades do ribossomo unidas, participando da síntese de uma proteína. À direita, micrografia feita por microscópio de transmissão, mostrando diversos ribossomos no citoplasma. Fonte: Shutterstock.com/Alila Medical Media/Jose Luis Calvo 1.7 Retículo endoplasmático É uma organela membranosa definida como um conjunto de túbu- los achatados e interconectados, que está localizada ao redor do núcleo de células eucarióticas. O compartimento interno do retículo endoplas- – 29 – Noções básicas de biologia celular mático (RE) é conhecido como lúmen. O retículo endoplasmático pode ser dividido em dois tipos, com base na presença de ribossomos aderi- dos às membranas. O retículo endoplasmático rugoso (RER) é a região que contém aderidos ribossomos, enquanto no retículo endoplasmático liso (REL) não há a presença de ribossomos (figura 1.19) (ALBERTS et al., 2006). Nos ribossomos do RER ocorre a síntese de proteínas que precisam ser exportadas da célula, incorporadas em membranas ou movidas para o interior de organelas. Essas proteínas penetram no lúmen do RER con- forme são sintetizadas. Dentro do lúmen do RER, essas proteínas podem ser modificadas, como por exemplo, com a adição de açucares (SADAVA et al., 2009). No interior do lúmen do REL são modificadas algumas proteínas que foram sintetizadas no RER. Além disso, o REL desempenha funções como detoxificação de compostos tóxicos, quebra de glicogênio e síntese de lipí- dios e esteroides (SADAVA et al., 2009). Figura 1.19 – Retículo endoplasmático Cisterna Re�culo Re�culo endoplasmá�co liso Re�culo endoplasmá�co rugoso Célula Núcleo Envelope nuclear Poro nuclear Ribossomos À esquerda, o retículo endoplasmático rugoso e o retículo endoplasmático liso. À direita, micrografia feita por microscópio de transmissão, mostrando o retículo endoplasmático rugoso. Fonte: Shutterstock.com/VectorMine/Jose Luis Calvo Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 30 – 1.8 Complexo de Golgi O complexo de Golgi consiste em bolsas membranosas e achatadas denominadas cisternas, empilhadas entre si, que se intercomunicam. A região dentro das bolsas membranosas é chamada de lúmen, que contém diversas enzimas. O complexo de Golgi é didaticamente dividido em três regiões (SADAVA et al, 2009): 2 porção cis – é a região de bolsas membranosas mais próximas do reticulo endoplasmático e do núcleo. 2 porção intermediária – é a região de bolsas membranosas locali- zadas no centro, entre a porção cis e trans. 2 porção trans – é a região de bolsas membranosas mais próximas da membrana plasmática da célula (SADAVA et al, 2009). Além da localização das bolsas membranosas, outra diferença é que cada região possui um conjunto de enzimas específicas para reali- zar uma função. Os complexos de Golgi, juntamente com o retículo endoplasmático, formam um sistema de membranas internas, que possui continuidade com o envoltório nuclear (figura 1.20). O complexo de Golgi e o retículo endo- plasmático se comunicam por vesículas membranosas, que transportam material de uma organela para a outra. Entende-se por vesícula mem- branosa de transporte uma estrutura esférica formada por uma bicamada de lipídios contendo no seu interior o material a ser transportado. Dessa forma, o material a ser transportado, como por exemplo uma proteína, é envolto por uma bicamada lipídica, que brota em forma de vesículas do retículo endoplasmático rugoso, e vai em direção às bolsas membranosas da porção cis do complexo de Golgi. Ao encontrar o complexo de Golgi, a vesícula se funde a ele e libera o material no interior do lúmen (SADAVA et al., 2009). Uma vez que o complexo de Golgi recebe as moléculas provenientes do RE, este pode modificá-las estruturalmente e quimicamente por ação das enzimas contidas do lúmen. Além disso, o complexo de Golgi sele- ciona as proteínas antes de enviá-las para suas destinações celulares ou extracelulares específicas (SADAVA et al., 2009). – 31 – Noções básicas de biologia celular Figura 1.20 – Sistema de membranas internas: relação entre retículo endoplasmático e complexos de Golgi Re�culo endoplasmá�co e complexo de Golgi Síntese e distribuição de proteínas Núcleo e re�culo endoplasmá�co Envelope nuclear Nucléolo Croma�na Poro nuclear Vesícula inserida na membrana plasmá�ca Micróbio Núcleo Re�culo endoplasmá�co rugoso Sinte�za proteínas e executa outras funções Re�culo endoplasmá�co liso Sinte�za lipídios e executa outras funções Proteínas do re�culo endoplasmá�co rugoso migram para o complexo de Golgi Proteínas são modificadas no complexo de Golgi Proteínas são empacotadas em vesículas secretoras para exocitose Vesícula se torna lisossomo Descarga de materiais residuais Fagossomo Corpo residual Fagolisossomo Complexo de Golgi Vesícula de transporte Proteínas secretadas Núcleo Fonte: Shutterstock.com/Tefi 1.9 Mitocôndrias As mitocôndrias (figura 1.21) são organelas citoplasmáticas estrutu- ralmente formadas por: 2 membrana externa; 2 espaço intermembranoso; 2 membrana interna; 2 matriz mitocondrial. Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 32 – A membrana externa é uma membrana lipídica, sem invaginações, que possui a função de delimitação da mitocôndria com o meio citoplasmático e oferece pouca resistência ao movimento de substâncias entre o exterior e o interior da mitocôndria. A membrana interna também é uma membrana lipí- dica, com invaginações chamadas de cristas mitocondriais. Aderidas a essa membrana encontram-se as proteínas que participam na respiração celular, como a ATP sintase. Diferentemente da membrana externa, a membrana interna possui um controle muito maior do que entra e sai da mitocôndria. O espaço formado entre as duas membranas é chamado de espaço intramem- branoso. O espaço formado circundado pela membrana interna é chamado de matriz mitocondrial. Nesse espaço encontram-se DNA mitocondrial, ribossomos e enzimas (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). Quanto mais metabolicamente ativa a célula, mais mitocôndrias ela terá. Isso acontece porque essas células precisam de muita energia para realizar suas atividades. Dessa forma, a função geral das mitocôndrias é a de fornecer energia para a célula. Para isso, por meio do processo de respiração celular, as mitocôndrias convertem a energia química contida nas ligações químicas de moléculas obtidas a partir dos alimentos em uma outra forma de molécula rica em energia, conhecida como ATP (adenosina trifosfato) (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2002). Figura 1.21 – Esquema mostrando a estrutura da mitocôndria Mitocôndria Membrana internaPorinas Matriz Membrana externa 1. DNA 2. Grânulos 3. Ribossomos 4. ATP sintase À esquerda, componentes estruturais da mitocôndria. À direita é observada a micrografia feita por microscópio de transmissão, mostrando diversas mitocôndrias. Fonte: Shutterstock.com/ Jose Luis Calvo/ Designua – 33 – Noções básicas de biologia celular 1.10 Lisossomos Os lisossomos são organelas presentes somente em células animais, formadas por uma única membrana, originadas a partir do complexo de Golgi. O seu interior é levemente ácido, com pH em torno de 5, e con- tém enzimas digestivas, conhecidas como hidrolases ácidas, que quebram polímeros como proteínas e carboidratos em subunidades menores, cha- madas de monômeros (SADAVA et al., 2009). A principal função dos lisos- somos dentro das células está rela- cionadacom a digestão de materiais dentro de vesículas, que penetram nas células através de fagocitose. Nesse processo, estas vesículas se fundem aos lisossomos, colo- cando em contato o material a ser digerido e as enzimas digestivas. Essa vesícula se destaca da mem- brana plasmática para o interior da célula, mais precisamente no cito- plasma, e passa a ser chamada de fagossomo. O fagossomo se funde a um lisossomo primário, dando origem a um lisossomo secundá- rio. Dentro do lisossomo secundá- rio, as hidrolases ácidas digerem o material (SADAVA et al., 2009). O material digerido pelos lisossomos pode ser um nutriente, um micro-organismo ou até mesmo um material da própria célula, como organelas velhas (figura 1.22). O processo de autodestrui- ção de material é conhecido como autofagia (SADAVA et al., 2009). Figura 1.22 – Estrutura e função dos lisossomos Proteínas transportadoras de membrana glicosiladas Mistura de enzimas hidrolíticas Capada lipídica Membrana À esquerda, a estrutura de um lisossomo. À direita é mostrada a participação do lisossomo no processo de digestão intracelular de um patógeno, engolfado por uma célula imunológica. Fonte: Shutterstock.com/Timonina/Alila Medical Media Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 34 – 1.11 Peroxissomos Os peroxissomos são organelas formadas por uma única membrana. No interior dos peroxissomos há enzimas como a catalase, a qual converte o peróxido de hidrogênio em água e gás oxigênio. Essas organelas possuem a função de quebrar substâncias tóxicas, como o peróxido de hidrogênio, em subprodutos menos tóxicos para o organismo (SADAVA et al., 2009). 1.12 Núcleo O núcleo (figura 1.23) é uma organela que só existe nas células eucarió- ticas. A maioria das células possui um único núcleo, porém no corpo humano também são encontradas células com muitos núcleos, como as células mus- culares, e células sem núcleo, como as hemácias após a sua maturação. Deli- mitando o núcleo há duas membranas que formam o envoltório nuclear. O envoltório nuclear não é uma estrutura fechada e contém diversas aberturas, denominadas de poros nucleares. Cada poro possui no seu interior complexos proteicos, chamados de complexos de poro, que margeiam as membranas do envoltório nuclear e lembram uma “cesta de basquete” (figura 1.24). Molé- culas pequenas têm trânsito livre pelos poros do envoltório nuclear, porém, quando a molécula é maior, como uma proteína, o complexo de poro fica responsável por controlar o que entra ou sai do núcleo. Somente proteínas com sequências de aminoácidos específicas, deno- minadas de sinal de localização nuclear, são identificadas pelas proteínas importinas, e podem ser importadas para dentro do núcleo. Já para a saída do núcleo, as proteínas precisam ter em sua estrutura a sequên- cia de exportação nuclear, que será reconhecida pela proteína exportina (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). Figura 1.23 – Esquema mostrando a estrutura geral do núcleo celular Fonte: Shutterstock.com/ Timonina – 35 – Noções básicas de biologia celular Abaixo do envoltório nuclear, voltada para o interior do núcleo, existe uma rede de filamentos de proteínas laminas, que são chamadas conjuntamente de lâmina nuclear, que possui como uma das funções a sustentação do envoltório nuclear (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). Figura 1.24 – Estrutura do complexo de poro em forma de “cesta de basquete” Membrana nuclear interna Núcleo Poro nuclear Proteína NLS (Sinal de localização nuclear) Impor�na Membrana nuclear externa Poros nucleares Observe que somente proteínas com sinal de localização nuclear são levadas para o interior do núcleo pela importina, que é formada pelas subunidades α e β. Fonte: Shutterstock.com/ellepigrafica O interior do núcleo pode ser dividido em duas regiões: nucle- oplasma e matriz nuclear. O nucleoplasma é uma região semifluida, composta principalmente de água e moléculas orgânicas e inorgâni- cas. Dentro da matriz nuclear é encontrado o material genético (DNA). Cada molécula de DNA se complexa com diversas proteínas, pas- sando a ser chamada agora de cromatina. Essa constituição estrutural é conhecida como núcleo interfásico. Porém, quando as células entram no processo de divisão celular, a cromatina se condensa e passa a ser chamada de cromossomo. Dessa forma, cromatina e cromossomo são a mesma estrutura, porém morfologicamente diferente, surgindo em etapas diferentes do ciclo de vida da célula. Dentro do núcleo, há também uma região deno- minada de nucléolo, com função de montagem dos ribossomos, a partir do RNA, e de proteínas específicas (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 36 – 1.13 Ciclo celular: mitose O conjunto de fases da vida que uma célula passa é chamado de ciclo celular. Para a maioria dos tipos de células eucarióticas, o ciclo celular apresenta duas fases: mitose e a interfase. De uma maneira geral, as célu- las passam a maior parte do seu tempo em interfase, que é subdivida nas etapas G1, S e G2. 2 Fase G1: nessa etapa, a maior parte das células está no maior perí- odo de crescimento celular. As células ficam aprisionadas na fase G1 até receberem sinais internos ou externos para que entrem em divisão celular. A transição de G1 para S depende da ativação de um tipo de proteína chamada de quinase dependente de ciclina, ou Cdk. 2 Fase S: nessa fase ocorre o processo de replicação do DNA; onde anteriormente havia um cromossomo, existem agora duas cromátides-irmãs ligadas. 2 Fase G2: nessa fase a célula se prepara para a mitose, sinteti- zando todos os componentes proteicos que serão usados na fase seguinte, como por exemplo os microtúbulos (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). Figura 1.25 – Fases do ciclo celular G1 (crescimento) Interfase S (crescimento e replicação do DNA) G2 (crescimento e preparação final para divisão) Cit oc ine se Te lóf as e An áf as e M et áf as e Pr om et áfa se Pró fas e Mitose Fonte: Shutterstock.com/Emre Terim – 37 – Noções básicas de biologia celular Porém, quando novas células precisam ser produzidas, as células saem da interfase e entram no período de divisão celular (figura 1.25), chamado de mitose. A mitose (figura 1.26) é dividida em quatro fases: 2 prófase – cromatina se condensa em cromossomo, com duas cromátides conectadas por um centrômero. Complexos pro- teicos chamados conjuntamente de cinetócoros se associam ao centrômero, e será através dele que o fuso mitótico mon- tado a partir de microtúbulos do citoesqueleto se fixará aos cromossomos. Ocorre também o desmonte do nucléolo e do envoltório nuclear. 2 metáfase – o fuso mitótico se liga aos cinetócoros e puxa os cromossomos para a posição central da célula. As cromátides alinhadas formam a placa metafásica. 2 anáfase – as cromátides-irmãs migram para a região oposta, puxadas pelo fuso mitótico (SADAVA et al., 2009). 2 telófase – nessa fase, os cromossomos se descondensam, voltando a ser chamados de cromatina. Ocorre o desmonte do cinetócoro e do fuso mitó- tico. O envoltó- rio nuclear e o núcleo se reor- ganizam nova- mente. Ao fim da mitose, ocorre o processo de cito- cinese, que é a divisão citoplasmática através do estrangulamento da célula por anéis de actina, gerando duas células- -filhas geneticamente idênticas à célula-mãe (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). Figura 1.26 – Fases da mitose Interfase inicial Interfase tardia Prófase Prófase tardia MetáfaseAnáfase Telófase e citocinese Ponto de verificação de restrição Fonte: Shutterstock.com/ Emre Terim Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 38 – Figura 1.27 – Estrutura da matriz extracelular Fibronec�na Integrina Molécula de fosfolipídio Ambiente extracelular Fibra de colágeno Proteoglicana Grupo de carboidrato Bicamada fosfolipídica Filamentos de citoesqueleto Complexo proteoglicanoCarboidratos Proteína Polissacarídeos Citoplasma Cabeça hidro�lica Cauda hidrofóbica Fonte: Shutterstock.com/VectorMine 1.14 Matriz extracelular Entre as células existe a matriz extracelular (figura 1.27), que pode variar em quantidade e composição dependendo do tecido celular ana- lisado. As próprias células adjacentes produzem a matriz extracelular, que possui função de suporte e de regulação tecidual, pois por meio dela diversas moléculas e fatores de crescimento podem ser transportados entre as células e modular respostas celulares e fisiológicas. Essa matriz é constituída por dois componentes (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009): 2 meio de consistência semelhante a um gel, que é formado por água e sais minerais; 2 macromoléculas – como as proteoglicanas, que são compostas por glicosaminoglicanas mais diversas proteínas. As glicosaminogli- canas são moléculas de carboidratos, como sulfato de condroitina, ácido hialurônico, heparina, entre outros, que têm afinidade por água. Além dessas, são encontradas na matriz extracelular prote- ínas fibrosas, como colágeno e elastina. O colágeno é a proteína mais abundante em mamíferos, e constitui 25% da proteína total do corpo humano. Pro- teínas de adesão, como fibronectina e laminina, também são encontradas (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). A matriz extracelular exerce diversas funções, como suporte, sinalização química entre as células e auxílio no crescimento celu- lar e na cicatrização dos teci- dos (ALBERTS et al., 2006; SADAVA et al., 2009). – 39 – Noções básicas de biologia celular Conclusão A biologia celular estuda a unidade fundamental de todo ser vivo: a célula. Entender sua estrutura, assim como o seu funcionamento, é de suma importância para se entender os processos biológicos básicos que ocorrem em todos os seres vivos. A compreensão das funções da mem- brana plasmática, do citoesqueleto, das organelas e do núcleo, assim como dos processos que acontecem dentro da célula, é relevante para se conhecer o funcionamento do corpo humano. É importante destacar que os conhecimentos de biologia celular servem como pré-requisito para se entender outras disciplinas da área de ciências biológicas, como histolo- gia, bioquímica, embriologia, fisiologia, genética, entre outras, pois sem o entendimento dessa disciplina básica fica difícil a compreensão de dis- ciplinas mais complexas na área biológica. Novas descobertas científicas no ramo da biologia celular são constantemente feitas, contribuindo para novos conhecimentos nessa área. Atividades 1. O corpo humano é constituído mais de 10 trilhões de células. Sabendo disso: a) Descreva a estrutura básica de uma célula humana. b) Cite exemplos de tipos celulares humanos e explique. 2. Com base na propriedade de anfipatia dos fosfolipídios, des- creva como a membrana plasmática é formada. 3. A frase: “Quanto menos metabolicamente ativa a célula, mais mitocôndrias ela terá” está correta? Explique. 4. Explique o ciclo celular. O corpo humano é formado por trilhões de células, que se organizam em tecidos. Entende-se por tecido um conjunto cons- tituído por células semelhantes que atuam para desempenhar uma mesma função específica. Os tecidos correspondem ao segundo nível de organização biológica, seguidos pelos órgãos, sistemas e o organismo como um todo. A histologia é a disciplina básica responsável pelo estudo dos tecidos biológicos por meio do auxílio de microscópio. São encontrados quatro tipos básicos de tecidos celulares compondo o ser humano: epitelial, conjuntivo, muscular e nervoso (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Nesse capítulo, serão estudados os quatro tipos básicos de tecidos celulares, focando primariamente em suas estruturas típi- cas e relacionando com as suas funções principais. Noções básicas de histologia humana 2 Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 42 – 2.1 Tecido epitelial O tecido epitelial, também chamado de epitélio, é um dos quatro tipos de tecidos básicos do organismo humano. O tecido epitelial possui muitas funções importantes para a organização e para o funcionamento do corpo humano. Como funções, pode-se destacar: 2 reveste toda a superfície externa do corpo, formando a pele e também as cavidades ocas dos órgãos; 2 pode ter a função de absorção de moléculas. Um exemplo é o epitélio do intestino, que é revestido por células epiteliais, que absorvem os nutrientes do processo digestivo; 2 função de percepção de estímulo, como o neuroepitélio gusta- tivo da língua; 2 função de secreção. Um exemplo são as glândulas. Uma característica muito evidente nesse tipo de tecido é que as células são justapostas, ou seja, as células estão fortemente unidas umas às outras, e entre elas existe pouca matriz extracelular. Para manter as células justapostas, entre as células existem as junções intercelula- res. Há diversos tipos de junções que podem ter a função somente de ade- são, como as zônulas de adesão, os desmossomos e os hemidesmossomos; a função de impermeabi- lidade, como as zônulas de oclusão; ou a função de comunicação, como as junções gap (figura 2.1; tabela 2.1) (JUN- QUEIRA; CARNEIRO, 2013). Figura 2.1 – Células justapostas, unidas pelas junções intercelulares Enterócito Microvilosidades (borda em escova) Junções intercelulares Desmossomo Lisossomos Complexo de Golgi Retículo endoplasmático Mitocôndria Ribossomos não ligados Microtúbulos Núcleo Espaço intercelular Observar a presença de desmossomos e as zônulas de oclusão. Fonte: Shutterstock.com/Sakurra – 43 – Noções básicas de histologia humana Quadro 2.1 – Tipos de junções intercelulares: constituição e função Junções intercelulares Constituição Função Zônulas de adesão Proteínas integrais da família das caderinas presentes na membrana, projetam-se parcialmente para o meio extracelular, prendendo- -se às extremidades das proteínas caderinas da membrana plasmá- tica da célula pareada. Do lado citoplasmático de cada célula, auxiliando na ancoragem, obser- vam-se filamentos de actina. Junção ancoradoura que serve para adesão célula-célula. Desmos- somos Proteínas integrais da família das caderinas, presentes na membrana, projetam-se parcialmente para o meio extracelular prendendo-se às extremidades das proteínas cade- rinas da membrana plasmática da célula pareada. Do lado citoplas- mático de cada célula, auxiliando na ancoragem, observam-se fila- mentos intermediários. Junção ancoradoura que serve para adesão célula-célula Hemides- mossomo Proteínas integrinas, presentes na membrana, projetam-se par- cialmente para o meio extracelu- lar prendendo-se na lâmina basal adjacente. Junção ancoradoura que serve para adesão célula-célula. Zônulas de oclusão Formadas por proteínas integrais claudinas e ocludinas, localiza- das nas membranas plasmáticas de cada célula adjacente. Parte dessas proteínas é projetada para o meio extracelular, ligando uma célula à outra. São as junções mais apicais, em que ocorre a obstrução do espaço extracelular, impe- dindo o trânsito de substâncias por entre as células em união. Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 44 – Junções intercelulares Constituição Função Junções gap Proteínas conexinas ligam as membranas de células vizinhas. Junção comunicante, em que ocorre a sinali- zação celular por meio de íons ou por meio de pequenos peptídeos sinalizadores que atra- vessam do citoplasma de uma célula dire- tamente para o cito- plasma da célula vizi- nha, sem passar pelo meio extracelular. Fonte: Lothhammer et al. (2009). Não existem vasos sanguíneos no tecido epitelial, ou seja, ele é avas- cular. Dessa forma, a nutrição do tecido epitelial é feita por tecidos adja- centes, no caso, o tecido conjuntivo. O tecido epitelial tem inervações, que são terminações nervosas responsáveis pela percepção de estímulos. Abaixo do tecido epitelial observa-se a lâmina basal, formada por colá-geno e proteína laminina. Essa estrutura é visível somente em microscopia eletrônica e é secretada pelas próprias células do tecido epitelial, funcio- nando como uma barreira de filtração entre o tecido epitelial e o tecido conjuntivo (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). As células do tecido epitelial são poliédricas, variando muito em sua forma. Didaticamente, essas células são classificadas quanto a sua forma em: 2 células cúbicas – são células nas quais a largura e o compri- mento são similares e o núcleo é esférico (figura 2.2a); 2 células colunares ou prismáticas – são células alongadas, nas quais o comprimento da célula é maior do que a largura. O núcleo dessas células normalmente é alongado verticalmente (figura 2.2b); 2 células pavimentosas – são células achatadas, nas quais a largura é maior do que o seu comprimento. Os núcleos são alongados hori- zontalmente (figura 2.2c) (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). – 45 – Noções básicas de histologia humana É importante destacar que essa classificação da morfologia celular é baseada em cortes histológicos, nunca esquecendo da condição tri- dimensional das células. Deve-se chamar atenção para o fato de que, ao microscópio óptico, não é possível visualizar a membrana plasmá- tica das células. Sendo assim, para identificar se a célula é pavimen- tosa, cúbica ou colunar nos cortes histológicos, é necessário observar a morfologia do núcleo, uma vez que a forma do núcleo se aproxima da forma da célula. A forma dos núcleos também é importante para defi- nir o número de camadas ou folhetos do tecido epitelial (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Figura 2.2 – Esquema mostrando a variação na morfologia das células no tecido epitelial Células cúbicas Células colunares Células pavimentosas Fonte: Shutterstock.com/logika600 Em muitas células epiteliais, a distribuição de organelas na porção apoiada na lâmina basal (polo basal da célula) é diferente das organe- las presentes no citoplasma da porção livre da célula (polo apical); a essa diferente distribuição, que é constante nos vários tipos de epité- lios, dá-se o nome de polaridade das células epiteliais (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Na porção apical das células epiteliais do intestino é possível encon- trar especializações de membrana chamadas microvilos, que são projeções do citoplasma. Esse tipo de especialização é encontrado principalmente em células que exercem intensa atividade de absorção, como as células do intestino delgado. As projeções do citoplasma aumentam a área de super- fície e consequentemente aumentam a absorção de nutrientes (figura 2.3) (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 46 – Figura 2.3 – Célula intestinal Célula epitelial intestinal Complexo de Golgi Lisossomo Vesícula Retículo endoplasmático rugoso Mitocôndria Microvilosidade Centríolos Retículo endoplasmático liso Peroxissomo Observar na porção apical da célula a presença de microvilos. Fonte: Shutterstock.com/Tefi O tecido epitelial pode ser dividido didaticamente em dois tipos: tecido epitelial de revestimento e tecido epitelial glandular. 2.1.1 Tecido epitelial de revestimento Encontrado nas superfícies externas do corpo e dos órgãos e também nas cavidades ocas do corpo. Pode ser classificado com base na morfolo- gia da célula e no número de camadas que formam esse epitélio. Quanto à morfologia, as células são divididas, como já explicado anteriormente, em: cúbica, pavimentosa ou colunar (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Quanto ao número de camadas (Figura 2.4), a classificação é: 2 simples – 1 camada de células; 2 pseudoestratificada – 1 camada de célula, porém essas células pos- suem morfologias diferentes, dando a impressão de várias camadas; 2 estratificado – várias camadas de células. Como a morfologia das células pode variar entre as camadas, para fim de classificação se observa a morfologia das células da camada mais superficial. – 47 – Noções básicas de histologia humana Figura 2.4 – Classificação do tecido epitelial, baseando-se no número de camadas Epitélio colunar simples Epitélio colunar estratificado Epitélio colunar pseudoestratificado Fonte: Shutterstock.com/CLUSTERX Ainda dentro do tecido epitelial de revestimento estratificado, é pos- sível encontrar o tecido estratificado de transição. Neste, o formato das células pode variar dependendo do grau de estiramento do órgão. Por exemplo, na bexiga urinária, as células tornam-se mais achatadas (pavi- mentosas) quando esse órgão está cheio. Já quando a bexiga está vazia, as células ficam com formato mais alongado (colunar). 2.1.2 Tecido epitelial glandular A principal função desse tecido é a secreção de substâncias. Exis- tem células epiteliais glandulares que sintetizam proteínas, como as célu- las acinosas do pâncreas; outras lipídios, como as glândulas sebáceas; e outras carboidratos. As células das glândulas mamárias secretam os três tipos de macromoléculas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 48 – O tecido epitelial glandular pode ser classificado com base em vários critérios: 2 Número de células 2 Unicelular: formado por uma única célula. Como exemplo, pode-se citar as células caliciformes, que possuem forma de cálice e secretam muco, contendo mucinas. Figura 2.5 – Estrutura da célula caliciforme Célula caliciforme Microvilosidade Vesículas secretórias com mucina Retículo endoplasmático rugoso Núcleo Complexo de Golgi Mitocôndria Em a) esquema de uma célula caliciforme, mostrando suas organelas. Em b) corte histológico, mostrando diversas células caliciformes coradas (seta). Fonte: adaptada de Shutterstock.com/Designua/Jose Luis Calvo – 49 – Noções básicas de histologia humana 2 Pluricelular: maioria das glândulas, sendo formadas por muitas células. Normalmente essas glândulas são envol- vidas por uma cápsula de tecido conjuntivo que divide a glândula em lóbulos. 2 Local de liberação da secreção 2 Glândulas exócrinas As glândulas são chamadas de exócrinas quando a secreção é liberada para fora do corpo ou em cavidades ocas. Como exemplo, pode-se citar as glândulas sudoríparas e as sebá- ceas. As glândulas exócrinas são divididas em duas partes: uma região chamada de ducto, que é um canal de células com abertura para o exterior, para a liberação da secreção, e uma região secretora, que contém as células produtoras da secreção (Figura 2.6) (ROSS et al., 2012). Figura 2.6 – Estrutura de uma glândula exócrina Glândula exócrina Secreções químicas Superfície da pele Porção secretora Ducto Observe que a porção secretora produz a secreção que é liberada (seta que aponta para cima) através do ducto. Fonte: adaptada de Shutterstock.com/Tefi Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 50 – As glândulas exócrinas podem ser subdivididas com base em dois critérios: a) pela ramificação do ducto 2 simples – possui um único ducto (Figura 2.7); 2 composta – possui vários ductos (Figura 2.8). b) pela forma da porção secretora 2 tubulosa – a região é similar a um tubo alongado; 2 acinosa – a região é arredondada e pouco alongada; 2 túbulo-acinosa – possui regiões similares a um tubo alongado. Figura 2.7 – Esquema mostrando glândulas exócrinas simples, tanto tubulares quanto acinosas Observar que, em todas as glândulas, há apenas a presença de um ducto. Fonte: Shutterstock.com/Aldona Griskeyiciene Figura 2.8 – Esquema mostrando glândulas exócrinas compostas, tanto tubulares quanto acinosas Observar que, em todas as glândulas, há a presença de diversos ductos. Fonte: Shutterstock.com/Aldona Griskeyiciene – 51 – Noções básicas de histologia humana 2 Glândulas endócrinas As glândulas são chamadas de endócrinas quando a secre- ção é liberada na corrente sanguínea. Normalmente essas secreções são chamadas de hormônios. Diferentemente das glândulas exócrinas, esse tipo de glândula não tem ductos (Figura 2.9). A hipófise, a tireoide, os ovários e os testículossão alguns exemplos de glândulas endócrinas encontradas no corpo humano (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Figura 2.9 – Estrutura de uma glândula endócrina Sangue nos capilares Hormônios são secretados para o sangue Glândula endócrina Observar que esse tipo de glândula não tem ductos. Além disso, as células dessa glândula produzem a secreção que é lançada na corrente sanguínea. Fonte: Shutterstock.com/Tefi As glândulas endócrinas podem ser classificadas com base em sua morfologia: 2 cordonal – glândulas em formato de cordão. Maioria das glându- las. Como exemplo, pode-se citar a hipófise e a glândula adrenal. 2 folicular – glândula em forma de folículo, em que as células se organizam ao redor de um espaço central, onde é lançada a secreção. Como exemplo, pode-se citar a tireoide. Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 52 – 2 Glândula mista Além das glândulas exócrinas e endócrinas, existem as glându- las mistas. Essas são formadas por uma porção endócrina e uma porção exócrina. Como exemplo desse tipo de glândula, pode- -se citar o pâncreas. Este possui uma porção exócrina, contendo células acinosas que liberam enzimas digestivas para o duodeno, e uma porção endócrina, contendo as Ilhotas de Langerhans, que possuem células que liberam insulina ou glucagon para regular a quantidade de glicose no sangue (Figura 2.10) (ALBERTS et al., 2006; JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Outro exemplo de glândula mista é o fígado. Esse órgão é a maior glândula do corpo e é formado por células chamadas hepatóci- tos. Os hepatócitos sintetizam a proteína IGF-1, que é liberada na corrente sanguínea. Essa proteína tem um papel importante, auxiliando no crescimento e no desenvolvimento da muscu- latura. Já a função exócrina do fígado está relacionada com a produção de bile, que é armazenada na vesícula biliar, para pos- teriormente ser lançada na cavidade do intestino e atuar na emul- sificação de gorduras (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Figura 2.10 – O pâncreas e as suas porções endócrinas e exócrinas Fonte: Shutterstock.com/Allia Medical Media – 53 – Noções básicas de histologia humana 2 Liberação da secreção pela célula As glândulas também podem ser classificadas baseado em como a secreção é liberada pela célula (Figura 2.11): 2 merócrina – secreção é liberada pela célula por exocitose, como ocorre no pâncreas; 2 apócrina – secreção é liberada juntamente com uma parte do citoplasma. Isso ocorre nas glândulas mamárias. 2 holócrina – secreção é liberada juntamente com a célula, levando à morte da célula. Figura 2.11 – Classificação das glândulas, com base no modo de liberação da secreção pela célula Fonte: Wikimedia. Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 54 – Toda glândula é formada a partir do tecido epitelial de revesti- mento. Para isso, primeiramente se inicia uma proliferação das células do tecido epitelial de revestimento, que é denominado brotamento epitelial. Esse brotamento se invagina para dentro do tecido conjuntivo, formando uma coluna de células. Se o des- tino dessas células for uma glândula exócrina, as células mais próximas do tecido epitelial de revestimento formarão o ducto e o restante das células a porção secretora. Se o destino dessas células for uma glândula endócrina, as células mais próximas do tecido epitelial de revestimento se degeneram, formando uma glândula endócrina (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Saiba mais A pele reveste toda a superfície externa do corpo, sendo considerada o maior órgão do corpo humano. A pele é didaticamente dividida em duas camadas: a epiderme e a derme. A epiderme é formada por tecido epitelial e pode ser subdividida em cinco camadas: 1) estrato córneo, que é a camada mais externa, contendo células mortas e queratina em abundância; 2) estrato lúcido, que contém células anucleadas, que estão em fase de morte celular; 3) estrato granuloso, contendo células vivas produtoras de queratina; 4) estrato espinhoso, contendo células polié- dricas unidas entre si por desmossomos, conferindo à epiderme resis- tência mecânica; e 5) estrato germinativo, que é a camada mais interna da epiderme, e contém células que sofrem mitose, possuindo a função de renovação da epiderme (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2002; JUN- QUEIRA; CARNEIRO, 2013, MONTANARI, 2016). A outra camada da pele, chamada de derme, não é formada de tecido epitelial e sim de tecido conjuntivo (vide seção 3 desse capítulo). 2.2 Tecido conjuntivo O tecido conjuntivo é formado por uma grande quantidade de matriz extracelular e de células. Ao contrário do tecido epitelial, as células desse tecido não estão justapostas e o tecido é vascularizado. – 55 – Noções básicas de histologia humana São encontrados diversos tipos celulares no tecido conjuntivo. Os fibroblastos são as células mais comuns do tecido conjuntivo e a sua prin- cipal função é sintetizar componentes da matriz extracelular, como glico- proteínas, colágeno, elastina, glicosaminoglicanos e proteoglicanos. Além dos fibroblastos, são encontradas células do sistema imunológico, como leucócitos, plasmócitos, macrófagos e mastócitos (Figura 2.12) (JUN- QUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). Figura 2.12 – Tecido conjuntivo e sua estrutura Fibroblasto Fibrilas de colágeno Elastina Matriz extracelular Fator de crescimento Enzimas Ácido hialurônico Tecidos conjuntivos Adipócito Linfócito Macrófago Capilar Melanócito Fibras reticulares Mastócito Fibras elásticas Fibras de colágeno Em a) esquema de um fibroblasto, relacionando as suas funções. Em b) visão esquemática mostrando os componentes da matriz extracelular. Fonte: Shutterstock.com/Designua Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 56 – A matriz extracelular do tecido conjuntivo é formada por fibras colá- genas, fibras elásticas, fibras reticulares e substância fundamental amorfa. A substância fundamental amorfa é viscosa, com bastante afinidade com a água. É formada por glicosaminoglicanos, proteoglicanos e glicoproteínas. As fibras colágenas são formadas pela proteína colágena. São sinteti- zadas principalmente pelos fibroblastos. Essas fibras proporcionam força, resistência e elasticidade ao tecido. Três cadeias polipeptídicas, ricas prin- cipalmente em glicina, prolina e hidroxiprolina, enroladas entre si em α-hélice, formam o tropocolágeno. A união de vários tropocolágenos para- lelos forma uma fibrila de colágeno e a união de várias fibrilas paralelas forma uma fibra de colágeno (Figura 2.13). Quando não há formação de fibrilas e nem de fibras e o tropocolágeno não está disposto paralelamente, diz-se que ele está em forma de rede. Dependendo da composição das cadeias polipeptídicas, o colágeno pode ser dividido em diversos tipos. Os colágenos tipo I e III formam fibrilas e fibras, o colágeno tipo II somente fibrilas e o colágeno tipo IV forma uma rede (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). Figura 2.13 – Proteína colágeno e sua estrutura a) Colágeno Tropocolágeno Cadeias-α Sequência de aminoácidos Glicina Prolina Hidroxiprolina – 57 – Noções básicas de histologia humana b) AminoácidosEspirais de aminoácido Microfibrila Subfibrila Fibrila Peritônio Bainha do tendão Fibras de colágeno Em a) é possível observar uma cadeia polipeptídica formada pelos aminoácidos glicina, prolina e hidroxiprolina. Três cadeias se enovelam para formar o tropocolágeno. Em b) esquema mostrando a estrutura do colágeno, até a formação da fibra colágena. Fonte: Shutterstock.com/Designua/Timonina As fibras reticulares são formadas pela fibra de colágeno tipo III, que não se dispõe paralelamente e sim em forma de rede. Já as fibras elásti- cas são formadas pela proteína elastina e conferem elasticidade ao tecido conjuntivo (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). De acordo com a composição de células e da matriz extracelular, o tecido conjuntivo é classificado em: Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 58 – 2.2.1 Tecido conjuntivo propriamentedito 2.2.1.1 Tecido conjuntivo frouxo É o tecido de maior distribuição no corpo humano. É encontrada abun- dância de células e de matriz extracelular. As fibras colágeno, reticular e elástica dispõem-se frouxamente, tornando o tecido flexível e pouco resis- tente a trações (Figura 2.14). No corpo humano, esse tecido é encontrado abaixo do tecido epitelial, possuindo a função de nutri-lo. Além disso, outra função atribuída a esse tecido é o preenchimento de espaços entre órgãos e tecidos (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). Figura 2.14 – Imagem do tecido conjuntivo frouxo, mostrando suas fibras Fonte: Shutterstock.com/Choksawatdikorn 2.2.1.2 Tecido conjuntivo denso Nesse tecido são encontradas muito mais fibras, principalmente as colágenas, e bem menos células, quando comparado com o tecido conjun- tivo frouxo (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). A – 59 – Noções básicas de histologia humana predominância de fibras colágenas deixa o tecido menos flexível e mais resistente. O tecido conjuntivo denso é dividido em: tecido denso mode- lado e tecido denso não modelado: 2 tecido denso modelado – fibras colágenas estão paralelas entre si e não possui vasos sanguíneos. Exemplo: tendões e ligamentos. 2 tecido denso não modelado – fibras colágenas dispostas em diferentes direções e é vascularizado. Exemplo: derme. 2.2.2 Tecido conjuntivo especial Nos tipos especiais de tecido conjuntivo, além das células típicas do tecido, que são os fibroblastos, os leucócitos, os plasmócitos, os macró- fagos e os mastócitos, observam-se outros tipos celulares, característicos de cada tecido conjuntivo especial. Seguem mais detalhes sobre os teci- dos adiposo, cartilaginoso e ósseo (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). 2.2.2.1 Tecido adiposo Nesse tipo de tecido, há a matriz extracelular e há a predominância de células adiposas. Essas células armazenam gordura na forma de triglice- rídeos, que servem como reserva de energia para o corpo. Suas principais funções são proteção contra choque térmico e isolamento térmico. O tecido adiposo pode ser classificado em tecido adiposo branco e tecido adiposo marrom. O tecido adiposo branco (Figura 2.15), também conhecido como tecido unilocular, possui células com uma grande gota de lipídios no citoplasma, que empurra o núcleo para a periferia. Essa grande gota de lipídios no citoplasma de cada célula adiposa é o principal reservatório de energia do corpo humano. Além disso, outra função do tecido adiposo é funcionar como amortecedor, protegendo contra impac- tos mecânicos, além de proteger contra choque térmico (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). Esse tecido é encontrado espalhado em quase todo o organismo humano. Um lugar bem característico de se encontrar esse tecido é embaixo da pele, na camada hipoderme, onde ocorre o acúmulo de adipócitos (Figura 2.16). Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 60 – Figura 2.15 – Tecido adiposo unilocular Adipócito Citoplasma Mitocôndria Núcleo Membrana Complexo de Golgi Reservatório de gordura Em a) mostra-se a estrutura de um adipócito do tecido adiposo branco. Observar a grande gota lipídica, ocupando quase todo o citoplasma da célula. Em b) imagem de um corte histológico mostrando os espaços correspondentes ao local da gota lipídica no citoplasma. Não é possível visualizar a gota, pois o método de preparo do corte remove as gotas lipídicas. Fonte: Shutterstock.com/Sakurra/Jose Luis Calvo – 61 – Noções básicas de histologia humana Figura 2.16 – Acúmulo de adipócitos na camada hipoderme, embaixo da pele humana Camadas de pele humana Epiderme Derme Gordura Fonte: Shutterstock.com/Designua Já o tecido adiposo marrom, também conhecido como tecido multilo- cular, possui células com múltiplas gotículas lipídicas, um núcleo redondo e centralizado e muitas mitocôndrias (Figura 2.17). Esse tecido é abun- dante em recém-nascidos humanos, ajudando na termogênese, ou seja na produção de calor. Em adultos, o tecido adiposo marrom é quase inexis- tente (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). Figura 2.17 – Estrutura de um adipócito do tecido adiposo marrom Observar as diversas gotas lipídicas distribuídas pelo citoplasma da célula. Fonte: CC BY 4.0/Wikimedia. Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 62 – 2.2.2.2 Tecido cartilaginoso Esse tipo de tecido é avascular, sendo nutrido por tecidos adjacen- tes. Há a matriz extracelular, que aqui é chamada de matriz cartilaginosa e há a predominância de células chamadas condroblastos (Figura 2.18). Os condroblastos são células jovens e que sintetizam a matriz cartilagi- nosa, ficando presas na sua própria matriz. Com o passar do tempo, essas células diminuem o seu metabolismo e passam a sintetizar matriz car- tilaginosa, apenas quando necessário, para a manutenção. Nessa etapa, os condroblastos passam a ser chamados de condrócitos (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). Figura 2.18 – Condrócitos do tecido cartilaginoso Núcleo Condrócito Mitocôndria Lacuna Lacuna é um espaço pequeno contendo um osteócito no osso ou condrócito na car�lagem Condrócito em lacuna Em a) Esquema de um condrócito preso na sua lacuna. Em b) Imagem de corte histológico mostrando diversos condrócitos. Fonte: Shutterstock.com/Tinydevil/VectorMine – 63 – Noções básicas de histologia humana Dependendo do tipo de matriz cartilaginosa sintetizada pelos condro- blastos, o tecido cartilaginoso pode ser dividido em (Figura 2.19): 2 cartilagem hialina – formada principalmente por fibrilas de colágeno II. Os condrócitos são encontrados agrupados, sendo chamados de grupos isógenos, porque os condrócitos desse grupo surgiram de um mesmo condrócito. É revestida pelo pericôndrio, que é um tecido conjuntivo denso bem vascularizado e está pre- sente, por exemplo, no esqueleto do feto e na traqueia. Também é encontrada no disco epifisário, permitindo o crescimento lon- gitudinal dos ossos e na superfícies articulares dos ossos longos (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). 2 cartilagem elástica – formada por fibrilas de colágeno tipo II e fibras elásticas, e é revestida por pericôndrio. As fibras elásti- cas dão elasticidade a essa cartilagem. Está presente nas orelhas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013; MONTANARI, 2016). 2 cartilagem fibrosa – formada por fibras de colágeno tipo I. Não possui pericôndrio. Está presente entre as vértebras e nos menis- cos dos joelhos. Figura 2.19 – Os três tipos de cartilagem existentes Condrócito em lacuna Fibras elás�ca na matriz Car�lagem elás�ca Mais flexível Condrócito em lacuna Matriz Car�lagem hialina Segunda mais flexível Fibras de colágeno na matriz Condrócito em lacuna Car�lagem fibrosa Menos flexível Na cartilagem elástica, observe a presença das fibras elásticas, conferindo elasticidade. Na cartilagem hialina, os condrócitos estão dispostos em grupos isogénos. Fonte: Shutterstock.com/VectorMine 2.2.2.3 Tecido ósseo Esse tipo de tecido é vascularizado. Possui a matriz extracelular, que aqui é chamada de matriz óssea, e há a predominância de células chamadas Biologia e nutrição aplicadas à Educação Física – 64 – osteoblastos. Os osteoblastos são células jovens e que sintetizam compo- nentes da matriz óssea, como as fibras de colágeno do tipo I. Com o passar do tempo, essas células diminuem o seu metabolismo e passam a sintetizar matriz óssea, apenas quando necessário, para a manutenção. Nessa etapa, os osteoblastos passam a ser chamados de osteócitos. Além dos osteoblastos/ osteócitos, também são encontrados nesse tecido os osteoclastos, que são células multinucleadas que têm a função de reabsorção da matriz óssea para liberação de cálcio para o sangue ou remodelamento do osso. Um diferen- cial desse tecido é que na matriz extracelular óssea são encontrados compo- nentes inorgânicos, como fosfato e cálcio, formando cristais de hidroxiapa- tita e íons de magnésio, que contribuem para a dureza e para a resistência
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