Introdução: Uma Visão Geral da Célula...Visão Geral da Célula A célula é a unidade básica dos seres vivos pertencentes aos Reinos Monera, Fungi. Protista. Animalia e Plantae

Visão Geral da Célula Membrana Celular

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Visão Geral da Célula

A célula é a unidade básica dos seres vivos pertencentes aos Reinos Monera,

Fungi. Protista. Animalia e Plantae e portanto, também do homem que pertence ao

Reino Animalia. Ela funciona como uma complicada máquina, realizando e dirigindo

todas as funções vitais. Suas partes fundamentais são a membrana celular,

citoplasma e o núcleo.

As células são unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos ou seja

, todos os seres vivos são formados por células - compartimentos envolvidos por

membrana, preenchidos com uma solução aquosa concentrada de substâncias

químicas. As formas mais simples de vida são células individualizadas que se

propagam por cissiparidade.

Há muitos tipos diferentes de células, que variam enormemente em tamanho,

forma e funções especializadas.

Os organismos superiores, como os humanos (acredita-se que contenha pelo

menos 100 trilhões de células), são como cidades celulares, nas quais grupos de

células performam tarefas especializadas e são ligadas por um intrincado sistema de

comunicação.

Num punhado de solo ou numa xícara de água poderá haver dúzias de

diferentes tipos de organismos unicelulares, sendo que em cada organismo

multicelular seja ele o corpo humano ou a planta de milho, há dúzia ou centenas de


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diferentes tipos celulares, todos altamente especializados funcionando juntos na

forma de tecidos e orgãos. E, não importa quão grande e complexo seja o

organismo, cada um dos seus tipos celulares retém alguma individualidade e

independência.

Apesar das muitas diferenças visíveis, várias espécies de células são

admiravelmente semelhantes nas suas características estruturais básicas.

As células são pequenas e complexas, o que torna difícil ver suas estruturas,

descobrir sua composição molecular e, mais difícil ainda, encontrar funções para

seus vários componentes.

Uma célula animal típica tem um diâmetro de 10 a 20 micrômetros, o que é

aproximadamente 5 vezes menor que a menor partícula visível a olho nu. Somente

quando microscópios ópticos de boa qualidade tornaram-se disponíveis, no início do

século XIX pode-se descobrir que tecido animais e vegetais são agregados de

células individuais. Esta descoberta, proposta como a doutrina celular por

SCHLEIDEN E SCHWANN, em 1838, marca o nascimento formal da biologia

celular.

Células animais não são apenas minúsculas, mas também incolores e

translúcidas e para visualizá-las é importante o desenvolvimento de técnicas de

microscopia.


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Hemácias vistas em microscópio

eletrônico de varredura

Hemácias coradas e vistas em

microscopia óptica

Algumas descobertas importantes na história da microscopia óptica.

1611 - Kepler sugere maneiras para a construção de um microscópio composto.

1655 - Hooke utiliza o microscópio composto para descrever pequenos poros em secções

de rolhas, que chamou de "células".

1674 - Lecuwenhoek comunica a descoberta de protozoários. Visualiza uma bactéria pela

primeira vez nove anos mais tarde.

1833 - Brown publica suas observações microscópicas de orquídeas descrevendo

claramente o núcleo da célula.

1838 - Schleiden e Schwann propõem a teoria celular, afirmando que a célula nucleada é a

unidade da estrutura e função em plantas e em animais.

1857 - Kolliker descreve a mitocôndria em células de músculo.

1876 - Abbé analisa os efeitos da difração na formação da imagem e mostra como melhorar

a construção do microscópio.

1879 - Flemming descreve com muita clareza o comportamento dos cromossomos durante a

mitose em células animais.

1881 - Retzius descreve tecidos animais com um nível de detalhamento até então não

obtido por nenhum outro microscopista óptico. Nas duas décadas seguintes ele, Cajal, e

outros histologistas desenvolveram métodos de coloração e lançaram os fundamentos da

anatomia microscópica.

1882 - Koch utiliza anilina para corar microrganismos e identificar as bactérias causadoras

da tuberculose e da cólera. Nas duas décadas seguintes outros bacteriologistas, como


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Klebs e Pasteur, identificam os agentes causais de muitas outras doenças, através do

exame de preparações coradas ao microscópio.

1886 - Zeiss constrói uma série de lentes, para o projeto proposto por Abbé, que permite

aos microscopistas revelar estruturas nos limites teóricos da luz visível.

1898 - Golgi visualiza pela primeira vez e descreve o aparelho de Golgi através da coloração

das células com nitrato de prata.

1924 - Lacassagne e colaboradores desenvolvem método auto-radiográfico para localizar

polônio radioativo em amostras biológicas.

1930 - Lebedeff projeta e constrói o primeiro microscópio de interferência. Em 1932,

Zernicke inventa o microscópio de contraste de fase. Esses dois tipos de microscópios

permitem que células vivas, não-coradas, sejam vistas em detalhe pela primeira vez.

1941 - Coons use anticorpos acoplados a corantes fluorescentes para detectar antígenos

celulares.

1952 - Nomarski idealiza e patenteia o sistema de contraste de interferência diferencial para

o microscópio óptico, o qual ainda tem o seu nome.

1981 - Allen e Inoué aperfeiçoam o microscópio óptico de contraste com sistema de vídeo

avançado.

1988 - Microscópios confocais de varredura comerciais passam a ser amplamente utilizados

Microscópio de Hooke Microscópio Óptico Microscópio Eletrônico


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Tabela 1. Poder de resolução: Tamanho de células e de seus componentes,

desenhados em escala logarítmica, indicando a faixa de objetos que podem ser

propriamente visualizados a olho nu e através de microscópios óptico e eletrônico.

Átomo Moléculas Proteínas Vírus/

Ribossomo Bactéria

Cél

Animal

Cél

Vegetal

0.1nm 1nm 10nm 100nm 1um 10um 100um 1mm 1cm

Microscópio Eletrônico

Microscópio Óptico

Olho Nu


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Figura referente a tabela acima, inclusive com a descrição das medidas usadas em

biologia celular

Figura representando a escala de tamanho de algumas estruturas:


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Roteiro de Aula Prática

1. Assunto: Microscopia e a utilização do microscópio

2. Introdução: Descrição do microscópio óptico

A palavra microscópio é de origem grega (micros =pequeno, scopein =observar,

olhar com atenção). É um instrumento óptico que amplia a imagem de um pequeno

objeto utilizando um sistema de lentes e fontes de iluminação.

Todo microscópio é composto de partes mecânicas e partes ópticas, que juntas nos

permitem a observação detalhada de materiais em estudo.

2.1. Partes mecânicas:

- Base ou pé: é o suporte do microscópio, peça que sustenta todas as outras partes

do aparelho.

Braço ou coluna: peça que liga o pé à parte superior do microscópio.

Mesa ou platina: peça de apoio da lâmina contendo o material para estudo,

no centro da mesa existe um orifício para a passagem da luz.

Charriot: peça ligada à platina que permite movimentar a lâmina no plano

horizontal da esquerda para a direita e vice-versa, e de trás para frente e vice-

versa.

Parafuso macrométrico: localiza-se em ambos os lados do braço, serve para

ajustar o foco grosseiramente através de avanço ou recuo da mesa em

relação à objetiva.

Parafuso micrométrico: ajusta o foco finamente através de pequenos avanços

ou recuos da mesa.

Canhão: parte superior do microscópio constituída por um tubo contendo um

prisma. Sustenta lentes objetivas e oculares, e serve para focalização do

material.

Revolver: peça onde se encaixam as lentes objetivas. É composto por um

disco de ranhuras que permite a mudança das objetivas.

2.2. Partes ópticas:

Condensador: conjunto de lentes situado abaixo da platina que concentra a

luz e fornece iluminação uniforme à preparação biológica.


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Botão do condensador: permite a movimentação do condensador.

Diafragma: regula a intensidade de luz que atinge a preparação através de

uma alavanca para sua abertura ou fechamento.

Objetivas: conjunto de 4 ou mais lentes superpostas que proporcionam

aumentos diferentes para observação do material. O valor do aumento está

gravado na objetiva.

Oculares: possui 2 lentes convergentes que ampliam e corrigem os defeitos

da imagem. O valor do aumento proporcionado está gravado na ocular.

3. Objetivos:

3.1. Conhecer os componentes do microscópio identificando suas partes.

3.2. Fazer observações de materiais ao microscópio relacionando as imagens

formadas e os aumentos obtidos com seu funcionamento.

4. Materiais, equipamentos e reagentes:

4.1. Microscópio óptico comum;

4.2. Letras recortadas do jornal;

4.3. Lâminas e lamínulas;

4.4. Fio de algodão;

4.5. Copo com água;

4.6. Papel filtro.

5. Procedimentos:

5.1. Lâminas com letras:

Coloque sobre a lâmina uma letra que você recortou do jornal;

Coloque esta lâmina sobre a platina do microscópio, de modo a manter a letra

na posição em que é lida por você;

Focalize a letra, conforme o procedimento descrito anteriormente;

Observe a posição da letra, na imagem formada pelo microscópio com a

objetiva de 4X e 10X;

Desenhe o observado.


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5.2. Preparação a fresco de fio de algodão:

Coloque um fio de algodão dissociado e cortado em pedaço sobre uma

lâmina limpa;

Adicione uma gora de água sobre o material;

Cubra a lateral com uma lamínula limpa, obedecendo à seqüência abaixo:

Apóie a lamínula sobre a lâmina em ângulo de 45°;

Encoste a borda da lamínula na borda da gota de água até que esta se

espalhe pela primeira;

Abaixe a lamínula vagarosamente, procurando evitar a formação de bolhas de

ar.

Retire o excesso de água encostando um pedaço de papel absorvente na

borda externa da lamínula, na linha de contato entre esta e a lâmina.

Examine o material ao microscópio e desenhe no aumento de 10X.

6. Considerações finais:

6.1. Que diferenças você observou entre a posição das letras a olho nu e na imagem

ao MO?

6.2. Nas objetivas de diferentes aumentos, o que você notou quanto ao tamanho da

imagem e quanto à área do campo de observação?

6.3. Por que a lamínula deve estar sempre voltada para cima quando se observa o

material ao microscópio?

6.4. Por que é necessário o uso do óleo de imersão na objetiva de 100X?

6.5. Observe o Microscópio abaixo e coloque os nomes das partes do mesmo, de

acordo com os números indicados no aparelho.


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1- _____________________________

2- _____________________________

3- _____________________________

4- _____________________________

5- _____________________________

6- _____________________________

7- _____________________________

8- _____________________________

9- _____________________________

10- _____________________________

11- _____________________________

12- _____________________________

13- _____________________________

14- _____________________________

15- _____________________________


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RELATÓRIO DE ATIVIDADES DE LABORATÓRIO

Nome do aluno:___________________________________________

Curso: ________________ Turma: _______________

Título: _________________________________________________________________________

Materiais utilizados:

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Procedimentos: _________________________________________________________________

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Discussão/Resultados:

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Esquemas:


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MEMBRANA CELULAR

A membrana celular é uma película que envolve e protege a célula. Ela tem também

a função importante no controle da entrada e de saída de substâncias na célula.

Figura esquemática da Membrana Celular

As membranas celulares são essenciais para a vida da célula. A Membrana

Plasmática envolve a célula, define seus limites, e mantêm as diferenças essenciais

entre o hialoplasma (ou citosol) e o meio extracelular.

Dentro da célula, as membranas do retículo endoplasmático, aparelho de

Golgi, mitocôndrias, e outras organelas envoltas por membrana, em células

eucarióticas, mantêm as diferenças características entre os conteúdos de cada

organela e o hialoplasma.

Todas as membranas biológicas têm uma estrutura geral comum: é um filme

muito fino de lipídeos e de proteínas, mantidas juntas principalmente por interações

não covalentes.

As membranas celulares são estruturas dinâmicas, fluídas, sendo que a maior

parte de suas moléculas são capazes de mover-se no plano da membrana, as

moléculas individuais de lipídeos são capazes de difundirem-se rapidamente dentro

de sua própria monocamada e raramente saltam de uma monocamada para outra.


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As moléculas lipídicas são arranjadas como uma dupla camada contínua com

cerca de 5nm de espessura. Essa bicamada lipídica fornece a estrutura básica da

membrana e atua como uma barreira relativamente impermeável à passagem da

maioria das moléculas hidrossolúveis.

Os glicolipídeos são encontrados na metade não citoplasmática da bicamada

lipídica. Na membrana plasmática os seus grupos açúcar estão expostos na

superfície celular, sugerindo que eles desempenham algum papel nas interações da

célula com a sua vizinhança.

As membranas plasmáticas de eucariotos contêm quantidades

particularmente grandes de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as

propriedades de barreira da bicamada lipídica e devido as seus rígidos anéis planos

de esteróide diminui a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.

A maioria dos lipídeos que compõem a membrana são fosfolipídeos dos quais

predominam: fosfatidilcolina, esfingomielina, fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina.

Eletromicrografia mostrando as membranas plasmáticas e o espaço intercelular

Todas as células estão envoltas por uma plasmática. Sua existência é condição

indispensável para a existência de uma célula. Ela limita o território da célula e

controla o seu conteúdo químico. É o limite entre os meios intracelular e extracelular,


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observável em detalhes somente com a utilização do microscópio eletrônico. Na sua

composição química temos 40% de lipídios, 50% de proteínas e 10% de glicídios.

Os glicídios. Situam-se na superfície externa das células eucarióticas e contribuem

para uma assimetria da membrana; são oligossacarídeos unidos a lipídios

(glicolipídios) ou a proteínas (glicoproteínas) que representam o fundamental para a

identidade das células, formando o glicocálix ou glicocálice que desempenha as

seguintes funções:

Protege a superfície das células de possíveis lesões;

Confere viscosidade às superfícies celulares, permitindo o deslizamento de

células em movimento, como, por exemplo, as sangüíneas;

Apresenta propriedades imunitárias, por exemplo, os glícidos do glicocálix dos

glóbulos vermelhos que apresentam os antígenos próprios dos grupos

sangüíneos do sistema sangüíneo ABO;

Intervém nos fenômenos de reconhecimento celular, particularmente

importantes durante o desenvolvimento embrionário.

A inibição do crescimento celular por contato depende de glicoproteínas do

glicocálice. Se tais proteínas forem perdidas ou modificadas, como acontece

em alguns tumores malignos, mesmo o glicocálice ainda existindo, esta

função será comprometida; nos processos de adesão entre óvulo e

espermatozóide.

Os lipídios. Na membrana da célula eucariótica encontramos três tipos de

lipídios: fosfolipídios, glicolipídios e colesterol. Todos têm caráter anfipático; isto quer

dizer que possuem um comportamento duplo, uma parte da molécula é hidrófila e

outra parte da molécula é hidrófoba, do que resulta, em meio aquoso, uma capa

dupla lipídica.

As proteínas são os componentes da membrana que desempenham as

funções específicas (transporte, comunicação, etc). Da mesma forma que os lipídios,

as proteínas podem girar ao redor do próprio eixo e muitas podem deslocar-se

lateralmente (difusão lateral) pela membrana. As proteínas da membrana são

classificadas em:


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Proteínas integrais: estão intimamente ligadas aos lipídios, podem atravessar

a camada dupla de lipídios uma ou mais vezes e, por isto, são também chamadas

de proteínas de transmembrana.

Proteínas periféricas: localizam-se de um lado e de outro da camada bilipídica

e estão unidas fracamente às cabeças polares dos lipídios da membrana ou a outras

proteínas integrais por pontes de hidrogênio.

PROTEÍNAS DA MEMBRANA

Enquanto a bicamada lipídica determina a estrutura básica das membranas

biológicas, as proteínas são responsáveis pela maioria das funções da membrana,

atuando como receptores específicos, enzimas, proteínas transportadoras, entre

outras funções.

Muitas proteínas da membrana estendem-se através da bicamada lipídica: em

algumas dessas proteínas transmembrana a cadeia polipeptídica cruza a bicamada

como uma alfa-hélice única (proteínas unipasso); em outras, inclusive naquelas

responsáveis pelo transporte transmembrana de íons e pequenas moléculas

hidrossolúveis, a camada polipeptídica cruza a bicamada múltiplas vezes, seja como

uma série de alfa-hélices, seja como uma folha beta na forma de um barril fechado

(proteína multipasso).

Outras proteínas associadas a membrana não cruzam a bicamada, mas ao

contrário são presas a um ou ao outro lado da membrana. Muitas dessa são ligadas

por interações não covalentes a proteína transmembrana, enquanto outras são

ligadas através de grupos lipídicos ligados covalentemente.

Como as moléculas lipídicas na bicamada, muitas proteínas da membrana

são capazes de difundir-se rapidamente no plano da membrana. Por outro lado, as

células têm mecanismos para imobilizar proteínas específicas da membrana e para

confinar moléculas lipídicas e protéicas a domínios específicos.

Veja na figura abaixo as principais funções das proteínas da membrana celular:


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Modelo do mosaico fluído.

Com os dados oferecidos pela microscopia eletrônica e as análises

bioquímicas foram elaborados vários modelos de membrana. Atualmente o modelo

mais aceito é o proposto por Singer e Nicholson (1972), denominado modelo do

mosaico fluído.

Considera que a membrana é como um mosaico fluído e que a bicamada

lipídica é a rede cimentante das proteínas embebidas nela, integrando umas com

outras e com os lipídios. Tanto as proteínas como os lipídios podem deslocar-se

lateralmente. Os lipídios e as proteínas integrais estão dispostos em mosaico.

Poderíamos também dizer que a membrana é formada por um duplo "colchão de

lipídios" interrompido por grandes moléculas protéicas que, polarizadas, são

capazes de girarem em torno de si mesmas.


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A bicamada lipídica da membrana atua como uma barreira que separa dois

meios aquosos, o meio onde vive a célula e o meio interno celular. As células

requerem nutrientes do exterior e devem eliminar substâncias de excreção

procedentes do metabolismo e manter seu meio interno estável. A membrana

apresenta uma permeabilidade seletiva, pois permite a passagem de pequenas

moléculas, desde que sejam lipófilas, entretanto regula a passagem de moléculas

não lipófilas.

ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA

Glicocálix ou cobertura celular.

O termo cobertura celular ou glicocálix é freqüentemente utilizado para

descrever a região rica em carboidratos na superfície celular. Esses carboidratos

ocorrem tanto como cadeias de oligossacarídeos ligadas covalente a proteínas da

membrana (glicoproteínas) e lipídeos (glicolipídeos), e na forma de proteoglicanos

que consistem de longas cadeias de polissacarídeos ligados covalentemente a um

núcleo protéico.

Eletromicrografia mostrando as vilosidades da membrana plasmática e o Glicocálix


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Esquema do Microcalix em uma célula animal

As cadeias laterais de oligossacarídeos são extremamente diversificadas no

arranjo de seus açúcares. Essa cobertura de carboidratos ajuda a proteger a

superfície celular de lesões mecânicas e químicas e recentemente descobriu-se que

oligossacarídeos específicos funcionam como intermediários em diversos processos

transitórios de adesão célula-célula, inclusive aqueles que ocorrem em interações

espermatozóide-óvulo, coagulação sangüínea, e recirculação de linfócitos em

respostas inflamatórias.

Interdigitações: "Encaixe" entre as microvilosidades de duas células que têm

um papel importante na coesão de células vizinhas. São saliências e reentrâncias da

membrana celular que se encaixam em estruturas complementares das células

vizinhas.


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- Complexo Juncional: Está presente em vários epitélios próximo à extremidade

celular livre, sendo constituído dos seguintes elementos: zônula oclusiva, zônula de

adesão e uma fileira de desmossomos. O complexo juncional é uma estrutura de

adesão e vedação.

A - Zônula de Adesão: É uma formação encontrada em certos epitélios de

revestimento, circundando a parte apical das células. Sua estrutura é semelhante à

dos desmossomas, porém a zônula de adesão é um cinto contínuo em volta da

célula. As suas funções são promover a adesão entre as células e oferecer local de

apoio para os filamentos que penetram nos microvilos das células epiteliais com orla

em escova.

B - Zônula Oclusiva: É uma faixa contínua em torno da zona apical de certas

células epiteliais que veda completamente o trânsito de material por entre as células.

Outra função da zônula oclusiva, também chamada junção oclusiva, é permitir a

existência de potenciais elétricos diferentes, conseqüência de diferenças na

concentração iônica entre as duas faces da lâmina epitelial.

Microvilosidades: São dobras da membrana plasmática, na superfície da

célula voltada para a cavidade do intestino. Calcula-se que cada célula possui em


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média 2.500 microvilosidades, dependendo de sua especialidade. Como

conseqüência de sua existência, há um aumento apreciável da superfície da

membrana em contato com o alimento.

São especializações apicais da membrana. Elas estão presentes na

superfície livre das células do intestino delgado, responsáveis pela absorção de

nutrientes.

Cada célula intestinal deste tipo possui em média três mil microvilosidades.

Em 1 mm2 de superfície intestinal, existem cerca de 200 000 dessas

especializações. Elas são evaginações permanentes da membrana com o aspecto

digitiforme, que ampliam consideravelmente a superfície de contato da célula com os

nutrientes vindos da digestão, para melhorar assim a função de absorção intestinal.

Desmossomos: São regiões especializadas que ocorrem nas membranas

adjacentes de duas células vizinhas. São espécies de presilhas que aumentam a

adesão entre uma célula e a outra; 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. Deste local, irradia-se

microfibrilas para o citoplasma, a curta distância. Essas microfibrilas, ou tonofibrilas,

são compostas por tonofilamentos. Cada desmossomo tem a forma de uma placa

arredondada e é constituído pelas membranas de duas células vizinhas. No

desmossomo o espaço de 15 a 20 nm existente entre as membranas permanece

inalterado, mas aí surge um material mais denso aos elétrons e que freqüentemente

se organiza em um ou mais discos paralelos, que aparecem em linhas nas

micrografias eletrônicas. Embora nos desmossomos as membranas não apresentem

modificação em sua espessura, observa-se a deposição de uma camada amorfa,

eletrodensa, na face citoplasmática de cada membrana. Nesta camada se inserem

filamentos intermediários (tonofilamentos) que se aprofundam no interior da célula

(em forma de fibrilas). Deste modo, os desmossomos são locais onde o

citoesqueleto se prende à membrana celular e ao mesmo tempo, as células aderem

umas às outras. A adesão nestes locais é dependente do íon cálcio, sendo abolida

quando este íon é abolido. Devido à função de adesão e à sua distribuição

descontínua, o desmosomo é também chamado de macula adherens.


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Esquema do Complexo juncional existente entre as células epiteliais do intestino

delgado

TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE BAIXA MASSA MOLECULAR:

O transporte passivo. É um processo de difusão de substâncias através da

membrana. O soluto passará sempre a favor do gradiente de concentração, do meio

onde existe mais para o meio onde existe menos. Este transporte pode ocorrer por:

Difusão simples. A difusão simples é um processo meramente físico. O

movimento desordenado das moléculas (que estão em constante agitação) leva a

que as moléculas de líquido tenham tendência para se espalharem uniformemente.

Logo, as moléculas deslocam-se conforme o seu gradiente de concentração no

meio, ou seja, as moléculas que se encontram em zonas de maior concentração

deslocam-se para zonas de menor concentração. Este processo físico é uma das

formas de entrada e saída de substâncias na célula. Imaginemos por exemplo uma

membrana, permeável a uma substância, que faz a separação entre dois meios com

concentrações diferentes dessa substância. A substância passa do meio onde a

concentração é maior (meio hipertônico) para o meio onde a concentração é menor

(meio hipotônico) até chegar a um equilíbrio (isto é, até os meios se tornarem

isotônicos). É a passagem de pequenas moléculas a favor do gradiente; pode

ocorrer através da bicamada lipídica ou através de canais protéicos.


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a) Difusão simples através da bicamada. Assim entram moléculas lipídicas

como os hormônios esteróides, anestésicos como o éter e fármacos lipossolúveis.

Também penetram assim substâncias apolares como o oxigênio e o nitrogênio

atmosférico. Algumas moléculas polares de pequeno tamanho, como a água, o CO2,

o etanol e a glicerina, também atravessam a membrana por difusão simples. A

difusão da água (solvente) recebe o nome de osmose. O movimento de moléculas

de água (solvente) a partir de uma solução hipotônica para outra hipertônica através

de uma membrana semi-permeável denomina-se osmose.

b) Difusão simples através de canais. Ocorre mediante as denominadas

proteínas de canal. Assim penetram íons como o Na+, K+, Ca++, Cl-. As proteínas de

canal são proteínas com um orifício ou canal interno, cuja abertura está regulada,

por exemplo, como ocorre com neurotransmissores ou hormônios, que se unem a

uma determinada região, o receptor da proteína de canal, que sofre uma

transformação estrutural que induz a abertura do canal.

c) Difusão facilitada. Permite o transporte de pequenas moléculas polares,

como os aminoácidos, monossacarídios, etc, que não conseguindo atravessar a

bicamada lipídica, requerem que proteínas trasmembranosas facilitem sua

passagem. Estas proteínas recebem o nome de proteínas transportadoras ou

permeasas que, ao unirem-se a molécula que irão transportar sofrem uma

modificação em sua estrutura que conduz aquela molécula ao interior da célula.

O transporte ativo. Esta propriedade permite captar do meio extracelular substâncias

necessárias ao metabolismo celular, mesmo quando a sua concentração no meio

externo é muito baixa relativamente à do meio interno. Esta propriedade implica um

gasto razoável de energia metabólica. Em alguns casos, as concentrações de uma

substância no meio extracelular e intercelular variam largamente; para manter esta

característica, é necessário que essa substância atravesse a membrana contra o

gradiente de concentração, pois, caso contrário, atingir-se-ia por difusão o equilíbrio

das concentrações.

Neste processo também atuam proteínas de membrana, porém estas

requerem energia, em forma de ATP, para transportar as moléculas ao outro lado da

membrana. São exemplos de transporte ativo a bomba de Na/K, e a bomba de Ca.


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A bomba de Na+/K+ requer uma proteína transmembranosa que bombeia

Na+ até o exterior da membrana e K+ até o interior. Esta proteína atua contra o

gradiente graças sua atividade como ATP-ase, pois quebra o ATP para obter a

energia necessária para o transporte.

Por este mecanismo, são transportados 3 Na+ até o exterior e 2 K+ até o

interior, com a hidrólise de ATP. O transporte ativo de Na+ e K+ têm uma grande

importância fisiológica. De fato todas as células animais gastam mais de 30% do

ATP que produzem (e as células nervosas mais de 70%) para bombear estes íons.

Transporte de moléculas de elevada massa molecular:

Para o transporte deste tipo de moléculas existem três mecanismos

principais: endocitose, exocitose e transcitose. Em qualquer um deles é fundamental

o papel que desempenham as chamadas vesículas revestidas. Estas vesículas se

encontram rodeadas de filamentos protéicos de clatrina. Este processo permite o

transporte de substâncias do meio extra- para o intracelular, através de vesículas

limitadas por membranas, a que se dá o nome de vesículas de endocitose ou

endocíticas. Estas são formadas por invaginação da membrana plasmática, seguida

de fusão e separação de um segmento da mesma. Há três tipos de endocitose:

pinocitose, fagocitose e endocitose mediada.

4.1. Endocitose: é o processo pelo qual a célula capta partículas do meio

externo mediante uma invaginação da membrana que engloba a partícula que será

ingerida. Produz-se a estrangulação da invaginação originando-se uma vesícula que

encerra o material ingerido. Segundo a natureza das partículas englobadas,

distinguem-se diversos tipos de endocitose.

4.1.1. Pinocitose. Implica a ingestão de líquidos e partículas em dissolução

por pequenas vesículas revestidas de clatrina. A clatrina é uma proteína composta

por 6 subunidades (3 cadeias pesadas, de 91 kDa, e 3 cadeias leves, de 23-27 kDa)

que desempenha um importante papel no processo de formação de vesículas

membranares no interior das células eucariontes. Esta proteína forma uma rede

poliédrica (em forma de uma bola de futebol), composta por muitas moléculas, que


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reveste a vesícula a medida que ela se forma. Além de ajudar na biogênese de

vesículas, a clatrina parece estar envolvida também no processo de endereçamento

destas vesículas.

4.1.2. Fagocitose. São formadas grandes vesículas revestidas ou fagossomos

que ingerem microrganismos e restos celulares.

Endocitose mediada por um receptor. É um mecanismo pelo qual somente

entra a sustância para a qual existe o receptor correspondente na membrana. A

importação de proteínas específicas para uma célula pode ser efetuada através da

ligação destas proteínas à receptores presentes na membrana citoplasmática e

posterior inclusão em vesículas. Esta endocitose mediada por receptor possui uma

gama de implicações biológicas, pois, é uma forma de enviar metabólitos essenciais

para as células, pode modular respostas a hormônios protéicos e fatores de

crescimento, funciona como agente seletivo para a captação de proteínas que vão

ser degradadas e é uma fonte de entrada para muitos vírus e bactérias nas células.

A maioria dos receptores de superfície celular são glicoproteínas transmembrânicas

que possuem um grande domínio extracelular, uma ou duas hélices

transmembrânicas, e uma pequena região citossólica. Existem, na membrana,

regiões especializadas denominadas depressões revestidas onde encontramos

muitos dos receptores. A porção citossólica destas depressões é revestida por

clatrina, uma proteína destinada a formar redes ao redor de vesículas

membranosas. Vários receptores se agrupam nas depressões revestidas esteja ou

não presente um ligando, outros dependem da ligação à proteína para se agrupar.


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http://www.icb.ufmg.br/~lbcd/grupo4/endocitose.html

Exocitose. É o mecanismo pelo qual as macromoléculas contidas em

vesículas citoplasmáticas são transportadas desde o interior celular até a membrana

plasmática, para serem vertidas ao meio extracelular. Isto requer que a membrana

da vesícula e a membrana plasmática se fusionem para que possa ser vertido o

conteúdo da vesícula ao meio. Mediante este mecanismo, as células são capazes

de eliminar substâncias sintetizadas pela célula, substâncias de excreção ou mesmo

uma egestão ("fezes") celular denominada clasmocitose. Em todas as células existe

um equilíbrio entre a exocitose e a endocitose, para manter a membrana plasmática

e para manutenção do volume celular.

As aquoporinas.

O Prêmio Nobel de Química de 2003 foi concedido a dois cientistas norte-

americanos cujas descobertas ajudaram a esclarecer como os sais (íons) e a água

são transportados para dentro e para fora das células. A existência de canais

específicos que transportam água era apenas uma suspeita até meados dos anos

80. Mas foi a partir de 1988 que Peter Agre conseguiu isolar uma proteína da

membrana plasmática, que a suspeita tornou-se uma descoberta. Ele descobriu uma

classe de moléculas chamadas aquaporinas.


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Dependendo do tecido, as aquaporinas têm funções e regulações diferentes.

Agre não só descobriu esses canais que deixam passar apenas água para dentro e

para fora das células, como também decifrou a estrutura e o funcionamento desses

canais presentes em todo tipo celular. Agre usou glóbulos vermelhos para identificar

a proteína que controla o fluxo de água para dentro e fora das células. Determinou a

seqüência da proteína, do gene que a codifica. Introduziu o gene em oócitos de sapo

(Xenopus laevis) e mostrou que essas células, em água, "explodiam" (turgor) mais

depressa que as demais. Acabou provando que ela, na verdade, uma família que

hoje é constituída por onze aquaporinas, controla o entra-e-sai de água nas células.

Foi também em 1988 que Roderick MacKinnon surpreendeu a comunidade científica

ao determinar a estrutura espacial para o canal de potássio, através da

cristalografia. Graças a MacKinnon, hoje é possível visualizar os íons fluindo através

dos canais de potássio, que podem ser abertos e fechados por diferentes sinais

celulares.

Peter Agre, 54 anos, natural de Northfield, Minnesota, é atualmente professor

de Química Biológica e de Medicina na Faculdade de Medicina do Hospital Johns

Hopkins em Baltimore. Roderick MacKinnon, 47 anos, é cidadão norte-americano

naturalizado, e, presentemente, é professor de Neurobiologia Molecular e Biofísica

na Universidade Rockfeller, em Nova Iorque.


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Resumindo os trabalhos e as atividades, diríamos que Agre, da Universidade

Johns Hopkins, usou glóbulos vermelhos para identificar a aquaporina, proteína que

controla o fluxo de água para dentro e fora das células, enquanto Mackinnon, da

Universidade Rockefeller, usou a cristolografia de raios X para revelar a estrutura

dos canais de íons de potássio. São proteínas específicas, especializadas em

controlar a entrada e saída de água e de íons de cálcio, potássio, sódio e cloro das

células de todos os seres vivos. São fundamentais e tão antigas quanto a vida. Os

canais de água e de íons decifrados pela dupla são responsáveis pela manutenção

de mecanismos básicos do organismo humano, como os impulsos nervosos,

constância dos batimentos cardíacos e a reabsorção de água pelos rins.

As aquaporinas são canais transportadores de água presentes nas

membranas plasmáticas de tecidos permeáveis. São "canais protéicos" que regulam

e facilitam o transporte de moléculas de água através das membranas celulares, o

que é um processo essencial para todos os organismos vivos. São proteínas muito

importantes em tecidos onde o transporte de água é muito rápido, como o epitélio

secretório ou absorvente em glândulas lacrimais. Já na superfície externa da pele,

que não é permeável à água – senão nos afogaríamos ao nadar –, não há

aquaporinas. Também não ocorrem nos neurônios, apesar dos mesmos terem água.

Uma questão a resolver é se há canais de água no intestino. São poros passivos. Se

a água quer entrar na célula, a aquaporina a deixa entrar. O mesmo ocorre se ela

quiser sair. O sentido do movimento é dado pelo gradiente osmótico (diferença da

concentração de sais dentro e fora da célula). Nas vias aéreas, quando os canais de


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sódio deixam o íon sódio sair, a água segue o fluxo através das aquaporinas

passivamente, quase sem resistência. A mesma coisa acontece nas glândulas

sudoríparas e nas salivares.

Parece que o terceiro membro da família, a aquaporina 3, se fecha quando o

pH (grau de acidez) está baixo – quando os tecidos entram em acidose, o poro está

fechado. Já no duto coletor, na região terminal dos rins – importante quando

estamos desidratando –, a aquaporina é controlada através do seu tráfego. Em

condições normais, ela é mantida dentro da célula, porém, quando o organismo

precisa de água, o hormônio antidiurético é lançado na circulação e leva à inserção

das aquaporinas nas membranas dessas células renais. Isso faz com que a água

seja reabsorvida para o sangue e não eliminada na urina.

Seleciona as moléculas de água pelo tamanho e pela carga elétrica. A água é

uma das menores moléculas da natureza. Como o canal é ajustado para esse

tamanho, nada maior consegue entrar.

Todas as formas de vida possuem aquaporinas, embora haja alguns genomas

microbianos que parecem não ter essas proteínas. Os três domínios celulares da

vida, eucariotas, procariotas e arqueobactérias, têm aquaporinas. Logo, essa família

de proteínas surgiu há muito tempo.

A descoberta dos canais de água, batizados como "poros de água" ou

proteínas aquaporinas, marca a época de ouro dos estudos bioquímicos, fisiológicos

e genéticos desses canais protéicos em bactérias, plantas e mamíferos, e de uma

compreensão fundamental - em nível molecular - da associação do mau

funcionamento dos canais a muitas doenças renais, do sistema músculo-esquelético

e de outros órgãos. Os cientistas procuram, a partir desse conhecimento básico,

drogas que têm como alvo específico os defeitos nos canais de água. Daí para à

prática, isto é, à terapêutica, se mostrando otimista com relação às novas

descobertas que a ciência poderá fazer a partir dos "poros de água", quanto a

identificação de mau funcionamento de órgãos como os rins e o próprio coração.

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Introdução: Uma Visão Geral da Célula...Visão Geral da Célula A célula é a unidade básica dos seres vivos pertencentes aos Reinos Monera, Fungi. Protista. Animalia e Plantae