Célula Vegetal

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1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DA CÉLULA VEGETAL
As células são consideradas as unidades morfofisiológicas dos seres vivos. Se compararmos uma célula vegetal com uma célula animal, veremos que a principal diferença entre ambas está no fato das células das plantas apresentarem uma parede celular, tendo na celulose um de seus principais componentes. Basicamente podemos dizer que as células vegetais são formadas por parede celular e protoplasto (conteúdo das células). A seguir, veremos uma descrição das partes que compõem uma célula vegetal incluindo as organelas que a constituem.
1.2 PAREDE CELULAR
A parede celular pode ser considerada a característica mais marcante das células vegetais, uma vez que sua presença é considerada a base de muitas das características das plantas como organismos (RAVEN et al., 2001).
A parede celular possui uma consistência altamente rígida e desempenha funções associadas não somente com a manutenção da forma da célula. Reúnem uma variedade considerável de enzimas que atuam em processos relacionados com a absorção, transporte e secreção de substâncias, podendo ainda, assim como os vacúolos, servirem como sítios de atividade digestiva.
Além das funções acima mencionadas, a parede celular desempenha ainda outra função importante: atua na defesa ativa contra bactérias e fungos patogênicos. Ao reconhecer a presença de um patógeno, a parede celular transmite à membrana plasmática a presença do organismo patogênico. 
Por meio de ativação gênica, a célula vegetal, por então se tornar resistente à ação deste organismo por meio da produção das chamadas fitoalexinas, que atuam como uma espécie de antibiótico tóxico ao patógeno (RAVEN et al., 2001), ou ainda por meio da síntese e deposição de lignina, atua como uma espécie de barreira à invasão.
Do ponto de vista estrutural, a parede celular possui uma espessura bem maior do que a membrana plasmática (Figura 1).
FIGURA 1  
PAREDES CELULARES DE DUAS CÉLULAS VIZINHAS(AS SETAS INDICAM AS MEMBRANAS PLASMÁTICAS)
FONTE: adaptado de Raven et al. (2001).
O principal componente das paredes celulares são as celuloses, principal responsável por sua arquitetura. Do ponto de vista de sua organização estrutural, pode-se dizer que a celulose é composta por uma infinidade de monômeros de glicose unidos pelas extremidades. Essas moléculas de celulose, finas e longas, estão unidas em estruturas chamadas microfibrilas e que apresentam diâmetro variando entre dez e 25 nanômetros. As microfibrilas de celulose, ao se entrelaçarem, formam filamentos finos, que, ao se entrelaçarem, originam as chamadas macrofibrilas (Figura 2).
O principal componente das paredes celulares são as celuloses, principal responsável por sua arquitetura. Do ponto de vista de sua organização estrutural, pode-se dizer que a celulose é composta por uma infinidade de monômeros de glicose unidos pelas extremidades. Essas moléculas de celulose, finas e longas, estão unidas em estruturas chamadas microfibrilas e que apresentam diâmetro variando entre dez e 25 nanômetros. As microfibrilas de celulose, ao se entrelaçarem, formam filamentos finos, que, ao se entrelaçarem, originam as chamadas macrofibrilas (Figura 2).
Outro componente importantíssimo das paredes de muitos tipos de células é lignina, que, além de resistência à compressão, fornece também rigidez à parede celular. Na maior parte das vezes, pode-se observar a presença da lignina em paredes celulares de células que contêm função de sustentação ou mecânica.
FIGURA 2 - ESTRUTURA DETALHADA DE UMA PAREDE CELULAR
A) porção da parede mostrando a lamela mediana; 
B) fibrilas maiores; 
C) com auxílio de microscópio percebe-se que as macrofibrilas são compostas por microfibrilas com cerca de 10 a 25 nanômetros de diâmetro; 
D) porções das microfibrilas;
E) um fragmento de uma micela mostra partes das cadeias das moléculas de celulose num arranjo ordenado.
1.2.1 Parede celular primária e parede celular secundária
As paredes das células vegetais variam fortemente em espessura, o que está diretamente relacionado com o papel que as células desempenham. As paredes celulares são sempre formadas de fora para dentro, de forma que a camada mais jovem da parede celular é sempre sua porção mais interna. As primeiras camadas formadas da parede celular constituem a chamada parede celular primária (RAVEN et al., 2001) (Figura 3).
Esta parede celular primária é formada sempre durante o processo de crescimento da célula, sendo constituídas basicamente por celulose, hemiceluloses, substâncias pécticas, proteínas (glicoproteínas e enzimas) e água (Raven et al. 2001).
FIGURA 3 - ILUSTRAÇÃO MOSTRANDO A ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DE UMA CÉLULA VEGETAL COM PAREDES CELULARES PRIMÁRIA E SECUNDÁRIA
FONTE: adaptado de Raven et al. (2001).
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A região que une as paredes celulares primárias de células adjacentes é conhecida como lamela mediana ou média. A parede celular secundária é depositada internamente à parede celular primária após esta não apresentar mais crescimento e não apresentar aumento de superfície. As paredes celulares secundárias têm como principal função promover o aumento da resistência em células especializadas, especialmente aquelas que atuam no processo de condução da água. A celulose é mais abundante nas paredes secundárias quando em comparação com as paredes primárias.
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1.3 MEMBRANA PLASMÁTICA
A membrana plasmática é considerada a parte mais externa do citoplasma, isolando o meio intracelular e, dessa forma, contribuindo para manter a constância deste meio, diferente da observada no meio extracelular (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005).
Esta estrutura apresenta espessura variando entre 7 e 10 nm e possui como principais funções:
Controla o transporte de substâncias para dentro e para fora do protoplasto;
Coordena a síntese e a produção das microfibrilas de celulose que entram na composição da parede celular;
Recebe e transmite sinais hormonais e do ambiente envolvidos tanto no controle do crescimento quanto do processo de diferenciação celular.
Do ponto de vista estrutural, a membrana plasmática possui organização básica similar à observada nas outras membranas celulares, sendo constituída por uma bicamada lipídica, nas quais as chamadas proteínas transmembranas estão inclusas, sendo este modelo conhecido como mosaico-fluido (Figura 4).
Segundo este modelo, proposto em 1972, por Jonathan Singer e Garth Nicolson, os componentes deste sistema estão em constante movimento, incluindo as proteínas. À medida que as moléculas lipídicas e proteicas movem-se lateralmente dentro desta bicamada, as proteínas formam diferentes padrões, ou mosaicos, que variam de tempo a tempo (RAVEN et al., 2001).
FIGURA 4 - ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DA MEMBRANA PLASMÁTICA, FORMADA POR UMA DUPLA CAMADA DE LIPÍDIOS E UMA CAMADA SIMPLES DE PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA
FONTE: Raven et al. (2001).
1.4 CITOPLASMA
Lição 4 de 32
Além da membrana plasmática existem outras organelas que atuam em diferentes processos celulares. A seguir veremos os principais constituintes individuais do citoplasma e suas principais funções.
Além da membrana plasmática existem outras organelas que atuam em diferentes processos celulares. A seguir veremos os principais constituintes individuais do citoplasma e suas principais funções.
Citossol: matriz na qual as organelas e o sistema de membranas estão suspensos e onde ocorrem as reações bioquímicas.
Plastídios: sítios da produção de alimentos e armazenamento.
Cloroplastos: sítios da fotossíntese; organelas envolvidas nas sínteses de aminoácidos e ácidos graxos, sendo também um local de armazenamento temporário do amido.
Cromoplastos: podem ter função de atração de insetos e outros animais essenciais para a polinização cruzada e dispersão de frutos e sementes.
Leucoplastos: alguns, como os amiloplastos, armazenam amido, outros contêm óleo.
Protoplastídios: precursores de outros plastídios.
Mitocôndrias: sítios do processo de respiração celular.
Peroxissomos: contêmenzimas para uma variedade de processos, tais como fotorrespiração e conversão de lipídios em sacarose.
Vacúolos: preenchidos com o suco celular que se constitui principalmente de água; frequentemente contêm pigmentos antocianínicos; armazenam metabólitos primários e secundários; quebram e reciclam macromoléculas.
Ribossomos: sítios de síntese de proteínas.
Corpos oleaginosos: sítios de armazenamento de lipídios, especialmente triglicerídios.
Retículo endoplasmático (RE): possui duas variantes, rugoso e liso. O RE rugoso possui ribossomos que atuam no processo de síntese de proteínas. O RE liso envolvido na síntese de lipídios, atua também na distribuição de substâncias na célula.
Complexo de Golgi: processa e acondiciona substâncias para a secreção e para uso da própria célula.
Sistema de endomembranas: rede dinâmica, na qual as membranas e várias substâncias são transportadas por toda a célula.
Citoesqueleto: envolvidos na divisão, crescimento e diferenciação celular;
Microtúbulos: envolvidos em muitos processos, tais como formação da placa celular, deposição de microfibrilas de celulose e orientação do movimento das vesículas de Golgi e cromossomos.
Filamentos de actina: envolvidos em muitos processos, incluindo as correntes citoplasmáticas e o movimento do núcleo e organelas.
Na imagem a seguir (Figura 5) observa-se como seria a organização estrutural de uma célula vegetal com suas partes constituintes.
FIGURA 5 - ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DE UMA CÉLULA VEGETAL
FONTE: Raven et al. (2001).
1.5 NÚCLEO
Entre as principais características das células eucariontes está a presença de um núcleo bem individualizado, de forma variável, e que separa o conteúdo genético do citoplasma. O núcleo está separado do restante da célula por uma membrana dupla, conhecida como envoltório nuclear. Esta membrana apresenta poros espalhados por toda a sua superfície, que atuam na regulação de um intenso trânsito de macromoléculas, que se deslocam desde o núcleo para o citoplasma e vice-versa.
Todas as moléculas de RNA existentes no citoplasma são obrigatoriamente sintetizadas no núcleo e todas as moléculas de proteínas do núcleo são sintetizadas no citoplasma (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005). A membrana externa do núcleo apresenta uma infinidade de polirribossomos aderidos, sendo estes constituintes do retículo endoplasmático. Basicamente, o núcleo é composto pela cromatina, nucléolo e retículo nucleoplasmático, além do envoltório nuclear (Figura 6).
FIGURA 6 - CONSTITUINTES DO NÚCLEO CELULAR
FONTE: adaptado de Junqueira & Carneiro (2005).
1.5.1 Cromatina
A cromatina é composta por DNA (ácido desoxirribonucleico) associado a uma infinidade de proteínas como as histonas. As células eucariontes apresentam uma grande quantidade de DNA em seu interior. Estas proteínas possuem um importante papel nas funções e organização do DNA, tanto no núcleo interfásico, ou seja, o núcleo que não está passando por mitose, como na condensação dos cromossomos na divisão celular.
1.5.2 Nucléolo
O nucléolo é uma estrutura encontrada apenas em células eucarióticas, atuando principalmente na coordenação do processo de reprodução das células, mesmo desaparecendo logo no início do processo de divisão celular. Atua também controlando os processos celulares básicos, pelo fato de conter trechos específicos de DNA, além de uma infinidade de proteínas associadas ou não ao RNA ribossômico (rRNA).
Apresentam forma arredondada com aspecto esponjoso, estando diretamente mergulhados no nucleoplasma, não apresentando membrana envolvente. Basicamente, o nucléolo atua na organização dos ribossomos, sendo que quanto maior o seu tamanho mais intensa a síntese de proteínas na célula. Centralmente, o nucléolo apresenta uma porção fibrilar formada por rRNA e proteínas ribossomais. A porção periférica é denominada granular, sendo constituída por subunidades ribossômicas em processo de formação.
1.5.3 Retículo nucleoplasmático
Trata-se de uma estrutura similar ao retículo endoplasmático, sendo responsável pela síntese de proteínas e pelo armazenamento de cálcio. Esta estrutura foi visualizada pela primeira vez por cientistas britânicos no ano de 1997, sendo que sua função somente foi de melhor forma conhecida com os estudos realizados pelo Departamento de Fisiologia da Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, em parceria com as universidades americanas de Cornell e Yale.
Suas principais funções estão ligadas à utilização do cálcio no meio intracelular, envolvendo processos como ativação e transcrição de genes e apoptose e contração muscular. Até então, antes do retículo nucleoplasmático ser descoberto acredita-se que tais funções eram desempenhadas pelo retículo endoplasmático, que liberava o cálcio existente no citoplasma até o núcleo.
1.6 DIFERENÇAS ENTRE AS CÉLULAS VEGETAIS E ANIMAIS
As células dos diferentes grupos de plantas são eucariontes, ou seja, apresentam material genético individualizado por um envoltório nuclear, e são estruturalmente similares às células dos animais. Entretanto, existem diferenças, conforme veremos a seguir:
Presença de paredes: como vimos, além de uma membrana plasmática em modelo mosaico fluido, as células das plantas apresentam uma ou mais paredes celulares que desempenham importante função relacionada com a manutenção da forma, protegendo o citoplasma do ataque de parasitas e ainda de choques mecânicos.
Presença e plastídios: uma das principais características das células das plantas está na presença de plastos, organelas de maiores dimensões que as mitocôndrias e também delimitadas por duas unidades de membrana. Os plastídios são classificados em leucoplastos, cromoplastos e cloroplastos, este último rico em clorofila que é o principal pigmento fotossintético.
Vacúolos citoplasmáticos: as células das plantas apresentam frequentemente vacúolos, muitas vezes, maiores do que aqueles observados nas células animais. Os vacúolos das células vegetais podem ocupar a maior parte do volume da célula vegetal (Figura 5), o que faz com que o citoplasma funcional fique reduzido a uma pequena faixa na periferia celular (JUNQUEIRA & CARNEIRO, 2005).
Presença de amido: ao contrário do que se observa nas células animais, onde o principal tecido de reserva é o glicogênio, nas células vegetais a principal reserva energética é o amido.
Presença de plasmodesmos: as células vegetais apresentam pequenos tubos, com diâmetro variando de 20 a 40 nm, que ligam as células vizinhas. Por meio destes tubos se estabelece uma conexão para o trânsito de moléculas.