Citologia
A fronteira das células
No mundo de hoje, é comum
pensarmos em um país como sendo uma porção de terra delimitada espacialmente
das demais pela presença de uma fronteira. Vamos pensar no caso do Brasil.
Estamos rodeados de mar em metade do nosso território
e, na outra metade, fazemos fronteira terrestre com outros nove países da América
do Sul. Em suas fronteiras, todos os países instalam uma alfândega, que é uma
repartição governamental de controle do movimento de entradas e saídas das
pessoas e de mercadorias para o exterior ou deles provenientes.
Com as células não é
diferente. Cada uma delas tem uma “área de fronteira”, representada pela
membrana plasmática e, nesta área, as células também possuem o seu “posto
alfandegário”, as proteínas. Assim como nas aduanas das fronteiras entre os
países, essas proteínas são as responsáveis pelo reconhecimento de substâncias
vindas de dentro ou de fora da célula como, por exemplo, hormônios.
O trabalho realizado por uma
célula é semelhante ao que acontece em uma fábrica, como a de televisores, por
exemplo. Através de portões, dá-se a entrada de diversos tipos de peças
destinadas as linhas de montagem. Para a fabricação e a montagem dos aparelhos,
são necessários energia e operários habilitados. É preciso, ainda, um setor de
embalagem para preparar a expedição do que é produzido e uma diretoria para
comandar todo o complexo fabril e manter o relacionamento com o mundo externo.
Tudo dentro dos limites representados pelo muro da fábrica.
A célula possui setores
semelhantes aos de uma fábrica. Um limite celular, representado pela membrana
plasmática, separa o conteúdo da célula, o citoplasma, do meio externo. O
citoplasma, constituído por organoides e hialoplasma (ou citosol), um material
viscoso representa o setor produtivo. Um núcleo contendo o material genético
representa “a diretoria” da célula.
Os limites da célula viva
Uma célula viva é
um compartimento microscópico, isolado do ambiente por pelo menos uma barreira:
a membrana plasmática. Está é uma película extremamente fina e delicada, que
exerce severa “fiscalização” sobre todas as substâncias e partículas que entram
e saem da célula.
Dada a relativa fragilidade da
membrana plasmática, a maioria das células apresenta algum tipo de envoltório
que dá proteção e suporte físico à membrana. Entre esses envoltórios
destacam-se o glicocálix, presente na maioria das células animais, e a parede
celulósica, presente em células de plantas e de algumas algas.
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Se
isolássemos uma célula de nosso corpo, notaríamos que ela esta envolta por
uma espécie de malha feita de moléculas de glicídios (carboidratos)
frouxamente entrelaçadas. Esta malha protege a célula como uma
vestimenta: trata-se do glicocálix (do grego glykys, doce,
açúcar, e do latim calyx, casca envoltório).
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Diversas funções
têm sido sugeridas para o glicocálix. Acredita-se que, além de ser uma proteção
contra agressões físicas e químicas do ambiente externo, ela funcione como uma
malha de retenção de nutrientes e enzimas, mantendo um microambiente
adequado ao redor de cada célula. Confere às células a capacidade de se
reconhecerem, uma vez que células diferentes têm glicocálix formado por
glicídios diferentes e células iguais têm glicocálix formado por glicídios
iguais.
Parede celulósica
As células vegetais possuem um
envoltório externo, espesso e relativamente rígido: a parede celulósica,
também chamada membrana esquelética celulósica;
Constituição da parede
celulósica
A parede das células vegetais
é constituída por longas e resistentes microfibrilas do polissacarídeo
celulose. As microfibrilas celulósicas se mantêm unidas por meio de uma matriz
formada por glicoproteínas (proteínas ligadas a açucares), hemicelulose e
pectina (polissacarídeos).
A estrutura molecular da
parede celulósica aplica o mesmo princípio do concreto armado, no qual longas e
resistentes varetas de ferro estão mergulhadas em uma argamassa de cimento e
pedras.
Na parede celular, as
microfibrilas de celulose correspondem às varetas de ferro do concreto,
enquanto as glicoproteínas e os polissacarídeos da matriz correspondem à
argamassa.
Membrana celular
(membrana plasmática ou membrana citoplasmática ou plasmalema)
Toda
a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta uma membrana que isola do
meio exterior: a membrana plasmática. A membrana plasmática é tão fina (entre 6
a 9 nm) que os mais aperfeiçoados microscópios ópticos não conseguiram torná-la
visível. Foi somente após o desenvolvimento da microscopia eletrônica que a
membrana plasmática pode ser observada. Nas grandes ampliações obtidas pelo
microscópio eletrônico, cortes transversais da membrana aparecem como uma linha
mais clara entre duas mais escuras, delimitando o contorno de cada célula.
Constituição química da membrana plasmática
Estudos com membranas plasmáticas isoladas
revelam que seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e
proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm
constituição lipoprotéica.
A organização molecular da membrana plasmática
Uma vez identificados os
fosfolipídios e as proteínas como os principais componentes moleculares da
membrana, os cientistas passaram a investigar como estas substâncias estavam
organizadas.
O modelo do mosaico fluído
A disposição das moléculas na
membrana plasmática foi elucidada recentemente, sendo que os lipídios formam
uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína.
A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as
proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico.
Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu
o nome de Modelo Mosaico Fluido.
Os fosfolipídios têm a função
de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As
membranas plasmáticas de um eucariócitos contêm quantidade particularmente grande
de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as
propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis
planos de esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos
fluida.
O modelo do mosaico
fluído
Funções das proteínas na membrana
plasmática
As proteínas da membrana
plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos
mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a
passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como
receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam
alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um
tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.
- Proteínas de adesão: em células adjacentes, as
proteínas da membrana podem aderir umas às outras.
- Proteínas que facilitam o transporte
de substâncias entre células.
- Proteínas de reconhecimento: determinadas glicoproteínas
atuam na membrana como um verdadeiro “selo marcador”, sendo identificadas
especificamente por outras células.
- Proteínas receptoras de
membrana.
- Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na
difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias,
ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela
substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de
nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos
que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é
necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte
ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.
- Proteínas de ação enzimática: uma ou mais proteínas podem
atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem
parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
- Proteínas com função de
ancoragem
para o citoesqueleto.
Transporte pela Membrana
Plasmática
A capacidade de uma membrana de
ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define sua permeabilidade.
Em uma solução, encontram-se o solvente (meio líquido dispersante) e o soluto
(partícula dissolvida). Classificam-se as membranas, de acordo com a
permeabilidade, em 4 tipos:
a) Permeável: permite a passagem do solvente
e do soluto;
b) Impermeável: não permite a passagem do
solvente nem do soluto;
c) Semipermeável: permite a passagem do solvente,
mas não do soluto;
d) Seletivamente permeável: permite a passagem do solvente e
de alguns tipos de soluto (membrana plasmática).
A passagem aleatória de
partículas sempre ocorre de um local de maior concentração para outro de
concentração menor (a favor do gradiente de concentração). Isso se
dá até que a distribuição das partículas seja uniforme. A partir do momento em
que o equilíbrio for atingido, as trocas de substâncias entre dois meios
tornam-se proporcionais.
A passagem de substâncias através
das membranas celulares envolve vários mecanismos, entre os quais podemos
citar:
1. Transporte passivo: Osmose, difusão simples e difusão facilitada.
2. Transporte ativo: Bomba de sódio e potássio.
3. Endocitose e exocitose: Fagocitose, pinocitose.
1.Transporte
passivo - também
chamado de difusão
é o mecanismo de passagem
natural de pequenas moléculas através da membrana plasmática que ocorre sem gasto de energia. Em outras palavras, a difusão implica em movimentos moleculares
aleatórios da molécula da substância pelos espaços intermoleculares da membrana
ou em combinação com proteína carreadora, sendo que a energia geradora da
difusão é a energia do movimento cinético normal da matéria.
Difusão Simples Este tipo de transporte passivo é classificado
como o movimento cinético molecular de moléculas ou íons através de
pertuito (passagem estreita) da membrana ou dos espaços intermoleculares, sem necessidade de fixação a proteínas carreadoras (condutoras ou carregadoras) da membrana.
Sua velocidade é determinada pela quantidade existente da substância a ser transportada, pela velocidade do movimento cinético e pelo número de
pertuitos da membrana através dos quais a molécula ou íon pode passar.
Pode ocorrer através da membrana
por dois percursos: pelo interstício (intervalo entre uma célula e outra) da
bicamada lipídica ou pelos canais aquosos de algumas proteínas de transporte.
No primeiro caso, o fator mais importe para determinar com que rapidez uma
substância irá atravessar essa bicamada lipídica é a lipossolubilidade (dissolução
em gordura) da substância.
Mesmo a água sendo extremamente insolúvel nos lipídeos da membrana, ela atravessa facilmente a membrana celular; em parte, passando de
modo direto, através da bicamada lipídica e, em sua maior parte, pelas
proteínas de canal. Acredita-se que as moléculas de água sejam suficientemente
pequenas e que sua,energia cinética seja grande o bastante para que elas possam, simplesmente,
penetrar como projéteis na parte lipídica da membrana, antes que sua
característica hidrofóbica consiga detê-las.
Difusão
Facilitada - Este tipo de difusão, também chamada de difusão
mediada por carreadores, implica a interação das moléculas ou íons com
proteína carreadora que facilita sua passagem através da membrana,
provavelmente por se fixar quimicamente a ela e se deslocar, através da
membrana, nessa forma fixada.
Este tipo de difusão difere da
anterior (da difusão simples) por um canal aberto do seguinte modo: embora a
velocidade da difusão por um canal aberto aumente na proporção direta da
concentração da substância difusora, na difusão facilitada à velocidade de
difusão tende a um máximo, com o aumento da concentração da substância.
Osmose - A água é de longe, a substância mais abundante
que se difunde através da membrana celular. Contudo, sob certas circunstâncias,
pode desenvolver-se uma diferença de concentração para a água através de uma
membrana, exatamente do mesmo modo que isso pode ocorrer para outras
substâncias. Quando isso acontece, ocorre realmente, movimento efetivo de água
através da membrana celular, fazendo com que a célula murche ou inche,
dependendo da direção desse movimento efetivo. Esse processo de movimento
efetivo da água, causado por diferença de concentração da própria água, recebe
o nome de osmose.
2.
Transporte
Ativo ocorre quando a membrana celular transfere moléculas ou íons contra um gradiente
de concentração, ou contra um gradiente elétrico ou de pressão.
Dentre as diversas substtâncias são transportadas ativamente, através das membranas celulares, encontram-se
os íons sódio, potássio, cálcio,
ferro,hidrogênio,
cloreto, iodeto, urato, diversos açúcares e grande parte dos aminoácidos.
O transporte ativo depende de protínas transportadoras,
que atravessam a membrana, de modo semelhante à difusão facilitada. No entanto, no transporte
ativo, a proteína transportadora funciona de modo distinto, pois ela é capaz
de transferir energia para a substância transportada, com o objetivo de que
possa mover-se contra o gradiente eletroquímico.
Um dos mecanismos mais conhecidos
e mais estudados de transporte
ativo primário é a
bomba de sódio e potássio, proceso que bombeia os íons sódio (Na+)
para fora, através da membrana celular, enquanto que, ao mesmo tempo, bombeia
os íons potássio (K
+) de fora para dentro da célula. Essa
bomba é encontrada em todas as células do organismo e é responsável
pela manutenção das diferenças
de concentração de sódio e de potássio através da membrana celular, além
de estabelecer um potencial elétrico negativo no interior das células.
Uma das mais importantes funções
da bomba Na+/K+ é a de controlar o volume das células.
Sem essa função da bomba, grande parte das células iria inchar até estourar. O
mecanismo para o controle de volume é o seguinte: no interior da célula existe
grande número de proteínas e de outros compostos orgânicos que não podem sair
dela. A maior parte desses compostos possui carga negativa e, consequentemente,
eles agregam íons positivos ao seu redor. Todas essas substâncias atuam deste
modo, com o propósito de gerar osmose de água para o
interior da célula; caso isso não fosse impedido, a célula iria inchar até
estourar. No entanto, a bomba Na+/K+ impede que isso
ocorra, bombeando três íons de Na+ para o exterior da célula,
enquanto bombeia dois íons K+ para o interior.
Endocitose (Fagocitose e Pinocitose) e
Exocitose
Apesar
do nome complicado, esses são dois processos muito comuns no nosso corpo, que ocorrem
constantemente dentro de nossas células. Assim como a Difusão Simples, Facilitada e a Osmose,
esses são mecanismos de transporte de moléculas do meio intracelular para o extracelular
e vice e versa.
A
grande diferença entre os nomes acima é o tamanho das moléculas. Os tipos de
Difusão e a Osmose transportam substâncias pequenas, capazes de passar pela
membrana ou pelas proteínas transportadoras. Já na Endocitose e na Exocitose, é
feito o transporte de moléculas maiores ou de maiores quantidades de material.
.Endocitose
-É o processo em que a célula incorpora um material para depois diferi-lo. Pode
ser de dois tipos: a fagocitose e a pinocitose.
O primeiro está relacionado a partículas grandes como microrganismos e é
realizado por muitos organismos unicelulares e macrófagos. Já o segundo tipo
está relacionado a moléculas menores dissolvidas em água, sendo realizado por
quase todas as células.
O material que é incorporrado
fica numa vesícula que recebe o nome de fagossomo ou pinossomo,
dependendo do tipo de endocitose. Em seguida essa vesícula se funde ao lisossomo
que com a ajuda de suas enzimas, digere o material. Nesse processo, chamado de heterofagia,
a vesícula recebe o nome de vacúolo digestivo.
Geralmente o que é incorporado pela célula por endocitose vira alimento.
Exocitose - .Depois que o material incorporado é
digerido, sobram alguns resíduos que precisam ser eliminados. É justamente isso
o que a exocitose faz. Esse resíduo fica numa estrutura chamada
vacúolo
residual. Através da exocitose ele se funde a membrana plasmática e é
eliminado da célula num processo chamado
clasmocitose. Existem
casos em que a célula elimina secreções que atuam em outras partes do corpo
de seres multicelulares.
Bibliografia
Só biologia.com.br; infoescola.com;
essaseoutras.com.br.
