Fisiologia Humana - Guyton (Resumo)

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UNIDADE I
INTRODUÇÃO A FISIOLOGIA: FISIOLOGIA
CELULAR E GERAL
 Organização Funcional do Corpo Humano e Controle do "Meio Interno"
 A Célula e seu Funcionamento
 Controle Genético da Síntese de Proteínas, do Funcionamento e da
Reprodução Celular
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CAPÍTULO I
Organização Funcional do Corpo Humano e
Controle do "Meio Interno"
A fisiologia tenta explicar os fatores físicos e químicos
responsáveis pela origem, desenvolvimento e progressão da
vida. Cada tipo de vida, desde o mais simples vírus até a maior
árvore ou o complexo ser humano, possui características
funcionais próprias. Portanto, o vasto campo da fisiologia pode
ser dividido cm fisiologia virai, fisiologia bacteriana, fisiologia
celular, fisiologia vegetal, fisiologia humana, e em muitas outras
áreas.
Fisiologia humana. Na fisiologia humana, estamos
interessados nas características e mecanismos específicos do corpo
humano que o tornam um ser vivo. O simples fato de que
permanecemos vivos está quase além de nosso controle, pois
a fome nos faz procurar alimento e o medo, a buscar abrigo. As
sensações de frio nos levam a produzir calor e outras forças
nos levam a procurar companhia e a reproduzir. Assim, o ser
humano é, na verdade, um autômato, e o fato de sermos seres
que sentem, que têm sentimentos e conhecimento c parte dessa
seqüência automática da vida; esses atributos especiais nos
permitem viver sob condições extremamente variáveis que, de
outra forma, impossibilitariam a vida.
AS CÉLULAS COMO AS UNIDADES
VIVAS DO CORPO
A unidade viva fundamental do corpo é a célula e cada
órgão é um agregado de muitas células diferentes, mantidas
unidas por estruturas intercelulares de sustentação. Cada tipo
de célula é especialmente adaptado para a execução de uma
função determinada. Por exemplo, os glóbulos vermelhos do
sangue, um total de 25 trilhões de células, transportam
oxigênio dos pulmões para os tecidos. Embora esse tipo de
célula talvez seja o mais abundante, é possível que existam
outros 75 trilhões de células. Todo o corpo é formado, então, por
cerca de 100 trilhões de células.
Embora as inúmeras células do corpo possam, muitas vezes,
diferir acentuadamente entre si, todas apresentam determinadas
características básicas que são idênticas. Por exemplo, em todas
as células, o oxigênio reage com carboidratos, gordura ou
proteína para liberar a energia necessária ao funcionamento
celular. Ainda mais, os mecanismos gerais para a transformação
dos nutrientes em energia são, em termos básicos, os mesmos em
todas as células e, igualmente, todas as células eliminam os
produtos finais de suas reações químicas para os líquidos onde ficam
imersas.
Quase todas as células também têm capacidade de se repro-
duzir e, sempre que células de determinado tipo são destruídas
por qualquer causa, as células remanescentes do mesmo tipo
regeneram, com muita freqüência, novas células até que seja
restabelecido seu número adequado.
O LÍQUIDO EXTRACELULAR - O MEIO
INTERNO
Cerca de 56% do corpo humano são compostos de líquidos.
Embora a maior parte desse líquido fique no interior das células
— e seja chamado de liquido intracelular —, cerca de um terço
ocupa os espaços por fora das células e é chamado de liquido
extracelular. O líquido extracelular se movimenta continuamente
por todo o corpo. É transportado rapidamente no sangue
circulante e, em seguida, misturado entre o sangue e os líquidos
teciduais por difusão através das paredes capilares. No líquido
extra-celular ficam os íons c os nutrientes necessários às células,
para manutenção da vida celular. Por conseguinte, todas as
células partilham de um mesmo ambiente, o líquido extracelular,
razão por que esse líquido extracelular é chamado de meio
interno do corpo, ou milieu intérieur, expressão criada, há
pouco mais de 100 anos, pelo grande fisiologista francês do
século XIX, Claude Bernard.
As células são capazes de viver, crescer e desempenhar suas
funções específicas enquanto estiverem disponíveis, nesse
ambiente interno, as concentrações adequadas de oxigênio,
glicose, diversos íons, aminoácidos, substâncias gordurosas e
outros constituintes.
Diferenças entre os líquidos extra e intracelulares. O líquido
extracelular contém grandes quantidades de íons sódio, cloreto
e bicarbonato, mais os nutrientes para as células, tais como
oxigênio, glicose, ácidos graxos c aminoácidos. Também contém
dióxido de carbono que está sendo transportado das células
até os pulmões para serem excretados, além de outros produtos
celulares que, igualmente, estão sendo transportados para o
rim, onde vão ser excretados.
O líquido intracelular difere, de forma significativa, do
líquido extracelular; em especial, contém grandes quantidades
de íons potássio, magnésio e fosfato, em lugar dos íons sódio e
cloreto presentes no líquido extracelular. Essas diferenças são
mantidas por mecanismos especiais de transporte de íons através
das membranas celulares. Esses mecanismos são discutidos no
Cap. 4.
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MECANISMOS "HOMEOSTÁTICOS"
DOS PRINCIPAIS SISTEMAS
FUNCIONAIS
 HOMEOSTASIA
A palavra homeostasia é usada pelos fisiologistas para
significar manutenção das condições constantes, ou estáticas, do
meio interno. Em essência, todos os órgãos e tecidos do corpo
exercem funções que ajudam a manter essas condições
constantes. Por exemplo, os pulmões fornecem oxigênio para o
líquido extracelular para repor o que está sendo consumido
pelas células; os rins mantêm constantes as concentrações iônicas
e o sistema gastrintestinal fornece nutrientes. Grande parte deste
texto está relacionado ao modo como cada órgão ou tecido
contribui para a homeostasia. Para iniciar esta discussão, serão
descritos, resumidamente, os diferentes sistemas funcionais do
corpo e seus mecanismos homeostáticos; em seguida, será
apresentada a teoria básica dos sistemas de controle que atuam
harmoniosamente entre si.
OS SISTEMAS DE TRANSPORTE DO LÍQUIDO
EXTRACELULAR - O SISTEMA CIRCULATÓRIO
O líquido extracelular é transportado para todas as partes
do corpo em duas etapas distintas. A primeira depende do
movimento do sangue ao longo do sistema circulatório, e a
segunda, do movimento de líquido entre os capilares sanguíneos
e as células. A Fig. 1.1 mostra a circulação geral do sangue.
Todo o sangue contido na circulação percorre todo o circuito
em cerca de um minuto em média, no repouso, e até seis vezes
por minuto quando a pessoa está extremamente ativa.
Fig 1.1 Organização geral do sistema circulatório.
Conforme o sangue circula pelos capilares, ocorre troca
contínua de líquido extracelular entre a parte de plasma do
sangue e o líquido intersticial que preenche os espaços entre as
células: os espaços intercelulares. Esse processo é mostrado na
Fig. 1.2. Note que os capilares são porosos, de modo que grandes
quantidades de líquido e de seus constituintes em solução podem
difundir, nos dois sentidos, entre o sangue e os espaços
teciduais, como indicado pelas setas na figura. Esse processo
de difusão é causado pela movimentação cinética das
moléculas, tanto no plasma como no líquido intersticial. Isto é, o
liquido e as moléculas em solução estão continuamente em
movimento e saltando em todas as direções no interior do
próprio líquido e também através dos poros e pelos espaços
teciduais. Quase que nenhuma célula fica distante mais de 25 a
50 m de um capilar, o que assegura a difusão de quase todas as
substâncias do capilar para a célula dentro de poucos segundos.
Assim, o líquido extracelular, por todo o corpo, tanto o do plasma
como o do líquido contido nos espaços intercelulares, está sendo
continuamente misturado, o que garante sua homogeneidade
quase total.
ORIGEM DOS NUTRIENTES DO LÍQUIDO
EXTRACELULAR
Sistema respiratório. A Fig. 1.1 mostra que, cada vez que
o sangue circula pelo corpo, ele também flui pelos pulmões.
Nos alvéolos, o sangue capta oxigênio, ganhando, dessa forma,
o oxigênio necessitado pelas células. A membrana entre os
alvéolos e o lúmen dos capilares pulmonares tem espessura de
apenas 0,4 a 2,0 m e o oxigênio se difunde, atravésdessa
membrana, para o sangue exatamente da mesma maneira
como a água e os íons se difundem através dos capilares
teciduais.
Tubo gastrintestinal. Grande parte do sangue que é
bombeada pelo coração também passa pelas paredes dos órgãos
gastrintestinais. Aí, diversos nutrientes dissolvidos, incluindo
carboidratos, ácidos graxos, aminoácidos e outros, são
absorvidos para O líquido extracelular.
Fígado e outros órgãos que desempenham funções
primariamente metabólicas. Nem todas as substâncias absorvidas
do tubo gastrintestinal podem ser usadas, na forma em que foram
absorvidas, pelas células. O fígado modifica as composições
químicas dessas substâncias, transformando-as em formas mais
utilizáveis, e outros tecidos do corpo — as células adiposas, a
mucosa gastrintestinal, os rins e as glândulas endócrinas —
ajudam a modificar
Fig. 1.2 Difusão de líquido através das paredes
capilares e pelos espaços intersticiais.
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as substâncias absorvidas ou as armazenam, até que sejam
necessárias no futuro.
Sistema musculoesquelético. Algumas vezes, é levantada a
questão: como é que o sistema musculoesquelético participa nas
funções homeostáticas do corpo? A resposta a ela é óbvia e
simples. Se não fosse por esse sistema, o corpo não se poderia
deslocar para um local apropriado no tempo adequado, a fim
de obter os alimentos necessários para sua nutrição. O sistema
musculoesquelético também gera a motilidade usada na proteção
contra os ambientes adversos, sem o que todo o corpo, junto
com os demais mecanismos homeostáticos, poderia ser destruído
instantaneamente.
REMOÇÃO DOS PRODUTOS FINAIS
DO METABOLISMO
Remoção do dióxido de carbono pelos pulmões. Ao mesmo
tempo que o sangue capta oxigênio nos pulmões, o dióxido de
carbono está sendo liberado do sangue para os alvéolos, e o
movimento respiratório do ar, para dentro e para fora dos
alvéolos, transporta esse gás para a atmosfera. O dióxido de
carbono é o mais abundante de todos os produtos finais do
metabolismo.
Os rins. A passagem de sangue pelos rins remove a maioria
das substâncias que não são necessárias às células. De forma
especial, essas substâncias incluem os diferentes produtos finais
do metabolismo celular, além do excesso de íons e de água que
podem ter-se acumulado no líquido extracelular. Os rins realizam
sua função, primeiro, ao filtrarem grandes quantidades de
plasma, pelos glomérulos, para os túbulos e, em seguida,
reabsorverem para o sangue as substâncias que o corpo
necessita — como glicose, aminoácidos, quantidades
apropriadas de água e muitos íons. Contudo, a maior parte das
substâncias que não são necessárias ao corpo, especialmente os
produtos finais do metabolismo, como a uréia, é pouco
reabsorvida e, como resultado, elas passam pelos túbulos renais
para serem eliminadas na urina.
 REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES CORPORAIS
O sistema nervoso. O sistema nervoso é formado por três
constituintes principais: o componente sensorial, o sistema
nervoso central (ou componente integrativo) e o componente
motor. Os receptores sensoriais detectam o estado do corpo ou o
estado de seu ambiente. Por exemplo, os receptores, presentes
por toda a pele, denotam cada e todas as vezes que um objeto
toca a pessoa em qualquer ponto. Os olhos são órgãos
sensoriais que dá à pessoa uma imagem visual da área que a
cerca. O sistema nervoso central é formado pelo encéfalo e pela
medula espinhal. O encéfalo pode armazenar informações,
gerar pensamentos, criar ambições e determinar quais as reações
que serão executadas pelo corpo em resposta às sensações. Os
sinais apropriados são, em seguida, transmitidos, por meio do
componente motor do sistema nervoso, para a efetivação dos
desejos da pessoa.
Um grande componente do sistema nervoso é chamado de
sistema autonômico. Ele atua ao nível subconsciente e controla
muitas funções dos órgãos internos, inclusive o funcionamento
do coração, os movimentos do tubo gastrintestinal e a secreção
de diversas glândulas.
O sistema de regulação endócrina. Existem dispersas no
corpo oito glândulas endócrinas principais, secretoras de
substâncias químicas, os harmônios. Os hormônios são
transportados pelo líquido extracelular até todas as partes do
corpo, onde vão participar da regulação do funcionamento
celular. Por exemplo, os hormônios tireóideos aumentam a
velocidade da maioria das reações químicas celulares. Dessa
forma, o hormônio tiróideo deter mina a intensidade da
atividade corporal.
 A insulina controla o metabolismo da glicose, os hormônios do
córtex supra-renal controlam o metabolismo iônico e protéico, e
o hormônio paratiróideo controla o metabolismo ósseo. Assim,
os hormônios formam um sistema de regulação que complementa
o sistema nervoso. O sistema nervoso, em termos gerais, regula,
principalmente, as atividades motoras e secretoras do corpo,
enquanto o sistema hormonal regula, de modo primário, as
funções metabólicas.
REPRODUÇÃO
Por vezes, a reprodução não é considerada como uma função
homeostática. Todavia, a reprodução participa da manutenção
das condições estáticas, por produzir novos indivíduos que vão
tomar o lugar dos que morreram. Isso talvez pareça um uso
permissivo do termo homeostasia, mas, na verdade, ilustra que,
em última instância, todas as estruturas do corpo, em essência,
são organizadas de forma a manter a automaticidade e a
continuidade da vida.
OS SISTEMAS DE CONTROLE DO
CORPO
O corpo humano contém literalmente milhares de sistemas
de controle. Os mais intricados deles são os sistemas genéticos
de controle, atuantes em todas as células, para regular o
funcionamento intracelular e, também, todas as funções
extracelulares. Este tópico é discutido no Cap. 3. Muitos outros
sistemas de controle atuam ao nível dos órgãos, para regular o
funcionamento de partes distintas desses órgãos; outros atuam
ao nível de todo o corpo, para regular as inter-relações entre os
órgãos. Por exemplo, o sistema respiratório, atuando em
associação com o sistema nervoso, regula a concentração de
dióxido de carbono no líquido extracelular. O fígado e o
pâncreas regulam a concentração de glicose no líquido
extracelular. Os rins regulam a concentração dos íons
hidrogênio, sódio, potássio, fosfato e muitos outros no
líquido extracelular.
EXEMPLOS DE MECANISMOS DE CONTROLE
Regulação das concentrações de oxigênio e de dióxido de
carbono no líquido extracelular. Dado que o oxigênio é uma das
principais substâncias necessárias para as reações químicas no
interior das células, é muito importante que o corpo disponha
de mecanismo especial de controle para manter uma
concentração de oxigênio constante e quase invariável no líquido
extra - celular. Esse mecanismo depende, principalmente, das
características químicas da hemoglobina, presente em todos os
glóbulos vermelhos do sangue. A hemoglobina se combina com o
oxigênio enquanto o sangue circula pelos pulmões. Em seguida,
conforme o sangue passa pelos capilares teciduais, a hemoglobina
não libera o oxigênio no líquido tecidual, caso ele já contenha
teor elevado de oxigênio, mas, se a concentração de oxigênio
estiver baixa, será liberado oxigênio em quantidade suficiente
para restabelecer a concentração tecidual adequada de
oxigênio. Dessa forma, a regulação da concentração de
oxigênio nos tecidos depende, primariamente, das características
químicas da própria hemoglobina. Essa regulação recebe o
nome de função tamponadora de oxigênio da hemoglobina.
A concentração de dióxido de carbono no líquido
extracelular é regulada de forma bastante diferente. O dióxido de
carbono é um dos principais produtos finais das reações
oxidativas das células. Se todo o dióxido de carbono formado
nas células pudesse se acumular nos líquidos teciduais, a
ação de massa
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do próprio dióxido de carbono interromperia, em pouco tempo,
todas as reações liberadoras de energia das células. Felizmente,
um mecanismo nervoso controla a expiração do dióxido de
carbono pelos pulmões e, dessa forma, mantém concentração
constante e relativamente baixa de dióxido de carbono no líquido
extracelular. Em outraspalavras, a concentração elevada de
dióxido de carbono excita o centro respiratório, fazendo com que
a pessoa respire mais freqüentemente e com maior amplitude.
Isso aumenta a expiração de dióxido de carbono e, por
conseguinte, acelera sua remoção do sangue e do líquido
extracelular, e esse processo continua até que sua concentração
retorne ao normal. Regulação da pressão arterial. Vários
sistemas distintos contribuem para a regulação da pressão arterial.
Um deles, o sistema barorreceptor, é exemplo excelente e muito
simples de um mecanismo de controle. Na parede da maioria
das grandes artérias da parte superior do corpo - e, de modo
especial, na bifurcação da artéria carótida comum e no arco
aórtico - existem numerosos receptores neurais que são
estimulados pelo estiramento da parede arterial. Quando a
pressão arterial se eleva, esses barorreceptores são estimulados
de forma excessiva, quando, então, são transmitidos impulsos
para o bulbo, no encéfalo. Aí, esses impulsos inibem o centro
vasomotor, o que, por sua vez, reduz o número de impulsos
transmitidos, pelo sistema nervoso simpático, para o coração e
para os vasos. Essa diminuição dos impulsos provoca menor
atividade de bombeamento pelo coração e maior facilidade para
o fluxo de sangue pelos vasos periféricos; esses dois efeitos
provocam o abaixamento da pressão arterial até seu valor
normal. De modo inverso, queda da pressão arterial relaxa os
receptores de estiramento, permitindo que o centro vasomotor
fique mais ativo que o usual, o que provoca a elevação da pressão
arterial ate seu valor normal.
Faixas normais de variação dos constituintes
importantes do liquido extracelular
O Quadro 1,1 enumera os constituintes mais importantes
- junto com suas características físicas - do líquido extracelular,
alem de seus valores normais, faixas normais de variação e limites
máximos que podem ser mantidos, sem morte, por curtos
períodos. Deve ser notado, de forma especial, como é estreita a
faixa normal de variação para cada um desses constituintes.
Valores fora dessa faixa são, em geral, causa ou resultado de
doença. Ainda mais importantes são os limites que, quando
ultrapassados, podem levar à morte. Por exemplo, aumento da
temperatura corporal de apenas 6 a 7°C acima da normal pode,
muitas vezes, gerar um ciclo vicioso de aumento do metabolismo
celular que, literalmente, destrói as células. Também deve ser
notada a faixa muito estreita para o equilíbrio ácido-básico do
corpo,
Quadro 1.1 Alguns constituintes importantes e as características
físicas do líquido extracelular, sua faixa normal de variação e seus
limites não letais aproximados
Limites
Valor Faixa não-letais
normal normal aproximados Unidades
Oxigênio 40 35-45 10-1.000 mm Hg
Dióxido de carbono 40 35-45 5-80 mm Hg
Íon sódio 142 138-146 115-175 mmol/l
Íon potássio 4,2 3,8-5,0 1,5-9,0 mmol'l
Íon cálcio 1,2 1,0-1,4 0,5-2,0 mmoi'i
Íon cloreto 108 103-112 70-130 mmol/l
Íon bicarbonato 28 24-32 8-45 mmol/l
Glicose 85 75-95 20-1.500 mmol/l
Temperatura corporal 37,0 37,0 18,3-43,3 "C
Ácido-básico 7,4 7,3-7,5 6,9-8,0 pH
com valor normal do pH de 7,4 e valores letais 0,5 abaixo e
acima desse valor normal. Outro fator especialmente importante
é o íon potássio, pois, sempre que sua concentração cai até menos
de um terço da normal, a pessoa tende a ficar paralisada, devido
à incapacidade dos nervos de transmitir os sinais nervosos e,
caso chegue a aumentar até duas ou mais vezes a normal, é
muito possível que o músculo cardíaco fique gravemente
deprimido. Por outro lado, quando a concentração do íon cálcio
cai abaixo da metade da normal, a pessoa fica suscetível de
apresentar contrações tetânicas nos músculos de todo o corpo,
devido à geração espontânea de impulsos nervosos nos nervos
periféricos. Quando a concentração de glicose fica reduzida a
menos da metade da normal, a pessoa, com muita freqüência,
apresenta intensa irritabilidade mental e, por vezes, até
convulsões.
Assim, a análise desses exemplos deve levar à apreciação
extrema da importância e, até mesmo, da necessidade de grande
número de sistemas de controle, mantenedores do corpo
funcionando no estado de saúde; a ausência ou falta de um
desses controles pode resultar em doença grave e até em morte,
CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS DE CONTROLE
Os exemplos antes apresentados de mecanismos de controle
homeostáticos são apenas uns poucos das muitas centenas a
milhares existentes no corpo; todos eles possuem determinadas
características comuns. Essas características comuns serão
explicadas nas páginas seguintes.
A natureza de feedback negativo da maioria dos
sistemas de controle
A maior parte dos sistemas de controle do corpo atua pelo
processo de feedback negativo, que pode ser melhor explicado
por revisão de alguns dos sistemas de controle homeostáticos
apresentados acima. Na regulação da concentração de dióxido
de carbono, uma concentração elevada de dióxido de carbono
no líquido extracelular provoca aumento da ventilação pulmonar
e isso, por sua vez, produz redução da concentração de dióxido
de carbono, dado que os pulmões conseguem excretar maior
quantidade de dióxido de carbono para fora do corpo. Em outras
palavras, a concentração elevada provoca redução dessa
concentração, o que é negativo em relação ao estímulo inicial. De
modo inverso, caso a concentração de dióxido de carbono caia
até valores muito baixos, isso vai produzir aumento por
feedback dessa concentração. Essa resposta também é negativa
em relação ao estímulo inicial.
Nos mecanismos reguladores da pressão arterial, a elevação
da pressão causa uma série de reações que resultam em redução
da pressão, ou a queda da pressão causa uma série de reações
que resultam em elevação da pressão. Nos dois casos, os efeitos
são negativos em relação ao estímulo inicial.
Por conseguinte, em termos gerais, se algum fator aumenta
ou diminui muito, um sistema de controle ativa um feedback
negativo, que consiste em uma série de alterações que fazem
com que esse fator retorne a determinado valor médio,
mantendo, assim, a homeostasia.
O "ganho" de um sistema de controle. O grau de eficácia
com que um sistema de controle mantém as condições constantes
é determinado pelo ganho do feedback negativo. Por exemplo,
admita-se que grande volume de sangue foi transfundido em
pessoa cujo sistema de controle dos barorreceptores para a
pressão não esteja atuando, e que a pressão arterial se eleve
de seu valor normal de 100 mm Hg até 175 mm Hg. Em seguida,
admita-se que esse mesmo volume de sangue seja transfundido
na mesma pessoa, quando seu sistema barorreceptor estiver
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atuante e, nesse caso, a pressão só se eleva por 25 mm Hg.
Assim, o sistema de controle por feedback produziu "correção"
de -50 mm Hg, isto é, de 175 mm Hg para 125 mm Hg. Contudo,
ainda persiste um aumento da pressão de +25 mm Hg, o que
é chamado de "erro", e que significa que o sistema de controle
não é 100% eficaz em impedir a variação da pressão. O ganho
do sistema pode ser calculado pelo uso da seguinte relação:
Ganho =
Correção
Erro
Assim, no exemplo acima, a correção é de -50 mm Hg
e o erro que persiste é de +25 mm Hg. Por conseguinte, o
ganho do sistema barorreceptor dessa pessoa, para controle de
sua pressão arterial é —50 dividido por +25, o que é igual a -
2. Isso quer dizer que um fator extrínseco que tenda a aumentar ou
a diminuir a pressão arterial só exerce efeito de cerca de dois
terços do que teria caso o sistema de controle não estivesse
atuando.
Os ganhos de outros sistemas fisiológicos de controle são
muito maiores que o do sistema barorreceptor. Por exemplo,
o ganho do sistema regulador da temperatura corporal é de cerca
de -33. Por conseguinte, pode-se ver que o sistema de controle
da temperatura corporal é muito mais eficaz que o sistema
barorreceptor.
 O feedback positivo — os cicios viciosos e morte
causados por feedback positivo
Poderá ser feita a seguinte pergunta: Por que, em essência,
todos os sistemas de controle do corpo atuam por mecanismo
de feedback negativo, e não por feedbackpositivo? Todavia,
se for considerada a natureza do feedback positivo,
imediatamente será visto que o feedback positivo nunca leva à
estabilidade, mas, sim, à instabilidade e, muitas vezes, à morte.
A Fig. 1.3 apresenta um caso em que pode ocorrer morte
por feedback positivo. Essa figura apresenta a eficiência de
bombeamento do coração, mostrando que o coração de pessoa
normal bombeia cerca de 5 litros de sangue por minuto.
Contudo, se a pessoa perder, subitamente, 21 de sangue, a
quantidade de sangue restante no corpo fica reduzida a nível
tão baixo que chega a ser insuficiente para um bombeamento
eficaz pelo coração. Como resultado, a pressão arterial cai e o
fluxo de sangue para o músculo cardíaco, por meio dos vasos
coronários, também diminui. Isso resulta em enfraquecimento do
coração, com redução ainda maior do bombeamento, decréscimo
adicional do fluxo sanguíneo coronário e enfraquecimento ainda
maior do coração. Esse ciclo se repete indefinidamente até a
morte. Deve ser notado que cada ciclo de feedback resulta em
enfraquecimento adicional do coração. Em outras palavras, o
estímulo inicial provoca seu próprio aumento, o que é um
feedback positivo.
O feedback positivo é melhor conhecido como "ciclo
vicioso", mas, na verdade, um grau moderado de feedback
positivo pode ser compensado por mecanismos de controle por
feedback negativo do corpo, situação na qual não se
desenvolverá ciclo vicioso. Por exemplo, se a pessoa do
exemplo acima só perdesse 11, e não 2 1, os mecanismos
normais de feedback negativo de controle do débito cardíaco
e da pressão arterial poderiam anular o feedback positivo, e
a pessoa poderia se recuperar, como mostrado pela curva
tracejada da Fig. 1.3.
Fig. 1.3 Morte causada por feedback positivo quando 21 de sangue
são removidos da circulação.
do feedback positivo. Quando um vaso sanguíneo é rompido
e começa a formação do coágulo, diversas enzimas, chamadas
de fatores de coagulação, são ativadas no interior do próprio
coágulo. Algumas dessas enzimas atuam sobre outras enzimas,
ainda inativas, presentes no sangue imediatamente adjacente ao
coágulo, ativando-as e produzindo coagulação adicional. Esse
processo persiste até que a rotura do vaso fique ocluída e não
mais ocorra sangramento. Infelizmente, por vezes, esse processo
pode ficar descontrolado e produzir coágulos indesejados. Na
verdade, é isso que desencadeia a maioria dos ataques cardíacos
agudos, causados por coágulo que se forma cm placa
aterosclerótica em artéria coronária e que cresce até ocluir
completamente essa artéria.
O parto é outro exemplo de participação de feedback
positivo. Quando as contrações uterinas ficam suficientemente
intensas para empurrar a cabeça do feto contra a cérvix, o
estiramento da cérvix emite sinais, por meio do próprio
músculo uterino, até o corpo do útero, que responde com
contrações ainda mais intensas. Assim, as contrações uterinas
distendem a cérvix e o estiramento da cérvix produz mais
contrações. Quando esse processo fica suficientemente intenso, o
feto nasce. Caso não sejam suficientemente intensas, essas
contrações cessam, para reaparecer alguns dias depois.
Finalmente, outro importante uso do feedback positivo é
representado pela geração de sinais neurais. Isto é, quando a
membrana de uma fibra nervosa é estimulada, isso causa pequeno
influxo de íons sódio, através dos canais de sódio da membrana
neural, para o interior da fibra. Esses íons sódio que penetram
na fibra modificam o potencial de membrana, o que causa
abertura de mais canais, levando a maior variação do potencial,
abertura de mais canais adicionais, e assim por diante. Assim,
de um início bem pequeno, ocorre explosão do influxo de
sódio que gera o potencial de ação. Por sua vez, esse
potencial de ação excita a fibra nervosa em ponto adiante, o
que faz com que esse processo progrida ao longo de todo o
comprimento da fibra.
Contudo, vai-se aprender que, em cada um desses processos
onde o feedback positivo é útil, o próprio feedback positivo faz
parte de processo global de feedback negativo. Por exemplo,
no caso da coagulação do sangue, o processo de coagulação por
feedback positivo é um processo de feedback negativo para a
manutenção do volume normal de sangue. E o feedback positivo
que gera os sinais neurais permite que os nervos participem em
muitos milhares de sistemas de controle por feedback negativo.
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Alguns tipos mais complexos de sistemas de controle - os
sistemas adaptativos de controle
Adiante, quando se estudar o sistema nervoso, será visto
que esse sistema contém um emaranhado de sistemas de controle
interconectados. Alguns desses sistemas são sistemas de feedback
simples, como os que foram discutidos até aqui. Contudo, muitos
não o são. Por exemplo, vários movimentos do corpo são tão
rápidos que, simplesmente, não há tempo suficiente para que
os sinais neurais trafeguem das partes periféricas do corpo até
o encéfalo e voltem para a periferia, para regular esses
movimentos. Por conseguinte, o encéfalo utiliza um princípio,
chamado de controle por feed-forward, para produzir as
contrações musculares desejadas. Então, sinais nervosos
sensoriais, originados nas partes era movimento, informam o
encéfalo de se o movimento apropriado, planejado pelo
encéfalo, foi ou não executado. Caso não tenha sido, o
encéfalo corrige os sinais de feed-forward que envia para os
músculos na próxima vez em que esse movimento vier a ser
executado. Então, mais uma vez, se for preciso correção
adicional, ela será feita para os movimentos subseqüentes. Isso
é chamado de controle adaptativo. Em determinado sentido, é
óbvio que o controle adaptativo nada mais é que um feedback
negativo retardado.
Assim, pode-se ver como são complexos alguns dos sistemas
de controle por feedback encontrados no corpo. Em termos
literais, a vida da pessoa depende de todos eles. Por conseguinte,
grande parte deste texto será dedicada à discussão desses
mecanismos protetores da vida.
RESUMO - A AUTOMATICIDADE DO
CORPO
O objetivo deste capítulo foi o de destacar, primeiro, a
organização geral do corpo e, segundo, os meios pelos quais as
diferentes partes do corpo funcionam em harmonia. Para
resumir, o corpo c, na verdade, uma ordem social com cerca de
100 trilhões de células, organizada em diferentes estruturas
funcionais, algumas das quais são chamadas órgãos. Cada
estrutura funcional contribui com sua cota para a manutenção das
condições homeostáticas do líquido extracelular, que é chamado
de ambiente interno. Enquanto as condições normais forem
mantidas no ambiente interno, as células do corpo continuarão a
viver e a funcionar adequadamente. Dessa forma, cada célula se
beneficia da homeostasia e, por sua vez, contribui com sua cota
para a manutenção dessa homeostasia. Essa interação recíproca
resulta em automaticidade contínua do corpo, que perdurará
até que um ou mais sistemas funcionais percam sua capacidade
de contribuir com sua cota de funcionamento. Quando isso
acontece, todas as células do corpo sofrem. A disfunção extrema
leva à morte, enquanto a disfunção moderada causa doença.
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8
CAPÍTULO 2
A Célula e seu Funcionamento
Cada uma das 75 a 100 trilhões de células do corpo humano
é uma estrutura viva que pode sobreviver indefinidamente e,
em muitos casos, até se reproduzir, desde que os líquidos que
a banham contenham os nutrientes adequados. Para a
compreensão do funcionamento dos órgãos e das demais
estruturas que compõem o corpo humano, é essencial que,
primeiro, se conheça a organização básica da célula e o
funcionamento de suas partes componentes.
ORGANIZAÇÃO DA CÉLULA
Uma célula típica, como vista ao microscópio óptico, é
apresentada na Fig. 2.1. Seus dois constituintes principais são o
núcleo e o citoplasma. O núcleo é separado do citoplasma pela
membrana nuclear, enquanto o citoplasma é separado dos
fluidos circundantes pela membrana celular.
As diferentes substâncias que compõem a célula são
chamadas, em conjunto, de protoplasma. Esse protoplasma é
formado, em sua maior parte, por cinco substâncias básicas:
água, eletrólitos, proteínas, lipídios e carboidratos.
Água. O principal meio líquido da célula é a água, presente
em concentrações que variam entre 75 e 85%. Muitas substâncias
químicas celulares estão dissolvidas na água, enquanto outras
ficam em suspensão, sob forma particulada ou membranosa. As
reações químicas ocorrem entre as substâncias químicas
dissolvidas ou nas superfícies limitantes entre as partículas ou
membranas em suspensão e a água.
Eletrólitos. Os eletrólitos mais importantes da célula são
o potássio, o magnésio, o fosfato, o sulfato, o bicarbonato, e
pequenas quantidades de sódio, cloreto e cálcio. Esses eletrólitos
serão discutidos em maior detalhe no Cap. 4, onde serão
apresentadas as relações entre os líquidos intra e extracelular.
Os eletrólitos fornecem as substâncias químicas inorgânicas
para as reações celulares. Também são necessários para a
operação de diversos mecanismos celulares de controle. Por
exemplo, os eletrólitos, atuando ao nível da membrana celular,
permitem a transmissão dos impulsos eletroquímicos nas
fibras nervosas e musculares, enquanto os eletrólitos
intracelulares determinam a velocidade de numerosas reações
catalisadas por enzimas, imprescindíveis ao metabolismo celular.
Proteínas. Após a água, a substância mais abundante na
maioria das células é a proteína que, normalmente, representa
de 10 a 20% da massa celular. Essa proteína pode ser dividida
em duas classes distintas, as proteínas estruturais e as proteínas
globulares, que são, em sua maioria, enzimas.
Para se ter idéia do que se quer dizer por proteínas estruturais,
apenas será preciso notar que o couro é formado, quase que
inteiramente, por proteína estrutural. As proteínas dessa classe
existem nas células sob forma de filamentos longos e finos que
são, em si mesmos, polímeros de muitas moléculas protéicas.
O uso mais freqüente desses filamentos intracelulares é no
mecanismo contrátil de todos os músculos. Contudo, outros
desses filamentos também ocorrem organizados nos
microtúbulos que formam os "citoesqueletos" de organetas como
os cílios e o fuso mitótico das células em mitose. No ambiente
extracelular, as estruturas fibrilares aparecem nas fibras de
colágeno e elásticas do tecido conjuntivo, dos vasos sanguíneos,
dos tendões, ligamentos etc.
Por outro lado, as proteínas globulares formam classe
inteiramente distinta de proteínas, compostas, em gerai, por
moléculas protéicas únicas ou, no máximo, por agregado de
poucas moléculas, tendo forma globular, e não fibrilar. Essas
proteínas são, em sua maioria, as enzimas celulares e, no que
diferem das proteínas fibrilares, são, com muita freqüência,
solúveis nos líquidos das células ou são parte ou aderem a
estruturas membranosas no interior das células. As enzimas
entram em contato direto com outras substâncias no interior
celular, quando catalisam as reações químicas. Por exemplo, as
reações químicas que degradam a glicose em seus componentes e,
em seguida, os combinam com o oxigênio, para gerar dióxido de
carbono e água, ao mesmo tempo que liberam energia para o
funcionamento celular, são catalisadas por várias enzimas
protéicas.
Lipídios. Os lipídios são formados por diversos tipos
diferentes de substâncias, consideradas como pertencentes a uma
mesma classe por terem a propriedade comum de serem solúveis
em solventes de gorduras. Os tipos mais importantes dos
lipídios são os fosfolipídios e o colesterol, que representam cerca
de 2% da massa celular total. A importância especial dos
fosfolipídios e do colesterol é a de que são quase insolúveis em
água e, portan-
Fig. 2.1 Estrutura de uma célula como é vista ao microscópio
óptico.
9
to, são usados na formação de barreiras membranosas,
separadoras dos diversos compartimentos intracelulares.
Além dos fosfolipídios e do colesterol, algumas células
contêm grandes quantidades de trigricerídeos, também chamados
de gordura neutra. Nas chamadas células adiposas, os
triglicerídios representam, muitas vezes, até 95% da massa
celular. A gordura armazenada nessas células representa o
principal depósito de nutriente armazenador de energia que
pode ser mobilizado e utilizado como energia sempre que o
corpo necessitar.
Carboidratos. Em geral, os carboidratos têm pequena
participação no funcionamento estrutural da célula, exceto como
parte das moléculas de glicoproteínas, mas têm participação
fundamental na nutrição celular. A maioria das células humanas
não mantém grandes depósitosde carboidratos que, em geral,
representam cerca de 1% de sua massa total. Contudo, o
carboidrato, sob forma de glicose, sempre está presente no líquido
extracelular circundante, de modo a ser facilmente disponível
para a célula. Na maioria das situações, a célula armazena
pequena quantidade de carboidrato, sob forma de glicogênio, um
polímero insolúvel da glicose e que pode ser rapidamente
utilizado para suprir as necessidades energéticas da célula.
A ESTRUTURA FÍSICA DA CÉLULA
A célula não é, simplesmente, um saco cheio de líquido,
enzimas e substâncias químicas; também contem estruturas
físicas, extremamente organizadas, muitas delas chamadas
organelas, e a natureza física de cada uma delas é tão
importante para o funcionamento celular como o são seus
constituintes químicos.
Por exemplo, sem uma das organelas, as mitocôndrias, mais de
95% do suprimento energético da célula cessaria imediatamente.
Algumas das organelas principais são mostradas na Fig. 2.2,
incluindo a membrana celular, a membrana nuclear, o retículo
endoplasmático, o aparelho de Golgi, as mitocôndrias, os
lisossomas e os centríolos.
 AS ESTRUTURAS MEMBRANOSAS DAS CÉLULAS
Em essência, todas as organelas celulares são revestidas por
membranas, formadas, em sua maior parte, por lipídios e por
proteínas. Essas membranas incluem a membrana celular, a
membrana nuclear, a membrana do retículo endoplasmático e as
membranas das mitocôndrias, dos lisossomas e do aparelho de
Golgi, além de várias outras. Os lipídios dessas membranas
formam barreiras que impedem o livre deslocamento da água e
das substâncias solúveis em água entre os diferentes
compartimentos da célula. As moléculas de proteína, por sua
vez, penetram, com certa freqüência, através de toda a
espessura dessas membranas, o que interrompe a continuidade
da barreira lipídica e, por conseguinte, forma pertuitos para a
passagem de substâncias específicas através dessas membranas.
Também, muitas das proteínas das membranas são enzimas que
catalisam muitas reações químicas diferentes, que serão
discutidas adiante neste capítulo e nos subseqüentes.
A membrana celular
A membrana celular, que reveste inteiramente toda a célula,
é uma estrutura muito delgada e elástica, com espessura entre
Fig. 2.2 Reconstrução de uma célula típica, mostrando as
organelas internas no citoplasma e no núcleo.
10
7,5 e 10 nanômetros. É formada quase que exclusivamente por
proteínas e lipídios. Sua composição aproximada é de 55% de
proteínas, 25% de fosfolipídios, 13% de colesterol, 4% de outros
lipídios c 3% de carboidratos.
A barreira lipídica da membrana celular. A Fig. 2.3
apresenta a membrana celular. Sua estrutura básica é uma
bicamada lipídica, que é uma película delgada de lipídios, com a
espessura de duas moléculas, contínua por sobre toda a
superfície celular. Dispersas nessa película lipídica, existem
moléculas de proteínas globulares.
A bicamada lipídica é formada quase que inteiramente por
fosfolipídios e por colesterol. Parte das moléculas de fosfolipídios
c de colesterol é solúvel em água, isto é, hidrofílica, enquanto
outra parte só é solúvel em gordura, isto é, hidrofóbica. O radical
fosfato dos fosfolipídios é hidrofílico e os ácidos graxos são
hidrofóbicos. O colesterol contém um radical hidroxila que é
hidrossolúvel e um núcleo esteróide que ê solúvel em gordura.
Como as partes hidrofóbicas dessas moléculas são repelidas pela
água mas se atraem mutuamente, essas moléculas possuem
tendência natural para se alinharem umas às outras, como
mostrado na Fig. 2.3, com suas frações graxas ocupando a
região central da membrana e com suas regiões hidrofílicas
voltadas para sua superfície, em contato com a água que as
banha.
A bicamada lipídica da membrana representa importante
barreira, impermeável às substâncias comuns, hidrossolúveis, tais
como íons, glicose, uréia e outras. Por outro lado, as substâncias
solúveis em gordura, como o oxigênio, dióxido de carbono e
álcool, podem atravessar facilmente essa região da membrana.
Característica especial da bicamada lipídica é a de ser um
fluido, e não um sólido. Por conseguinte, partes dessa membrana
podem, literalmente, fluir de um ponto a outro, ao longo da
superfície dessa membrana. As proteínas e outras substâncias
dissolvidas ou flutuando na bicamada lipídica tendem a se difundir
para todas as áreas da membrana celular.
As proteínas da membrana celular. A Fig. 2.3 apresenta
massas globulares flutuando na bicamada lipídica. São proteínas
da membrana, a maioria das quais é formada por glicoproteínas.
São encontrados dois tipos de proteínas: as proteínas integrais,
que atravessam toda a espessura da membrana, e as proteínas
periféricas, que ficam apenas presas à superfície da membrana.
sem atravessá-la.
Muitas das proteínas integrais formam canais (ou poros)
estruturais, pelos quais podem difundir as substâncias
hidrossolúveis, especialmente os íons, entre os líquidos intra a
extracelular. Contudo, essas proteínas apresentam propriedades
seletivas que produzem difusão diferencial de algumas
substâncias mais que de outras. Outras proteínas integrais atuam
como proteínas carreadoras para o transporte de substâncias na
direção oposta à natural de sua difusão, o que é chamado de
"transporte ativo". Outras, ainda, são enzimas.
As proteínas periféricas ocorrem quase inteiramente na face
interna da membrana e, normalmente, ficam presas a uma das
proteínas integrais. Essas proteínas periféricas atuam quase que
exclusivamente como enzimas.
Os carboidratos da membrana — o "glicocálise"
celular. Os carboidratos da membrana aparecem, de modo quase
invariável, em combinação com proteínas e lipídios, sob a forma
de glicoproteínas e de glicolipídios. Na verdade, a maioria das
proteínas integrais é composta de glicoproteínas e cerca de um
décimo das moléculas lipídicas é de glicolipídios. A fração "glico"
dessas moléculas, quase que invariavelmente, proemina na face
externa da célula, chegando a ficar pendurada para fora da célula.
Muitos outros compostos carboidratos, chamados proteoglicanos,
formados principalmente por carboidratos unidos entre si por
pequenos núcleos protéicos, podem, por vezes, também ocorrer
frouxamente ligados à superfície externa da célula. Assim, toda a
superfície externa da célula é, muitas vezes, inteiramente
revestida por capa de carboidrato, chamada de glicocálice.
Os radicais carboidratos presos à superfície externa da célula
desempenham diversas funções importantes: (1) muitos deles
têm carga negativa, o que dá, à maioria das células, uma carga
global negativa em sua superfície, o que repele qualquer coisa
que também seja portadora de carga negativa; (2) o glicocálice
de muitas células se fixa ao glicocálice de outras células, o que
serve para fixar (ou unir) as células entre si; (3) muitos desses
carboidratos atuam como substâncias receptoras para a fixação
de hormônios, como a insulina, e, ao fazê-lo, ativam proteínas
integrais que, por sua vez, ativam uma cascata de enzimas
intracelulares; e (4) alguns participam de reações imunes, como
discutido no Cap. 34.
Fig. 2.3 Estrutura da membrana celular, mostrando que é composta, principalmente, de bicamada lipídica, com grande número de moléculas
de proteína protruindo através dessa bicamada. Também existem moléculas de carboidrato presas às moléculas de proteína na face externa
da membrana, além de moléculas adicionais de proteína em sua face interna. (De Lodish e Rothman: The assembly of cell membranes, Sei,
Amer., 240:48, 1979. Copyright 1979 by Scientific American Inc. Todos os direitos reservados.)
11
O CITOPLASMA E SUAS ORGANELAS
O citoplasma é cheio de partículas e organelas dispersas,
com tamanhos que vão de poucos nanômetros até muitos
micrômetros. Aparte líquida clara do citoplasma, onde ficam
dispersas essas partículas e organelas, é chamada de citosol; ele
contém muitas proteínas, eletrólitos, glicose e quantidades
diminutas de compostos lipídicos dissolvidos.
A região do citoplasma imediatamente abaixo da membrana
celular contém, com muitafreqüência, um emaranhado de micro-
filamentos, formado, em sua maior parte, por fibrilas de actina.
Essa estrutura forma um sistema de sustentação semi-sólido, com
a consistência de gel, para a membrana celular. Essa região do
citoplasma é chamada de córtex ou de ectoplasma. A parte do
citoplasma que fica entre o córtex e a membrana nuclear é líquida
e chamada de endoplasma.
Ocorrem, dispersos no citoplasma, gotículas de gordura
neutra, grânulos de glicogênio, ribossomas, grânulos secretórios
e cinco organelas especialmente importantes: o retículo
endoplasmático, o aparelho de Golgi, as mitocôndrias, os
lisossomas e os peroxissomas.
O retículo endoplasmático
A Fig. 2.2 mostra, no citoplasma, uma rede de estruturas
tubulares e vesiculares achatadas, chamada de retículo
endoplasmático. Os túbulos e as vesículas se intercomunicam.
Por outro lado, suas paredes são formadas por membranas de
bicamada lipídica, contendo grande quantidade de proteínas,
como ocorre na membrana celular. A área total da superfície
dessa estrutura em determinadas células — como, por
exemplo, as hepáticas — pode chegar até a 30 ou 40 vezes
maior que a de toda a superfície celular.
Um detalhe da estrutura de pequena parte do retículo
endoplasmático é mostrado na Fig. 2.4. O espaço no interior
dos túbulos e das vesículas é cheio com a matriz
endoplasmática, um meio líquido que difere do encontrado por
fora do retículo endoplasmático. Micrografias eletrônicas
mostram que o espaço no interior do retículo endoplasmático
está conectado ao espaço entre as duas membranas da dupla
membrana nuclear.
As substâncias sintetizadas em outras regiões da célula
penetram nesse espaço do retículo endoplasmático e são levadas
até outras partes da célula. Por outro lado, a imensa área da
superfície desse retículo, além dos múltiplos sistemas enzimáticos
presentes em suas membranas, compõe o maquinário para
fração importante das funções metabólicas da célula.
Ribossomas e o retículo endoplasmático granular.
Existem, fixadas à superfície externa de muitos trechos do
retículo endoplasmático, pequenas partículas granulares,
denominadas ribossomas
Nas regiões do retículo endoplasmático onde isso ocorre, esse
retículo é chamado de retículo endoplasmático granular. Os
ribossomas são formados por mistura de ácido ribonucléico
(ARN) e de proteínas e atuam na síntese de proteínas pelas
células, como discutido adiante neste capítulo e no seguinte.
O retículo endoplasmático agranular. Parte do retículo
endoplasmático não tem ribossomas fixados a ele. Essa parte é
chamada de retículo endoplasmático agranular, ou liso. O
retículo agranular atua na síntese de substâncias lipídicas e de
muitos outros processos enzimáticos das células.
O aparelho de Golgi
O aparelho de Golgi, mostrado na Fig. 2.5, é intimamente
relacionado ao retículo endoplasmático. Possui membranas
semelhantes às do retículo endoplasmático agranular. Em geral,
é formado por quatro a cinco camadas empilhadas de vesículas
fechadas, delgadas e achatadas, situadas próximo ao núcleo. Esse
aparelho é muito proeminente nas células secretoras; nelas fica
situado no lado da célula por onde são extrudadas as substâncias
secretórias.
O aparelho de Golgi funciona associado ao retículo
endoplasmático. Como mostrado na Fig. 2.5, pequenas "vesículas
de transporte", também chamadas vesículas de retículo
endoplasmático ou, simplesmente, vesículas RE, são formadas,
de forma contínua, pelo retículo endoplasmático e, em seguida,
se fundem com o aparelho de Golgi. Desse modo, as substâncias
são transferidas do retículo endoplasmático para o aparelho de
Golgi. As substâncias transferidas são, em seguida, processadas
no aparelho de Golgi, para formar lisossomas, vesículas
secretórias ou outros componentes citoplasmáticos, discutidos
adiante neste capítulo.
 Os lisossomas
Os lisossomas são organelas vesiculares, formadas pelo
aparelho de Golgi e que, em seguida, ficam dispersas por todo o
citoplasma. Os lisossomas formam um sistema digestivo
intracelular que permite que a célula digira e, por conseguinte,
remova substâncias e estruturas indesejadas, em especial
estruturas estranhas ou lesadas, tais como bactérias. O
lisossoma, mostrado na Fig. 2.2, difere muito de uma célula
para outra, mas, em geral, tem diâmetro entre 250 e 750 nm. É
limitado por membrana de bicamada lipídica típica e seu interior
é cheio de pequenos grânulos, com diâmetro entre 5 e 8 nm, que
são agregados protéicos de enzimas hidrolíticas (digestivas).
Uma enzima hidrolítica
Fig. 2.4 Estrutura do retículo endoplasmático. (Modificado de De Ro-
bertis, Saez e De Robertis: Cell Biology. 6. ed. Philadelphia, W.B.
SaundersCo., 1975.)
Fig. 2.5 Um típico aparelho de Golgi e sua relação com o retículo
endoplasmático e com o núcleo.
12
é capaz de degradar um composto orgânico em dois ou mais
componentes, por combinar um hidrogênio, derivado da água,
com parte desse composto, e peia combinação da hidroxila da
molécula de água com outra parte desse composto. Por exemplo,
a proteína é hidrolisada para formar aminoácidos, enquanto o
glicogênio é hidrolisado para formar glicose. Mais de 50 hidrolases
ácidas já foram identificadas nos lisossomas, e as principais
substâncias que essas organelas podem hidrolisar são as
proteínas, os ácidos nucléicos, os mucopolissacarídeos, os
lipídios e o glicogênio.
Comumente, a membrana que envolve o lisossoma impede
que as enzimas hidrolíticas de seu interior entrem em contato
com as outras substâncias no interior celular. Todavia, numerosas
e diversas condições celulares podem romper a membrana de,
pelo menos, alguns lisossomas, o que produz a liberação dessas
enzimas. Como resultado, essas enzimas degradam as substâncias
orgânicas com que entram em contato, produzindo substâncias
muito difusíveis, como aminoácidos e glicose. Algumas das
funções mais específicas dos lisossomas são discutidas adiante
neste capítulo.
 Os peroxissomas
Os peroxissomas são, cm termos físicos, semelhantes aos
lisossomas, mas diferem deles por dois aspectos importantes:
primeiro, admite-se que sejam formados pelo retículo
endoplasmático liso, e não pelo aparelho de Golgi; segundo, as
enzimas em seu interior são oxidases, e não hidrolases. Diversas
dessas oxidases são capazes de combinar o oxigênio com o íon
hidrogênio para formar peróxido de hidrogênio (H2O2). O peróxido
de hidrogênio, por sua vez, é composto altamente oxidante e que
atua associado à catalase, outra enzima oxidase presente em alta
concentração nos peroxissomas, na oxidação de muitas
substâncias que, de outra forma, intoxicariam a célula. Por
exemplo, a maior parte do álcool ingerido por uma pessoa é
detoxificado pelos peroxissomas das células hepáticas por esse
mecanismo. O mecanismo oxidativo peróxido de hidrogênio
catalase também é usado para finalidades funcionais específicas
da célula, tais como a degradação de ácidos graxos a acetil-CoA
que, em seguida, é utilizado como energia pela célula.
 Vesículas secretárias
Uma das funções importantes de muitas células é a secreção
de substâncias especiais. Quase todas as substâncias secretórias
desse tipo são formadas pelo sistema retículo endoplasmático-
aparelho de Golgi e são, em seguida, liberadas pelo aparelho
de Golgi no citoplasma no interior de vesículas de
armazenamento, chamadas vesículas secretórias ou grânulos
secretários. A Fig. 2.6 mostra vesículas secretórias típicas no
interior de células acinares pancreáticas, armazenando
proenzimas protéicas (enzimas que ainda não foram ativadas);
essas proenzimas vão ser, algum tempo depois, secretadas
através de membrana celular externa para o dueto pancreático e,
por meio dele, atingem o duodeno, onde vão ser ativadas e
desempenhar suas funções digestivas.
 As mitocôndrias
As mitocôndrias são chamadas de "usinas" celulares. Sem
elas, as células seriam incapazes de extrair quantidades
significativas de energia dos nutrientes e do oxigênio, e, como
conseqüência, para todos os efeitos práticos, cessaria todo o
funcionamento celular. Comomostrado na Fig. 2.2, essas
organelas são encontradas disseminadas por quase todo o
citoplasma, mas seu número total varia desde menos de cem
até vários milhares, dependendo da quantidade de energia
exigida pela célula.
Fíg. 2.6 Grânulos secretórios nas células acinares do pâncreas.
Ainda mais, as mitocôndrias ficam concentradas nas regiões
celulares que são responsáveis pela maior fração de seu
metabolismo energético. Por outro lado, o tamanho das
mitocôndrias é muito variável, assim como sua forma; algumas
têm diâmetro de apenas poucas centenas de nanômetros, com
forma globular, enquanto outras podem ter até 1 m de
diâmetro e comprimento de 7 m, com forma filamentosa ou
ramificada.
A estrutura básica da mitocôndria é mostrada na Fig. 2.7,
onde aparece formada, em sua maior parte, por duas membranas
de dupla camada lipídica: uma membrana externa e outra
membrana interna. Muitas pregas da membrana interna formam
as cristas, sobre as quais ficam presas enzimas oxidativas. Além
disso, a cavidade interna de cada mitocôndria c cheia com matriz
contendo grande quantidade de enzimas dissolvidas, que são
necessárias para a extração de energia dos nutrientes. Essas
enzimas atuam associadas às enzimas oxidativas das cristas,
para efetuar a oxidação dos nutrientes, do que resulta a formação
de dióxido de carbono e água. A energia liberada c utilizada
na síntese de substância com alta energia, chamada trifosfato de
adenosina (ATP). Em seguida, o ATP é transportado para fora
da mitocôndria, difundindo-se por toda a célula e liberando sua
energia sempre e onde for necessário para a execução das
funções celulares. Os detalhes da síntese do ATP pelas
mitocôndrias são apresentados no Cap. 67 e algumas das
importantes funções do ATP são apresentadas adiante neste
capítulo.
As mitocôndrias são auto-replicativas, o que significa que
uma mitocôndria pode dar origem a uma segunda, a uma terceira,
e assim por diante, sempre que houver necessidade celular de
Fig. 2.7 Estrutura da mitocôndria. (Modificado de De Robertis, Saez
e De Robertis, Ceil Bivlogy. 6. ed. Philadelphia, W.B. Saunders Co.,
1975.)
13
quantidades aumentadas de ATP. Na verdade, as mitocôndrias
contêm ácido desoxirribonucléico (ADN) semelhante ao
encontrado no núcleo. No capítulo seguinte, será destacado
que o ADN é a substância básica do núcleo, controladora da
replicação celular. Essa substância desempenha função
semelhante na mitocôndria, porém não idêntica, visto que, no
processo de replicação mitocondrial, muitas proteínas e lipídios
que já foram formados no citoplasma são incorporados às
mitocôndrias, quando estas aumentam de volume e produzem
brotamentos, que são as novas mitocôndrias.
Estruturas filamentosas e tubulares das células
As proteínas fibrilares da célula estão, em geral, organizadas
em filamentos ou túbulos. Tais estruturas têm origem como
moléculas protéicas precursoras, sintetizadas pelos ribossomas e
que aparecem, inicialmente, dissolvidas no citoplasma. Aí, elas
polimerizam para formar filamentos. Já foi destacada a presença
freqüente de grande número de filamentos de actina na zona
externa do citoplasma, a região chamada de ectoplasma, dando
sustentação elástica à membrana celular. Também, nas células
musculares, os filamentos ocorrem organizados em mecanismo
contrátil especializado que é a base da contração muscular em
todo o corpo, como discutido em detalhe no Cap. 6.
Um tipo especial de filamento, formado por moléculas
polimerizadas de tubulina, é usado por todas as células para a
construção de estruturas tubulares, os microtúbulos. Quase
invariavelmente, eles são formados por 13 protofilamentos de
tubulina, paralelos entre si, formando círculo, compondo longo
cilindro oco, com diâmetro de cerca de 25 nm e comprimento
que varia de 1 a muitos micrômetros. Tais cilindros aparecem,
com freqüência, sob forma de feixes, o que lhes confere, em
conjunto, considerável resistência estrutural. Contudo, os
microtúbulos são estruturas rígidas, que quebram se forem
dobradas em demasia. A Fig. 2.8 mostra microtúbulos típicos,
extraídos do flagelo de um espermatozóide.
Outro exemplo de microtúbulo é a estrutura mecânica
tubular dos cílios, que lhes confere resistência estrutural, que se
irradiam desde o citoplasma celular até a ponta do cílio. Por
outro lado, os centríolos e o fuso mitótico das células em mitose
são formados por microtúbulos rígidos.
Dessa forma, uma função primária dos microtúbulos é a
de atuar como um citoesqueleto, formando estruturas físicas
rígidas para determinadas regiões celulares. Mas o citoplasma,
com freqüência se escoa (flui) na vizinhança dos
microtúbulos, o que poderia ser explicado pelo movimento dos
braços que se projetam para fora dos microtúbulos.
O NÚCLEO
O núcleo é o centro controlador da célula. De modo
resumido, o núcleo contém grande quantidade de ADN, a que se
chamou, por muitos anos, genes. Os genes determinam as
características das enzimas protéicas do citoplasma e, por esse
meio, regulam as atividades citoplasmáticas. Também controlam
a reprodução; os genes, primeiro, se reproduzem e, após isso,
a célula se divide por processo especial, chamado mitose, para
formar duas células filhas, cada uma recebendo um dos dois
conjuntos de genes. Todas essas atividades nucleares são
apresentadas em detalhes no próximo capítulo.
A imagem microscópica do núcleo não dá muitos indícios
sobre os mecanismos que usa para o desempenho de suas
atividades. A Fig. 2.9 apresenta a imagem, por microscópio
óptico, do núcleo na interfase (o período entre as mitoses), com o
material que se cora intensamente, a cromatina, presente em
todo o nucleoplasma. Durante a mitose, a cromatina fica
facilmente identificável como os cromossomas extremamente
estruturados, que podem ser observados com facilidade pelo
microscópio óptico, como discutido no Cap. 3.
 O envelope nuclear
O envelope nuclear é, com freqüência, denominado
membrana nuclear. Contudo é, na verdade, formado por duas
membranas distintas, uma por dentro da outra. A membrana
externa é contínua com o retículo endoplasmático, c o espaço
entre as duas membranas nucleares também é contínuo com o
compartimento no interior do retículo endoplasmático.
O envelope nuclear é atravessado por vários milhares de
poros nucleares. Esses poros são muito grandes, com quase 10
nm de diâmetro. Contudo, grandes complexos de proteínas ficam
presos às bordas desses poros, de modo que seus orifícios centrais
Fig. 2.8 Microtúbulos dissecados do flagelo de
espermatozóide. (De Porter: Ciba Foundation
Symposium: Principies of Biomolecuhr Organizaiion.
Boston, Little, Brown & Co, 1966)
14
Fig. 2.9 Estrutura do núcleo.
têm, apenas, 9 nm de diâmetro. Mesmo assim, esses poros são
suficientemente grandes para permitir a passagem de moléculas
com peso molecular de até 44.000 com relativa facilidade;
moléculas com peso molecular abaixo de 15.000 os atravessam
com extrema rapidez.
Nucléolos
Os núcleos da maioria das células contêm uma ou mais
estruturas que se coram levemente, chamadas nucléolos. O
nucléolo, ao contrário da maioria das organelas discutidas até
aqui, não apresenta membrana limitante. Pelo contrário, é,
simplesmente, uma estrutura que contém grande quantidade de
ARN e de proteínas dos tipos encontradas nos ribossomas. O
nucléolo fica muito aumentado quando a célula está
sintetizando ativamente proteínas. Os genes de cinco
cromossomas distintos sintetizam o ARN e o armazenam no
nucléolo, a partir de ARN fibrilar frouxo que, depois, se
condensa para formar as "subunidades"
granulares dos ribossomas. Estas, por sua vez, são transportadas
através dos poros da membrana nuclear até o citoplasma, onde
se agregam para formar os ribossomas "maduros" que
desempenham papel fundamental na formação de proteínas,
tanto no citoplasma como em associação com o retículo
endoplasmático, como será discutido em mais detalhes no
capítulo seguinte.
COMPARAÇÃO DA CÉLULA ANIMAL COMAS
FORMAS PRÉ-CELULARES DE VIDA
Muitos de nós imaginam que a célula seja a forma mais simples
de vida.Todavia, a célula é organismo muito complexo e que exigiu
muitas centenas de milhões de anos para se desenvolver depois que
a forma inicial da vida, um organismo semelhante aos vírus atuais,
primeiro apareceu na terra. A Fig. 2.10 mostra as dimensões relativas
dos menores vírus conhecidos, de um vírus grande, de uma rickettsia,
de uma bactéria e de uma célula nucleada, esta célula tendo diâmetro
1.000 vezes maior que o do menor vírus e, por conseguinte, com
volume 1 bilhão de vezes maior que o desse vírus. Como conseqüência, o
funcionamento e a organização anatômica da célula também são
muitíssimo mais complexos que o do vírus.
O constituinte essencial do vírus, responsável por ele ser vivo, é
o ácido nucléico, envolto por capa de proteína. Esse ácido nucléico
é formado pelos mesmos constituintes básicos (ADN e ARN)
encontrados nas células de mamíferos e será capaz de se reproduzir caso
existam condições adequadas. Assim, um vírus é capaz de propagar sua
linhagem, de geração a geração, e, portanto, é uma estrutura viva, do
mesmo modo como o são uma célula e um organismo humano.
Com a evolução da vida, outras substâncias químicas, além dos
ácidos nucléicos e simples proteínas, passaram a fazer integralmente
parte do organismo, e funções especializadas começaram a se desenvolver
em diferentes partes do vírus. Surgiram, assim, uma membrana, formada
Fig. 2.10 Comparação entre as dimensões de organismos pré-celulares
e uma célula típica do corpo humano.
a seu redor, e uma matriz fluida, por dentro dessa membrana. No interior
dessa matriz, desenvolveram-se substâncias químicas especializadas para
a execução de funções especiais; muitas enzimas protéicas surgiram,
capazes de catalisar reações químicas e, como conseqüência, de
determinar as atividades desse organismo.
Em estágios mais avançados, de modo especial, nos estágios de
rickettsia e de bactéria, organelas se desenvolveram no interior do
organismo, representadas por estruturas físicas de agregados químicos,
capazes de executar funções de forma bem mais eficiente que as
substâncias químicas dispersas por toda a matriz fluida. Finalmente, na
célula nucleada, ocorreu o desenvolvimento de organelas ainda mais
complexas, a mais importante delas sendo o próprio núcleo. O núcleo
distingue esse tipo celular de todas as outras formas mais inferiores de
vida; essa estrutura estabelece um centro de controle de todas as
atividades celulares e permite uma reprodução muito precisa de novas
células, geração após geração, cada nova célula possuindo, em
essência, a mesma estrutura de seu progenitor.
SISTEMAS FUNCIONAIS DA CÉLULA
No restante deste capítulo, serão discutidos diversos sistemas
funcionais representativos da célula, que a tornam um organismo
vivo.
INGESTÃO PELA CÉLULA - ENDOCITOSE
Se a célula vai viver e crescer, ela deverá obter nutrientes
e outras substâncias dos líquidos que a banham. A maioria das
substâncias atravessa a membrana por difusão e por transporte
ativo, discutidos em detalhe no Cap. 4. Contudo, grandes
partículas atingem o interior da célula por meio de função
especializada da membrana celular, chamada endocitose, As duas
formas principais de endocitose são a pinocitose e a fagocitose.
Pinocitose significa ingestão de vesículas extremamente pequenas,
contendo líquido extracelular. Fagocitose significa ingestão de
grandes partículas, tais como bactérias, células ou restos de tecido
em degeneração.
Pinocitose. A pinocitose ocorre continuamente na membrana
da maioria das células, mas de modo especialmente rápido em
algumas células. Por exemplo, nos macrófagos, ocorre de forma
tão rápida que cerca de 3% da membrana total dessas células
são engolfados, sob forma de vesículas, a cada minuto. Mesmo
assim, visto que as vesículas pinocíticas são muito pequenas,
com diâmetros de 100 a 200 nm, elas só podem, em geral, ser
vistas ao microscópio eletrônico.
A pinocitose representa o único meio pelo qual algumas
macromoléculas bastante grandes, tais como a maioria das
moléculas;
15
Fig. 2.11 Mecanismo da pinocitose
cuias de proteína podem entrar nas células. Na verdade, a
velocidade de formação das vesículas pinocíticas fica aumentada
quando essas macro moléculas se fixam à membrana celular.
A Fig. 2.11 mostra as etapas sucessivas da pinocitose, a
partir de três moléculas que se fixam à membrana celular.
Geralmente, essas moléculas se prendem a receptores na
superfície da membrana celular, que são específicos para os tipos
de proteínas que vão ser absorvidas. Esses receptores, na
maioria dos casos, ficam concentrados em pequenas depressões
da membrana celular, denominadas depressões espessadas. Na
face interna da membrana celular, por baixo dessas depressões,
existe uma malha de uma proteína fibrilar, chamada de clatrina,
além de filamentos contrateis de actina e de miosina. Uma vez
tendo ocorrido a fixação das moléculas de proteína a seus
receptores, as propriedades da superfície da membrana se
alteram, de modo que toda a depressão se invagina para dentro
da célula e as proteínas contrateis fazem com que seus bordos
se fechem, englobando as proteínas fixadas e pequena quantidade
de líquido extracelular. Imediatamente após, a porção invaginada
da membrana se solta da superfície celular, formando uma
vesícula pinocítica.
Permanece ainda como mistério o mecanismo que faz com
que a membrana celular passe pelas contorções necessárias para
formar as vesículas pinocíticas. Contudo, esse processo necessita
de energia, vinda do interior da célula; essa energia é suprida
pelo ATP, substância rica em energia, discutida adiante neste
capítulo. Por outro lado, também necessita da presença de íons
cálcio no líquido extracelular, que, provavelmente, reagem com
os filamentos contrateis, por baixo da depressão, para gerar a
força que leva à separação da vesícula da membrana celular.
Fagocitose. A fagocitose ocorre quase que do mesmo modo
que a pinocitose, exceto que envolve grandes partículas, e não
moléculas. Apenas determinados tipos celulares têm capacidade
fagocítica, de forma mais acentuada os macrófagos teciduais e
alguns glóbulos brancos.
A fagocitose tem início quando proteínas ou grandes
polissacarídios da superfície da partícula que vai ser fagocitada
— isto é, uma bactéria, uma célula morta ou qualquer outro
detrito tecidual — fixam-se a receptores na superfície do
fagócito. No caso das bactérias, elas estão, geralmente, ligadas a
anticorpos específicos, e são esses anticorpos que se prendem aos
receptores fagocíticos. Essa intermediação por anticorpos é
chamada de opsonizaçâo, e é discutida nos Caps. 33 e 34.
A fagocitose ocorre nas seguintes etapas:
1. Os receptores da membrana celular fixam-se aos ligandos
superficiais da partícula.
2. As bordas da membrana em torno desses pontos de
fixação se evaginam, dentro de fração de segundo, cercando a
partícula;
em seguida, de forma progressiva, mais e mais receptores da
membrana se fixam aos ligandos das partículas, tudo isso
ocorrendo, de modo abrupto, como o fechamento de um zíper.
3. Filamentos de actina, além de outros, também contrateis,
circundam a partícula engolfada e se contraem, em torno de
sua margem externa, o que empurra a partícula mais para dentro.
4. As proteínas contráteis, então, destacam a vesícula
fagocítica, deixando-a no interior celular, do mesmo modo pelo
qual são formadas as vesículas pinocíticas.
 DIGESTÃO DE SUBSTÂNCIAS ESTRANHAS PELAS
CÉLULAS — A FUNÇÃO DOS LISOSSOMAS
Quase imediatamente após a chegada de vesícula pinocítica
ou fagocítica no interior celular, um ou mais lisossomas se
prendem a ela c despejam seu conteúdo de hidrolases ácidas
em seu interior, como mostrado na Fig. 2.12. Dessa forma, é
formada uma vesícula digestiva, onde as hidrolases iniciam a
hidrólise das proteínas, do glicogênio, dos ácidos nucléicos, dos
mucopo-lissacarídios e outras substâncias contidas na vesícula.
Os produtos dessa digestão são moléculas pequenas de
aminoácidos, glicose, fosfatos etc que, em seguida, difundem-se
através da membrana, para o citoplasma. O queresta da
vesícula, chamado de corpo residual, representa as substâncias
indigeríveis. Na maioria dos casos, eles são excretados, através da
membrana celular, pelo processo denominado exocitose, que é, em
essência, o oposto da endocitose.
É por isso que os lisossomas são chamados de órgãos
digestivos das células.
Regressão dos tecidos e autólise celular. Muitas vezes, os
tecidos do corpo regridem de tamanho. Por exemplo, isso ocorre
no útero, após o parto, nos músculos, durante períodos longos
de inatividade, e nas glândulas mamarias, ao término do período
de amamentação. Os lisossomas são responsáveis por grande
parte dessa regressão. Contudo, o mecanismo pelo qual a falta
de atividade de um tecido leva a aumento da atividade dos
lisossomas ainda é desconhecido.
Outro papel muito especial dos lisossomas é o da remoção
de células lesadas ou da parte do tecido onde existam células
lesadas — células lesadas por calor, por frio, por trauma, por
agentes químicos, ou por qualquer outro fator. A lesão celular
causa rotura dos lisossomas, e as hidrolases liberadas começam
imediatamente a digerir as substâncias orgânicas das cercanias.
Se a lesão for pequena, apenas uma parte da célula será removida,
seguida por seu reparo. Todavia, se a lesão for grave, toda a
célula será digerida, processo que é chamado de autólise. Desse
modo, toda a célula será removida e, comumente, uma nova
Fig. 2.12 Digestão das substâncias contidas nas vesículas pinocíticas
pelas enzimas dos lisossomas.
16
célula do mesmo tipo, formada por reprodução mitótica de célula
vizinha, toma o lugar da que foi removida.
Os lisossomas também contêm agentes bactericidas, capazes
de matar as bactérias antes que possam causar lesão à célula.
Esses agentes incluem a lisozima, que dissolve a membrana da
célula bacteriana, a lisoferrina, que fixa ferro e outros metais
imprescindíveis para o crescimento bacteriano, e ácido, em pH
de cerca de 5,0, que ativa as hidrolases e também inativa alguns
dos sistemas metabólicos bacterianos.
Os lisossomas também armazenam enzimas que podem
iniciar a digestão de agregados lipídicos e dos grânulos de
glicogênio, tornando o lipídio c o glicogênio disponíveis para a
utilização em outras regiões da célula e, até mesmo, do corpo. Na
ausência dessas enzimas, o que resulta de distúrbios genéticos
ocasionais, ocorre, muitas vezes, acúmulo de quantidades
muito grandes de lipídios ou de glicogênio nas células de muitos
órgãos, especialmente nas do fígado, o que leva à morte
precoce.
 SÍNTESE E FORMAÇÃO DE ESTRUTURAS
CELULARES PELO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO E
PELO APARELHO DE GOLGI
A grande extensão do retículo endoplasmático e do aparelho
de Golgi, especialmente nas células secretoras, já foi destacada.
Essas duas estruturas são formadas, principalmente, por
membranas de bicamada lipídica, e suas paredes são literalmente
cravejadas de enzimas protéicas que catalisam a síntese de
muitas das substâncias necessárias às células.
Em geral, a maior parte dessa síntese começa no retículo
endoplasmático, mas a maioria dos produtos que são aí formados
é transferida para o aparelho de Golgi, onde passam por
processamento adicional, antes de serem liberados no
citoplasma. Mas, primeiro, deve-se notar quais os produtos que
são sintetizados em regiões especiais do retículo
endoplasmático e do aparelho de Golgi.
Formação de proteínas pelo retículo endoplasmático
granular. O retículo plasmático granular é caracterizado pela
presença de grande número de ribossomas presos à face externa
da membrana do retículo. Como discutido no capítulo seguinte,
as moléculas de proteína são sintetizadas no interior da estrutura
ribossômica. Ainda mais, os ribossomas extrudam muitas das
moléculas de proteína sintetizadas, não para o citosol, mas, ao
contrário, através da parede do retículo endoplasmático, para a
matriz endoplasmática.
Quase tão rapidamente como as moléculas de proteína
chegam à matriz endoplasmática, as enzimas da parede do
retículo endoplasmático as modificam. Primeiro, quase todas as
moléculas são imediatamente glicosiladas, isto é, conjugadas
com radicais de carboidratos, para formar glicoproteínas.
Portanto, essencialmente, todas as proteínas endoplasmáticas
são glicoproteínas, diferindo das proteínas formadas pelos
ribossomas no citosol, que são, em sua maioria, proteínas livres.
Segundo, as proteínas são ligadas entre si e dobradas, para formar
moléculas mais compactas.
Síntese de lipídios pelo retículo endoplasmático, em especial,
pelo retículo endoplasmático liso. O retículo endoplasmático
também sintetiza lipídios, especialmente, fosfolipídios e
colesterol. Eles são rapidamente incorporados à bicamada lipídica
do próprio retículo endoplasmático, o que permite que esse
retículo cresça continuamente. Isso ocorre, sobretudo na região
lisa do retículo endoplasmático.
Para impedir que o retículo endoplasmático cresça além dos
limites da célula, pequenas vesículas — denominadas vesículas
do retículo endoplasmático, ou vesículas transportadoras —
desprendem-se continuamente do retículo liso; será visto
adiante que a maioria dessas vesículas migra, com muita
rapidez, para o aparelho de Golgi.
Outras funções do retículo endoplasmático. Outras funções
importantes do retículo endoplasmático — e, de novo,
especialmente do retículo liso — são:
1. Contém as enzimas que controlam a degradação do
glicogênio, quando esse composto é usado para energia.
2. Contém número muito grande de enzimas que são capazes
de detoxificar as substâncias que estão lesando as células, como
os medicamentos; esse resultado é obtido por coagulação,
hidrólise, conjugação com ácido glicurônico e por outros meios.
Funções sintéticas do aparelho de Golgi. Embora a principal
função do aparelho de Golgi seja a de processar substâncias
já formadas no retículo endoplasmático, essa estrutura também
tem capacidade para sintetizar determinados carboidratos que
não podem ser formados no retículo endoplasmático. Isso é
particularmente verdadeiro para o ácido siálico e para a
galactose. Além disso, o aparelho de Golgi pode formar polímeros
sacarídios muito grandes e fixados a quantidades muito pequenas
de proteína; os mais importantes são o ácido hialurônico e o
condroiti-nossulfato. Entre as muitas funções desses dois
polímeros no corpo merecem destaque: (1) são os principais
componentes dos proteoglicanos secretados no muco e em outras
secreções glandulares: (2) são os principais componentes da
substância fundamental que preenche os espaços intersticiais,
atuando como "recheio" entre as fibras de colágeno e as
células; e (3} são os principais componentes da matriz orgânica
das cartilagens e dos ossos.
Processamento das secreções endoplasmáticas pelo aparelho
de Golgi — a formação de vesículas. A Fig. 2.13 resume as
principais funções do retículo endoplasmático e de aparelho de
Golgi. À medida que as substâncias vão sendo formadas no
retículo endoplasmático — em especial, proteínas —, elas são
transportadas pelos túbulos até as regiões do retículo
endoplasmático liso situadas mais próximas ao aparelho de
Golgi. Nesse ponto, pequenas vesículas de transporte se
destacam, de modo contínuo, e difundem para as partes mais
profundas do aparelho de Golgi. No interior dessas vesículas
ficam as proteínas e outros produtos sintetizados.
Instantaneamente, essas vesículas se fundem com o aparelho de
Golgi e despejam seu conteúdo nos espaços vesiculares dessa
estrutura. Aí são adicionados radicais adicionais de carboidrato
a essas secreções. Por outro lado, é função muito importante do
aparelho de Golgi a de compactar as secreções do retículo
endoplasmático em "pacotes" muito concentrados. Conforme as
secreções migram para as camadas mais externas do aparelho de
Golgi, essa compactação e o processamento continuam;
finalmente, vesículas, tanto grandes como pequenas, se destacam
continuamente do aparelho de Golgi, levando consigo
Fig. 2.13 Formação de proteínas, lipídios e vesículas celulares pelo
retículo endoplasmático e pelo aparelho de Golgi,
17
as substâncias