Células eucariontes

O corpo humano é formado por aproximadamente 37,2 trilhões de células, as quais estão unidas formando os tecidos, os órgãos e os sistemas respectivamente. Elas são consideradas as menores unidades estruturais e funcionais dos organismos. Unidade estrutural porque as células constituem os tecidos e os órgãos, e unidade funcional porque são capazes de exercer as funções básicas da vida, como metabolismo, produção de energia e reprodução.

As células eucariontes são aquelas que possuem carioteca, ou seja, seu núcleo é delimitado por uma membrana, além de possuírem vários tipos de organelas.

A estrutura básica de uma célula contém os seguintes elementos: membrana plasmática, citoplasma e núcleo.

Membrana plasmática

A membrana plasmática, membrana citoplasmática ou plasmalema é uma estrutura fina e porosa, formada por uma bicamada de lipoproteínas, que protege a célula e atua como um filtro, permitindo a passagem de substâncias pequenas e impedindo ou dificultando a passagem de substâncias grandes.

Para garantir a sua autonomia, manter certa independência do meio e a composição química interna favorável aos processos vitais, a membrana plasmática necessita de duas propriedades fundamentais: a semipermeabilidade e a seletividade. Essas duas propriedades possibilitam que a célula mantenha a composição do meio intracelular diferente da do meio extracelular.

A membrana plasmática possui aproximadamente 60% de proteínas e 40% de lipídios, sendo que essas proteínas podem estar associadas à bicamada lipídica de duas maneiras: como proteínas periféricas e como proteínas integrais.

As proteínas periféricas ficam aderidas à superfície da membrana, enquanto as proteínas integrais estão totalmente mergulhadas entre os fosfolipídios.

Os lipídeos presentes nas membranas celulares pertencem predominantemente ao grupo de fosfolipídeos (tais como fosfatidiltreonina, fosfatidilcolina, fosfatidilserina, esfingolipídios). No entanto, os glicolipídios, os esteróides e o colesterol também estão presentes.

A flexibilidade da membrana é dada pelo movimento contínuo dos fosfolipídios, que se deslocam sem perder o contato uns com os outros. As moléculas de proteínas também têm movimento, podendo se deslocar pela membrana, sem direção.

Os lipídios distribuem-se assimétricamente nas duas camadas e estão em constante movimentação. Eles movem-se ao longo do seu próprio eixo, num movimento chamado rotacional, e ao longo da camada. Temos também um outro movimento chamado flip-flop, que consiste em mudar de uma monocamada para outra, sendo este menos frequente.

A glicoproteína P é uma proteína transportadora transmembrana para vários fármacos, sendo responsável pelo transporte de várias moléculas, incluindo fármacos, através da membrana celular.

Glicocálix

O glicocálix é uma camada externa formada de glicoproteína, com uma espessura de 10 a 20 nanômetros, que protege a membrana plasmática e atua no reconhecimento celular, presente nos animais e em alguns protozoários.

Ele ajuda a identificar compatibilidades em transplantes, assim, quanto mais parecido for o glicocálix de uma pessoa com o de outra, maiores são as chances de compatibilidades num transplante.

Modelo mosaico fluido

O modelo mosaico fluido foi idealizado por Singer e Nicholson, em 1972, para descrever como os fosfolipídeos e as proteínas estão combinadas, formando a bicamada anfipática.

As moléculas anfipáticas são aquelas que possuem uma extremidade hidrofílica, solúvel em meio aquoso, e outra hidrofóbica, insolúvel em meio aquoso, porém solúvel em lipídios e solventes orgânicos.

Os fosfolipídios que formam a membrana apresentam duas regiões distintas: uma cabeça polar (hidrofílica) e uma cauda apolar (hidrofóbica). Eles se organizam de modo que sua cabeça fique voltada para a superfície aquosa e as caudas para o interior da dupla camada.

Os fosfolipídios mantêm-se em constante movimento, mas nunca perdem o contato uns com os outros. As proteínas também se movem, conferindo um grande dinamismo a essa membrana. Graças a essa constante movimentação das proteínas e fosfolipídios, diferentes mosaicos surgem, por isso o modelo recebeu o nome de mosaico fluído.

Tanto as proteínas como os lipídios são capazes de difundirem-se lateralmente através da membrana. Este movimento lateral foi inicialmente demonstrado em um experimento relatado por Larry Frye e Michael Edidin em 1970, que forneceu subsídios para o modelo do mosaico fluido.

Eles infundiram células humanas com células de camundongo em cultura e produziram células híbridas de humanos-camundongos. Logo após a fusão, as proteínas de humano e de camundongo estavam localizadas em duas diferentes metades das células híbridas.

No entanto, após um pequeno período de incubação a 37ºC, a proteína humana e de camundongo estavam completamente misturadas por toda a superfície celular, indicando que elas podiam mover-se livremente através da membrana plasmática.

Citoplasma

O citoplasma é a parte mais volumosa da célula, nele está o citosol ou hialoplasma formado por um material coloide (gel) composto de água, sais minerais, proteínas, glicose e ácido ribonucleico, e no citoplasma que ocorre a ciclose e a maioria das reações químicas.

A ciclose, movimento dentro da célula, é possível devido à presença de proteínas motoras como: a cinesina e a dineína, que, juntas aos microtúbulos e fibras de actina e miosina, proporcionam o deslocamento celular.

Citoesqueleto

O citoesqueleto é uma rede de fibras presentes no citoplasma constituído por filamentos de actina, filamentos intermediários e microtúbulos que dão sustentação e conformação à célula.

Filamentos de actina ou microfilamentos: são os mais finos, com cerca de 7 nanômetros de diâmetro, combinados numa estrutura que se assemelha a uma hélice dupla.

Os filamentos de actina podem montar-se e desmontar-se rapidamente, e esta propriedade permite que ele tenha um papel importante na motilidade celular.

Filamentos intermediários: são um tipo de elemento do citoesqueleto composto de múltiplos filamentos de proteínas fibrosas juntas, com um diâmetro entre 8 e 10 nanômetros.

Eles são considerados os filamentos mais estáveis do citoesqueleto, pois não são formados por monômeros ou dímeros, mas sim por estruturas filamentosas, ou seja, por proteínas fibrosas, como queratina, vimentina entre outras, dependendo do tecido. Isso significa que, em uma situação em que a célula se rompesse, enquanto a maior parte dos microtúbulos se solubilizaria, os filamentos intermediários permaneceriam intactos.

Diferente dos filamentos de actina, que podem crescer e desmontar-se rapidamente, os filamentos intermediários são mais permanentes e atuam essencialmente na função estrutural da célula. Eles são especializados em suportar tensão, e sua função inclui manter a forma da célula e ancorar o núcleo e outras organelas em seus lugares.

Microtúbulos: são os maiores entre os três tipos de fibras do citoesqueleto, com um diâmetro de cerca de 25 nm. Um microtúbulo é composto de proteínas tubulinas organizadas na forma de um tubo oco, como um canudo, e cada proteína tubulina consiste de duas subunidades, α-tubulina e β-tubulina.

Os microtúbulos, como os filamentos de actina, são estruturas dinâmicas: elas podem esticar e encolher rapidamente pela adição ou remoção de proteínas tubulina.

Também igualmente aos filamentos de actina, os microtúbulos têm direcionalidade, isto é, eles têm dois terminais que são estruturalmente diferentes um do outro. Numa célula, os microtúbulos têm um papel estrutural chave, ajudando a célula a resistir às forças de compressão.

Os microtúbulos sempre estão se organizando, sendo alongados em uma das extremidades, a chamada extremidade +. Além dela, existe a extremidade (-). As extremidades (-) dos microtúbulos são localizadas próximas ao centríolo e as (+) localizam-se na outra ponta.

Organelas

As organelas, organóides ou organitos são pequenos órgãos celulares, que possuem funções específicas, mas que mantêm uma integração entre si, sendo responsáveis pelo bom funcionamento das células.

No citoplasma encontramos as seguintes organelas: mitocôndrias, lisossomos, retículo endoplasmático rugoso e liso, ribossomos, complexo de Golgi, peroxissomos, centríolos e ácido ribonucléico.

Mitocôndrias

As mitocôndrias são organelas arredondadas ou alongadas responsáveis pela respiração celular, nela ocorre o ciclo de krebs que converte glicose em energia na forma de adenosina trifosfato – ATP.

A energia armazenada na adenosina trifosfato é usada pelas células para realizar suas diversas atividades, como movimentação, secreção e divisão mitótica.

Os músculos possuem muitas mitocôndrias, cerca de 2000 por célula, já as células adiposas são pobres em mitocôndrias, cerca de 40 por célula.

Lisossomos

Os lisossomos (limpeza) são organelas, originadas do complexo de Golgi, em formato de vesículas arredondadas, com inúmeras enzimas digestivas responsáveis pela digestão e reparo celular.

Os lisossomos contêm cerca de 50 diferentes enzimas digestivas com atividade máxima em pH ácido e, por isso, suas enzimas são conhecidas como hidrolases ácidas. Sendo os lisossomos ricos em enzimas digestivas, as células seriam facilmente destruídas se estas não estivessem confinadas em uma organela envolvida por membrana. Entretanto, como as enzimas lisossômicas só são ativas em pH ácido (5,0) e o citosol é neutro, a ruptura do lisossomo não leva à digestão da própria célula.

As principais enzimas presentes nos ribossomos são: protease, lipase, fosfolipase, sulfatase e nuclease.

Em síntese, essas organelas possuem duas funções principais:

Heterofagia: é o processo de digestão de partículas de origem externa à célula;

Autofagia: é o processo de reciclagem de macromoléculas e de outras organelas celulares envelhecidas.

O termo lisossomo é uma derivação das palavras gregas lise (destruição ou dissolução) soma (corpo). A descoberta dessa organela aconteceu em 1949, pelo citologista belga Christian de Duve, quando estudava os mecanismos de ação da insulina em células hepáticas.

O cientista e a sua equipe tinham como foco a enzima glicose 6-fosfatase e resolveram isolá-la pelo método de fraccionamento celular. Nesse processo, identificaram algumas organelas membranosas que foram denominadas de lisossomos.

Retículo endoplasmático

Os retículos endoplasmáticos são organelas membranosas, presentes somente em células eucariontes, que formam uma rede achatada. Este orgânulo foi descoberto em 1945 pelo citologista belga Albert Claude.

Retículo endoplasmático rugoso ou glanular: é uma estrutura formada por uma série de vesículas e cisternas interligadas que se encontram suspensas no citoplasma, contém ribossomos em suas paredes e atua na síntese e produção proteica. Vale destacar que, nos músculos, o retículo endoplasmático recebe a denominação de retículo sarcoplasmático.

O papel principal do RER é o processamento e a distribuição de proteínas. Na maioria das células eucariontes, as proteínas são transportadas para dentro do retículo durante sua síntese, nos ribossomos ligados à membrana; este transporte é simultâneo à tradução das proteínas. Os ribossomos são direcionados a se ligar à membrana do retículo pela sequência de aminoácidos da cadeia polipeptídica que está sendo sintetizada, a sequência-sinal.

Esta sequência é formada pelos 20 aminoácidos iniciais da cadeia polipeptídica, assim que esta sequência-sinal emerge do ribossomo, ela é reconhecida por uma partícula reconhecedora do sinal (PRS). A PRS liga-se ao ribossomo e a síntese é interrompida, recomeçando quando o ribossomo se liga ao RE pelo receptor da PRS existente na membrana.

Após a ligação do ribossomo com a membrana do retículo, a PRS é liberada e reinicia a tradução com o crescimento da cadeia polipeptídica gradativamente transferida para o lúmen do retículo. Estas proteínas sintetizadas por ribossomos associados ao RE podem ser proteínas de membrana, de secreção ou lisossomais.

As proteínas destinadas a serem incorporadas na membrana plasmática ou nas membranas do RE, do Golgi ou dos lisossomos são inicialmente inseridas na membrana do RE, em vez de serem liberadas no lúmen.

Retículo endoplasmático liso ou agranular: está ligado ao retículo endoplasmático rugoso, não possuem ribossomos em suas paredes e, atuam na produção de lipídios, no metabolismo dos carboidratos e detoxificação de substâncias tóxicas. Além disso, o retículo endoplasmático liso também está envolvido no armazenamento de íons de cálcio.

Ribossomos

Os ribossomos são estruturas citoplasmáticas muito pequenas, que mede cerca de 20 a 30 nanômetros de diâmetros, em formato de grânulos, e que ficam livres no citoplasma ou aderidos ao retículo endoplasmático rugoso. Eles são formados por um complexo de proteínas associado à molécula de RNA ribossômico ou ribossomal.

Alguns autores classificam os ribossomos como organelas não membranosas, outros, no entanto, preferem não atribuir a denominação de organela a essas estruturas devido à sua ausência de membrana celular.

Todos os seres vivos possuem ribossomos em suas células, ou seja, tanto os seres eucariontes quanto os procariontes dispõe dessa estrutura. Entretanto, os ribossomos nos seres eucariontes são maiores e mais complexos do que nos seres procariontes.

Os ribossomos possuem duas subunidades que são separadas por um RNA mensageiro: a subunidade maior 60S e a subunidade menor 40S.

Subunidade maior ou 60S: contém o sítio A (aminoácido), sítio P (polipeptídicos) e sítio E (saída, exit).

No sítio P, temos uma molécula de RNA transportador ligada à cadeia polipeptídica em formação. No sítio A, verifica-se a presença de uma molécula de RNA transportador portando o próximo aminoácido que será adicionado à cadeia em formação. Por fim, temos o sítio E, que é o local onde o RNA transportador, agora sem transportar um aminoácido, deixa o ribossomo.

Subunidade menor ou 40S: contém um sítio para a ligação e leitura do RNA mensageiro, com a função de fazer a correspondência entre o RNA mensageiro e o RNA transportador.

As duas subunidades são formadas separadamente no núcleo, porém não se unem nesse local, migrando em direção ao citosol de maneira independente. É no citosol que elas, ligadas a uma molécula de RNA mensageiro, formarão um ribossomo funcional, ou seja, capaz de sintetizar proteínas.

Vale salientar que, tanto em organismos procariontes quanto em organismos eucariontes, as subunidades irão juntar-se apenas após a ligação da subunidade menor a uma molécula de RNA mensageiro.

A classificação dos ribossomos em S é devido à unidade chamada Svedberg, que oferece uma forma de medir o tamanho com base na taxa de sedimentação de uma partícula sob aceleração, ou seja, o quão rápido uma partícula de determinado tamanho e formato sedimenta (se estabelece no fundo de uma solução).

Dessa maneira, o Svedberg não é baseado no sistema internacional de unidades (SI), mas é, na verdade, uma medida de tempo que equivale a exatamente 10-13 segundos (100 femtossegundos no Sistema Internacional).

Os ribossomos atuam na síntese das proteínas, ou seja, faz a união dos aminoácidos, formando os peptídeos. Essa sínese pode ser dividida em três etapas: início, elongação e término.

Complexo de Golgi

O complexo de Golgi ou golgiense foi descoberto pelo neuro-histologista italiano Camilo Golgi, em 1898, ele é formado por sacos membranosos, achatados, de formato curvo e empilhados que serve para armazenar as substâncias, principalmente proteínas, produzidas pelo retículo endoplasmático rugoso, numa relação de interdependência.

Além disso, ele realiza modificações pós-traducionais das proteínas, tais como:

– Glicosilação: adição de carboidratos mais complexos;

– Formar glicolipídios: que irão compor a membrana plasmática;

– Formar proteoglicanas: proteínas fortemente glicosadas e, portanto, com alto peso molecular, que compõe a matriz extracelular dos tecidos conjuntivos;

– Sulfatação de proteoglicanas: adição de sulfatos para conferir carga negativa e natureza ácida à molécula;

– Fosforilação: adição de fosfatos às proteínas destinadas aos lisossomos.

Ele possui duas faces: a face cis e face trans.

Face cis ou convexa: é a face de entrada que recebe e transformam as moléculas de proteínas e os lipídios;

Face trans ou côncava: é a face de saída onde ocorre a maturação e a liberação dessas moléculas.

O complexo golgiense é bastante abundante e desenvolvido nas células cuja função é a secreção de moléculas.

Peoxissomos

Os peroxissomos são bolsas membranosas arredondadas que possuem algumas enzimas digestivas e atuam na oxidação dos ácidos graxos, atuando no processo de desintoxicação celular.

Quase todas as células eucarióticas possuem peroxissomos, que contêm enzimas oxidativas, como a catalase e urato oxidase. Assim como as mitocôndrias, os peroxissomos são uma das principais organelas que utilizam oxigênio (ISLINGER et al., 2018).

Centríolos

Os centríolos ou centro celular são organelas citoplasmáticas que ficam localizadas próximas ao núcleo, possuem microtubos e atuam na separação do material genético durante a divisão celular (mitose e meiose), além de originar flagelos e cílios.

Os centríolos ficam situados próximos ao núcleo, em uma região chamada de centrossomo, organizados em pares e perpendiculares uns aos outros.

Um conjunto de microtúbulos compostos por proteínas globulares alfa e beta em ordenação padrão: são nove grupos, cada um composto por três microtúbulos, conectados por proteínas chamadas de dineínas.

Núcleo

O núcleo da célula foi descrito pelo botânico britânico Robert Brown, em 1831, descobridor também do movimento browniano. Ele é o centro de controle da célula, nele está o nosso material genético, o ácido desoxirribonucleico – DNA, composto por cromossomos com um formato variável, geralmente arredondado ou alongado.

Cada tipo de espécie tem seu próprio número característico de cromossomos, os humanos, têm 46 cromossomos, divididos em 23 pares, nas células somáticas, já as células germinativas (espermatozóides e óvulos) possuem apenas 23 cromossomos cada uma.

Todos os 22 primeiros pares de cromossomos humanos, são chamados de cromossomos autossomos. Isso significa dizer que eles desenvolverão características que são comuns a todos os indivíduos daquela espécie.

O par de número 23, que são representados por letras (X e Y), são os responsáveis por dizer a qual sexo aquele indivíduo pertence: masculino ou feminino.

Respiração celular

A respiração celular é o processo bioquímico que ocorre na célula para obtenção de energia, atividade essencial para as funções vitais, ela pode ser realizada de duas formas: a respiração aeróbia e a respiração anaeróbia.

Os três principais sistemas de produção de energia para a ação do músculo esquelético são: aeróbio, anaeróbio alático e anaeróbio lático.

Respiração aeróbica

A respiração aeróbia ocorre uma queda das ligações entre as moléculas liberando energia e pode ser dividido em três fases: glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa.

Respiração anaeróbica

A respiração anaeróbia ocorre com microrganismos que são incapazes de realizar a respiração aeróbia pois não possuem as enzimas que participam do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória.

Divisão celular

Todos os organismos passam por divisões celulares que permanecem por toda a vida, esse processo, além de possibilitar a formação de órgãos e tecidos, também é responsável pela reposição de células danificadas ou mortas.

Interfase

A interfase é a fase em que ocorre a preparação para a divisão celular, ou seja, a célula que está em constante e intensa atividade organiza-se, produzindo substâncias, realizando processos químicos e físicos e desempenhando suas funções, pois elas precisam crescer para que ocorra a divisão.

Fase divisional

A fase divisional representa a maior parte do ciclo celular, ela ocorre por influência de diversos fatores genéticos que possibilitam a divisão em duas formas: mitose ou meiose.

Transporte molecular

O transporte molecular refere-se ao movimento de moléculas, íons ou outras partículas através de membranas celulares ou dentro de um meio líquido. Esse processo é essencial para a manutenção da homeostase (equilíbrio interno) das células e para o funcionamento adequado dos organismos vivos e pode ocorrer de forma ativa ou passiva.

Transporte ativo

O transporte ativo é aquele caracterizado pelo consumo de energia na passagem de moléculas pela membrana plasmática. Isso ocorre contra seu gradiente de concentração, ou seja, de onde estão menos concentradas para onde estão mais concentradas.

Transporte ativo pimário: utiliza ATP no transporte de moléculas.

Transporte ativo secundário: utiliza uma molécula carreadora ativa como carona, as co-transportadoras, isto é, utiliza o gradiente eletroquímico de uma substância previamente estabelecido para impulsionar o transporte de outra substância contra seu gradiente de concentração.

Transporte passivo

O transporte passivo é aquele caracterizado pela passagem natural de pequenas moléculas pela membrana plasmática, sem gasto de energia. Ele ocorre através dos movimentos cinéticos normais da matéria, tanto no interior da célula quanto entre as células.

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