AS CÉLULAS
As células são unidades funcionais e estruturais que constituem todos os seres vivos.
Ao longo de sua evolução as células precisaram se especializar buscando executar funções cada vez mais elaboradas e complexas com um melhor rendimento, adaptando-se às condições do ambiente.
Nos organismos multicelulares as células se desenvolvem e se diferenciam, agrupando-se para a realização de tarefas fisiológicas específicas.
A diferenciação celular, uma série de transformações bioquímicas, morfológicas e funcionais propiciam então a especialização que capacita a célula a realizar funções organizadas com grande eficiência.
Para o estudo didático, de forma a permitir o entendimento de suas estruturas, a célula é dividida em membrana, citoplasma e núcleo. Dentro do citoplasma estão também as organelas e outras estruturas.
O estudo das células - Membrana, citoplasma e núcleo
A membrana plasmática é a estrutura que limita externamente o citoplasma, separando-o do meio extra celular, se constituindo no envelope ou envoltório da célula.
A membrana plasmática, surge ao microscópio eletrônico como uma estrutura trilaminar.
A estrutura trilaminar é comum à maioria das membranas das células vivas, sendo referida como unidade de membrana nos estudos de citologia.
A membrana é composta de uma bi camada de fosfolipídeos contendo grupamentos não polares (hidrofóbicos) alongados e voltados para o seu centro e grupamentos polares (hidrofílicos) de formato globoso dispostos nas faces interna e externa da membrana.
A aparência trilaminar se deve ao espaço existente entre as extremidades hidrofóbicas internas da unidade de dupla membrana, se corar ou se acentuar ao corte para a visualização no microscópio com depósitos de ósmio.
A bi camada lipídica é fluída e assimétrica. A assimetria é definida pelos dois lados polares ou eletricamente carregados e pelos dois lados apolares, o que permite a atração de moléculas diversas.
Externamente à membrana se localiza o glicocálice, rico em hidratos de carbono com glicolipídios e glicoproteínas que projetam para fora suas cadeias glicídicas. A parte externa da membrana plasmática possui também polímeros de proteoglicanos.
Inseridos na membrana, ocorrem também proteínas diversas, formando um mosaico fluído, conforme constatado por Singer e Nicholson em 1973.
Essas proteínas podem transpassar totalmente ou não a membrana e em interação com o citoesqueleto, vão formar mecanismos de trocas moleculares entre o interior e o exterior.
A membrana também exerce a atividade receptora de moléculas diversas, como hormônios e sinalizadores químicos, com o glicocálice participando com funções de reconhecimento e ligação com diferentes estruturas e substâncias extracelulares.
As membranas celulares possuem permeabilidade seletiva, com estruturas e mecanismos moleculares que controlam e permitem o movimento de entrada e saída de substâncias e moléculas necessárias ao fornecimento de energia, crescimento, replicação e manutenção de suas atividades.
O citoplasma é delimitado pela membrana plasmática. Nele encontra-se a matriz citoplasmática ou citossol.
O citossol é composto de água, diversos íons, aminoácidos, inúmeras enzimas, substâncias diversas, grânulos e inclusões ou depósitos citoplasmáticos.
O citoplasma também é o local onde se localiza o sistema de endomembranas que fomam as diversas organelas e compartimentos celulares.
O citoplasma pode ter sua consistência variando de sol para gel, dependendo das condições em que se apresentam as microfibrilas dispersas no seu conteúdo celular.
As microfibrilas constituídas de actina e microtúbulos de tubulina podem se despolimerizar e polimerizar reversivelmente de forma dinâmica, explicando a variação da consistência do líquido citoplasmático.
O núcleo celular é onde está a molécula que contém o código da construção da vida, o DNA.
O DNA é uma molécula helicoidal de fita dupla, e está arranjada em estruturas que se apresentam na forma de filamentos finos, denominados cromatina que quando se condensam se enrolam formando unidades chamadas cromossomos.
O núcleo celular é o local da replicação e transcrição do DNA, com a formação de moldes de fita única, o RNA mensageiro, que contém o código genético.
No citoplasma, o código carregado pelo RNA mensageiro vai orientar a formação das proteínas.
Os ribossomos farão a “leitura” e a tradução do código, permitindo que o RNA transportador identifique a sequência de aminoácidos que será necessária, realizando o pareamento adequado para a síntese da cadeia proteica.
No núcleo existe ainda estruturas esféricas densas chamadas nucléolos que possuem cromossomos organizadores de nucléolos, RNA ribossômico e ribonucleoproteínas, prováveis precursoras de ribossomos no núcleo.
Os ribossomos, abandonam o núcleo indo para o retículo endoplasmático compor o aparato de síntese proteica da célula.
O estudo das células – Organelas e outras estruturas
As mitocôndrias são organelas esféricas ou alongadas semelhantes a um grão de feijão.
São as usinas de força das células. É nas mitocôndrias que ocorrem transformações químicas de macromoléculas armazenadoras de energia existentes no citoplasma das células, como os carboidratos por exemplo.
A quebra oxidadiva dos carboidratos e outras moléculas, permite o suprimento da energia por elas armazenadas para a realização das funções orgânicas da maioria dos seres vivos de forma adequada.
O citoplasma é onde tem início o metabolismo energético dos carboidratos e outras moléculas orgânicas, com a produção de ATP, molécula energética capaz de ser assimilada aos poucos pelas células e também com a produção de Acetil Coa e Moléculas transportadoras de elétrons.
Todo o processo de produção de ATP é concluído em atividades bioquímicas que acontecem na matriz da mitocôndria e nas cristas mitocondriais, com a absorção de oxigênio e a liberação de gás carbônico, água e calor para a manutenção da temperatura corporal.
A respiração celular se dá em etapas, no interior das mitocôndrias com a oxidação dos compostos de carbono dos carboidratos, lipídios e proteínas obtidos na alimentação, constituindo o metabolismo energético das células.
A mitocôndria é uma organela constituída de dupla membrana, separadas por um estreito espaço, o espaço intermembranoso.
A membrana interna se projeta para o interior formando as cristas mitocondriais.
A Teoria Quimiosmótica, admite que a síntese de ATP, ocorre pela formação de um fluxo de prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembranas, impulsionado por um gradiente eletroquímico, através da cadeia transportadora de elétrons que tem lugar na membrana interna.
A matriz mitocondrial é rica em proteínas e contem pequena quantidade de DNA na forma de filamentos duplos e circulares como nas bactérias, que se duplicam independentemente. Possui também RNA ribossomal, mensageiro e transportador.
As mitocôndrias sintetizam assim, algumas poucas proteínas próprias em pequenas quantidades.
A origem das mitocôndrias no interior das células, remonta aos primórdios da evolução celular, quando provavelmente, segundo a Teoria da Endossimbiose, um micro organismo procarioto unicelular, uma BACTÉRIA, foi fagocitado pela célula eucarionte, passando a viver como seu hospedeiro em uma relação intima de trocas e benefícios mútuos.
O retículo endoplasmático é uma rede de membranas, contínuas com a membrana nuclear, podendo ser de dois tipos, liso e rugoso.
Na verdade os dois retículos são membranas justapostas e que são diferenciados por caracteres específicos em regiões localizadas.
O retículo endoplasmático rugoso é o local para onde se dirigem os ribossomos (RNA ribossômico associado a proteínas) provenientes do núcleo onde vai se instalar a maquinaria de síntese de proteínas.
O retículo endoplasmático liso não possui ribossomos associados, tem aspecto tubular e entende-se que é o local responsável pela síntese e secreção de hormônios esteroides e também de enzimas envolvidas no metabolismo de carboidratos e na síntese de lipídios.
O retículo endoplasmático rugoso é também um local de trânsito de produtos, que são direcionados para fora da célula ou para outros locais dentro da mesma através de sua rede de membranas.
É um sistema de membranas que forma sacos achatados paralelos entre si, de onde saem vesículas que se movem para a membrana plasmática e para locais específicos no interior da célula.
Essas vesículas são estruturas que transportam materiais produzidos em outros locais pelas células e que são estocados no complexo de Golgi, que os “empacota” e direciona estes produtos para fora, endereçando-os ao diversos compartimentos na célula.
O complexo de Golgi é por assim dizer, uma espécie de seção de “estoque” e “expedição” da célula.
São as organelas responsáveis pela digestão e reciclagem de materiais intra celulares. Elas são limitadas por uma única membrana e possuem enzimas hidrolíticas.
As enzimas dos lisossomos realizam a digestão particulando degradando e removendo partículas estranhas, indesejáveis ou desgastadas pelo metabolismo celular para fora da célula através da exocitose.
Algumas substâncias provenientes da digestão de diversas moléculas pelos lisossomos, podem também ser aproveitadas de outras formas pela própria célula em seu trabalho de biossíntese, sendo enviadas aos compartimentos adequados para esse fim.
As enzimas hidrolíticas lisam, isto é, rompem determinadas moléculas através da interação com moléculas de água.
As Hidrolases dos lisossomos, trabalham com atividade máxima em pH ácido e são sintetizadas pelos polirribossomos associados ao retículo endoplasmático rugoso.
Os lisossomos recebem as moléculas que vão desintegrar, através de fagocitose ou pinocitose, provenientes do exterior da célula ou mesmo de dentro do conteúdo celular.
Peroxissomos são organelas limitadas por membrana, possuem formato esférico e demandam muito oxigênio em suas atividades.
Oxidam compostos orgânicos hidrogenados, combinando átomos de hidrogênio com oxigênio formado Peróxido de Hidrogênio que é um oxidante altamente reativo.
Os peroxissomos são organelas que desenvolvem várias atividades nas células vivas.
Uma dessas atividades é a o trabalho realizado pela enzima catalase, que dirige a conversão do peróxido de hidrogênio que é prejudicial aos organismos, em água e oxigênio, através de reações de desidratação.
Outra função dos peroxissomos é a destruição de compostos etílicos prejudiciais provenientes das bebidas alcoólicas através da sua degradação oxidativa nos rins e no fígado.
Os peroxissomos também participam da beta oxidação dos ácidos graxos, ao romperem suas ligações na posição dois ou BETA, produzindo Acetil-CoA, composto que no interior das mitocôndrias participará da síntese de ATP, ou poderá participar também da síntese de moléculas diversas em outros compartimentos do citoplasma.
As várias enzimas dos peroxissomos têm origem nos polirribossomos do citossol e variam muito em sua composição conforme as necessidades e especificidades de cada grupo celular, atendendo a adaptações com a finalidade de desintoxicação.
Participam ainda da metabolização dos ácidos úricos provenientes das purinas ingeridas na alimentação e do metabolismo de D-aminoácidos presentes na paredes celulares de bactérias que afetam os mamíferos grupo de animais que possuem apenas L-aminoácidos em suas proteínas.
No fígado os peroxissomos participam também da sÍntese de ácidos biliares e de colesterol.
O citoesqueleto é um complexo de estruturas presentes no citossol e que apresentam a função mecânica de suporte para a manutenção da forma celular e da posição dos componentes do seu conteúdo.
O citoesqueleto também coopera em atividades responsáveis pelos movimentos celulares, a contração, a emissão de pseudópodos, deslocamentos de macromoléculas, organelas, vesículas e grânulos de diversos tipos.
Os principais elementos estruturais que compõem o citoesqueleto são os microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários que em interação com proteínas motoras proporcionam os deslocamentos de substâncias e outras estruturas no interior das células.
São estruturas citoplasmáticas cilíndricas e rígidas que fazem parte do citoesqueleto, juntamente com os filamentos de actina e os filamentos intermediários.
São constituídos de 13 sub unidades protéicas de α e β tubulina que se polimerizam e se organizam em espiral formando um cilindro de 24 nm de diâmetro externo.
A polimerização é dirigida por centros organizadores de microtúbulos que ocorrem em centríolos, nos corpúsculos basais de cílios e flagelos e nos centrômeros dos cromossomos.
Os microtúbulos são moléculas de estabilidade variada, se polimerizando e despolimerizando em extremidades opostas com velocidade maior prevalecendo na extremidade de crescimento, sendo o processo dependente das concentrações de Ca²+ no citossol e de proteínas especiais associadas aos microtúbulos.
São mais duradouros nos cílios, enquanto no fuso mitótico têm curta duração por exemplo.
Os movimentos dos cromossomos na mitose dependem diretamente da dinâmica da montagem e desmontagem das sub unidades que formam os microtúbulos.
Assim, existem determinados alcalóides que interferem nos microtúbulos mitóticos com a COLCHICINA, que interrompe a mitose na metáfase ao formar complexos com a tubulina se incorporando aos microtúbulos e impedindo a adição de subunidades à extremidade + (de crescimento) fazendo com que a desmontagem prevaleça da extremidade – (de despolimerização).
O TAXOL é outro alcalóide que altera a dinâmica dos microtúbulos, acelerando a sua formação mas estabilizando-os.
A VIMBLASTINA despolimeriza os microtúbulos e forma complexos cristalizados com as sub unidades de tubulina.
Os movimentos intracelulares de organelas, vesículas e outras estruturas são mediadas pela interação de microtúbulos e proteínas motoras.
A forma da célula é mantida com o auxílio dos microtúbulos e estas estruturas compõem também outras organelas citoplasmáticas complexas como os CORPÚSCULOS BASAIS, os CENTRÍOLOS, além de prolongamentos e apêndices celulares como os CÍLIOS e os FLAGELOS.
Os centríolos são estruturas pares de formato cilíndrico, cada um composto por nove trincas de microtúbulos.
Em cada trinca os microtúbulos são justapostos e as trincas são interligadas entre si através de pontes protéicas.
Em cada par, os centríolos se dispõem em ângulo reto um em relação ao outro.
As células que não estão em divisão apresentam um único par de centríolos, localizados próximo do núcleo e do Aparelho de Golgi formando o CITOCENTRO ou CENTROSSOMO em associação com o material granuloso existente em seu entorno.
Nas células que estão em divisão mitótica, cada par de centríolo se duplica na fase “S” do ciclo celular.
Durante o processo de duplicação celular, cada par de centríolo se movimenta para os polos opostos da célula e vão organizar o fuso mitótico.
