Aula 6 - Biologia Celular / Estácio

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Biologia Celular
Aula 6 - Citoplasma e citoesqueleto
INTRODUÇÃO
Quando estudamos as células eucariontes, devemos pensar na existência de diversos compartimentos delimitados por
membranas.
O maior deles é, sem dúvida, aquele estabelecido pela membrana plasmática: o citoplasma (a própria célula).
Nesta aula, veremos que esse compartimento tem uma composição muito diversificada, além de ser preenchido por
diversas estruturas com funções específicas e fundamentais para a fisiologia celular e do próprio organismo.
Vamos nos aprofundar no assunto?
OBJETIVOS
Reconhecer a composição do citoplasma;
Explicar a organização do citoesqueleto;
Identificar o papel do citoesqueleto em diferentes células.
CITOPLASMA
Observe o citoplasma nas células procarionte e eucarionte reproduzidas a seguir:
Célula procarionte
Célula eucarionte
Como você percebeu, o citoplasma abrange todo o conteúdo das células procariontes, que não apresentam carioteca,
mas apenas a membrana plasmática, que as delimita.
Já nas células eucariontes, o citoplasma compreende o espaço entre a membrana plasmática e a carioteca. Trata-se
de um grande compartimento que abriga uma variedade de estruturas – como as organelas citoplasmáticas.
Nesse espaço, existe uma solução aquosa que contém uma grande quantidade de moléculas orgânicas e inorgânicas.
Chamamos essa solução de hialoplasma ou citoplasma
fundamental.
O hialoplasma é considerado um coloide, pois se assemelha a uma substância gelatinosa. Mergulhados nele,
encontramos o citoesqueleto e as diferentes organelas citoplasmáticas que estão presentes nas células eucariontes.
Vamos estudar o citoesqueleto?
CITOESQUELETO
Conforme já vimos, como está imerso no hialoplasma, o citoesqueleto faz parte do citoplasma. Ele é composto de um
conjunto de filamentos formados por proteínas que desempenham diferentes papéis na fisiologia celular.
Nosso corpo possui um esqueleto, cujos ossos o
sustentam, certo? 
Mas será que esse mesmo princípio também vale para o
citoesqueleto?
Como seu próprio nome já indica, trata-se de uma espécie de esqueleto da célula. Logo, podemos pensar que sua
função principal é sustentá-la. Mas logo veremos que sua importância vai muito além disso.
Afinal, o citoesqueleto é responsável por:
Estabelecer a forma da
célula e permitir que
esta se modifique;
Manter o
posicionamento das
organelas
citoplasmáticas;
Possibilitar os
movimentos celulares;
Participar da divisão
celular.
Como já mencionamos, ele é composto, basicamente, de proteínas. A maioria delas se organiza para gerar filamentos,
que variam bastante em relação a tamanho, à espessura e à composição.
As várias atividades do citoesqueleto dependem dos três diferentes tipos de filamentos proteicos formados nele, como
mostra a figura a seguir:
Microfilamentos 
Espessura em torno de 6 nanômetros (nm)
Filamentos intermediários 
Espessura em torno de 8 a 12 nanômetros (nm)
Microtúbulos 
Espessura em torno de 25 nanômetros (nm)
Saiba mais
, Algumas proteínas não formam filamentos, mas são tão importantes para a fisiologia do citoesqueleto quanto aquelas que os
originam. Estamos nos referindo às proteínas motoras (não filamentosas)., , Exemplos: Dineína e cinesina., , Tais proteínas atuam
em conjunto com os microtúbulos e outros filamentos, fazendo o deslocamento intracelular das organelas, estruturas, vesículas
etc., , Além disso, também compõem os cílios e os flagelos, unindo os feixes de microtúbulos que formam essas duas estruturas
– as quais vamos estudar mais adiante., , Para saber mais sobre o deslocamento de vesículas em uma célula, que contam com a
participação das proteínas motoras, assista ao vídeo Fantastic vesicle traffic (https://www.youtube.com/watch?v=7sRZy9PgPvg)
(Fantástico tráfego da vesícula).
A partir de agora, vamos entender melhor a participação do citoesqueleto na fisiologia celular com base no estudo dos
elementos que compõem sua estrutura.
Vamos a eles...
https://www.youtube.com/watch?v=7sRZy9PgPvg
MICROFILAMENTOS
Os microfilamentos são os filamentos mais finos do citoesqueleto. Eles são formados por uma proteína chamada de
actina G, como podemos ver na imagem a seguir:
Os microfilamentos de actina têm um papel fundamental na organização dos sarcômeros (glossário), cuja estrutura
apresentamos na figura a seguir, associada a sua relação com a contração e o relaxamento muscular:
Os filamentos azuis são os microfilamentos de actina, e os vermelhos, de uma outra proteína filamentosa, denominada
miosina.
A contração muscular, que também vemos na figura, está relacionada a uma contração do sarcômero, que o faz
diminuir de tamanho. Já a situação em que o músculo se encontra relaxado está vinculada ao relaxamento dessa
estrutura.
Os microfilamentos de actina também estão associados a outros tipos de movimentos celulares – principalmente
aqueles que envolvem a superfície celular –, já que é nessa região da célula que mais encontramos tais
microfilamentos.
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
Estes filamentos são formados por uma família de proteínas fibrosas, tais como vimentina, queratina, desmina etc.
Eles são mais abundantes em células que sofrem estresses mecânicos, pois as tornam resistentes a esse estado,
como no axônio de neurônios, em células musculares e epiteliais.
A queratina, por exemplo, está presente no epitélio de revestimento da pele e nos anexos dela – unhas, pelos e
cabelos.
Além disso, os filamentos intermediários se ancoram na membrana plasmática, especificamente em estruturas de
adesão celular (desmossomos), como mostra a imagem a seguir:
Atenção
, Os filamentos de actina se sustentam nos desmossomos e contribuem para a adesão entre as membranas das duas células.
Outras proteínas também participam desse mecanismo – como a caderina, por exemplo.
MICROTÚBULOS
Como seu próprio nome já indica, os microtúbulos são pequenos tubos ocos e longos, muito finos, compostos de uma
proteína chamada de tubulina.
Para criá-los, inicialmente, duas tubulinas se ligam – alfa (α) e beta (β) –, construindo dímeros que vão se associando
em forma de hélice até originarem os microtúbulos.
Ao final de sua formação, a proteína alfa-tubulina fica
exposta em uma extremidade, e a beta-tubulina na outra,
como podemos ver na imagem a seguir:
As bolas brancas representam a alfa-tubulina, e as pretas, a beta-tubulina. Após o desenvolvimento dos dímeros, essas
proteínas se organizam e constituem os microtúbulos.
Quando isoladas, tais estruturas são muito instáveis, pois ficam constantemente aumentando e diminuindo de
tamanho – por adição e retirada de dímeros de tubulina, respectivamente.
Essa instabilidade dos microtúbulos está diretamente relacionada a seu papel no mecanismo de divisão celular. Afinal,
eles formam o fuso acromático: estrutura a partir da qual os cromossomos se ligam nesse momento de divisão.
Os microtúbulos também são responsáveis por puxar os cromossomos para as extremidades da célula no instante em
que são distribuídos entre as células-filhas – processo que veremos mais adiante.
Além disso, eles são importantes para a manutenção da forma da célula e, ainda, pelo transporte de partículas dentro
dela.
No entanto, os microtúbulos também originam estruturas celulares estáveis, ou seja, aquelas em que eles não ficam
aumentando e diminuindo de tamanho o tempo todo.
É o caso dos centríolos, dos cílios e dos flagelos. Vamos
aprender um pouco sobre eles?
CENTRÍOLOS
Os centríolos são cilindros de 150nm de diâmetro e 500nm de comprimento. A célula possui 2 centríolos que formam
um ângulo reto um com o outro.
Em um centríolo, encontramos 27 microtúbulos dispostos em 9 feixes, cada um com 3 microtúbulos paralelos e presos
entre si, conforme mostra a imagem a seguir:
Uma das principais funções dos centríolos é orientar a divisão celular, pois deles partem os microtúbulos que formam
o fuso acromático, onde os cromossomos se prendem para, depois, serem puxados em direção às extremidades da
célula que está se dividindo.
Observe a figura a seguir:
Esta é uma fotografiade uma célula em divisão celular, em que uma técnica de coloração que evidencia os
microtúbulos foi empregada.
Os microtúbulos aparecem em verde, e os cromossomos, no meio da célula, em azul. Dessa forma, revelamos o fuso
acromático.
CÍLIOS E FLAGELOS
Consideradas especializações da membrana plasmática, estas duas estruturas também são formadas por
microtúbulos estáveis.
Ambas são responsáveis pela movimentação seja da própria célula, seja de substâncias depositadas sobre ela.
Os cílios e os flagelos são compostos de um arranjo específico de microtúbulos, mas recobertos por uma projeção da
membrana plasmática. Eles se diferem pelo tamanho e pelo tipo de movimento que realizam.
A imagem a seguir os representa. Veja:
CONCEITO
Corpúsculo basal
Estrutura estável – semelhante aos centríolos – formada por microtúbulos, na qual os cílios e flagelos se ancoram.
Os flagelos são maiores e fazem um movimento de ondulação, que serve para impulsionar a célula durante sua
locomoção.
Já os cílios são mais curtos, e seus movimentos de batimento – para frente e para trás – servem para mobilizar algo
que esteja sobre a superfície da célula ou mesmo a própria célula.
Sua estrutura é chamada de axonema e é composta de 20 microtúbulos: 2 no centro + 9 feixes de 2 microtúbulos ao
redor (= 18).
Observe, na imagem a seguir, a estrutura completa de um cílio ou de um flagelo:
1 = axonema 
2 = membrana plasmática que recobre o axonema 
3 = transporte de substâncias que ocorre neste estreito espaço entre a membrana e o axonema 
4, 6 e 8 = corpúsculo basal 
5 e 7 = axonema cortado transversalmente 
(É possível ver um par central de microtúbulos e outros 9 pares ao redor.)
ATIVIDADE
1 - Com base na composição do citoplasma, o coloide formado por uma solução aquosa de moléculas orgânicas e
inorgânicas é chamado de:
Carioteca
Citoesqueleto
Membrana plasmática
Organela citoplasmática
Hialoplasma ou citoplasma fundamental
Justificativa
2 - O citoesqueleto é formado por um conjunto de proteínas filamentosas e não filamentosas. NÃO fazem parte desse
esqueleto da célula:
Microtúbulos
Fibras colágenas
Proteínas motoras
Microflamentos de actina
Filamentos intermediários
Justificativa
3 - Algumas funções do citoesqueleto estão mais vinculadas a um tipo de filamento que o compõe. Os microtúbulos,
por exemplo, NÃO estão relacionados com:
A formação dos cílios.
A formação dos flagelos.
O movimento das microvilosidades.
A formação do fuso acromático.
A formação dos centríolos.
Justificativa
Glossário
SARCÔMEROS
Estruturas subcelulares das células musculares estriadas, responsáveis pelo mecanismo de contração e relaxamento muscular:
um dos movimentos celulares no qual o citoesqueleto está envolvido.