Membrana Plasmática, Citoplasma e Ribossomo.

Introdução

O que é uma célula? Bem, em certo nível, é uma bolsa de gosma. A membrana

plasmática - o limite externo da célula - é a bolsa, e o citoplasma é a gosma.

Naturalmente, uma célula é muito mais do que apenas uma bolsa de gosma. É uma

unidade complexa, altamente organizada, a unidade estrutural básica de todas as coisas

vivas. E a membrana plasmática e o citoplasma são, de fato, muito sofisticados.

A membrana é uma estrutura delicada, de duas camadas de lipídios e proteínas, e

controla o que pode entrar e sair da célula. Similarmente, o citoplasma de uma célula

eucariótica consiste não somente de citosol - uma substância similar a um gel composta de

água, íons e macromoléculas - mas também de organelas e de proteínas estruturais que

compõem o citoesqueleto, ou "esqueleto da célula".

A membrana plasmática

As células procarióticas e eucarióticas têm uma membrana plasmática, uma dupla

camada de lipídios que separa o interior da célula do ambiente exterior. Essa dupla camada

consiste em grande parte de lipídios especializados chamados de fosfolipídios.

Um fosfolipídio é feito de uma cabeça de fosfato hidrofílica, atraída pela água, com

duas caudas de ácidos graxos hidrofóbicas, que repelem água. Os fosfolipídios

espontaneamente se organizam em uma estrutura de dupla camada, com suas caudas

hidrofóbicas apontando para dentro e suas cabeças hidrofílicas viradas para fora. Essa

estrutura de duas camadas, energeticamente favorável, chamada de bicamada fosfolipídica,

é encontrada em muitas membranas biológicas.

Como mostrado abaixo, as proteínas também são importantes componentes da

membrana plasmática. Algumas delas atravessam toda a membrana, servindo como canais ou

receptores de sinais, enquanto outras são apenas um anexo da borda. Tipos diferentes de

lipídios, como colesterol, podem ser encontrados na membrana celular e afetar sua fluidez.

Crédito de imagem: modificada de OpenStax Biology

Uma imagem da membrana plasmática mostra a bicamada lipídica, proteínas

inseridas, e moléculas de colesterol. A membrana separa o espaço extracelular, fora da célula,

do citosol dentro da célula.

A membrana plasmática é a fronteira entre o interior e o exterior de uma célula.

Assim, controla a passagem de várias moléculas - incluindo açúcares, aminoácidos, íons e

água - para dentro e para fora da célula. A facilidade das moléculas cruzarem a membrana

depende de seu tamanho e polaridade. Algumas moléculas pequenas, apolares, como

oxigênio, podem passar diretamente pela porção fosfolipídica da membrana. Moléculas

maiores e mais polares, hidrofílicas, como aminoácidos, devem cruzar a membrana por

canais proteicos, um processo que geralmente é regulado pela célula.

A área de superfície da membrana plasmática limita a troca de materiais entre a célula

e seu ambiente. Algumas células são especializadas na troca de resíduos ou nutrientes e têm

modificações para aumentar a área da membrana plasmática. Por exemplo, as membranas de

algumas células de absorção de nutrientes são dobradas em projeções parecidas com dedos

chamadas de microvilosidades. Células com microvilosidades cobrem a superfície interior

do instestino delgado, o órgão que absorve nutrientes de alimentos digeridos. As

microvilosidades ajudam as células intestinais a maximizar sua absorção de nutrientes da

comida por aumentar a área de superfície da membrana plasmática.

Crédito de imagem: OpenStax Biology. Micrografia é uma modificação do trabalho de Louisa

Howard.

Diagrama e micrografia de células instestinais, mostrando os "dedos" protuberantes da

membrana plasmática - chamados de microvilosidades - que entram em contato com o líquido

dentro do intestino delgado.

O citoplasma

A parte da célula chamada de citoplasma é um pouco diferente em eucariontes e

procariontes. Em células eucarióticas, que têm um núcleo, o citoplasma é tudo entre a

membrana plasmática e o envelope nuclear. Em procariontes, que não têm núcleo, o

citoplasma significa simplesmente tudo que é encontrado dentro da membrana plasmática.

Um componente principal do citoplasma tanto em procariontes quanto em eucariontes

é o citosol gelatinoso, uma solução à base de água que contém íons, pequenas moléculas, e

macromoléculas. Nos eucariontes, o citoplasma inclui organelas envoltas por membranas,

suspensas no citosol. O citoesqueleto, uma rede de fibras que sustentam a célula e dão sua

forma, também é parte do citoplasma e ajuda a organizar os componentes da célula.

Apesar de o citosol ser em grande parte água, tem uma consistência quase sólida,

como gel, por conta das várias proteínas nele suspensas. O citosol contém um rico caldo de

macromoléculas e pequenas moléculas orgânicas, incluindo glicose e outros açúcares

simples, polissacarídeos, aminoácidos, ácidos nucleicos e ácidos graxos. Íons de sódio,

potássio, cálcio, e outros elementos também são encontrados no citosol. Muitas reações

metabólicas, incluindo a síntese proteica, acontecem nesta parte da célula.

Ribossomos

Como mencionado acima, os ribossomos são as máquinas moleculares

responsáveis pela síntese proteica. Um ribossomo é feito de RNA e proteínas, e cada

ribossomo consiste de dois conjuntos de RNA-proteína distintos, conhecidos como as

subunidades menor e maior. A subunidade maior fica em cima da subunidade menor, com

uma molécula de RNA mensageiro entre elas, formando um "sanduíche". (Um ribossomo se

parece um pouco com um hambúrguer, com um pão arredondado em cima e um "recheio" de

RNA espalhado.)

Nos eucariontes, os ribossomos recebem suas instruções do núcleo para a síntese

proteica, onde pedaços de DNA (genes) são transcritos para fazer RNAs mensageiros

(RNAms). Um RNAm viaja até o ribossomo, que utiliza a informação que ele contém para

construir uma proteína com uma sequência específica de aminoácidos. Este processo é

chamado de tradução. Os procariontes não possuem núcleo, assim seus RNAms são

transcritos no citoplasma e podem ser traduzidos pelos ribossomos imediatamente.

Figura: OpenStax Biology.

Imagem de um ribossomo com as subunidades maior e menor, com um RNAm ligado

e uma cadeia polipeptídica sendo formada. Uma molécula de RNAt é mostrada fazendo

ligação com o RNAm e trazendo o aminoácido adequado para a posição certa para que ele

seja acrescentado à cadeia.

Os ribossomos eucarióticos podem estar livres, flutuando no citoplasma, ou ligados ao

retículo endoplasmático ou ao exterior do envelope nuclear. Como a síntese proteica é uma

função essencial de todas as células, os ribossomos são encontrados em praticamente

todos os tipos de células dos organismos multicelulares, assim como nos procariontes, tais

como as bactérias. No entanto, as células eucarióticas que se especializam em produzir

proteínas têm um número particularmente grande de ribossomos. Por exemplo, o pâncreas é

responsável pela produção e secreção de grandes quantidades de enzimas digestivas, assim as

células pancreáticas que fazem estas enzimas têm um número de ribossomos

descomunalmente elevado.

Para terminar, um fato curioso: como um testemunho da importância do ribossomo, o

Prêmio Nobel de Química de 2009 foi entregue a três pesquisadores que mapearam sua

estrutura e movimentos até o nível atômico, usando uma técnica conhecida como

cristalografia de raios X.

O citoesqueleto

Introdução

O que aconteceria se alguém entrasse sorrateiramente durante a noite e roubasse o seu

esqueleto? Só para deixar claro, não é provável que isso aconteça, biologicamente falando.

Porém, se isso realmente acontecer, a ausência do seu esqueleto poderia fazer com que seu

corpo perdesse grande parte de sua estrutura. Sua forma externa mudaria, alguns de seus

órgãos internos se deslocariam e, muito provavelmente, seria bem difícil andar, falar ou se

mover.

Curiosamente, o mesmo aconteceria com uma célula. Nós frequentemente pensamos

sobre as células como geleias macias e não-estruturadas. Mas na verdade, elas são altamente

estruturadas em grande parte do mesmo jeito que nossos corpos. Elas têm uma rede de

filamentos conhecida como citoesqueleto (literalmente, "esqueleto da célula"), que não

apenas suporta a membrana plasmática e dá a célula uma forma geral, mas também que

ajuda no correto posicionamento das organelas, proporciona caminhos para o

transporte de vesículas e (em muitos tipos de células) permitem que a célula se mova.

Nos eucariontes, existem três tipos de fibras proteicas no citoesqueleto: os

microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos. Aqui, examinaremos cada

tipo de filamento, bem como algumas estruturas especializadas relacionadas com o

citoesqueleto.

Microfilamentos

Dos três tipos de fibras proteicas no citoesqueleto, os microfilamentos são os mais

finos. Eles têm um diâmetro de cerca de 7 nm e são feitos de muitos monômeros ligados de

uma proteína chamada de actina, combinados numa estrutura que se assemelha a uma

hélice dupla. Pelo fato de serem feitos de microfilamentos de monômeros de actina, os

microfilamentos também são conhecidos como filamentos de actina. Os filamentos de actina

têm direcionamento, ou seja, eles têm dois terminais estruturalmente diferentes.

Imagem adaptada de OpenStax Biology.

Filamento de actina, uma estrutura helicoidal composta de monômeros de actina

(subunidades).

Os filamentos de actina têm vários papéis importantes na célula. Por exemplo, eles

servem como caminhos para o movimento de uma proteína motora chamada de miosina, que

também pode formar filamentos. Por causa de sua relação com a miosina, a actina está

envolvida em muitos eventos celulares que envolvem movimento.

Por exemplo, na divisão celular animal, um anel feito de actina e miosina atuam para

dividir uma célula gerando duas células filhas. A actina e miosina também são abundantes

nas células musculares, onde elas formam estruturas organizadas de sobreposição de

filamentos chamados de sarcômeros. Quando os filamentos de actina e miosina de um

sarcômero deslizam um sobre o outro, seus músculos se contraem.

Os filamentos de actina também podem servir como rodovias para o interior das

células para o transporte de cargas, incluindo vesículas contendo proteínas e ainda organelas.

Estas cargas são transportadas pelos motores individuais de miosina, que "andam" ao longo

de pacotes de filamento de actina.

Os filamentos de actina podem montar-se e desmontar-se rapidamente, e esta

propriedade permite que eles tenham um papel importante na motilidade (movimentação)

celular, tal como na movimentação de uma célula branca sanguínea no seu sistema

imunológico.

Finalmente, os filamentos de actina têm um papel estrutural chave na célula. Na

maioria das células animais, a rede de filamentos de actina é encontrada na região do

citoplasma no limite da célula. Esta rede, que está ligada à membrana plasmática por

conectores proteicos especiais, dá à célula a sua forma e estrutura.

Filamentos intermediários

Os filamentos intermediários são um tipo de elemento do citoesqueleto composto de

múltiplos filamentos de proteínas fibrosas juntas. Como seu nome sugere, os filamentos

intermediários têm um diâmetro médio entre 8 e 10 nm, entre os diâmetros dos

microfilamentos e microtúbulos (discutidos abaixo).

Crédito de imagem: "The cytoplasm and cellular organelles," por OpenStax College (CC BY 3.0).

Filamentos intermediários em uma célula, formando uma rede que mantém o núcleo e

outras organelas no lugar.

Os filamentos intermediários aparecem em diferentes variedades, cada uma composta

de um tipo diferente de proteína. Uma proteína que forma os filamentos intermediários é a

queratina, uma proteína fibrosa encontrada nos cabelos, unhas e pele. Por exemplo, você

pode ter visto um anúncio de xampu que diz suavizar a queratina de seus cabelos!

Diferentemente dos filamentos de actina, que podem crescer e desmontar-se

rapidamente, os filamentos intermediários são mais permanentes e atuam essencialmente

na função estrutural da célula. Eles são especializados em suportar tensão, e sua função

inclui manter a forma da célula e ancorar o núcleo e outras organelas em seus lugares.

Microtúbulos

Apesar do "micro" em seu nome, os microtúbulos são os maiores entre os três tipos

de fibras do citoesqueleto, com um diâmetro de cerca de 25 nm. Um microtúbulo é composto

de proteínas tubulinas organizadas na forma de um tubo oco, como um canudo, e cada

proteína tubulina consiste de duas subunidades, α-tubulina e β-tubulina.

Os microtúbulos, como os filamentos de actina, são estruturas dinâmicas: elas

podem esticar e encolher rapidamente pela adição ou remoção de proteínas tubulina.

Também igualmente aos filamentos de actina, os microtúbulos têm direcionalidade, isto é,

eles têm dois terminais que são estruturalmente diferentes um do outro. Numa célula, os

microtúbulos têm um papel estrutural chave, ajudando a célula a resistir às forças de

compressão.

Figura: OpenStax Biology.

Esquerda: modelo 3D de um microtúbulo, mostrando que é um cilindro oco de

proteínas. Direita: diagrama de um microtúbulo, mostrando que é composto de dois tipos

diferentes de subunidades (alfa e beta). As subunidades formam dímeros, e os dímeros estão

conectados na forma de espiral para formar o tubo oco do microtúbulo.

Além de fornecer um suporte estrutural, os microtúbulos atuam numa variedade de

funções mais especializadas numa célula. Por exemplo, eles fornecem rotas para as

proteínas motoras chamadas de cinesinas e dineínas, que transportam vesículas e outras

cargas pelo interior da célula. Durante a divisão celular, os microtúbulos se montam numa

estrutura chamada de fuso mitótico, que separa os cromossomos.

Flagelos, cílios e centrossomos

Os microtúbulos são também componentes chaves de três estruturas celulares

especializadas de eucariontes: flagelos, cílios e centrossomos. Você pode se lembrar que

nossos amigos, os procariontes também têm estruturas com flagelos, que eles usam para se

mover. Não fique confuso - os flagelos dos eucariontes que vamos discutir têm praticamente

a mesma função, mas uma estrutura muito diferente.

Os flagelos (do latim flagellum) são estruturas longas que parecem cabelos que se

estendem da superfície da célula e são usados para mover a célula inteira, tal como num

espermatozoide. Se uma célula tem qualquer flagelo, ela normalmente tem um ou uns

poucos. Cílios motores (do latim cilium) são similares, mas são mais curtos e normalmente

aparecem em grande quantidade na superfície celular. Quando as células com cílios motores

formam tecidos, a sua batida ajuda a mover materiais pela superfície do tecido. Por exemplo,

os cílios de células do seu sistema respiratório superior ajudam a mover poeira e partículas

para fora de suas narinas.

Apesar de suas diferenças em tamanho e em número, os flagelos e os cílios motores

compartilham um padrão estrutural em comum. Na maioria dos flagelos e cílios motores, há 9

pares de microtúbulos organizados num círculo, junto com dois microtúbulos adicionais no

centro do anel.

Créditos da imagem: painel superior, "The cytoskeleton: Figure 5," por OpenStax College, Biology

(CC BY 3.0). Modificação de um trabalho de Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College;

dados de escala-bar de Matt Russell. Painel inferior, modificação de "Eukaryotic cilium diagram," por

Mariana Ruiz Villareal (domínio público)._

Superior: Corte transversal do flagelo em microscopia eletrônica de transmissão,

mostrando a organização da estrutura de microtúbulos 9+2. Inferior: Diagrama de um cílio

motor, mostrando os microtúbulos únicos no centro, os microtúbulos duplos organizados num

círculo em volta do microtúbulo único e as dineínas conectadas aos microtúbulos duplos.

Toda a estrutura é cercada pela membrana plasmática. Na base do cílio fica um corpo basal,

que é também feito de microtúbulos.

Nos flagelos e cílios motores, proteínas motoras chamadas dineínas se movem ao

longo dos microtúbulos, gerando uma força que faz o flagelo ou cílio bater. As conexões

estruturais entre os pares de microtúbulos e a coordenação do movimento das dineínas

permitem a atividade dos motores para produzir um padrão regular de batida.

Você pode notar uma outra característica no diagrama acima: o cílio ou flagelo tem

um corpo basal localizado em sua base. O corpo basal é composto de microtúbulos e atua em

um papel importante na montagem do cílio ou flagelo. Uma vez que a estrutura está montada,

ele também regula quais proteínas podem entrar ou sair.

O corpo basal é na verdade um centríolo modificado. Um centríolo é um cilindro de

nove trios de microtúbulos, agrupados por proteínas de sustentação. Os centríolos são mais

conhecidos por seu papel nos centrossomos, estruturas que atuam como centros

organizadores de microtúbulos nas células animais. Um centrossomo consiste de dois

centríolos orientados em ângulos retos entre si, rodeado por uma massa de "material

pericentriolar", que fornece campos ancoragem para os microtúbulos.

Crédito da imagem: adaptação de "Centriole," de Kelvinsong (CC BY 3.0)

Imagem de um centrossomo. O centrossomo contém dois centríolos posicionados

perpendiculares um ao outro.

O centrossomo é duplicado antes que uma célula se divida e o centrossomo

emparelhado parece atuar como organizador de microtúbulos que separa os cromossomos

durante a divisão celular. Entretanto, a exata função dos centríolos neste processo ainda não é

clara. As células com seus centrossomos removidos ainda podem se dividir, e em células de

plantas, que não possuem centrossomos, a divisão simplesmente acontece.

Sistema de endomembranas: Organelas

Introdução

Imagine que você seja uma célula pancreática. Seu trabalho é secretar enzimas

digestivas que são transportadas para o intestino delgado e ajudam a digerir os nutrientes do

alimento. Para realizar este trabalho, você, de alguma forma, tem que conseguir que essas

enzimas sejam enviadas de seu local de síntese - dentro da célula - para seu local de ação -

fora da célula.

Como você faria isto? Num momento de desespero você poderia até pensar em

despachar pelos Correios, mas pensando mais friamente você se lembraria: tenho o sistema

endomembranar!

O que é sistema endomembranar?

O sistema endomembranar (endo- = "dentro") é um grupo de membranas e

organelas das células eucarióticas que trabalham em conjunto para modificar, empacotar e

transportar lipídios e proteínas. Ele inclui uma variedade de organelas, tais como o

envoltório nuclear e lisossomos, que talvez você já conheça, e o retículo endoplasmático e

complexo de Golgi, que abordaremos em breve.

Embora não esteja tecnicamente dentro da célula, a membrana plasmática também faz

parte do sistema endomembranar. Como veremos, a membrana plasmática interage com

outras organelas endomembranares, e é por ela que as proteínas secretadas (como as enzimas

pancreáticas da introdução) são exportadas. Nota importante: o sistema endomembranar

não inclui as mitocôndrias, cloroplastos ou peroxissomos.

Vamos conhecer as diferentes partes do sistema endomembranar e como elas

funcionam no transporte de proteínas e lipídios.

Retículo endoplasmático

O retículo endoplasmático (RE) tem um papel chave na modificação de proteínas e

na síntese de lipídios. Ele consiste de uma rede de túbulos membranosos e bolsas achatadas.

Os discos e túbulos do RE são ocos, e o espaço em seu interior é chamado de lume ou luz.

RE rugoso

O retículo endoplasmático rugoso (RER) recebe seu nome dos inúmeros

ribossomos aderidos à sua superfície citoplasmática. Conforme estes ribossomos sintetizam

proteínas, eles entregam as novas cadeias de proteínas em formação ao lume. Algumas são

completamente transferidas ao RE e flutuam em seu interior, enquanto outras são ancoradas à

membrana.

No interior do RE, as proteínas passam por dobramentos e modificações, como a

adição de cadeias laterais de carboidratos. Estas proteínas modificadas serão incorporadas nas

membranas celulares—na membrana do RE ou naquelas de outras organelas—ou secretadas

para fora da célula.

Se as proteínas modificadas não estiverem destinadas a permanecer no RE, elas serão

empacotadas em vesículas, pequenas esferas de membrana que são usadas para transporte, e

enviadas ao complexo de Golgi. O RER também produz fosfolipídios para outras membranas

celulares, também transportados na forma de vesículas.

Crédito da imagem: esquerda, "Sistema endomembranar e proteínas: figura 2" da Faculdade

OpenStax, Biologia (CC BY 3.0), adaptação do trabalho por Lousia Howard; direita, adaptação de "Estrutura

celular animal" por Mariana Ruiz, domínio público

Micrografia e diagrama do retículo endoplasmático. A micrografia mostra o RE

rugoso como uma série de dobras da membrana ao redor do núcleo. O diagrama fornece uma

representação 3D de RE rugoso e RE liso, juntamente com o núcleo celular.

Como o RER ajuda a modificar as proteínas que serão secretadas pelas células, as

células que secretam grandes quantidades de enzimas ou outras proteínas, como as células do

fígado, possuem muitos RER.

RE liso

O retículo endoplasmático liso (REL) é contínuo com o RER, mas possui poucos ou

nenhum ribossomos em sua superfície citoplasmática. As funções do REL incluem:

Síntese de carboidratos, lipídios e hormônios esteroides (hormônios).

Desintoxicação de medicamentos e venenos

Armazenamento de íons cálcio

Nas células musculares, um tipo especial de REL chamado retículo sarcoplasmático é

responsável pelo armazenamento de íons cálcio que são necessários para a ativação das

contrações coordenadas das células musculares.

Há também pequenos trechos "lisos" de retículo endoplasmático encontrados dentro

do RER. Esses trechos funcionam como sítios de saída para as vesículas que germinam do

RER e são chamados REs de transição.

O complexo de Golgi

Quando as vesículas irrompem do RE, para onde elas vão? Antes de alcançar seu

destino final, os lipídios e proteínas nas vesículas de transporte precisam ser organizados,

empacotados e etiquetados para que eles terminem em seus devidos lugares. Esta

organização, empacotamento e distribuição ocorrem no complexo de Golgi (ou aparelho de

Golgi), organela feita por discos achatados de membrana.

Crédito da imagem: "Sistema endomembranar e proteínas: figura 3" da Faculdade OpenStax, Biologia

(CC BY 3.0), adaptado por Lousia Howard

Micrografia do aparelho de Golgi mostrando uma série de discos de membrana

achatados em corte transversal

O lado receptor do complexo de Golgi é chamado de face cis e o lado oposto é

chamado de face trans. As vesículas transportadoras do RE viajam até a face cis, fundem-se a

ela, e esvaziam seus conteúdos no lume do complexo de Golgi.

Conforme as proteínas e lipídeos viajam pelo complexo, eles passam por

modificações adicionais. Cadeias curtas de moléculas de açúcares podem ser adicionadas ou

removidas, ou grupos fosfato incluídos como etiquetas. O diagrama mostra o processamento

dos carboidratos, conforme o grupo carboidrato (em roxo), ligado à proteína, ganha ou perde

ramificações.

Imagem adaptada de "Sistema endomembranar e proteínas: figura 1" da Faculdade OpenStax,

Biologia (CC BY 3.0), adaptado por Magnus Manske

A imagem mostra o transporte de uma proteína de membrana do retículo

endoplasmático rugoso através do complexo de Golgi para a membrana plasmática. A

proteína é inicialmente modificada pela adição de cadeias ramificadas de carboidratos no RE

rugoso; estas cadeias são então aparadas e repostas com outras cadeias ramificadas no

complexo de Golgi. A proteína, com sua composição final de cadeias de carboidratos, é então

transportada à membrana plasmática por uma vesícula de transporte. A vesícula se funde à

membrana plasmática e suas cargas de lipídios e proteínas se tornam parte dela.

Finalmente, as proteínas modificadas são organizadas (com base em marcadores tais

como sequências de aminoácidos e etiquetas químicas) e empacotadas em vesículas que

irrompem da face trans do complexo de Golgi. Algumas destas vesículas despejam seus

conteúdos em outras partes da célula, como nos lisossomos ou vacúolos, onde serão usados.

Outras se fundem à membrana plasmática, disponibilizando as proteínas úteis para a

membrana e secretando outras proteínas para o meio extracelular.

As células que secretam muitas proteínas como células das glândulas salivares

secretoras de enzimas digestivas ou células do sistema imunológico secretoras de

anticorpos—possuem muitas cisternas de Golgi. Nas células vegetais o complexo de Golgi

também produz polissacarídeos (carboidratos de cadeia longa), sendo que alguns são

incorporados na parede celular.

Lisossomos

O lisossomo é uma organela que contém enzimas digestivas e atua como usina de

reciclagem das organelas na célula animal. Ele degrada as estruturas obsoletas para

reutilizar suas moléculas. Os lisossomos são parte do sistema endomembranar, e algumas

vesículas que deixam o Golgi são direcionadas para o lisossomo.

Os lisossomos também podem digerir proteínas externas que são trazidas para o

interior da célula. Por exemplo, vamos considerar o macrófago, um tipo de glóbulo branco do

sangue que é parte do sistema imunológico humano. Em um processo conhecido

como fagocitose, uma parte da membrana plasmática do macrófago invagina-se - dobra-se

para dentro - para engolfar um patógeno, como mostrado abaixo.

Crédito da imagem: adaptada de "Sistema endomembranar e proteínas: figura 4" da Faculdade

OpenStax, Biologia (CC BY 3.0)

Diagrama de fagocitose, no qual o fagossomo gerado pelo englobamento de uma

partícula se funde com um lisossomo, permitindo a digestão desta.

A seção invaginada com o patógeno em seu interior tem origem na membrana

plasmática e forma uma estrutura chamada fagossomo. O fagossomo então se funde a um

lisossomo, formando um compartimento combinado onde enzimas digestivas destroem o

patógeno.

Vacúolos

As células vegetais não possuem lisossomos. Em vez disso, elas possuem um outro

tipo de organela chamada vacúolo. O grande vacúolo central armazena água e resíduos, isola

materiais deletérios e possui enzimas que podem degradar macromoléculas e componentes

celulares, como ocorre no lisossomo. Os vacúolos vegetais também atuam no equilíbrio

hídrico e podem ser usados para armazenar compostos como toxinas e pigmentos (partículas

coloridas).

Lisossomos x peroxissomos

Um ponto que pode ser confuso é a diferença entre lisossomos e peroxissomos.

Ambos os tipos de organelas estão envolvidos na degradação de moléculas e neutralização

dos perigos à célula. Ainda, ambos se apresentam como pequenas bolhas arredondadas nos

diagramas.

No entanto, o peroxissomo é uma organela diferente, com propriedades e funções

singulares na célula. Ele abriga enzimas envolvidas nas reações de oxidação, que produzem

peróxido de hidrogênio como subproduto. As enzimas degradam ácidos graxos e

aminoácidos e elas também desintoxicam algumas substâncias que entram no corpo. Por

exemplo, o álcool é desintoxicado pelos peroxissomos encontrados nas células hepáticas.

Observe que os peroxissomos—diferentemente dos lisossomos—não são parte do

sistema endomembranar. Isto significa que eles não recebem vesículas do complexo de Golgi.

Mitocôndrias e Cloroplastos

Pontos Principais:

Mitocôndrias são as "usinas de energia" da célula, quebrando moléculas de

combustível e capturando energia na respiração celular.

Cloroplastos são encontrados em plantas e algas. Eles são responsáveis pela captura

de energia luminosa para fabricar açúcares na fotossíntese.

Mitocôndria e cloroplastos provavelmente começaram como bactérias que foram

englobadas por células maiores (a teoria endossimbiótica).

Introdução

Você deve saber que o seu corpo é feito de células (trilhões delas). Você também deve

saber que a razão pela qual você precisa de comida — como vegetais — é para que você

tenha energia para fazer coisas como praticar esportes, estudar, andar e até mesmo respirar.

Mas o que acontece exatamente no seu corpo para transformar a energia armazenada

nos brócolis de forma que o seu corpo consiga usá-la? E como a energia acaba armazenada

nos brócolis?

As respostas para estas perguntas têm muito a ver com duas importantes organelas:

mitocôndrias e cloroplastos.

Cloroplastos são organelas encontradas nas células dos brócolis, assim como

nas células de outras plantas e algas. Elas capturam a energia da luz e a armazenam como

moléculas de combustível nos tecidos das plantas.

Mitocôndrias são encontradas dentro de suas células, e também nas células de

plantas. Elas convertem a energia armazenada nas moléculas dos brócolis (ou outras

moléculas combustíveis) em uma forma que a célula consegue utilizar.

Vamos estudar com mais detalhes estas duas organelas muito importantes.

Cloroplastos

Cloroplastos são encontrados somente em plantas e algas fotossintetizantes.

(Humanos e outros animais não possuem cloroplastos.) O papel do cloroplasto é realizar um

processo chamado fotossíntese.

Na fotossíntese, a energia luminosa é coletada e usada para construir açúcares a partir

do dióxido de carbono. Os açúcares produzidos na fotossíntese podem ser usados pela célula

da planta, ou podem ser consumidos por animais que comem plantas, como os humanos. A

energia contida nestes açúcares é colhida através de um processo chamado respiração celular,

o qual acontece dentro das mitocôndrias das células das plantas e dos animais.

Cloroplastos são organelas em forma de disco encontradas no citosol da célula. Eles

possuem membranas externa e interna com um espaço intermembranar entre elas. Se você

atravessasse as duas camadas de membrana e alcançasse o espaço no centro, você descobriria

que ele contém discos de membrana conhecidos como tilacóides, dispostos em pilhas

interconectadas chamadas de grana (singular, granum).

Imagem modificada de "Chloroplast mini," de Kelvin Ma (CC BY 3.0).

Diagrama de um cloroplasto, mostrando membrana externa, membrana interna,

espaço intermembranar, estroma e tilacoides em pilhas, chamadas grana.

A membrana de um disco tilacóide contém complexos de coleta de luz que incluem

a clorofila, um pigmento que dá às plantas a sua cor verde. Discos tilacóides são ocos e o

espaço dentro do disco é chamado de espaço tilacóide ou lúmen, enquanto o espaço

contendo fluido envolvendo os tilacóides é chamado de estroma.

Mitocôndrias

Mitocôndrias (singular, mitocôndria) são geralmente chamadas de usinas de energia

ou fábricas de energia da célula. A função delas é produzir um suprimento constante de

adenosina trifosfato (ATP), a principal molécula carregadora de energia da célula. O

processo de fabricar ATP usando energia química de combustíveis, tais como os açúcares, é

chamado de respiração celular, e muitos desses passos acontecem dentro da mitocôndria.

As mitocôndrias são suspensas no citosol gelatinoso da célula. Elas possuem formato

oval e possuem duas membranas: uma externa, envolvendo toda a organela, e uma interna,

com muitas saliências internas chamadas cristas que aumentam a área de superfície.

Créditos da imagem: imagem superior, "Eukaryotic cells: Figure 7," por OpenStax College, Biology

(CC BY 3.0). Trabalho modificado por Matthew Britton; scale-bar data from Matt Russell. Image inferior:

modificada de "Mitochondrion mini," por Kelvin Ma (public domain).

Eletromicrografia de uma mitocôndria, mostrando matriz, cristas, membrana externa e

membrana interna.

O espaço entre as membranas é chamado de espaço intermembranar, e o

compartimento delimitado pela membrana interna é chamado de matriz mitocondrial. A

matriz contém DNA mitocondrial e ribossomos. Falaremos brevemente sobre o porquê da

mitocôndria (e dos cloroplastos) possuírem o seu próprio DNA e ribossomos.

A estrutura em múltiplos compartimentos da mitocôndria parece complicada para nós.

Isso é verdade, mas acaba sendo muito útil para a respiração celular, permitindo que as

reações sejam mantidas separadas e diferentes concentrações de moléculas sejam mantidas

em diferentes "cômodos".

Embora as mitocôndrias sejam encontradas na maioria dos tipos celulares de humanos

(assim como na maioria dos tipos celulares de outros animais e plantas), os seus números

variam dependendo da função da célula e de sua demanda de energia. Por exemplo, as células

musculares possuem tipicamente alta demanda de energia e grande número de mitocôndrias,

enquanto que as células vermelhas do sangue, que são altamente especializadas para

transporte de oxigênio, não possuem mitocôndrias.

De onde estas organelas se originaram?

Tanto as mitocôndrias quanto os cloroplastos contêm o seu próprio DNA e

ribossomos. Por que estas organelas precisariam de DNA e ribossomos, quando existe DNA

no núcleo e ribossomos no citosol?

Fortes evidências apontam para a endossimbiose como resposta para o enigma.

Simbiose é a relação no qual organismos de duas espécies separadas vivem em uma relação

próxima e dependente. Endossimbiose (endo- = “dentro”) é um tipo específico de simbiose

onde um organismo vive dentro do outro.

Imagem modificada de "Origem eucarionte: Figura 4," de OpenStax College, Biology, (CC BY 4.0).

1. O primeiro evento endossimbiótico ocorreu: O ancestral eucarionte consumiu

bactéria aeróbicas que evoluíram em mitocôndrias.

2. Em um segundo evento endossimbiótico, o eucarionte ancestral consumiu

bactérias fotossintetizantes que evoluíram em cloroplastos.

Bactérias, mitocôndrias e cloroplastos são similares no tamanho. Bactérias também

possuem DNA e ribossomos similares àqueles de mitocôndrias e cloroplastos. Baseado nesta

e outras evidências, cientistas pensam que células hospedeiras e bactérias formaram

relações endossimbióticas há muito tempo, quando células hospedeiras individuais

englobaram bactérias aeróbicas (que usam oxigênio) e fotossintetizantes, mas não as

destruíram. Através de milhões de anos de evolução, as bactérias aeróbicas se tornaram

mitocôndrias e as bactérias fotossintetizantes se tornaram cloroplastos.

.

A parede celular

Apesar das plantas não produzirem colágeno, elas têm seu próprio tipo de estrutura

extracelular de suporte: a parede celular. A parede celular é uma cobertura rígida que

envolve a célula, protegendo-a e dando a ela suporte e forma. Você já percebeu que quando

morde um vegetal cru, como aipo (salsão), ele é crocante? Uma boa parte disso é causada

pela rigidez das paredes celulares do aipo.

Fungos também têm paredes celulares, assim como alguns protistas (um grupo

formado principalmente por eucariontes unicelulares) e a maioria dos procariontes - embora

eu não recomende morder nenhum deles para ver se são crocantes!

A parede celular vegetal é constituída por moléculas secretadas pela célula. A

principal molécula orgânica da parede celular vegetal é a celulose, um polissacarídeo

composto de unidades de glicose. A celulose organiza-se em fibras chamadas microfibrilas,

como mostrado no diagrama abaixo.

Crédito da imagem: "Diagrama da parede celular das plantas" por Mariana Ruiz Villareal, dominio

público

Imagem da parede celular vegetal, mostrando a rede de microfibrilas de celulose e

pectinas (sendo que as pectinas são especialmente abundantes na lamela média).

A maioria das paredes celulares vegetais contém uma variedade de diferentes

polissacarídeos e proteínas. Além da celulose, outros polissacarídeos comumente encontrados

na parede celular das plantas incluem hemicelulose e pectina, mostrados no diagrama acima.

A lamela média, mostrada ao longo da parte superior do diagrama, é uma camada adesiva

que ajuda a manter unidas as paredes celulares das células adjacentes.

Referência: Este texto foi copiado na íntegra do site “khanacademy” com algumas

modificações. Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell