Biologia Celular (antiga Citologia) é a parte da Biologia que estuda todas as organelas celulares e seus comportamentos. Procura diferenciar as células tanto animais como vegetais, observando também as grandes semelhanças.

Histórico

1590: Invenção do microscópio pelos holandeses Francis e Zacarias Janssen, fabricantes de óculos. Seu microscópio aumentava a imagem de 10 a 30 vezes e foi usado pela primeira vez para observar pulgas e insetos.

1665: Robert Hooke, em seu trabalho Micrografia, relatou pequenas cavidades ("cells") em cortes de cortiça, de onde se originou o termo célula.

1674: Leeuwenhoek observou diversas estruturas unicelulares: espermatozóides de peixes, hemácias. Um dos maiores colecionadores de lentes da época, foi o primeiro a observar os micróbios.

1831: Robert Bown pesquisando células de orquídeas, descreveu o núcleo celular.

1838 - 1839: Schwann emitiram a Teoria Celular: "Todos os seres vivos (animais e vegetais) são formados por células."

1858: Virchow emitiu o aforismo ominis cellula et cellula - toda célula provém de outra preexistente.

1962: Watson e Crick, estabeleceram o modelo da molécula do DNA, recebendo, em função disso, o prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia.

Tamanho e formas das células

As dimensões das células variam de espécie, contudo a maioria tem tamanho inferior ao do poder de resolução do olho humano. Em geral, as células oscilam entre 0,1 mícron e 1mm.

As células podem ser:

- Microscópicas: a absoluta maioria.

- Macroscópicas: Alga Nitella, fibras de algodão, células de urtiga, fibras de linho. Os exemplos são poucos numerosos. A forma é muito variada.

Leis Celulares

Lei da constância do volume celular ou lei de Driesch

O volume é constante para todas as células de um mesmo tecido, em todos os indivíduos da mesma espécie e mesmo grau de desenvolvimento (ou seja, mesma idade).

De acordo com essa lei, o volume celular independe do tamanho do indivíduo. De fato, analisando-se células hepáticas de um anão e de um gigante, pode-se verificar que, nos dois casos, o volume das células é o mesmo. Isso significa que a diferença no tamanho dos órgãos deve-se ao número de células que, no gigante, é muito maior. A lei de Driesch não se aplica às chamadas células permanentes.

Lei de Spencer

Segundo Spencer, a superfície de uma célula varia de acordo com o quadrado da dimensão linear e o volume com o cubo da mesma.

Sepencer imaginou uma célula cúbica que, inicialmente, possuía arreste de 1 mícron. Calculando a superfície e o volume do cubo temos:

     S = 6a²     >     6(1)² = 6 u²I=     V = a³       >     (1)³ = 1u³

Se essa célula crescer e a aresta passar a 2 mícrons, superfície e volume são diferentes.

     S = 6a²     >     6(2)² = 24u²II=     V = a³       >     (2)³ = 8u³

Note-se portanto, que enquanto a superfície aumentou 4 vezes, o volume aumentou 8 vezes. Esse aumento desproporcional do volume faz com que a célula tenha um excesso de citoplasma, que a força a entrar em divisão celular.

A Lei de Spencer é um fator mitógeno (leva a célula à divisão).

Classificação de Bizzozero

Conforme a sua duração no organismo, as células podem ser classificadas em:

Células lábeis: células dotadas de ciclo vital curto. Continuamente produzidas pelo organismo, permitem o crescimento e a renovação constante dos tecidos onde ocorrem. Exemplos: glóbulos brancos (leucócitos), glóbulos vermelhos (hemácias ou eritrócitos) e células epiteliais (revestimento).

Células estáveis: células dotadas de ciclo vital médio ou longo, podendo durar meses ou anos. Produzidas durante o período de crescimento do organismo essas células só voltam a ser formadas em condições excepcionais, como na regeneração de tecidos (uma fratura óssea, por exemplo). Dentre as células estáveis, podemos citar: osteócitos (ósseas adultas), hepatócitos (células do fígado), células pancreáticas, musculares lisa etc.

Células permanentes: células de ciclo vital muito longo, coincidindo, geralmente, com o tempo de vida do indivíduo. São produzidas apenas durante o período embrionário. Na eventual morte dessas células, não há reposição, uma vez que o indivíduo nasce com o número completo e necessário de suas células permanentes. Essas células simplesmente aumentam de volume (exceção à lei de Driesch), acompanhando o crescimento do indivíduo. Como permanentes, podemos citar as células nervosas (neurônios) e as células musculares estriadas.

Observação de Células

Os instrumentos que permitem uma visualização da célula são ditos microscópios. Podemos observar as células:

- In vivo: observação de células em seu estado natural.

- Supravital: observação da célula após tratamento com substâncias químicas que não decomponham as células, deixando-as vivas.

- Post-mortem: observação de células fixadas, isto é, substâncias que provocam a morte da célula, sem perda de sua arquitetura normal.

Geralmente, após fixadas, as células são coradas.

- Corantes: substâncias portadoras de grupos químicos coloridos, utilizados somente em microscopia óptica, que identificam determinada estrutura celular.

Principais Corantes

- DNA - Feulgem

- Verde Janus Beta - mitocôndrias

- Hematoxilina - centríolos, retículos endoplasmático

- Sais de Ag+, Os, U - complexo de Golgi

- Reativo de Schiff - polissacarídeos (técnica de PAS)

- Sudam III - gorduras

Níveis de organização celular

O surgimento da célula, como se a conhece, resulta de um processo de transformação que durou milhões de anos.

No início desse processo,estão os primeiros seres vivos, que passaram a desenvolver mecanismos, cada vez mais eficientes de captação, armazenamento e liberação de energia, para realizar sua atividades. Ainda há seres vivos formados por apenas uma célula e também alguns que não são formados por células, chamados vírus.

Vírus

Não são constituídos por células, embora dependam delas para a sua multiplicação.

Não possuem enzimas e, portanto, nem metabolismo próprio, necessário à formação de novos vírus. Então, são parasitas intracelulares obrigatórios, formados apenas por um dos ácidos nucléicos (DNA e RNA), envolvido por um revestimento protéico.

Os vírus que atacam os animais não atacam as células vegetais e vice-versa. Os vírus das bactérias são chamados bacteriófagos ou, simplesmente, fagos.

Vírus (do latim — veneno): identificados em 1892 por Ivanovitch (botâncio russo) quando pesquisava folhas de fumo. Os vírus quando fora de organismos, possuem a forma de crisais (matéria, bruta). Voltam à atividade normal quando introduzidos em organismos.

Protocarontes (Reino Monera)

(Sem envoltório - carioteca)

Pleuropneumonias ou micoplasma (PPLO)

Microorganismos unicelulares patogênicos são as menores e mais simples células conhecidas atualmente (0,125 a 0,150 mícrons de diâmetro). Apresentam metabolismo próprio e são agentes infecciosos de diversos animais.

Ricketsias

Microorganismos patogênicos e agentes infecciosos intracelulares muito pequenos (0,3 a 0,5 mícrons de diâmetro), são causadores de várias doenças no homem.

Semelhante às bactérias, considerados como intermediários entre os vírus e elas.

Bactérias

Seres unicelulares microscópicos, isolados ou coloniais, encontradas em todos os ambiente: água, solo, ar e orgânico. A maioria de vida livre e heterotrófica, muitas exercem importante papel no ciclo do nitrogênio na natureza.

Outras, no entanto, são agentes patogênicos, causando numerosas infecções no homem, com tuberculose, pneumonia, lepra, meningite, tétano e outras.

Eucariontes

Essas células têm duas partes bem distintas: o citoplasma, envolvido pela membrana plasmática, e o núcleo, envolvido pela carioteca.

Membrana Plasmática

Conceito

É uma fina película, invisível ao microscópio óptico (MO) e visível ao microscópio eletrônico. De contorno irregular, elástica e lipoprotéica, apresenta um caráter seletivo, isto é, atua "selecionando" as substâncias que entram ou saem da célula, de acordo com suas necessidades.

A membrana plasmática é conhecida também como citoplasmática, celular ou plasmalema.

Características

- Ocorre em todas as células animais e vegetais.

- Tem 75 Angstron de espessura.

- Visível apenas ao microscópio eletrônico.

- Tem composição química lipoprotéica (predominante).

- Possui capacidade de regeneração (sofrendo pequena lesão, é capaz de recompor a parte perdida antes que o citoplasma extravase).

- Permeabilidade seletiva.

Estrutura

Em 1954, Dawson e Danielli criaram um modelo que sugere a existência de quatro camadas moleculares: duas externas, constituídas de proteínas, envolvendo duas camadas internas, formadas de lipídios.

Em 1972, Singer e Nicholson, baseados em informações acumuladas com as pesquisas de outros cientistas, elaboraram, para a estrutura da membrana, um novo modelo, chamado mosaico fluido, hoje aceito por todos os autores. Segundo esse modelo, três substâncias participam da estrutura da membrana: lipídios, proteínas e uma pequena fraça de glicídios. Por isso, o nome mosaico. Os lipídios são principalmente fosfolipídios e colesterol; as proteínas são do tipo globular e os glicíios, pequenas cadeias com até quinze unidades de monossacarídeos. Algumas proteínas da membrana teriam papel enzimático, podendo, inclusive, alterar a sua forma e, assim, abrir ou fechar uma determinada passagem, de maneira a permitir ou impedir o fluxo de certas substâncias. Além do papel de "portões", exercido por algumas proteínas, as moléculas presentes na membrana estariam em constante deslocamento, conferindo à estrutura intenso dinamismo. Daí serem chamadas de mosaico fluido.

Observação: os modelos de membranas propostos são panas teóricos; o único fato que se tem certeza é que, ao ME, a membrana celular é trilaminar.

Ao microscópio eletrônico, em cortes extremamente finos, a membrana plasmática apresenta uma estrutura tríplice, sendo constituída por duas faixas densas, cada qual com aproximadamente 20 angstrons de espessura, e uma faixa central clara com 35 Angstrons de espessura. A essa estrutura tríplice deu-se o nome de unidade de membrana.

Unidade de membrana de Robertson

A membrana celular também reveste estruturas celulares.

- carioteca

- lisossomos

- complexo de golgi

- cloroplasto

- mitocôndria

- retículo endoplasmático

Todas as estruturas acima são formadas por membranas idênticas à membrana plasmática.

Propriedades da membrana

Decorrentes das proteínas:

- baixa tensão superficial;

- resistência mecânica;

- elasticidade

Decorrentes dos lipídios:

- alta resistência elétrica;

- alta permeabilidade a substâncias lipossolúveis.

Especializações da membrana

Na membrana celular existem estruturas especializadas em aumentar a absorção de substância e a aderência entre as células ou para melhorar movimentos celulares. Algumas especializações são microvilosidades, desmossomos, interdigitações, cílios e flagelos.

Microvilosidades - dobras da membrana plasmática na superfície da célula, voltadas para a cavidade do intestino. Calcula-se que cada célula possua em média 3.000 microvilosidades.

Como conseqüência, há um aumento apreciável da superfície da membrana em contato com o alimento. Isso permite, por exemplo, uma absorção muito mais eficiente do alimento ingerido.

Desmossomas (Macula Adhaerens) - aparecem nas superfícies de contato das células que estão intimamente unidas. Têm a finalidade de aumentar a coesão do tecido, mantendo as células firmemente unidas.

Verificou-se ao microscópio eletrônico que, ao nível dos desmossomos, as membranas aparecem mais espessas, em forma de linhas densas escuras. No local desse espessamento no citoplasma de cada célula, há um acúmulo de material granuloso. Desse local, irradiam-se microfibrilas para o citoplasma, a curta distância. Essas microfibrilas, ou tonofibrilas, são compostas por tonofilamentos. Entre as microfibrilas das duas células. A metade de um desmossomo é chamado hemidesmossomo.

Interdigitações - nas células epiteliais, com as que revestem a nossa pele, a membrana apresenta conjuntos de saliências e reentrâncias, denominadas interdigitações, que possibilitam o encaixe entre elas.

Parede celular

Na célula vegetal, existe, por fora da membrana plasmática, um reforço externo, formado, geralmente, por celulose. A parede celular não existe nas células dos animais. Nos fungos, a parede celular é formada de quitina.

Observação: nas células animais encontramos um envoltório externo chamado glicocálix, formado pela presença de glicídios presos nas proteínas e nos lipídios, que se tornam glicoproteínas e glicolipídios, respectivamente. Essas coberturas recebem o nome de glicocálix e são responsáveis pela união de células e pelo reconhecimento de células estranhas ou microorganismos estranhos.

Transportes pela membrana

Transporte em massa

Endocitose

As endocitoses compreendem os processos através dos quais a célula adquire, do meio externo, partículas grandes ou macromoléculas que, normalmente, não seriam absorvidas através do processo de permeabilidade seletiva, com a seguir:

Nos processos de endocitose, a membrana plasmática deforma-se, projetando-se ou invaginando-se. Há dois tipos de endocitose: fagocitose e pinocitose.

Fagocitose

Do grego phagein = comer e kytos = célula, corresponde à inclusão de partículas sólidas pela célula, através de emissão de pseudópodos.

Esse processo é importante, não só para a nutrição da célula, com também para a defesa. Os protozoários, por serem unicelulares, nutrem-se por esse processo. Um exemplo de fagocitose destinada à defesa são os glóbulos brancos (ou leucócitos), que fagocitam bactérias ou elementos prejudiciais ao organismo. Quando os leucócitos ou glóbulos brancos morrem, no local onde combatem as bactérias, forma-se o pus.

Pinocitose

Do grego, pinos = beber ou sorver e kytos = célula, é o processo mais comum de ingestão de de substâncias alimentares muito pequenas ou gotículas de líquidos. Ocorre com invaginação da membrana plasmática de célula. Quando a membrana "estrangula" essa invaginação, forma-se uma vesícula no interior da células chamada pinossomo.

Cromopexia

Fenômeno pelo qual certas células englobam moléculas coloridas, como a hemoglobina, que é vermelha.

Exocitose ou clasmatose

Processo de eliminação de produtos para o exterior da célula. São produtos que estão no interior de vesículas, que se desfazem na superfície da membrana, por um mecanismo inverso ao da endocitose. Corresponde à defecação celular.

Transportes por permeabilidade

A célula encontra-se em constante troca de substâncias entre o seu meio externo e interno. Apenas as substâncias necessárias devem entrar, enquanto as substâncias necessárias devem entrar, enquanto as substâncias indesejáveis devem sair. Esse controle ou seleção é feito pela membrana que, dentro de certos limites, colabora para manter constante a composição química da célula. Por isso, costuma-se dizer que a membrana possui permeabilidade seletiva.

As características da permeabilidade seletiva é:

Não passam através da membrana:

- proteínas

- polissacarídeos

- lipídeos complexos

Passam através da membrana

- água

- sais minerais

- álcool

- glicose

- aminoácidos

- O2 e CO2

As substâncias que passam através da membrana celular sofrem dois tipos principais de passagem: transporte passivo e transporte ativo.

Transporte passivo

O transporte passivo pode ser feito, principalmente, através de duas formas: transporte passivo por difusão e transporte passivo por osmose.

Difusão passiva: quando duas soluções que apresentam concentrações diferentes de soluto encontram-se separadas por membrana idêntica à membrana plasmática, observa-se uma passagem de substâncias do meio mais para o menos concentrado, até que as concentrações se igualem. Essa passagem de soluto ou até de solventes no sentido de igualar as concentrações denomina-se difusão. No caso da célula, várias substâncias entram e saem por difusão. A concentração de oxigênio no interior da célula, por exemplo, é sempre menor do que no meio externo, pois o oxigênio é continuamente gasto no processo de respiração celular. Esse mesmo processo produz gás carbônico, de forma que a concentração desse gás no interior da célula é maior do que do lado de fora. É fácil concluir que, por difusão, Oxigênio está sempre entrando na célula e Gás Carbônico, saindo. Difusão é o movimento das moléculas do soluto e do solvente a favor de um gradiente de concentração, no sentido de igualar suas concentrações.

Por osmose: a osmose é um caso especial de difusão. Nesse processo, ocorre um fluxo espontâneo apenas de solvente, do meio menos concentrado em soluto (hipotônico) para o meio mais concentrado em soluto (hipertônico).

Portanto, na osmose, o solvente desloca-se de onde existe em maior quantidade para onde existe em menor quantidade. Uma vez estabelecido o equilíbrio, passará a mesma quantidade de água nos dois sentidos. Se a membrana for permeável também aos solutos, sua passagem obedecerá ao mesmo princípio.

Classificação das soluções

- Isotônica: a solução tem a mesma concentração que outra.

- Hipotônica: a solução é menos concentrada do que outra.

- Hipertônica: a solução é mais concentrada do que outra.

Efeitos da osmose em células animais e vegetais

Glóbulos vermelhos colocados em solução de baixa concentração (hipotônica) ganham água e acabam por romper a membrana plasmática (hemólise). Se colocada em solução hipertônica, perde água por osmose e murcha, ficando com a superfície enrugada ou crenada: o fenômeno é chamado crenação.

As células vegetais, quando imersas em soluções fortemente hipertônicas, perdem tanta água que a membrana plasmática se afasta da parede celular, acompanhando a redução do volume interno. Esse fenômeno é denominado plasmólise e as células nesse estado são chamadas de plasmolisadas. Se for mergulhada a célula em meio hipotônico, ela volta a absorver água, recuperando, assim a turgescência (torna-se novamente túrgida — cheia de água), fenômeno denominado deplasmólise. A existência da parede celular geralmente impede o rompimento da membrana plasmática da célula.

Transporte ativo

Transporte ativo é o processo pelo qual uma substância desloca-se contra um gradiente, gastando energia da célula. O sódio e o potássio sofrem esse tipo de transporte.

Tipos

Bomba de sódio: nesse tipo de transporte, a célula desloca o sódio do líquido intracelular para o líquido extracelular, no intuito de manter sua integridade. Uma célula normal mantém uma tonicidade compatível com a vida, se tiver energia para bombear o sódio para fora do líquido intracelular. Se faltar energia, a célula acumula sódio no líquido intracelular, há entrada de água e conseqüentemente edema intracelular.

Bomba de potássio: uma célula saída precisa captar potássio parado líquido extracelular para o líquido intracelular e, nesse processo, gasta energia contra o gradiente de concentração.

Hialoplasma ou citoplasma fundamental

Também chamado de matriz citoplasmática, é um material viscoso, amorfo, no qual estão mergulhados os orgânulos. Quimicamente, o hialoplasma é constituído por água e moléculas de proteína, formando um colóide.

Observação: chamamos de citoplasma todo material compreendido entre a membrana plasmática e a carioteca. A abundância de água no hialoplasma facilita a distribuição de substâncias por difusão, como também a ocorrência de inúmeras reações químicas.

Componentes do Hialoplasma

Em observações ao ME, o hialoplasma é um meio heterogêneo que apresenta filamentos, estruturas granulares e microtúbulos.

Estruturas filamentosas

Tonofilamentos: filamentos constituídos de queratina, participando na formação dos desmossomos.

Miofilamentos: filamentos característicos de células contráteis. Apresentam 60 angstrons de diâmetro, com capacidade contrátil, auxiliando em movimentos ameboidais. Ex.: actina e miosima.

Estruturas granulares

Grânulos de glicogênio e gotículas de gordura são encontrados em células animais.

Microtúbulos

De constituição química protéica. Quando a célula entra em divisão celular, os microtúbulos agrupam-se, formando o fuso mitótico ou acromático, que desloca os cromossomos para os pólos celulares.

Propriedades do Hialoplasma

Sendo um colóide, a consistência do hialoplasma pode variar, passando de gel ou bastante denso a muito fluido ou sol.

Em muitas células, a porção mais periférica do hialoplasma, o ectoplasma, fica no estado gel (plasmagel). Já a porção mais interna, o endoplasma, fica no estado sol (plasmassol).

Tixotropismo - mudança de sol para gel ou vice-versa.

O citoplasma é meio tixotrófico no qual as transformações de sol para gel permitem que determinadas células possuam movimentos conhecidos com ameboidais.

Em certas células, como macrófagos, leucócitos e amebas, observa-se um movimento do hialoplasma (plasmassol) em determinada direção; logo em seguida, o ectoplasma, que é gel (plasmagel), muda para plasmassol, dando origem ao pseudópodo. Na seqüência, esse ectoplasma volta ao estado gel, dando consistência ao pseudópodo formado.

Movimento Browniano

Micelas são as partículas coloidais em dimensões entre 0,1 e 0,001 um de diâmetro. Devido a choques com moléculas de água e à própria repulsão provocada por cargas elétricas idênticas, adquirem movimento desordenado, dando estabilidade ao colóide onde estão contidas.

Ciclose

A ciclose é um movimento do hialoplasma, principalmente em estado de sol, de maneira a formar uma corrente que carrega os diversos orgânulos e a distribuir substâncias ao longo do citoplasma. Nesse movimento, são arrastados os cloroplatos para um local de maior intensidade luminosa da célula. A ciclose pode ser bem observada no endoplasma de muitas células vegetais.

Efeito Tyndall

Fazendo-se passar um feixe de luz através do hialoplasma, com a ajuda de um microscópio eletrônico, pode-se observar um desvio dos raios da luz (difração), devido ao batimento dos raios nas partículas de micelas que apresentam movimento desordenado.

Cílios e Flagelos

Cílios e flagelos são estruturas móveis encontradas tanto em unicelulares como em organismos mais complexos (homem). Os cílios são, geralmente, curtos e numerosos; os flagelos, longos, existindo apenas um ou poucos em cada célula. Essas formações vibráteis têm um papel fundamental: permitir a locomoção da célula ou do organismo no meio líquido.

Exemplos: protozoários e larvas de invertebrados movimentam-se através de cílios; espermatozóides, algas unicelulares e alguns protozoários locomovem-se por flagelos.

Proteção

Em determinados órgãos, como a traquéia de mamíferos, existe um epitélio ciliado lubrificado por muco, que é empurrado para a garganta pelos cílios. O muco tem um papel protetor, já que muitas impurezas do ar inspirado ficam aderidas a ele. O batimento ciliar permite, então, a remoção do muco e, com ele, as partículas estranhas.

O uso do cigarro inibe a ação dos cílios do epitélio traqueal, dificultando, assim, a remoção das impurezas do ar.

Estrutura de cílios e flagelados

Em função de sua origem em centríolosos, tais orgânulos apresentam, em certa extensão do seu eixo central, nove conjuntos de trincas de

microtúbulos protéicos. Mais adiante, ao longo de seu trajeto, apresenta nove conjuntos de duplos microtúbulos, como um par central.

Na base do cílio ou flagelo, encontra-se a organela que lhes dá origem, denominada corpo basal ou cinetossomo (antigo centríolo).

As células animais são compostas de três partes fundamentais: membrana plasmática, citoplasma e núcleo. A membrana plasmática é o envoltório das células. No interior das células, existe o citoplasma, que é composto por várias estruturas vivas – organelas (retículo endoplasmático liso e rugoso, ribossomos, mitocôndrias, complexo de Golgi, lisossomos, centríolos e vacúolos) – e por um líquido gelatinoso chamado hialoplasma. No centro da célula, encontra-se o núcleo, que é separado do citoplasma por uma membrana, a carioteca. Nele estão o suco nuclear, o nucléolo e os cromossomos. Esses últimos possuem os genes, que determinam os caracteres hereditários.

A célula foi descoberta em 1665 pelo inglês Robert Hooke. O cientista utilizou o termo célula para designar as pequenas cavidades de um pedaço de cortiça – tecido vegetal morto – observadas por ele com um microscópio. Os microscópios de maior resolução permitiram novos avanços no estudo das células: entre 1838 e 1839, o botânico Matthias J. Schleiden e o fisiologista Theodor Schwann concluem que tanto os animais quanto os vegetais são constituídos por células.

 Hialoplasma

As funções do hialoplasma são basicamente a sustentação, a glicólise, a formação de microtúbulos e sede de reações químicas citoplasmáticas.A sustentação do citoplasma deve-se ao funcionamento do ectoplasma como verdadeiro suporte celular, mantendo mais ou menos constante a sua forma.A glicólise compreende a primeira parte da respiração celular onde ocorre a quebra da glicose originando duas moléculas de ácido pirúvico, que em condições anaeróbias é convertido em ácido lático; no entanto , em presença de oxigênio, é incorporado ao ciclo de Krebs.Os microtúbulos são minúsculos cilindros ocos formados no hialoplasma de todas as células importantes, com várias funções celulares como a divisão, contractibilidade citoplasmática, transporte de moléculas no interior do citoplasma, etc.

Ectoplasma

É a porção mais externa do hialoplasma apresenta-se mais consistente. Também conhecido como Plasmagel.

Endoplasma

É a porção mais fluida e mais interna do hialoplasma. Também conhecido como Plasmassol.

Retículo Endoplasmático

Rede de túbulos e cisternas achatadas mergulhadas no citoplasma. Dentre suas várias funções ressaltamos o metabolismo de lipídios (incluindo a síntese de esteróides e fosfolipídios) e a síntese de proteínas para exportação.Funciona como sistema circulatório - atua como transportador e armazenador de substâncias. Há dois tipos:

Retículo Endoplasmático Liso:

É muito abundante em células secretoras de lipídios (por exemplo células de fígado) e em células de certas glândulas envolvidas com a produção de hormônios esteróides (células das glândulas) onde ocorre a síntese dos hormônios sexuais, estrógeno e testosterona.

Retículo Endoplasmático Rugoso:

Rugoso por ter aderido a sua superfície externa os ribossomos, local de produção de proteínas, as quais serão transportadas internamente para o Complexo de Golgi. Com origem na membrana plasmática, apresenta também na sua constituição lipídios e proteínas. Além das funções já citadas atua também aumentando a superfície interna da célula produzindo um gradiente de concentração diferenciado.

Complexo de Golgi

São estruturas membranosas e achatadas, cuja função é elaborar e armazenar proteínas vidas do retículo endoplasmático; podem também eliminar substâncias produzidas pela célula, mas que irão atuar fora da estrutura celular que originou (enzimas por exemplo). Produzem ainda os lisossomos (suco digestivo celular). É responsável pela formação do acrossomo dos espermatozóides, estrutura que contém hialuronidase que permite a fecundação do óvulo. A síntese de enzimas e a gênese de lisossomos, são organelas responsáveis pela digestão da célula. Nos vegetais denomina-se dictiossomo e é responsável pela formação da lamela média da parede celulósica.Esta organela foi descoberta pelo citologista italiano Camillo Golgi que viveu no século XIX.

Lisossomos

Estrutura que apresenta enzimas digestivas capazes de digerir um grande número de produtos orgânicos. Realiza a digestão intracelular. Apresenta-se de 3 formas: lisossomo primário que contém apenas enzimas digestivas em seu interior, lisossomo secundário ou vacúolo digestivo que resulta da fusão de um lisossomo primário e um fagossomo ou pinossomo e o lisossomo terciário ou residual que contém apenas sobras da digestão intracelular. É importante nos glóbulos brancos e de modo geral para a célula já que digere as partes desta (autofagia) que serão substituídas por outras mais novas, o que ocorre com freqüência em nossas células. Realiza também a autólise e histólise (destruição de um tecido) como o que pode ser observado na regressão da cauda dos girinos. Originam-se no Complexo de Golgi. Estas organelas são vesículas esféricas repletas de enzimas hidrolíticas que atuam em pH ácido. As plantas não possuem lisossomos.

Ribossomos

São grânulos de ribonucleoproteínas produzidos a partir dos nucléolos. A função dos ribossomos é a síntese protéica pela união de aminoácidos, em processo controlado pelo DNA. O RNA descreve a seqüência dos aminoácidos da proteína. Eles realizam essa função estando no hialoplasma ou preso à membrana do retículo endoplasmático. Quando os ribossomos encontram-se no hialoplasma, unidos pelo RNAm, e só assim são funcionais, denominam-se POLISSOMOS. As proteínas produzidas por esses orgânulos são distribuídas para outras partes do organismo que se faça necessário. Podem estar livres no hialoplasma ou aderidos à face externa das membranas do retículo endoplasmático.

Mitocôndrias

Organela citoplasmática formada por duas membranas lipoprotéicas, sendo a interna formada por pregas. O interior é preenchido por um líquido denso, denominado matriz mitocondrial (onde se encontram enzimas, íons, dentre outras substâncias). Dentro delas se realiza o processo de extração de energia dos alimentos (respiração celular) que será armazenada em moléculas de ATP (adenosina trifosfato). É o ATP que fornece energia necessária para as reações químicas celulares. Apresenta forma de bastonete ou esférica. Possuem DNA, RNA e ribossomos próprios, tendo assim capacidade de autoduplicar-se. Quanto maior a atividade metabólica da célula, maior será quantidade de mitocôndrias em seu interior. Apresentam capacidade de movimentação, concentrando-se assim nas regiões da célula com maior necessidade energética (exp. Músculos das coxas) . Alguns cientistas acreditam terem sido "procariontes" (bactérias) que passaram a viver simbioticamente no interior das células no início evolutivo da vida (células fornecendo açucares e outras substâncias e bactérias fornecendo energia.).

Vacúolos

Os vacúolos são vesículas preenchidas com partículas ou líquidos. São delimitados por uma membrana simples. Nas células animais e em protistas, os vacúolos fundem-se com lisossomos e acontece a digestão do conteúdo do vacúolo. Nas células vegetais geralmente existe um grande vacúolo. O líquido deste vacúolo é chamado seiva vegetal e tem enzimas digestivas que atuam em pH ácido.

Vacúolo de Suco Celular

Estrutura derivada do retículo endoplasmático que pode conter líquidos e pigmentos, além de diversas outras substâncias. Está relacionado com armazenamento e equilíbrio osmótico, sendo que sua membrana é denominada de Tonoplasto. O tamanho do Vacúolo de suco celular pode ser associado à idade da célula, sendo que em células envelhecidas chega a ocupar até 95% do volume celular.

Vacúolos Contráteis (ou pulsáteis)

Em protozoários de água doce, ocorrem vacúolos que se contraem ritmicamente, Esses organismos unicelulares vivem em um meio, onde a concentração é menor que a concentração da célula. Esses vacúolos, que se comunicam com o exterior por meio de um poro, expulsam o excesso de água da célula. De fato, sendo esses organismos hipertônicos em relação ao meio, ocorre constantemente a entrada de um fluxo de água, por osmose. Esta água tem então de ser transferida para o exterior, sob pena de ocorrer lise (quebra) da célula. Em função dessa característica de contração e expansão periódica é que esses vacúolos receberam o nome de vacúolos contráteis ou pulsáteis, participando do controle osmótico dos protistas de água doce.

Plastos

São organelas citoplasmáticas encontradas em todo o reino vegetal com exceções das bactérias, determinadas algas e os mixomicetos.Os plastos caracterizam-se pela presença de pigmentos como clorofila e carotenóides, e pela capacidade que apresentam em sintetizar e acumular substâncias de reservas tais como amido, proteínas e gorduras .De acordo com o pigmento que possuem são divididos em leucoplastos ou plastos incolores e cromoplastos ou plastos coloridos.

Centríolos

Estruturas cilíndricas, geralmente encontradas aos pares, compostas de microtúbulos protéicos. Dão origem a cílios e flagelos (menos os das

bactérias), estando também relacionados com a reprodução celular - formando o fuso acromático que é observado durante a divisão celular. É uma estrutura muito pequena e de difícil observação ao M. Óptico, porém no M. Eletrônico apresenta-se em formação de 9 jogos de 3 microtúbulos dispostos em círculo, formando uma espécie de cilindro oco. Os centríolos são ausentes em procariontes e em vegetais superiores.

 

CÉLULA VEGETAL

Cloroplasto: organela formada por duas membranas e por estruturas discóidais internas. É a sede da fotossíntese, pois contém moléculas de clorofila que capturam a energia solar (luz-fótons) e produzem moléculas como glicose que poderá ser utilizada pelas mitocôndrias para a geração de energia na forma de ATP. Apresentam seu próprio DNA, RNA e ribossomos, a exemplo do que acontece com as mitocôndrias. São encontrados com mais freqüência nas regiões do vegetal que mais expostas à luz - folhas e caules jovens.

Parede celulósica: constituída por celulose (polissacarídio) e também por glicoproteínas (açúcar + proteína), hemicelulose (união de certos açúcares com 5 carbonos) e pectina (polissacarídio). A celulose forma fibras, enquanto as outras constituem uma espécie de cimento; juntas formam uma estrutura muito resistente.

Vacúolo de Suco Celular: Estrutura derivada do retículo endoplasmático que pode conter líquidos e pigmentos, além de diversas outras substâncias. Está relacionado com armazenamento e equilíbrio osmótico, sendo que sua membrana é denominada de Tonoplasto. O tamanho do Vacúolo de suco celular pode ser associado à idade da célula, sendo que em células envelhecidas chega a ocupar até 95% do volume celular.

Núcleo Celular

Uma das principais características da célula eucarionte é a presença de um núcleo de forma variável, porém bem individualizado e separado do restante da célula:

Ao microscópio óptico o núcleo tem contorno nítido, sendo o seu interior preenchido por elementos figurados. Dentre os elementos distingem-se o nucléolo e a cromatina.

Quando uma célula se divide, seu material nuclear (cromatina) perde a aparência relativamente homogênea típica das células que não estão em divisão e condensa-se numa serie de organelas em forma de bastão, denominadas cromossomos. Nas células somáticas humanas são encontrados 46 cromossomos.

Há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose . A mitose é a divisão habitual das células somáticas, pela qual o corpo cresce, se diferencia e realiza reparos. A divisão mitótica resulta normalmente em duas células-filhas, cada uma com cromossomos e genes idênticos aos da célula- mãe. A meiose ocorre somente nas células da linhagem germinativa e apenas uma vez numa geração. Resulta na formação de células reprodutivas (gametas), cada uma das quais tem apenas 23 cromossomos.

OS CROMOSSOMOS HUMANOS

Nas células somáticas humanas são encontrados 23 pares de cromossomos. Destes, 22 pares são semelhantes em ambos os sexos e são denominados autossomos. O par restante compreende os cromossomos sexuais, de morfologia diferente entre si, que recebem o nome de X e Y. No sexo feminino existem dois cromossomos X e no masculino existem um cromossomo X e um Y.

Cada espécie possui um conjunto cromossômico típico ( cariótipo ) em termos do número e da morfologia dos cromossomos. O número de cromossomos das diversas espécies biológicas é muito variável. A figura abaixo ilustra o cariótipo feminino humano normal:

O estudo morfológico dos cromossomos mostrou que há dois exemplares idênticos de cada em cada célula diplóide. Portanto, nos núcleos existem pares de cromossomos homólogos . Denominamos n o número básico de cromossomos de uma espécie, portanto as células diplóides apresentarão em seu núcleo 2 n cromossomos e as haplóides n cromossomos. Cada cromossomo mitótico apresenta uma região estrangulada denominada centrômero ou constrição primária que é um ponto de referência citológico básico dividindo os cromossomos em dois braços: p (de petti) para o braço curto e q para o longo. Os braços são indicados pelo número do cromossomo seguido de p ou q; por exemplo, 11p é o braço curto do cromossomo 11.

Além da constrição primária descrita como centrômero, certos cromossomos apresentam estreitamentos que aparecem sempre no mesmo lugar: São as constrições secundárias.

De acordo com a posição do centrômero, distinguem-se alguns tipos gerais de cromossomos:

Metacêntrico: Apresenta um centrômero mais ou menos central e braços de comprimentos aproximadamente iguais.

Submetacêntrico: O centrômero é excêntrico e apresenta braços de comprimento nitidamente diferentes.

Acrocêntrico: Apresenta centrômero próximo a uma extremidade. Os cromossomos acrocêntricos humanos (13, 14, 15, 21, 22) têm pequenas massas de cromatina conhecidas como satélites fixadas aos seus braços curtos por pedículos estreitos ou constrições secundárias.

Glicocalix

A primeira estrutura que encontramos, sem precisar penetrar na célula, é conhecida como glicocalix. Ele pode ser comparado a uma "malha de lã", que protege a célula das agressões físicas e químicas do meio externo. Mas também mantém um microambiente adequado ao redor de cada célula, pois retém nutrientes e enzimas importantes para a célula. O glicocalix é formado, basicamente, por carboidratos e está presente na maioria das células animais.

Membrana Plasmática

Membrana plasmática é uma película finíssima e muito frágil composta, principalmente, por fósfolipídios e proteínas. Ela tem importantes funções na célula, e uma delas é isolar a célula do meio externo. Seu tamanho é tão pequeno que se a célula fosse aumentada ao tamanho de uma laranja, a membrana seria mais fina do que uma folha de papel de seda. Água, substâncias nutritivas e gás oxigênio são capazes de entrar com facilidade através da membrana, que permite a saída de gás carbônico e de resíduos produzidos dentro da célula. A membrana é capaz de atrair substâncias úteis e de dificultar a entrada de substâncias indesejáveis. Exercendo assim um rigoroso controle no trânsito através das fronteiras da célula. É comum compará-la a um "portão" por suas funções e a um saco plástico pela sua aparência.

Citoesqueleto

Citoesqueleto é complexa rede de finos tubos interligados. Estes tubos, que são formados por uma proteína chamada tubolina, estão continuamente se formando e se desfazendo. Outros componentes do citoesqueleto são fios formados por queratina, formando os chamados filamentos intermediários. Finalmente existem os chamados microfilamentos, formados por actina.Suas funções são: organizar internamente, dar forma e realizar movimentos da célula.

Citoplasma

Após atravessar a Membrana Plasmática, mergulhamos na parte mais volumosa da célula: o Citoplasma. Ele é o espaço entre a membrana e o núcleo. Sua forma não é definida e é nele que se encontram bolsas, canais membranosos, organelas citoplasmáticas que desempenham funções específicas nas células e um fluido gelatinoso chamado Hialoplasma. 

Retículo Endoplasmático - O labirinto intracelular

Nossa primeira visita no citoplasma é o Retículo Endoplasmático. Ele é um sistema de tubos e canais que pode-se destinguir em 2 tipos: rugoso e liso. Mesmo sendo de diferentes tipos eles estão interligados. Este complexo sistema, é comparável à uma rede de encanamentos, onde circulam substâncias fabricadas pela célula.

Aparelho de Golgi (ou complexo de Golgi)

O aparelho de Golgi (cujo nome é uma homenagem ao cientista que o descobriu, Camillo Golgi) é um conjunto de saquinhos membranosos achatados e empilhados como pratos. E estas pilhas, denominadas dictiossomos, se encontram no citoplasma perto do núcleo. O complexo é a estrutura responsável pelo armazenamento, transformação, empacotamento e "envio" de substâncias produzidas na célula. Portanto é o responsável pela exportação da célula. É comum compará-lo a uma agência do correio, devido ambos terem funções semelhantes. Este processo de eliminação de substâncias é chamado de secreção celular. Praticamente todas as células do corpo sintetizam e exportam uma grande quantidade de proteínas que atuam fora da célula.   

Lisossomos - Reciclando Resíduos

As células possuem no citoplasma, dezenas de saquinhos cheios de enzimas capazes de digerir diversas substâncias orgânicas. Com origem no complexo de Golgi, os lisossomos existem em quase todas as células animais. As enzimas são produzidas no RER, depois são transferidas para o dictiossomo do complexo de Golgi. Lá, são identificadas e enviadas para uma região especial do complexo e por fim serão empacotadas e liberadas como lisossomos.Eles são as organelas responsáveis pela digestão da célula (a chamada digestão intracelular). Num certo sentido, eles podem ser comparados a pequenos estômagos intracelulares. Além disso, os lisossomos tem a função de ajudar no processo de autofagia. Também podem ser comparados à centros de reciclagem, ou até mesmo a desmanches pois digerem partes celulares envelhecidas e desgastadas, de modo a reaproveitar as substâncias que as compõem.                  

     

VEGETAL

 

Parede Celular

A parede celular é um componente exclusivo das célula vegetal. Ela é uma feita apartir de longas e resistentes microfibrilas da celulose.

Estas ficam juntas por meio de uma matriz feita de glicoproteínas (proteínas ligadas a açúcares), hemicelulose e pectina (polissacarídios).

A membrana esquelética celulósica (parede celular) é formada por duas paredes: a primária e a secundária. A primeira é presente nas células

mais jovens, sendo finas e flexíveis (possibilitando o crescimento da célula). A segunda só é formada após o término do crescimento da

célula. Esta, mais espessa e rígida, é secretada através da membrana plasmática depositando-se entre esta e a superfície interna da parede

primária.

 

Membrana Plasmática

Membrana plasmática é uma película finíssima e muito frágil composta, principalmente, por fósfolipídios e proteínas. Ela tem importantes

funções na célula, e uma delas é isolar a célula do meio externo. Seu tamanho é tão pequeno que se a célula fosse aumentada ao tamanho de

uma laranja, a membrana seria mais fina do que uma folha de papel de seda. Água, substâncias nutritivas e gás oxigênio são capazes de

entrar com facilidade através da membrana, que permite a saída de gás carbônico e de resíduos produzidos dentro da célula. A membrana é

capaz de atrair substâncias úteis e de dificultar a entrada de substâncias indesejáveis. Exercendo assim um rigoroso controle no trânsito

através das fronteiras da célula. É comum compará-la a um "portão" por suas funções e a um saco plástico pela sua aparência.

 

Citoplasma

Após atravessar a Membrana Plasmática, mergulhamos na parte mais volumosa da célula: o Citoplasma. Ele é o espaço entre a membrana e o

núcleo. Sua forma não é definida e é nele que se encontram bolsas, canais membranosos, organelas citoplasmáticas que desempenham

funções específicas nas células e um fluido gelatinoso chamado Hialoplasma. 

Hialoplasma

É no hialoplasma que ocorrem a maioria das reações químicas da célula e também o armazenamento de energia para a célula. Sua

concentração no citoplasma varia entre o Ectoplasma e o Endoplasma. 

 

Retículo Endoplasmático - O labirinto intracelular

Nossa primeira visita no citoplasma é o Retículo Endoplasmático. Ele é um sistema de tubos e canais que pode-se destinguir em 2 tipos:

rugoso e liso. Mesmo sendo de diferentes tipos eles estão interligados. Este complexo sistema, é comparável à uma rede de encanamentos,

onde circulam substâncias fabricadas pela célula.

 

Aparelho de Golgi (ou complexo de Golgi)

O aparelho de Golgi (cujo nome é uma homenagem ao cientista que o descobriu, Camillo Golgi) é um conjunto de saquinhos membranosos

achatados e empilhados como pratos. E estas pilhas, denominadas dictiossomos, se encontram no citoplasma perto do núcleo. O complexo é

a estrutura responsável pelo armazenamento, transformação, empacotamento e "envio" de substâncias produzidas na célula. Portanto é o

responsável pela exportação da célula. É comum compará-lo a uma agência do correio, devido ambos terem funções semelhantes. Este

processo de eliminação de substâncias é chamado de secreção celular. Praticamente todas as células do corpo sintetizam e exportam uma

grande quantidade de proteínas que atuam fora da célula.

Mitocôndrias- Casas de força da célula

Todas as atividades celulares consomem energia. Para sustentar , as células são dotadas de verdadeiras usinas energéticas: AS

MITOCÔNDRIAS.

As miticôndrias são pequenos bastonetes membranosos (lipoproteica),que flutuam dentro do citoplaasma. Dentro delas existem uma

complexa maquinaria química, capaz de liberar a energia contida nos alimentos que a célula absorve. Isso acontece da seguinte forma: as

substancias nutritivas penetram nas mitocôndrias, onde reagem com o gás oxigênio, em um processo comparável à queima de um

combustível. Essa reação recebe o nome de respiração celular. A partir daí é produzido energia em forma de ATP.

 

Finalmente, O Núcleo

Núcleo, o cérebro da célula. É ele que possui todas as informações genéticas, comanda e gerencia toda a célula. Dentro dele, esta localizado

um ácido chamado DNA (ácido desoxirribonucléico). Este, formado por uma dupla hélice de nucleotídios (formado por uma molécula de

açúcar ligada a uma molécula de ácido fosfórico e uma base nitrogenada. O DNA é responsável por toda e qualquer característica do ser

vivo. É ele que manda fazer as proteínas, determina a forma da célula etc. No homem, o DNA é que diz de que cor será os olhos, o tamanho

dos pés etc.

O núcleo é composto por uma carioteca, cromatina e nucléolos. A carioteca é um tipo de membrana plasmática composta por duas

membranas lipoprotéicas. Essa membrana possui vários poros em sua superfície. Esses são compostos por uma complexa estrutura protéica

que funciona como uma válvula que escolhe que substância deve entrar e qual deve sair.

A cromatina é um conjunto de fios formados por uma longa molécula de DNA associada a moléculas de histonas chamados de

cromossomos. É aonde parte das informações estão guardadas. Por último, o nucléolo é um corpo redondo e denso, constituído por protínas,

RNA e um pouco de DNA. É dentro dele que se forma os ribossomos, presentes em toda a célula.

Aqui está um modelo de uma célula vegetal. É importante lembrar que

cada tipo célula possui uma diferente estrutura.

Foi esse modelo celular que protagonizou a evolução bioquímica que acabámos de resumir no capítulo anterior e que, morfológica e fisiologicamente, poucas alterações deve ter sofrido desde os primórdios da biosfera.

Estrutura da célula procariótica

Não é nosso objectivo determo-nos na biologia dos organismos procariontes. Assim, seria fastidioso e sem sentido, no contexto desta obra, a exposição detalhada dos diversos tipos de células procarióticas. Recorreremos a uma síntese, traduzida no esquema de uma hipotética bactéria que reunisse em si todos os atributos de todas as bactérias (fig. 4.1).

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Fig. 4.1- Esquema de uma bactéria hipotética

A principal característica comum a todas as células procarióticas é não terem núcleo: o seu cromossoma não está

encerrado num espaço delimitado, como acontece em muitas outras células.

Todas estas células possuem uma membrana plasmática. É ela que delimita o espaço vital e lhe confere individualidade. Habitualmente, a membrana é revestida externamente por uma parede celular de composição química complexa. Deste modo, a célula encontra-se encerrada num estojo que lhe confere a forma e a protege contra o rebentamento induzido por uma elevada pressão osmótica. Entre a membrana e a parede subsiste por vezes um espaço periplasmático, onde residem enzimas hidrolíticos (exoenzimas), destinados a intervir em processos de digestão extracelular. Algumas bactérias possuem ainda uma cápsula polissacarídica, externa à parede.

Parede celular

A composição e a estrutura da parede celular determina o comportamento da célula face a um dos métodos de coloração utilizado em bacteriologia: a coloração de Gram. Distinguem-se deste modo dois grupos principais de paredes celulares: a parede das bactérias gram-positivas, a parede das bactérias gram-negativas.

As bactérias gram-positivas (que se deixam corar pela coloração de Gram) possuem uma parede espessa e homogénea, ligada e encostada directamente à face externa da membrana plasmática. Nestes casos, não existe espaço periplasmático. A parede é composta por um complexo mucoso formado essencialmente por um polímero de malha tridimensional, cujo monómero é o peptidoglicano (fig. 4.2). Consoante a espessura da parede, assim esta será diferentemente permeável a moléculas.

Pelo contrário, a parede das bactérias gram-negativas é formada por dois folhetos: o folheto interno, constituído por uma delgada camada de mucocomplexo não encostado à membrana plasmática; o folheto externo, também designado por membrana externa dada a sua estrutura ser semelhante à de uma membrana unitária (fig.4.2). A coesão entre os dois folhetos estabelece-se através de lipoproteínas integradas no folheto externo e ligadas por ligações covalentes a peptidoglicanos. No folheto externo existem ainda canais proteicos através dos quais passa a água e diversos metabolitos.

Alguns antibióticos, como a penicila e a cefalosporina, interferem com a síntese da camada de peptidoglicano. Incapazes de produzir a parede celular, as células tornam-se assim vulneráveis à pressão osmótica.

A lisozima é um enzima que se encontra nas secreções nasais e na clara dos ovos e que corta especificamente as ligações entre o ácido acetilmurâmico e a acetilglucosamina do peptidoglicano. Desintegrando-se a parede, a bactéria não poderá resistir á pressão osmótica.

A diferença de comportamento das duas paredes relativamente à coloração de Gram reside essencialmente na técnica de coloração utilizada e não na afinidade das duas paredes para o corante. Com efeito, ambas as paredes são coradas pelo corante de Gram (violeta de genciana e lugol). Contudo, no final, as células são lavadas com um solvente não polar (acetona ou álcool), que dissolve e elimina a membrana externa, quando existe. Se bem que a parede mucossacarídica subsistente seja suficientemente rígida para garantir a integridade da célula, pela sua espessura delgada, ela não retém suficientemente o corante. Pelo contrário, as bactérias Gram positivas retêm o corante nas suas espessas paredes.

Cápsula

Muitas bactérias fabricam e exportam moléculas de polímeros que aderem externamente à parede celular e formam uma cápsula. Por vezes a espessura da cápsula ultrapassa a própria espessura da célula. Esses polímeros são geralmente polissacáridos que ajudam as bactérias a aderirem a superfícies, como certas bactérias que contribuem para as cáries dentárias, ou a evitar serem fagocitadas pelos glóbulos brancos, como algumas que causam doenças infecciosas, como certos pneumococus.

Nucleoide

Todas as bactérias possuem uma zona geralmente central, o nucleóide, onde se localiza um único cromossoma, constituído por uma molécula circular e bicatenária de DNA, relativamente longa, mas enovelada. Em Escherichia coli, por exemplo, a célula mede 2 por 6 m m e o anel de DNA, se estivesse todo desenovelado, teria um perímetro de 1.400 m m ! A análise química do nucleóide revela a presença, para além de DNA, de RNA e de proteínas.

Algumas bactérias possuem ainda pequenas moléculas circulares de DNA, os plasmídeos, com autonomia de replicação independente do cromossoma.

O citoplasma das células procarióticas apresenta raramente estruturas membranares internas. Aquelas que existem resultam de extensões da membrana plasmática, adaptadas às funções específicas de fotossíntese ou respiração. São:

    Os tilacóides lamelares das cianobactérias, onde se localizam alguns dos pigmentos fotossintéticos utilizados por estas bactérias;     As lamelas fotossintéticas das bactéria púrpura (ou roxas), onde se situam as bacterioclorofilas a e b;     As lamelas respiratórias, nas bactéria nitrificantes, onde se localizam possivelmente os complexos enzimáticos da fosforilação oxidativa.

O citoplasma destas células pode apresentar alguns organitos:

 Os ribossomas são os organitos onde se realiza a síntese proteica e encontram-se em todas as bactérias. O diâmetro é de cerca de 15nm. São formados por RNA e proteínas e constituídos por duas sub-unidades caracterizadas por diferentes velocidades de sedimentação expressas em unidades de Svedberg (S): 50S e 30S;Os clorossomas são pequenas vesículas elípticas, presentes nas bactérias verdes. São organitos onde se localizam pigmentos fotossintéticos e, se bem que estejam ligados à membrana plasmática, não estabelecem nenhuma continuidade com ela;Os ficobilissomas ou cianossomas são corpúsculos das cianobactérias, onde se localizam pigmentos fotossintéticos do grupo das ficobilinas;Os vacúolos de gás são organitos de flutuação, presentes em muitas bactérias fotossintéticas. São formados pela aglutinação de inúmeras vesículas gasosas tubulares, de paredes proteicas.

Nas bactérias encontra-se ainda uma relativa variedade de inclusões, tais como:

Grãos de glicogénio ou grãos de poli-b -hidroxibutirato, que constituem reservas de carbono;Grãos de cianoficina, próprios das cianobactérias, que constituem reservas de azoto sob a forma de aminoácidos, arginina e asparagina;Carboxissomas, presentes em muitas cianobactérias e bactérias nitrificantes e que são reservatórios da enzima ribulose-1,5-difosfato carboxilase, específica do mecanismo bioquímico de fixação do CO2.Magnetossomas, presentes em bactérias aquáticas, e que proporcionam orientação no campo magnético terrestre. São partículas de magnetite (Fe3O4), de 40 a 100 nm, limitadas por uma membrana.

Algumas bactérias possuem um ou mais flagelos, constituídos por um único microtúbulo proteico e oco, com cerca de 20 nm de diâmetro, suportado por um corpo basal, complexo. As espiroquetas (bactérias vermiformes) possuem um conjunto vasto de flagelos enrolados externa e helicoidalmente em volta da célula, denominados flagelos periplasmáticos.

A reposição de células mortas do organismo e o aumento do número de células durante o período de crescimento é dado por um processo de divisão celular denominado mitose. Neste trabalho será explicado detalhadamente como se dá esse processo e a explicação de suas respectivas fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

MITOSE ou CARIOCINESE (mito = tecer ; kinesis = movimento)

A mitose está sempre presente nos organismos e pode ser considerada como processo fundamental da divisão celular dos seres vivos. É um mecanismo que garante uma distribuição de coleções idênticas de genes para as células formadas: uma célula diplóide que possui cromossomo aos pares, ou 2n se divide em duas células-filhas também diplóides.

Nos procariontes, como as bactérias, esta distribuição é relativamente simples. O DNA bacteriano se duplica, enquanto o citoplasma se estrangula em duas partes, ficando cada uma delas com uma das cópias.

Nos eucariontes, o material genético se modifica durante a divisão, passando na forma de filamentos de cromatina espalhados no nucleoplasma para a forma compacta de cromossomos. O processo pode ser observado ao microscópio comum e em algumas células dura vinte minutos; em outras, pode durar algumas horas. Algumas células muito especializadas, como as células musculares e nervosas, param de se dividir quando estão totalmente maduras.

Existem mecanismos, ligados à natureza química do glicocálix, que controlam a divisão celular.

A mitose é estudada em quatro fases: prófase - fase preparatória, a mais longa; metáfase - fase de ordenação dos cromossomos; anáfase - fase de separação dos cromossomos; telófase - fase da divisão celular.

Prófase (pro = antes): Inicia-se com mudanças físico-químicas no citoplasma, passando água deste para o interior do núcleo, tornando-o mais volumoso e menos denso. Entra em atividade o centro celular que evolui e acaba por originar dois outros, funcional e estruturalmente iguais. Esse fato é a primeira indicação efetiva que a célula vai dividir-se. Os dois centro celulares iniciam um movimento de aproximação e afastamento, deslocando-se nas proximidades do núcleo. Após, eles migram cada um, para um dos pólos da célula (é a migração polar). À medida que se verifica a migração dos centros celulares, começa, por entre eles, a formação de finas fibrilas citoplasmáticas protéicas (estas fibrilas são constituídas por moléculas de proteínas ligadas por pontes de enxofre) que, em conjunto formarão o fuso acromático, que se estende de um pólo a outro da célula, há o surgimento do áster, este é um feixe de microtúbulos que surge em cada pólo da célula. Sendo que o aparelho mitótico é o conjunto formado pelo áster e pelo fuso acromático.Pela hidratação do núcleo, facilitada pela permeabilidade da carioteca, diminui a viscosidade da cariolinfa e o volume do núcleo aumenta, facilitando, posteriormente, a movimentação dos cromossomos. A essa altura, os cromossomos tornam-se visíveis como delgados filamentos espiralados, de diâmetros irregulares e desdobrados longitudinalmente em duas cromátides, unidas pelo centrômero; o nucléolo está visível, tendendo a diminuir de tamanho e desaparecer até o final da fase. No início da divisão, quando os filamentos de cromatina aparecem enovelados, na forma de cromossomo, eles já estão duplicados (foram duplicados na interfase). Contudo, a região conhecida como centrômero demora um pouco mais para se duplicar. Dessa forma, os cromossomos resultantes da duplicação permanecem algum tempo presos pelo centrômero. Enquanto permanecem assim, cada cromossomo recebe o nome de cromátide, e o conjunto das duas cromátides presas pelo centrômero são cópias exatamente iguais do filamento inicial de cromatina. Ao longo da prófase, os filamentos de cromatina sofrem um progressivo enrolamento, tornando-se suficientemente condensados para serem visualizados ao microscópio óptico sob a forma de cromossomos. Os nucléolos desaparecem (seus grãos se espalham no citoplasma e dão origem aos ribossomos).

Prometáfase: Alguns defendem a existência , após a prófase, de uma fase denominada prometáfase. Ela seria um curto período de transição da prófase para metáfase. As transformações deste período, na maioria das vezes, englobada, são a desintegração da membrana nuclear (ela incorpora-se ao retículo) e a conseqüente "queda" dos cromossomos no citoplasma. Estes então se dirigem à região equatorial da célula, aonde vão se prender as fibras do fuso por meio de seus centrômeros.

Metáfase (meta = depois): Cada cromossomo sofre uma contração nuclear; diminui o número de espirais, o diâmetro aumenta e torna-se regular, uma conseqüência do acúmulo de DNA. Algumas fibrilas do fuso acromático, denominam-se fibras cromossômicas, prendem-se ao centrômero dos cromossomos por uma estrutura denominada cinetócoro; outras fibrilas estendem-se de um centro celular a outro (são as fibras contínuas), sem contactarem com os cromossomos.Os centríolos já estão ocupando pólos opostos na célula. Os cromossomos duplicados estão presos pelo centrômero às fibras do fuso acromático, ocupando a região mediana da célula. Os cromossomos alinhados nessa região formam a chamada placa equatorial, com as cromátides-irmãs (as que se prendem no mesmo centrômero) voltadas uma para cada pólo da célula. Essa é a fase de maior visualização dos cromossomos, por isso é chamada fase do cariótipo, para facilitar o estudo cromossômico, a divisão celular pode ser interrompida na metáfase, por substâncias como a colchinina e vimblastina, que impedem a polimerização das proteínas do fuso mitótico.

Anáfase (Ana = para cima): Os centrômeros finalmente se dividem, permitindo a separação das cromátides, que são arrastadas para pólos opostos da célula (metacinese), pelo encurtamento dos filamentos do fuso. As cromátides, agora cromossomos-filhos, afastam-se em direção aos centros celulares opostos, com as extremidades dos braços voltadas para o plano mediano da célula. No deslocamento dos cromossomos-filhos agem simultaneamente duas forças: tração, por parte das fibras cromossômicas, devido ao encurtamento das fibrilas por perda das moléculas protéicas; impulsão por parte das fibras contínuas. Enquanto estes fatos ocorrem, inicia-se o estrangulamento citoplasmático de fora para dentro. A igualdade das cromátides-irmãs e a posição que ocupavam na metáfase garantem uma distribuição idêntica de material genético para os dois pólos e, conseqüentemente, para as duas células que vão se formar, assim

no final dessa fase, em cada pólo há número de cromossomos igual ao que havia na célula que iniciou a divisão, embora agora com apenas um filamento cada um. Tem início a desespiralização dos cromossomos.

Telófase (telo = final: A chegada dos cromossomos filhos aos pólos da célula marca o início da telófase. Uma vez nos pólos, inicia-se a desespiralização dos cromossomos, que se transformam em massas de cromatina. Estas são circundadas por cisternas do retículo endoplasmático, que depois se soldam umas às outras dando origem a novas membranas nucleares.Os cromossomos desespiralizados estão dispostos em 2 conjuntos, um em cada pólo. O núcleo também ressurge. Os nucléolos reaparecem sendo formados a partir da zona SAT de certos cromossomos. As fibras de áster e do fuso desaparecem. Finalmente, verifica-se, em células animais, que na região equatorial da célula a membrana nuclear se invagina formando um sulco de divisão, e, à medida que se aprofunda, aumenta o estrangulamento nessa região, ocorre a separação das 2 células-filhas. É a citodierése (plasmodierése ou citocinese) . Esse estrangulamento ocorre de fora para dentro, razão pelo qual, a citocinese animal é dita centrípeta. Durante a citocinese há distribuição dos componentes citoplasmáticos às células filhas em quantidades aproximadamente iguais. Assim, ao final da mitose surgem 2 células-filhas com o mesmo número de cromossomos que a célula-mãe, embora não visível no final da divisão, pois o núcleo de cada uma já se encontra no estado interfásico.

Bloqueio da Mitose

Certos agentes físicos e químicos são capazes de inibir a mitose. Alguns desses inibidores são usados no tratamento do câncer, pois inibem a proliferação de células cancerosas.

Há dois tipos de inibidores da mitose: inibidores da síntese de DNA e inibidores do fuso.

Entre as substâncias químicas capazes de inibir a síntese de DNA, podem ser citados o iperita ou gás de mostarda e o 5-fluoracilo. Os raios X são agentes físicos que inibem a síntese de DNA.

A inibição da formação do fuso é feita por uma substância química denominada colchinina. Ela, ao ser adicionada a uma célula em início da divisão, permita que esta progrida somente até a metáfase. As radiações são capazes de destruir as ligações entre os cromossomos e o centrômero. Com isso, os cromossomos não migram aos pólos, sendo bloqueada a divisão.

Variações no Teor de DNA e na Ploidia (Quantidade de Cromossomos).

Durante o ciclo mitótico celular, ocorrem modificações na quantidade de DNA da célula, mas não na quantidade de cromossomos. Para se evitar confusões na quantidade de filamentos de cromatina e a quantidade de cromossomos, a contagem de cromossomos se baseia na quantidade de centrômeros.

A variação na quantidade de DNA durante o ciclo celular obedece ao seguinte gráfico:

Já a ploipidia (quantidade de lotes cromossômicos) tem outro comportamento.

Ressalte-se que a mitose pode ocorrer em células n, 2n, 3n, etc. Todas originam duas células filhas com o mesmo número de cromossomos.

A duração da etapa do ciclo mitótico varia bastante de uma célula para outra.  

Constância Específica do Número de Cromossomos

Em todas as células de um mesmo organismo, observa-se a constância o número, dimensões e estrutura dos cromossomos.

Os organismos são constituídos por um conjunto somático diplóide de cromossomos (2n), resultantes da união de gametas portadores de um conjunto haplóide (n) de cromossomos. Os cromossomos são distribuídos regularmente pela mitose somática, mantendo constante seu número em todas as células do organismo.

Os gametas como células integrantes do organismo, também deveriam ter 2n cromossomos. Se assim fosse, pela fecundação (união de gametas masculinos e femininos), resultariam uma célula ovo ou zigoto com o dobro (4n) de cromossomos. Desta forma os cromossomos, iriam sendo duplicados em cada geração, deixando de haver a constância específica do número de cromossomos. Esta situação é inadmissível porque, em poucas gerações, o número de cromossomos aumentaria gradativamente e seria material impossível, aos mesmos, caberem no núcleo, a não ser que este aumentasse muito de tamanho, o que não ocorre.

Se o número de cromossomos da célula de um organismo for 2n (diplóide), nas células germinais, esse número é reduzido à metade n (haplóide). Os gametas, com a metade dos cromossomos normais da espécie (n), unindo-se, dão origem a uma célula ovo 2n que, por mitoses sucessivas, originará todas as células do organismo, todas 2n cromossomos.

O organismo humano possui células 2n (46 cromossomos) que, por divisões mitóticas, continuam originando sempre células 2n (46 cromossomos). Se duas destas células pertencentes a organismos de sexos diferentes se unissem pela fecundação, resultaria o ovo com 4n cromossomos (92 cromossomos).

Em cada geração o número de cromossomos duplicar-se-ía!

Para que não ocorra esta duplicação, durante a formação das células germinais, o número de cromossomos é reduzido à metade (n = 23 cromossomos) através da divisão redutora ou meiose.

Pela fecundação (união de gametas n = 23 cromossomos) resulta uma célula (2n = 46 cromossomos) que, por mitoses sucessivas, origina todas as células do organismo, sempre 2n = 46 cromossomos.

Observação:

* A mitose tem duração variável de uma há algumas horas dependendo da espécie da célula e das condições do ambiente, podendo chegar mesmo a 24 horas de duração. Sendo que a temperatura ambiental pode acelerar, retardar ou mesmo bloquear o processo mitótico.

* No caso do homem, em particular, temperaturas muito reduzidas ou superiores a 45º C bloqueiam a mitose.

* A descrição do processo mitótico é indireta, baseando-se na observação de células mortas., convenientemente preparadas.

* Caracteriza-se por modificações nucleares (cariodierése) e por alternações citoplasmáticas (citodierése) (que ocorrem simultaneamente).

* A mitose pode ser bloqueada com o emprego de certas substâncias como, por exemplo, a colchinina. Tal substância impede a formação do fuso e migração dos cromossomos-filhos para os pólos da célula. Isto quer dizer que a divisão paralisa na metáfase. Isto é feito por pesquisadores a fim de estudar o cariótipo da célula.

* A mitose em células animais é astral (há centríolos) e nos vegetais superiores é anastral (não se observa centríolos).

* Durante a metáfase, nas células vegetais os cromossomos se dispõem em toda a região equatorial formando uma coroa.

* Em tecidos que estão em crescimento verificam-se mitoses sucessivas.

* Alguns autores dividem a fase a mitose em mais uma fase, a prometáfase, que seria uma fase complementar da prófase que se caracteriza especificamente pelo desaparecimento da carioteca.

CONCLUSÃO

O processo de mitose compreende uma divisão que tem por objetivo de uma célula mãe, a formação de duas células filhas idênticas com o mesmo número de cromossomos que a célula que a criou. Durante a mitose foi observado, neste trabalho, que há mecanismos que podem interromper o processo. Existem também diferenças de tempos do processo, que depende da temperatura do ambiente e sobretudo o tipo de célula cujo processo mitótico está sendo realizado. 

Citoesqueleto é complexa rede de finos tubos interligados. Estes tubos, que são formados por uma proteína chamada tubolina, estão continuamente se formando e se desfazendo. Outros componentes do citoesqueleto são fios formados por queratina, formando os chamados filamentos intermediários. Finalmente existemoschamadosmicrofilamentos,formadosporactina.

Suas funções são: organizar internamente, dar forma e realizar movimentos da célula.

• Centríolos:Estruturas cilíndricas, geralmente encontradas aos pares, compostas de microtúbulos protéicos. Dão origem a cílios e flagelos (menos os das bactérias), estando também relacionados com a reprodução celular - formando o fuso acromático que é observado durante a divisão celular. É uma estrutura muito pequena e de difícil observação ao M. Óptico, porém no M. Eletrônico apresenta-se em formação de 9 jogos de 3 microtúbulos dispostos em círculo, formando uma espécie de cilindro oco. Os centríolos são ausentes em procariontes e em vegetais superiores.

• Cílios e flagelos: São diferenciações particulares da superfície celular que se encontram só em alguns tipos de células de territórios epiteliais particulares (túbulos renais, árvore tráqueobronquial, espermatozóide, etc..) e dada sua contituição permitem um fácil mecanismo de mobilidade e uma funcionalidade particular capaz de promover movimentos livres das superfícies com a intenção de expelir substâncias prejudiciais para a célula.

Os primeiros citologistas acreditavam que o interior da célula viva era preenchido por um fluido homogêneo e viscoso, no qual estava mergulhado o núcleo. Esse fluido recebeu o nome de citoplasma.

O maior volume de uma célula eucariótica é representado pela região compreendida entre a membrana plasmática e a membrana nuclear. Nessa região, encontramos uma solução coloidal formada principalmente por água e proteínas. Trata-se do citoplasma ou matriz citoplasmática, onde estão mergulhados uma série de organelas, ribossomos e outras estruturas responsáveis por algumas funções importantes, tais como: digestão, respiração, secreção, síntese de proteínas. As organelas membranosas dividem o citoplasma, mas também forma uma complexa rede de comunicação e transporte denominada sistema vacuolar citoplasmático (SVC), que compreende o envoltório nuclear, o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi e os vacúolos. Pode-se encontrar também uma série de microtúbulos (tubulina), além de microfilamentos protéicos (actina e miosina), que contribuem para formar um citoesqueleto, auxiliando na manutenção da forma celular e apoiando o movimento das organelas citoplasmáticas.

É principalmente no citoplasma que ocorrem as principais reações necessárias à manutenção da vida. Por ser a célula uma estrutura dinâmica, o seu citoplasma não é estático, pois apresenta alguns movimentos como aquele observado nas amebas para a emissão de pseudópodes.

Ciclose

O citosol contém principalmente proteínas dissolvidas, eletrólitos, glicose, quantidades diminutas de compostos lipídicos e encontra-se em contínuo movimento, impulsionado pela contração rítmica de certos fios de proteínas presentes no citoplasma. Os fluxos de citosol constituem o que os biólogos denominam ciclose. Sua velocidade aumenta com a elevação da temperatura e diminui em temperaturas baixas, assim como na presença de anestésicos e na falta de oxigênio.    

Movimento Amebóide

O movimento amebóide é a capacidade que alguns tipos de células têm de alterar rapidamente a consistência de seu citosol, gerando fluxos internos que permitem à célula mudar de forma e se movimentar. Podemos observar esse tipo de movimento em muitos protozoários e em alguns tipos de células de animais multicelulares.

Além da parte fluida, o citoplasma contém bolsas e canais membranosos e organelas ou orgânulos citoplasmáticos, que desempenham funções específicas no metabolismo da célula eucarionte.    

Ectoplasma e Endoplasma

Na periferia do citoplasma, o citosol (líquido citoplasmático) é mais viscoso, tendo consistência de gelatina mole e é chamado de ectoplasma. Na parte mais central da célula situa-se o endoplasma de consistência mais fluida.    

Citoplasma e arquitetura celular

O conceito de que o citoplasma é apenas uma substância gelatinosa perdura por muito tempo e é ainda amplamente difundido nas aulas de Biologia Celular do ensino fundamental e médio. Está, porém, ultrapassado e nesse texto abordaremos o que há de mais recente sobre a constituição do citoplasma.

Já por volta de 1929 foi proposto que o citoplasma consistia de uma grande malha extremamente organizada que preenchia praticamente todos os espaços livres existentes no meio interno da célula, deixando pequenos compartimentos intracelulares. Essa malha organizada recebeu a denominação de Citoesqueleto, termo adotado pela comunidade científica internacional.    

Com a utilização de Microscopia eletrônica e técnicas de Imunologia constatou-se que esse citoesqueleto é composto por três estruturas básicas: Microtúbulos, Microfilamentos e Filamentos intermediários, todos basicamente

constituídos de proteínas. Essas estruturas geralmente encontram-se unidas, podendo agir de forma conjunta ou independente, dependendo das necessidades fisiológicas da célula.    

Microtúbulos

São estruturas que apresentam um diâmetro de 25 nm, e como o próprio nome sugere são tubulares. Esses microtúbulos são formados por uma proteína chamada tubulina, que apresenta dois monômeros diferentes, a e b. Como funções dos microtúbulos podemos citar:

Função mecânica: estão envolvidos na rigidez celular e na estruturação de algumas protuberâncias ou prolongamentos celulares. Um exemplo mais claro de tais tipos de estruturas são os axônios e os dendritos dos neurônios. Morfogênese: observa-se também a presença de microtúbulos na aquisição da forma da célula durante o processo de diferenciação celular.

Circulação e transporte: podem intervir também no transporte de macromoléculas no interior da célula. Para isso acredita-se que haja a formação de “canais” no citoplasma. Por exemplo, pode-se observar o movimento de melanina entre os canais criados na matriz citoplasmática pelos microtúbulos.    

Microfilamentos

São filamentos mias fino, estando seu diâmetro entre 6 e 8 nm. São principalmente formados por actina ou miosina e estão basicamente envolvidos com sistemas contráteis da célula.

Motilidade celular: a motilidade proporcionada pelos microfilamentos ocorre tanto em células musculares como em células de diferentes características. Movimento amebóide: esse movimento é observado em certos protozoários (as amebas, das quais recebeu o nome) e em algumas células animais, como os macrófagos. Caracteriza-se pelo fato de a célula emitir prolongamento citoplasmáticos. Esses prolongamentos ainda conferem adesão da célula em um suporte sólido.    

Filamentos Intermediários

Recebem esse nome por possuírem diâmetro intermediário (10 nm) entre os microtúbulos e os microtúbulos. São compostos por diferentes tipos de proteínas e também possuem funções heterogêneas. Alguns exemplos:

Filamentos de queratina: são proteínas fibrosas sintetizadas nas células das camadas vivas da epiderme e formam a maior parte do produto do descamamento da epiderme. Neurofilamentos: também estão envolvidos na estrutura dos neurônios e axônios.    

Citoesqueleto

Estudos mais recentes mostraram que as três estruturas do citoesqueleto funcionam conjuntamente , e organiza-se de forma similar a estruturas arquitetônicas como por exemplo as cúpulas geodésicas e esculturas de Snelson.

Exemplos de estruturas do tipo cúpulas geodésicas podem ser observados em grãos de pólen e estruturas como as esculturas de Snelson podem ser observadas no conjunto: ossos e músculos.

A integração entre essas estruturas é de enorme complexidade, atuando como uma rede global de informações, que tanto recebe estímulos como também envia estímulos ou informações à periferia. Essas informações são as mais diversas possíveis, como diferenciação, morfogênese, divisão e outras. Constata-se que essa integração está ainda envolvida no processo de apoptose celular (também conhecida como morte celular programada).Há também hipóteses sobre outras funções do citoesqueleto, principalmente relacionadas à fisiologia celular, como o desenvolvimento de embriões vegetais durante o processo de germinação das sementes

Este orgânulo foi descoberto em células nervosas, no fim do século passado, por Camilo Golgi. No entanto, sua estrutura só foi bem compreendida quando estudada com o microscópio eletrônico, na segunda metade do século XX.

O complexo de Golgi de uma célula é constituído por várias unidades menores, os dictiossomos. Cada dictiossomo é

composto por uma pilha de cinco ou mais sacos achatados, feitos de mebrana dupla lipoprotéica, e dispostos de forma regular. Nas bordas dos sacos podem ser observadas vesículas em processo de brotamento.

Nunca há ribossomos associados ao complexo de Golgi. Isso faz com que ele se pareça bastante com o retículo endoplasmático liso; no entanto, o empilhamento regular dos sacos achatados é característico do Golgi, enquanto os componentes do retículo se distribuem geralmente de forma irregular na célula.

Os papéis do complexo de Golgi

a) Secreção da célula de ácino pancreático

Os ácinos são pequenas estruturas glandulares que secretam as enzimas do suco pancreático. O núcleo fica na região basal da célula (oposta à luz); existe bastante ergastoplasma, indicando que a célula é eficiente produtora de proteínas. Ainda no complexo de Golgi, que ocupa uma posição intermediária entre o núcleo e a luz do ácino. Surgindo do complexo de Golgi vemos numerosas vesículas, os grãos de zimógeno. Nestas estruturas ficam as enzimas secretadas pela célula. Um interessante experimento demonstrou claramente que as enzimas secretadas pela célula, sendo proteínas, são realmente produzidas pelo retículo rugoso e posteriormente encaminhadas para o complexo de Golgi através de pequenas vesículas do próprio retículo endoplasmático. As enzimas são em seguida "empacotadas" em vesículas (os grãos de zimógeno) e "exportadas" para fora da célula. Conclui-se que, no caso de proteínas, o complexo de Golgi armazena a secreção, "empacotada-a" e finalmente a exporta da célula.

b) Secreção de muco nas células caliciformes do intestino

Na mucosa intestinal, existem células especiais em forma de cálice que produzem um líquido lubrificante e protetor, chamado muco. O muco é um material complexo, constituído principalmente por glicoproteínas (proteínas associadas a polissacarídeos).

Outras funções do Complexo de Golgi

- Sabe-se que o Golgi é o responsável pela secreção da primeira parede que separa duas células vegetias em divisão, a lamela média, feita de um polissacarídeo, a pectina.

- O acrossomo do espermatozóide de mamíferos é secretado pelo complexo de Golgi. Trata-se de uma estrutura que existe na região dianteira do espermatozóide, repleta de enzimas digestivas, responsáveis pela perfuração dos invólucros do óvulo na hora da fecundação.

- O complexo de Golgi origina os lisossomos, vesículas cheias de enzimas digestivas.  

Complexo de Golgi (outra visão)

Com origem na membrana plasmática, apresenta também na sua constituição lipídios e proteínas. Além das funções já citadas atua também aumentando a superfície interna da célula produzindo um gradiente de concentração diferenciado.

São estruturas membranosas e achatadas, cuja função é elaborar e armazenar proteínas vidas do retículo endoplasmático; podem também eliminar substâncias produzidas pela célula, mas que irão atuar fora da estrutura celular que originou (enzimas por exemplo). Produzem ainda os lisossomos (suco digestivo celular). É responsável pela formação do acrossomo dos espermatozóides, estrutura que contém hialuronidase que permite a fecundação do óvulo. A síntese de enzimas e a gênese de lisossomos, são organelas responsáveis pela digestão da célula. Nos vegetais denomina-se dictiossomo e é responsável pela formação da lamela média da parede celulósica.Esta organela foi descoberta pelo citologista italiano Camillo Golgi que viveu no século XIX.

• Vacúolos :Os vacúolos são vesículas preenchidas com partículas ou líquidos. São delimitados por uma membrana simples. Nas células animais e em protistas, os vacúolos fundem-se com lisossomos e acontece a digestão do

conteúdo do vacúolo. Nas células vegetais geralmente existe um grande vacúolo. O líquido deste vacúolo é chamado seiva vegetal e tem enzimas digestivas que atuam em pH ácido.

• Vacúolo de Suco Celular :Estrutura derivada do retículo endoplasmático que pode conter líquidos e pigmentos, além de diversas outras substâncias. Está relacionado com armazenamento e equilíbrio osmótico, sendo que sua membrana é denominada de Tonoplasto. O tamanho do Vacúolo de suco celular pode ser associado à idade da célula, sendo que em células envelhecidas chega a ocupar até 95% do volume celular.

• Vacúolos Contráteis (ou pulsáteis):Em protozoários de água doce, ocorrem vacúolos que se contraem ritmicamente, Esses organismos unicelulares vivem em um meio, onde a concentração é menor que a concentração da célula. Esses vacúolos, que se comunicam com o exterior por meio de um poro, expulsam o excesso de água da célula. De fato, sendo esses organismos hipertônicos em relação ao meio, ocorre constantemente a entrada de um fluxo de água, por osmose. Esta água tem então de ser transferida para o exterior, sob pena de ocorrer lise (quebra) da célula. Em função dessa característica de contração e expansão periódica é que esses vacúolos receberam o nome de vacúolos contráteis ou pulsáteis, participando do controle osmótico dos protistas de água doce.

A cromatina é constituída por desoxirribonucleoproteína, que se apresenta em vários graus de condensação.

A cromatina é uniformemente dispersa (pouco condensada), no interior do núcleo, sem formar grumos. Em alguns pontos, a cromatina mostra o aspecto de filamentos.

A disposição da cromatina dentro do núcleo e o seu grau de condensação variam de um tipo celular para outro e são característicos de cada célula. Além disso o mesmo tipo celular pode apresentar a cromatina com vários graus de condensação, de acordo com o estágio funcional da célula.

O termo heterocromatina (hetero, distinto) designa as porções de cromatina que aparecem condensadas no núcleo interfásico, em contraposição à maioria da cromatina que se apresenta difusa e recebeu o nome de eucromatina.

Nos mamíferos do sexo feminino o o cromossomo X condensado é observado, no interior do núcleo ou associado ao envoltório nuclear, como uma partícula esférica que se cora fortemente, à qual se denomina de cromatina sexual. A presença ou não de cromatina sexual permite o diagnóstico citológico do sexo genético. 

CROMOSSOMO X CONDENSADO

Nos mamíferos do sexo feminino, cada célula tem dois cromossomos X: Um de origem materna e outro paterna. A condensação de um dos cromossomos X ocorre ao acaso. Em conseqüência, o corpo feminino é um mosaico contendo possivelmente em todos os órgãos, células com o X paterno (Xp) inativo e outras com o X materno (Xm)inativo. Nos dois casos, o X inativado é transmitido nestas condição para as células- filhas. 

Hipótese de Lyon

1. Nas células somáticas de mamíferos do sexo feminino, apenas um cromossomo X é ativo. O segundo X permanece condensado e inativo, aparecendo em células na intérfase como o Corpúsculo de Barr ( Cromatina sexual ).

2. A inativação ocorre no início da vida embrionária, mas só se completa ao final da 1ª semana de desenvolvimento.

3. Em qualquer célula somática feminina, o X inativo pode ser o paterno ou o materno. Depois que um cromossomo X foi inativado uma célula, todos os descendentes clonais daquela célula apresentam o mesmo X inativo.

A inativação do cromossomo X tem três conseqüências genéticas importantes:

Compensação de dosagem Variabilidade da expressão em heterozigotos

Mosaicismo, onde as fêmeas possuem duas populações de células, nas quais um ou o outro cromossomo X é o ativo

A cromatina é constituída por desoxirribonucleoproteína, que se apresenta em vários graus de condensação.

A cromatina é uniformemente dispersa (pouco condensada), no interior do núcleo, sem formar grumos. Em alguns pontos, a cromatina mostra o aspecto de filamentos.

A disposição da cromatina dentro do núcleo e o seu grau de condensação variam de um tipo celular para outro e são característicos de cada célula. Além disso o mesmo tipo celular pode apresentar a cromatina com vários graus de condensação, de acordo com o estágio funcional da célula.

O termo heterocromatina (hetero, distinto) designa as porções de cromatina que aparecem condensadas no núcleo interfásico, em contraposição à maioria da cromatina que se apresenta difusa e recebeu o nome de eucromatina.

Nos mamíferos do sexo feminino o o cromossomo X condensado é observado, no interior do núcleo ou associado ao envoltório nuclear, como uma partícula esférica que se cora fortemente, à qual se denomina de cromatina sexual. A presença ou não de cromatina sexual permite o diagnóstico citológico do sexo genético. 

CROMOSSOMO X CONDENSADO

Nos mamíferos do sexo feminino, cada célula tem dois cromossomos X: Um de origem materna e outro paterna. A condensação de um dos cromossomos X ocorre ao acaso. Em conseqüência, o corpo feminino é um mosaico contendo possivelmente em todos os órgãos, células com o X paterno (Xp) inativo e outras com o X materno (Xm)inativo. Nos dois casos, o X inativado é transmitido nestas condição para as células- filhas. 

Hipótese de Lyon

1. Nas células somáticas de mamíferos do sexo feminino, apenas um cromossomo X é ativo. O segundo X permanece condensado e inativo, aparecendo em células na intérfase como o Corpúsculo de Barr ( Cromatina sexual ).

2. A inativação ocorre no início da vida embrionária, mas só se completa ao final da 1ª semana de desenvolvimento.

3. Em qualquer célula somática feminina, o X inativo pode ser o paterno ou o materno. Depois que um cromossomo X foi inativado uma célula, todos os descendentes clonais daquela célula apresentam o mesmo X inativo.

A inativação do cromossomo X tem três conseqüências genéticas importantes:

Compensação de dosagem Variabilidade da expressão em heterozigotos

Mosaicismo, onde as fêmeas possuem duas populações de células, nas quais um ou o outro cromossomo X é o ativo

Mitose

A mitose é um processo de divisão celular, característico de todas as células somática vegetais e animais. É um processo contínuo que é dividido didaticamente em 5 fases: Profáse, metáfase, anáfase, telófase, nas quais ocorrem grande modificações no núcleo e no citoplasma. O desenvolvimento das sucessivas fases da mitose são dependentes dos componentes do aparelho mitótico

<!--[if !vml]--><!--[endif]-->Aparelho Mitótico

O aparelho mitótico é constituído pelos fusos, centríolos, ásteres e cromossomos. O áster é um grupo de microtúbulos irradiados que convergem em direção do centríolo.

As fibras do fuso são constituídas por:

1. microtúbulos polares que se originam no polo.2. Microtúbulos cinetecóricos, que se originam nos cinetecóro3. Microtúbulos livres.

Cada cromossoma é composto por duas estruturas simétricas: as cromátides, cada uma delas contém uma única molécula de DNA. As cromátides estão ligadas entre si através do centrômero, que é uma região do cromossoma que se liga ao fuso mitótico, e se localiza num segmento mais fino denominado de constricção primária.

Fases da Mitose

Prófase

A prófase começa com o aumento do volume nuclear e com a condensação da cromatina, formando os cromossomos.

Verifica-se que cada cromossomo é constituído de duas cromátides unidas pelo centrômero, o que significa que a duplicação dos cromossomos ocorreu antes da prófase, ou seja, na intérfase.

Figura 1A - Início da prófase

No citoplasma, o início da prófase é marcado pela duplicação dos centríolos, que se envolvem radialmente pelas fibras do áster. Cada um dos centríolos resultantes vai migrando para os pólos opostos da célula.

Durante a migração dos centríolos, o hialoplasma vai formando entre eles um conjunto de fibras, constituindo o fuso mitótico. A carioteca se fragmenta e o fuso passa a ocupar a zona axial da célula (Fig. 1A, 1B e 1C).

Figura 1B - Prófase intermediária

Figura 1C - Fim da prófase

Metáfase

Os cromossomos atingem seu grau máximo de condensação e se colocam no equador do fuso. Pelo centrômero os cromossomos estão ligados às fibras do fuso. Há dois tipos de fibras no fuso: as contínuas, que vão de centríolo a centríolo, e as cromossômicas, que vão de centríolo a centrômero (Fig. 2).

Figura 2 - A metáfase

Anáfase

A anáfase começa pela duplicação dos centrômeros, libertando as cromátides, que agora passam a ser denominadas cromossomos-filhos. Em seguida, as fibras cromossômicas encurtam, puxando os cromossomos para os pólos do fuso (Fig. 3).

Figura 3 - A anáfase

Telófase

Agora, os cromossomos chegam aos pólos e sofrem o processo de descondensação. A membrana nuclear reconstitui-se a partir do retículo endoplasmático. Os nucléolos tomam a se formar na altura da constrição secundária de certos cromossomos, os chamados cromossomos organizadores nucleolares. Assim termina a divisão nuclear ou cariocinese, produzindo dois novos núcleos com o mesmo número cromossômico da célula-mãe. A seguir, acontece a divisão do citoplasma ou citocinese. Na região equatorial, a membrana plasmática se invagina, formando um sulco anular cada vez mais profundo, terminando por dividir totalmente a célula (Figs. 4A e 4B).

Figura 4A - Início da telófase

Figura 4B - Fim da telófase

Intérfase

Intérfase é o período que separa duas mitoses. Tal período caracteriza-se por intensa atividade metabólica, resultante da descondensação cromossômica.

A intérfase é dividida em três períodos (G1, S e G2). O período durante o qual ocorre a duplicação do DNA é chamado de S; G1 (do inglês gap intervalo) é o período que antecede a síntese de DNA, enquanto G2 é o período que sucede a síntese de DNA e antecede a mitose.

O ciclo mitótico

Em G1 ocorre intensa síntese de RNA e proteínas, provocando o crescimento da célula. No período S acontece a síntese de DNA, determinando a duplicação dos cromossomos. No período G2 há pouca síntese de RNA e de proteínas.

O gráfico abaixo mostra a variação da quantidade de DNA no ciclo celular.

Grau de variação da quantidade de DNA no ciclo mitótico

Meiose

O que é meiose?

A meiose é um processo de divisão celular em que uma célula diplóide (2n) forma quatro células haplóides (n). A meiose consiste em duas divisões celulares, acompanhadas por uma só duplicação cromossômica.

Organismos simples podem reproduzir-se através de divisões simples. Este tipo de reprodução assexuada é simples e direta e produz organismos geneticamente iguais. A reprodução sexual por sua vez, envolve uma mistura de genomas de 2 indivíduos, para produzir um indivíduo que diferem geneticamente de seus parentais.

O ciclo reprodutivo sexual envolve a alternância de gerações de células haplóides, com gerações de células diplóides. A mistura de genomas é realizada pela fusão de células haplóides que formam células diplóides. Posteriormente novas células diplóides são geradas quando os descendentes de células diplóides se dividem pelo processo de meiose.

Com exceção dos cromossomos que determinam o sexo, um núcleo de célula diplóide contém 2 versões similares de cada cromossomo autossomo, um cromossomo paterno e 1 cromossoma materno. Essas duas versões são chamadas de homologas, e na maioria das células possuem existência como cromossomos independentes. Essas duas versões são denominadas de homólogos. Quando o DNA é duplicado pelo processo de replicação, cada um desses cromossomos é replicado dando origem as cromátides que são então separadas durante a anáfase e migram para os polos celulares. Desta maneira cada célula filha recebe uma cópia do cromossomo paterno e uma cópia do cromossoma materno.

Vimos que a mitose resulta em células com o mesmo número de cromossomas, se ocorre - se a fusão dessas células, teríamos como resultado células com o dobro de cromossomas e isso ocorreria em progressão. Exemplificando: O homem possui 46 cromossomas, a fusão resultaria em uma célula com 92 cromossomas. A meiose desenvolveu-se para evitar essa progressão.

A meiose ( meioum = diminuir ) ocorre nas células produtoras de gametas. Os gametas masculinos e femininos ( espermatozóides e óvulos ) que são produzidos nos testículos e ovários respectivamente as gônadas femininas e masculinas. Os gametas se originam de células denominadas espermatogonias e ovogonias.

A meiose é precedida por um período de intérfase ( G1, S, G2 ) com eventos semelhantes aos observados na mitose.

As espermatogônias e ovogônias, que são células diplóides, sofrem sucessivas divisões mitóticas. As células filhas dessas células desenvolvem ciclo celular, e num determinado momento da fase G2 do ciclo celular ocorrem alterações que levam as células a entrar em meiose e darem origem a células háploides ou seja células que possuem a metade do número ( n) de cromossomas da espécie. A regulação do processo meiótico inicia-se durante a fase mitótica, onde observam-se: 1) Período S longo; 2) aumento do volume nuclear. Experimentalmente demonstra-se que eventos decisivos ocorrem em G2, devido a ativação de sítios únicos para a meiose. Podemos definir meiose como sendo o processo pelo qual número de cromossomos é reduzido a metade.

Na meiose o cromossomo produzido possui apenas a metade do número de cromossomos, ou seja somente um cromossomo no lugar de um par de homólogos. O gameta é dotado de uma cópia do cromossoma materno ou paterno.

A meiose é um processo que envolve 2 divisões celulares com somente uma duplicação de cromossomas.

Fases da Meiose

A meiose ocorre apenas nas células das linhagens germinativas masculina e feminina e é constituída por duas divisões celulares: Meiose I e Meiose II.

O esquema geral da meiose

A meiose envolve duas divisões celulares. A primeira divisão meiótica é chamada reducional, pois reduz o número de cromossomos de um estado diplóide (2n) para o haplóide (n). A segunda divisão é chamada equacional e mantém o número haplóide. O processo geral obedece ao seguinte esquema:

Meiose divisão I - Divisão reducional

A meiose I é subdividida em quatro fases, denominadas: Prófase I, Metáfase I, Anáfase I, Telófase I

PRÓFASE I

A prófase I é de longa duração e muito complexa. Os cromossomos homólogos se associam formando pares, ocorrendo permuta (crossing-over) de material genético entre eles. Vários estágios são definidos durante esta fase: Leptóteno, Zigóteno, Paquíteno, Diplóteno e Diacinese.

O crossing-over

<!--[if !supportLists]-->- Leptóteno

Os cromossomos tornam-se visíveis como delgados fios que começam a se condensar, mas ainda formam um denso emaranhado. Nesta fase inicial , as duas cromátides- irmãs de cada cromossomo estão alinhadas tão intimamente que não são ditinguíveis.

<!--[if !supportLists]-->- Zigóteno

Os cromossomos homólogos começam a combinar-se estreitamente ao longo de toda a sua extensão. O processo de pareamento ou sinapse é muito preciso.

<!--[if !supportLists]-->- Paquíteno

Os cromossomos tornam-se bem mais espiralados. O pareamento é completo e cada par de homólogos aparece como um bivalente ( às vezes denominados tétrade porque contém quatro cromátides)Neste estágio ocorre o crossing-over, ou seja, a troca de segmentos homólogos entre cromátides não irmãs de um par de cromossomos homólogos.

<!--[if !supportLists]-->- Diplóteno

Ocorre o afastamento dos cromossomos homólogos que constituem os bivalentes. Embora os cromossomos homólogos se separem, seus centrômeros permanecem intactos, de modo que cada conjunto de cromátides-irmãs continua ligado inicialmente. Depois, os dois homólogos de cada bivalente mantêm-se unidos apenas nos pontos denominados quiasmas (cruzes).

<!--[if !supportLists]-->- Diacinese

Neste estágio os cromossomos atingem a condensação máxima.

METÁFASE I

Há o desaparecimento da membrana nuclear. Forma-se um fuso e os cromosomos pareados se alinham no plano equatorial da célula com seus centrômeros orientados para pólos diferentes.

ANÁFASE I

Os dois membros de cada bivalente se separam e seus respectivos centrômeros com as cromátides-irmãs fixadas são puxados para pólos opostos da célula.

Os bivalentes distribuem-se independentemente uns dos outros e, em consequência, os conjuntos paterno e materno originais são separados em combinações aleatórias.

<!--[if !vml]--><!--[endif]-->

TELÓFASE I

Nesta fase os dois conjuntos haplóides de cromossomos se agrupam nos pólos opostos da célula.

Meiose divisão II - Divisão equacional

A meiose II tem início nas células resultantes da telófase I, sem que ocorra a Intérfase. A meiose II também é constituída por quatro fases:

PRÓFASE II

É bem simplificada, visto que os cromossomos não perdem a sua condensação durante a telófase I. Assim, depois da formação do fuso e do desaparecimento da membrana nuclear, as células resultantes entram logo na metáfase II.

METÁFASE II

Os 23 cromossomos subdivididos em duas cromátides unidas por um centrômero prendem-se ao fuso.

ANÁFASE II

Após a divisão dos centrômeros as cromátides de cada cromossomo migram para pólos opostos.

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TELÓFASE II

Forma-se uma membrana nuclear ao redor de cada conjunto de cromátides.

Membrana plasmática é uma película finíssima e muito frágil composta, principalmente, por fósfolipídios e proteínas. Ela tem importantes funções na célula, e uma delas é isolar a célula do meio externo. Seu tamanho é tão pequeno que se a célula fosse aumentada ao tamanho de uma laranja, a membrana seria mais fina do que uma folha de papel de seda. Água, substâncias nutritivas e gás oxigênio são capazes de entrar com facilidade através da membrana, que permite a saída de gás carbônico e de resíduos produzidos dentro da célula. A membrana é capaz de atrair substâncias úteis e de dificultar a entrada de substâncias indesejáveis. Exercendo assim um rigoroso controle no trânsito através das fronteiras da célula. É comum compará-la a um "portão" por suas funções e a um saco plástico pela sua aparência.

 

Permeabilidade da célula

Muitas das substâncias (gases, íons, açúcares, etc.) dissolvidas em nosso compartimento intracelular ou extracelular podem atravessar a membrana celular e passar de um compartimento a outro. Existem várias formas através das quais as diversas substâncias podem atravessar a membrana celular. As principais e mais bem conhecidas são:

• Difusão simples: Neste tipo de transporte a substância passa de um meio a outro (do intracelular para o extracelular ou do extracelular para o intracelular) simplesmente devido ao movimento aleatório e contínuo da substância nos

líquidos corporais, devido a uma energia cinética da própria matéria. Em tal meio de transporte não ocorre gasto de ATP intracelular nem ajuda de carreadores.

Ex: Gases como oxigênio ou dióxido de carbono atravessam a membrana celular com grande facilidade, simplesmente se dissolvendo na matriz lipídica desta membrana (oxigênio e dióxido de carbono são lipossolúveis).

• Osmose: é uma extensão da difusão referente ao transporte de água através de umq membrana semipermeável. É um transporte passivo que ocorre a favor do gradiente de concentração do solvente e pode se dar tanto pelos poros quanto pela porção lipídica da membrana.

solução hipotônica: osmolaridade menor 0,3. Aumenta o volume celular e pode ocorrer plasmoptise (hemólise no caso de hemácias). . solução isotônica:  osmolaridade = 0,3. O volume celular não se modifica.

solução hipertônica: osmolaridade > 0,3. Diminui o volume celular e pode ocorrer plasmólise

• Difusão facilitada: Neste tipo de transporte a substância se utiliza também de seus movimentos aleatórios e contínuos nos líquidos corporais e passa também de um lado a outro da membrana celular. Porém, por ser insolúvel na matriz lipídica (não lipossolúvel) e de tamanho molecular grande demais para passar através dos diminutos "poros" que se encontram na membrana celular, a substância apenas se dissolve e passa através da membrana celular ligada a uma proteína carreadora específica para tal substância, encontrada na membrana celular. Em tal transporte também não há gasto de ATP intracelular.

Ex: A glicose, importande monossacarídeo, atravessa a membrana celular de fora para dentro da célula (do meio de maior concentração para o meio de menor concentração de glicose) ligada a uma proteína carreadora específica para glicose.

• Transporte ativo: Neste tipo de transporte a substância é levada de um meio a outro através da membrana celular por uma proteína carreadora que é capaz, inclusive, de transportar esta substância contra um gradiente de concentração, de pressão ou elétrico (a substância pode, por exemplo, ser transportada de um meio de baixa concentração para um de alta concentração da mesma). Para tanto, O carreador liga-se quimicamente à substância a ser transportada através da utilização de enzima específica, que catalizaria tal reação. Além disso há um consumo de ATP intracelular para transportar a substância contra um gradiente de concentração.

Ex:: Bomba de Sódio e Potássio - transporta constantemente, nas células excitáveis, através da membrana, íon sódio de dentro para fora e íon potássio de fora para dentro da célula. Ambos os íons são transportados contra um gradiente de concentração, isto é, de um meio menos concentrado para um mais concentrado do mesmo íon.

• Co-transporte ou transporte ativo secundário: transporte de glicose e aminoácidos em epitélio intestinal e renal. Ocorre contra o gradiente de concentração do soluto com energia proveniente do gradiente de sódio. Necessita de transportador. Evita a perda de nutrientes essenciais como glicose e aminoácidos nas fezes e na urina. Precisa indiretamente de ATP (precisa de uma diferença de concentração de sódio e para isso é necessário ATP).

Primeiramente liga-se ao Na+ e adquiri afinidade à glicose. Como existe mais Na no meio extracelular, o transporte de glicose ocorre de fora para dentro.

endocitose: transporte de fora para dentro da célula com gasto de energia. Para partículas pequenas: pinocitose (basicamente de líquidos). Para partículas grandes: fagocitose. Pode haver tanto transporte através da membrana quanto a digestão pelas enzimas contidas nos lisossomas.

exocitose: transporte de dentro para fora da célula com gasto de energia. Ex: liberação de neurotransmissor pelas células nervosas; regeneração da membrana perdida na endocitose.

Mitocôndrias :Organela citoplasmática formada por duas membranas lipoprotéicas, sendo a interna formada por pregas. O interior é preenchido por um líquido denso, denominado matriz mitocondrial (onde se encontram enzimas, íons, dentre outras substâncias). Dentro delas se realiza o processo de extração de energia dos alimentos (respiração celular) que será armazenada em moléculas de ATP (adenosina trifosfato). É o ATP que fornece energia necessária para as reações químicas celulares. Apresenta forma de bastonete ou esférica. Possuem DNA, RNA e ribossomos

próprios, tendo assim capacidade de autoduplicar-se. Quanto maior a atividade metabólica da célula, maior será quantidade de mitocôndrias em seu interior. Apresentam capacidade de movimentação, concentrando-se assim nas regiões da célula com maior necessidade energética (exp. Músculos das coxas).Alguns cientistas acreditam terem sido "procariontes" (bactérias) que passaram a viver simbioticamente no interior das células no início evolutivo da vida (células fornecendo açucares e outras substâncias e bactérias fornecendo energia.).

• Glicólise  (glicose ® piruvato): Nos vegetais superiores e nos animais a glicose tem três destinos principais: pode ser armazenada (como polissacarídeo ou sacarose), ser oxidada a compostos de 3 átomos de carbono (piruvato) ® glicólise, ser oxidada a pentoses, através da via das pentoses fosfato.

Glicólise: uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas de piruvato. Parte da energia. é armazenada na forma de ATP. É a via central quase universal do catabolismo da glicose, na maioria das células, é o maior fluxo de carbono. Em certos tecidos e tipos celulares de mamíferos (eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma) a glicose, através da glicólise, é a prinicipal ou mesmo a única fonte metabólica. Os microorganismos anaeróbicos derivam sua energia da glicólise, e alguns vegetais adaptados para crescerem em áreas inundadas.

• Ciclo de Krebs (ou do ácido cítrico, ou do ácido tricarboxílico (TCA).:Nos organismos aeróbicos, a glicose e outros acúcares, ácidos graxos e a maioria dos aminoácidos são oxidados, em última instância, a CO2 e H2O, através do ciclo do ácido cítrico. Entretanto, antes que possam entrar no ciclo, os esqueletos carbônicos dos açúcares e ácidos graxos precisam ser degradados até o grupo acetila do acetil-CoA, a forma química na qual o ciclo do ácido cítrico aceita a maior parte do seu combustível. Também entram no ciclo por esta via muitos dos átomos de C provenientes dos aminoácidos, embora vários deles sejam metabolicamente degradados, em outros intermediários do ciclo.

Os nucléolos são estruturas esféricas e densas que se coram intensamente. Têm um diâmetro de 1 a 3um e se alojam

dentro dos núcleos.

Ao microscópio eletrônico o nucléolo aparece como uma massa densa e compacta, com cavidades cheias de

cromatina. Sob maiores aumentos se comprova que o nucléolo apresenta áreas constituídas por grânulos e áreas

compostas de fibrilas.

A parte fibrilar (F) é constituída de DNA e a parte granular (G) consiste em partículas precursoras das subunidades

ribossômicas no processo de maturação. Terminado o processo, estas subunidades migram para o citoplasma e vão

formar os ribossomos.

A maior parte do RNA do nucléolo é sintetizada ao nível da cromatina não-condensada, situada no interior do

nucléolo, mais especificamente na região organizadora do nucléolo (RON).

A respiração celular é um fenômeno que consiste basicamente no processo de extração de energia química acumulada nas moléculas de substâncias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios. Nesse processo, verifica-se a oxidação ou " queima " de compostos orgânicos de alto teor energético, como gás carbônico e água, além da liberação de energia, que é utilizada para que possam ocorrer as diversas formas de trabalho celular.  

Importância da respiração celular 

Nos organismos aeróbicos, a equação é simplificada da respiração celular pode ser assim representada:

C6H12O6 + O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + energia

A respiração é um fenômeno de fundamental importância para o trabalho celular e, portanto, para manutenção de vida num organismo. Na fotossíntese depende da presença de luz solar para que possa ocorrer. Já na respiração celular, inclusive nas plantas, é processada tanto no claro como no escuro, ocorre em todos os momentos da vida de organismo e é realizada por todas as células vivas que o constituem. Se o mecanismo respiratório for paralisado num indivíduo, suas células deixam de dispor de energia necessária para o desempenho de suas funções vitais; inicia-se, então, um processo de desorganização da matéria viva, o que acarreta a morte do indivíduo.

Na respiração, grande parte da energia química liberada durante oxidação do material orgânico se transforma em calor. Essa produção de calor contribui para a manutenção de uma temperatura corpórea em níveis compatíveis com a vida, compensando o calor que normalmente um organismo cede para o ambiente, sobretudo nos dias de frio. Isso e verifica principalmente em aves e mamíferos; em outros grupos, como os anfíbios e os repteis, o organismo é aquecido basicamente através de fontes externas de calor, quando, por exemplo, o animal se põe ao sol. 

Tipos de respiração

Já vimos que nos seres vivos a energia química dos alimentos pode ou não ser extraída com a utilização do gás oxigênio. No primeiro caso, a respiração é chamada aeróbica. No segundo, anaeróbica. 

Respiração Aeróbica

A respiração aeróbica se desenvolve sobretudo nas mitocôndrias, organelas citoplasmáticas que atuam como verdadeiras " usinas " de energia.  

C6H12O6 + O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + energia

Nessa equação, verifica-se que a molécula de glicose (C6H12O6) é " desmontada " de maneira a originar substâncias relativamente mais simples (CO2 e H2O). A " desmontagem " da glicose, entretanto, não pode ser efetuada de forma repentina, uma vez que a energia liberada seria muito intensa e comprometeria a vida da célula. É preciso, portanto, que a glicose seja " desmontada " gradativamente. Assim, a respiração aeróbica compreende, basicamente, três fases: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. 

Glicólise

Glicólise significa " quebra " da glicose. Nesse processo, a glicose converte-se em duas moléculas de um ácido orgânico dotado de 3 carbonos, denominado ácido pirúvico (C3H4O3). Para a ser ativada e tornar-se reativa a célula consome 2 ATP (armazena energia química extraída dos alimentos distribuindo de acordo com a necessidade da célula). No entanto, a energia química liberada no rompimento das ligações químicas da glicose permite a síntese de 4 ATP. Portanto, a glicólise apresenta um saldo energético positivo de 2 ATP.

Na conversão da glicose em ácido pivúrico, verifica-se a ação de enzimas denominadas desidrogenases, responsáveis, como o próprio nome diz, pela retirada de hidrogênios. Nesse processo, os hidrogênios são retirados da glicose e transferidos a dois receptores denominados NAD (nicotinamida adenina dinucleotídio). Cada NAD captura 2 hidrogênios. Logo, formam-se 2 NADH2.

Obs: A glicólise é um fenômeno que ocorre no hialoplasma, sem a participação do O2. 

Ciclo de Krebs

O ácido pivúrico, formado no hialoplasma durante a glicose, penetra na mitocôndria, onde perde CO2, através da ação de enzimas denominadas descarboxilases. O ácido pivúrico então converte-se em aldeído acético.

O aldeído acético, pouco reativo, combina-se com uma substância chamada coenzima A (COA), originando a acetil-coenzima A (acetil-COA), que é reativa. Esta, por sua vez combina com um composto. Nesse momento inicia-se o ciclo de Krebs, fenômeno biológico ocorrido na matriz mitocondrial.

Da reação da acetil-CoA, ocorrem series de desidrogênações e descarboxilações até originar uma nova molécula de ácido oxalacético, definido um ciclo de reações, que constitui o ciclo de Krebs. 

Cadeia respiratória 

Essa fase ocorre nas cristas mitocondriais. Os hidrogênios retirados da glicose e presentes nas moléculas de FADH2 e NADH2 são transportados até o oxigênio, formando água. Dessa maneira, na cadeia respiratória o NAD e o FAD funcionam como transportadores de hidrogênios.

Na cadeia respiratória, verifica-se também a participação de citocromos, que tem papel de transportar elétrons dos hidrogênios. À medida que os elétrons passam pela cadeia de citocromos, liberam energia gradativamente. Essa energia é empregada na síntese de ATP.

Depois de muitos cálculos..., podemos dizer que o processo respiratório aeróbico pode, então, ser equacionado assim:

C6H12O6 + 6 O2 -> CO2 + 6 H2O + 38 ATP 

Respiração anaeróbica

O processo de extração de energia de compostos sem utilização de oxigênio (O2) é denominado respiração anaeróbica. Alguns organismos, como o bacilo de tétano, por exemplo, têm na respiração anaeróbica o único método de obtenção de energia – são os chamados anaeróbicos estritos ou obrigatórios. Outros como os levedos de cerveja, podem realizar respiração aeróbica ou anaeróbica, de acordo com a presença ou não de oxigênio – são por isso chamados de anaeróbicos facultativos.

Na respiração aeróbica, o O2 funciona como aceptor final de hidrogênios. Na respiração anaeróbica, também fica evidente a necessidade de algum aceptor de hidrogênios. Certas bactérias anaeróbicas utilizam nitratos, sulfatos ou carbonatos como aceptores finais de hidrogênios. Os casos em que os aceptores de hidrogênios são compostos orgânicos que se originam da glicólise. Esses tipos de respiração anaeróbica são chamados de fermentações. 

Fermentação – rendimento energético inferior

Nos processos fermentativos, a glicose não é totalmente " desmontada ". Na verdade, a maior parte da energia química armazenada na glicose permanece nos compostos orgânicos que constituem os produtos finais da fermentação.

Há 2 tipos principais de fermentação: a alcoólica e a láctica. Ambas produzem 2 ATP no final do processo. Portanto, o processo fermentativo apresenta um rendimento energético bem inferior ao da respiração aeróbica, que produz 38 ATP.

A fermentação alcoólica

Na fermentação alcoólica, a glicose inicialmente sofre a glicólise, originando 2 moléculas de ácido pivúrico, 2 NADH2 E um saldo energético positivo de 2 ATP, em seguida o ácido pivúrico é descarboxilado, originando aldeído acético e CO2, sob a ação de enzimas denominadas descarboxilases. O aldeído acético, então, atua como receptor de hidrogênios do NADH2 e se converte em álcool etílico.

A fermentação láctica

Na fermentação láctica, a glicose sofre glicólise exatamente como na fermentação alcoólica. Porém enquanto na fermentação alcoólica o aceptor de hidrogênios é o próprio aldeído acético, na fermentação láctica o aceptor de hidrogênios é o próprio ácido pirúvico, que se converte em ácido láctico. Portanto não havendo descarboxilação do ácido píruvico, não ocorre formação de CO2.

Veja abaixo a equação simplificada da fermentação láctica:

C6H12O6 -> 2C3H6O3 + 2ATP 

A fermentação láctica é realizada por microorganismos (certas bactérias, fungos e protozoários) e por certos animais.

As bactérias do gênero Lactobacillus são muito empregadas na fabricação de coalhadas, iogurtes e queijos. Elas promovem o desdobramento do açúcar do leite (lactose) em ácido láctico. O acúmulo de ácido láctico no leite torna-o " azedo ", indicando uma redução do pH. Esse fato provoca a precipitação das proteínas do leite, formado o coalho.

Perguntas e respostas

Quais são os tipos de respiração celular? R. Respiração aeróbica e respiração anaeróbica.

O que significa glicólise? E onde ocorre este fenômeno? R. Glicólise significa quebra da glicose, e é ocorrida no hialoplasma.

Defina respiração celular. R. A respiração celular é o fenômeno que consiste basicamente no processo de extração de energia química acumulada nas moléculas de substâncias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios.

Em quantas fases a respiração aeróbica é dividida? Quais são elas? R. É dividida em 3 partes, Glicólise, Ciclo de Krebs e Cadeia respiratória.