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MMEEMMBBRRAANNAASS CCEELLUULLAARREESS

INTRODUÇÃO:

O revestimento das células e de algumas de suas estruturas internas é feito por membranas. A membrana que envolve a célula é denominada membrana celular, membrana plasmática ou plasmalema. Certas organelas e também o núcleo celular são revestidos por membranas de estrutura e constituição muito semelhantes à constituição da membrana plasmática.

Além da membrana plasmática, as células podem apresentar estruturas que lhes conferem características especiais.

Nas células vegetais, a parede celular confere rigidez e proteção. Nas células animais, o glicocálix facilita a adesão e garante o reconhecimento entre as células.

A MEMBRANA PLASMÁTICA

A membrana plasmática tem como funções básicas garantir a forma da célula, proteger o conteúdo celular e controlar as substâncias que entram ou saem da célula.

Apenas com o microscópio eletrônico, a membrana plasmática pôde ser visualizada e estudada detalhadamente. Até então, os citologistas reuniam somente indícios de sua existência. Sabiam, por exemplo, que se a célula fosse tocada com uma micro agulha seu conteúdo extravasava.

COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA DA MEMBRANA PLASMÁTICA

A membrana plasmática corresponde a uma estrutura bastante delgada, com espessura entre 6nm e 10nm. A constituição química da membrana é basicamente lipoprotéica, ou seja, é formada por lipídios e proteínas. Dentre os lipídios, destacam-se os fosfolipídios, responsáveis pelo aspecto fluido da membrana e pela movimentação das moléculas.

Para explicar a estrutura da membrana, em 1935 os bioquímicos Davson e Danielli propuseram um modelo segundo o qual a membrana era composta por uma bicamada lipídica inserida em duas camadas de proteína.

Atualmente, o modelo aceito para a estrutura da membrana plasmática é o proposto por Singer e Nicholson, em 1972, chamado mosaico fluido. Nesse modelo, os lipídios aparecem nas membranas formando duas camadas, interrompidas de vez em quando por moléculas de proteínas.

O papel biológico das membranas é determinado pelas proteínas. Assim, células de tecidos diferentes apresentam membranas constituídas por tipos e quantidades diferentes de proteínas para o melhor desempenho de suas funções. Isso evidencia que a membrana plasmática é uma estrutura com grande dinamismo e flexibilidade.

Na parte externa da membrana, encontram-se carboidratos ligados às moléculas de lipídios e proteínas.

Esquema do modelo de membrana de Davson e Danielli (1935)

Camada proteica

Camada proteica (1935

Bicamada fosfolipídic

a

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A interação entre os componentes da membrana é que permite a manutenção da composição e concentração do meio intracelular. Ela atua como uma barreira semipermeável, impedindo a entrada e a saída indiscriminadas de substâncias na célula.

O modelo do mosaico fluído para membrana em visão bidimensional e tridimencional.

MECANISMOS DE TRANSPORTE

A célula interage com o meio externo. Ela recebe substâncias essenciais à sobrevivência (como água, oxigênio e glicose) e elimina no ambiente extracelular suas excreções e eventuais secreções.

O controle das substâncias que entram na célula e dela saem é feito pela membrana plasmática num processo conhecido como permeabilidade seletiva. Desse modo, a membrana seleciona o tipo de molécula que passa através dela e, com isso, se estabelece uma composição química diferenciada entre os meios interno e externo.

A passagem de substâncias pela membrana plasmática pode acontecer de três formas básicas: Transporte passivo. É a passagem de substâncias de um meio de maior concentração da

substância para um meio de menor concentração sem envolver gasto de energia. Existem três tipos de transporte passivo: osmose, difusão simples e difusão facilitada.

Transporte ativo . É a passagem de soluto de um meio menos concentrado para um mais

concentrado envolvendo gasto de energia. Ex: Bomba de sódio, potássio e cálcio. Transporte em bloco . É a entrada e a saída de substâncias grandes demais para atravessarem a

membrana. Nesse caso, as partículas são englobadas. Envolve os processos de endocitose e exocitose.

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TRANSPORTE PASSIVO

1) DIFUSÃO SIMPLES

Passagem de substâncias de um meio de maior concentração para um meio de menor

concentração. A difusão é possível com moléculas pequenas, como, por exemplo, água, o CO2 e o O2. Difusão de moléculas através da membrana plasmática pode ocorrer pela porção lipídica ou pelo envolvimento de proteínas que funcionam como um canal de ligação entre os meios intra e extracelular.

a) DIFUSÃO GASOSA

A concentração de oxigênio na célula é pequena em relação ao meio externo, pois as mitocôndrias consomem muito oxigênio. Isto faz com que o oxigênio do meio externo, por difusão , penetre na célula.

As mitocôndrias liberam muito CO2 fazendo com que este fique mais concentrado dentro da célula, saindo desta por difusão.

b) OSMOSE (DIFUSÃO DE ÁGUA) Considere a seguinte experiência: Em um recipiente com dois compartimentos, separados um do outro por uma membrana

semipermeável, coloca-se a mesma quantidade de água. No compartimento A, colocam-se 10 gramas de açúcar e no B, 20 gramas. Dessa forma, o compartimento A fica com uma solução menos concentrada do que o B. Diz-se, então, que a solução do compartimento A é hipotônica em relação à solução do B; e a solução do compartimento B é hipertônica em relação à solução do A. Nesse caso, existem dois meios com concentrações diferentes, o que corresponde a um gradiente de concentração.

A membrana semipermeável que separa os dois compartimentos permite a passagem da água (solvente) de um lado para o outro, porém impede que o açúcar (soluto) a atravesse por se tratar de uma molécula excessivamente grande. Será observada, então, uma passagem de água do meio menos concentrado para o de maior concentração (de A para B) com uma tendência a igualar a concentração dos dois compartimentos.

NÃO ESQUECER! Quanto menor for a partícula, mais facilmente esta penetrará na célula. Gases, água e

sais minerais se difundem facilmente. Macromoléculas como proteínas e polissacarídeos só conseguem atravessar a membrana por outros meios. Apesar de a água e os sais minerais não apresentarem afinidade com as moléculas de lipídios da membrana plasmática, eles a atravessam com facilidade, pois são moléculas muito pequenas.

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A passagem do solvente do meio A para o meio B deve cessar quando as concentrações das soluções em ambos os lados da membrana forem equivalentes. Quando isso acontece, diz-se que a solução do meio A é isotônica em relação à solução do meio B e vice-versa.

A membrana plasmática, por ser semipermeável, permite a passagem de água. Isso garante à célula o recebimento de água sempre que a sua concentração interna for superior à concentração do meio externo e vice-versa.

A água se move da solução menos concentrada para solução mais concentrada, até que o peso extra da coluna da solução B força uma volta maior de água para solução A, compensando a diferença de concentração entre as duas soluções. Observe no esquema que o desnível de substância nos dois recipientes indica a diferença de pressão osmótica.

A osmose é, portanto, a passagem de solvente por uma

membrana semipermeável do meio hipotônico para o meio hipertônico.

Em células animais, a perda de água por osmose provoca o murchamento da célula. Por outro lado, ao ser colocada em um meio hipotônico, a célula animal pode receber quantidade excessiva de água, resultando no rompimento da membrana plasmática, extravasando o conteúdo celular (hemólise, em hemácias).

Alterações na forma da hemácia devido à osmose. Na solução isotônica, a água entra e sai com a mesma velocidade e o volume da hemácia não se altera.

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LEITURA

A osmorregulação Células vegetais podem viver naturalmente em soluções muito menos concentradas que a de seu

meio interno; isso porque sua membrana celulósica, de elasticidade limitada, porém muito resistente, é uma garantia de que a célula não irá arrebentar, tornando-se, no máximo, túrgida.

As células animais, no entanto, não têm essa proteção adicional. Assim, é fundamental que sua concentração interna esteja mais ou menos em equilíbrio com a concentração do meio ao seu redor. Por causa disso, há nos animais mecanismos que mantêm esses equilíbrios, mesmo que isso represente consumo de energia.

Veja, por exemplo, o caso de alguns protozoários de água doce, como o paramécio, que possuem

uma estrutura chamada vacúolo pulsátil, ou vacúolo contrátil. O ambiente do paramécio é muito hipotônico em relação a seu meio intracelular.

Por isso, a água entra constantemente por osmose no paramécio, que corre o risco de “explodir”. Esse excesso, no entanto, é drenado para o vacúolo pulsátil, que, de tempos em tempos, contrai-se e expulsa essa água para o ambiente externo.

Observe, agora, um caso inverso. Os peixes ósseos marinhos não estão em equilíbrio com seu ambiente: a concentração de seus líquidos biológicos gira em torno de 1%, como a dos demais vertebrados. Por sua vez, a água do mar tem uma concentração média de 3,5% de sais. Assim, o peixe de água salgada está constantemente perdendo água pelas superfícies permeáveis de seu corpo, ficando sujeito à desidratação. Para compensar essa perda, ele ingere água do mar; mas essa água contém grande quantidade de sais... outro problema para resolver! Apenas uma pequena parte desses sais é eliminada pela urina, já que o rim desses peixes não tem capacidade para concentrar muito a urina. Na verdade, as brânquias representam a solução: elas são capazes de excretar sal de um meio

Vacúolo de enchendo de água

Vacúolo em contração

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de baixa concentração (o sangue) para um meio de alta concentração (a água do mar). Está claro, então, que se trata de um transporte ativo, que consome energia.

A regulação osmótica nos peixes ósseos marinhos.

Por outro lado, peixes de água doce têm o problema inverso: seus líquidos são mais concentrados

do que a água doce (que tem pouquíssimos sais), e a água tende a penetrar constantemente em seus corpos, por osmose. O problema é resolvido pela produção de uma urina abundante e muito diluída. Isso, porém, leva à perda de sais, que acabam sendo reabsorvidos pelas brânquias dos peixes, também por transporte ativo: afinal, o sal passa de um meio de baixa concentração (a água doce) para um meio de concentração maior (o sangue do peixe). Repare que, conforme o caso, as brânquias são capazes de excretar ou absorver sais, sempre por transporte ativo.

A regulação osmótica nos peixes ósseos de água doce .

OSMOSE EM CÉLULA VEGETAL

Sabemos que na célula vegetal existe um grande vacúolo que tem capacidade de sugar água. Essa força do grande vacúolo de sugar água é chamada P.O. (Pressão Osmótica) ou Si (Força de

sucção interna do grande vacúolo). Quando a água penetra no vacúolo, este começa a distender-se, gerando uma tensão de parede

celulósica contrária à do vacúolo. Esta pressão é chamada P.T. (Pressão de Turgor) ou M (força elástica da membrana celulósica).

Podemos, então, construir uma equação que calcule a força de sucção da célula; (D.P.D. = déficit de pressão de difusão) ou (Sc = força de sucção da célula).

D.P.D = P.O. - P.T. ou : Sc = Si - M

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PLASMÓLISE NA CÉLULA VEGETAL

Se mergulharmos a célula vegetal em uma solução mais concentrada que ela - solução hipertônica -, a célula começará a perder água, e consequentemente, a parede celular fica frouxa. O citoplasma começa a se afastar da parede celulósica, que ficará com sua força elástica igual a zero (M ou P.T. = O).

Portanto, quando a célula vegetal sofre plasmólise (flacidez), a P.T. ou M será igual a zero.

Concluímos, então, que: Então, na plasmólise, M = 0 (zero); sendo assim, Sc = Si

TURGESCÊNCIA OU TURGÊNCIA

Se mergulharmos a célula vegetal numa solução menos concentrada (hipotônica), esta começa a absorver água, tornando-se túrgida, chegando a um ponto em que não mais entra água, ficando a força de sucção da célula igual a zero.

Portanto, na turgescência, a força de sucção da célula é igual a zero, isto porque Si = M.

Concluímos que:

Vamos colocar esta célula em água destilada. À medida que entra água nela, a membrana se

distende e o valor de M fica positivo, aumentando aos poucos. Porém, ao ganhar água, a solução do vacúolo se dilui, diminuindo, assim, sua pressão osmótica (Si). Enquanto Si for maior que M, Sc permanece positivo e continua entrando água na célula.

Quando a membrana atingir o seu limite de distensão, pode-se dizer que Si e M ficaram iguais.

Neste ponto, Sc = zero e a célula não é mais capaz de absorver água. Ela está túrgida.

Se a célula estiver mergulhada em líquido cuja concentração de soluto seja igual à de seu citoplasma (solução isotônica: “iso = igual”), haverá entrada e saída de água da célula em quantidade equivalente. Isso porque há igual tendência as moléculas de água atravessarem a

D.P.D. = PO ou Sc = Si

A plasmólise não chega a matar a célula vegetal. Uma prova disso é que se mergulharmos esta célula numa solução hipotônica, a mesma tende a voltar ao normal, fenômeno denominado deplasmólise.

Sc ou D.P.D. = 0

Si = M ou P.O. = P.T.

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Você não pode esquecer:

1) A célula vegetal não entra em plasmoptise, graça s à membrana celulósica. 2) Força de sucção de uma célula vegetal: Depende: – da concentração do meio externo; – da concentração da célula; – da resistência da parede celular.

Onde Sc = Si - M – Sc = sucção total da célula; – Si = sucção interna da célula; – M = resistência da parede celular.

Quando M = 0; Sc = Si → célula plasmolisada.

Quando M = Si; Sc = 0 → célula túrgida.

Quando M < 0; Sc = Si + M → célula retraída ou encarquilhada.

OBS.: Quando a célula vegetal está murcha ou encarquilhad a o valor de M passa a ser negativo.

Sendo assim, a fórmula geral é Sc = Si - M; se M é negativo, teremos: Sc = Si - (-M); Sc = Si + M.

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DIAGRAMA DE HÖFLER

O diagrama de Höfler a seguir representa a

variação das forças de sucção em uma célula vegetal:

Tomando como exemplo uma célula que, em um determinado momento, apresenta um volume relativo igual a 1.0, os valores de Sc, Si e M são representados pelos pontos I e II. Nesses pontos, os valores correspondentes no eixo vertical são: I = Sc = Si = 22 e II = M = 0. Sendo M = 0 e Sc = Si, a célula com aquele volume relativo está plasmolisada.

Tomando como outro exemplo uma célula com um volume relativo igual a 1,5, os valores de Sc, Si e M são representados pelos pontos III e IV, cujos valores correspondentes no eixo vertical são: III = Si = M = 14 e IV = Sc = 0. Substituindo na fórmula Sc = Si - M, temos 0 = 14-14. Nesse momento, em que Sc = 0 e Si = M, a célula está túrgida. Entre esses dois estados, o gráfico mostra a célula turgescente.

Quando o valor de M é negativo (ponto V), a célula apresenta-se encarquilhada.

2) DIFUSÃO FACILITADA

Como já comentamos antes, muitas substâncias são impedidas de penetrar nas células através da camada de lipídios. Algumas dessas substâncias, entretanto, conseguem passar com o auxílio de proteínas especiais da membrana plasmática (as permeases), genericamente denominadas proteínas de transporte.

São vários os tipos de proteínas de transporte presentes nas membranas. Elas podem ser

analisadas presentes nas membranas. Elas podem ser analisadas em duas grandes categorias:

→ proteínas que transportam substâncias somente do meio em que estão mais concentradas para o meio em que estão menos concentradas;

→ proteínas que transportam substâncias do meio menos concentrado para o mais concentrado. No primeiro caso, não há gasto de energia, tratando-se de um processo passivo denominado

difusão facilitada. No segundo caso, há gasto de energia, tratando-se de processo ativo. Neste item vamos analisar a difusão facilitada. Usando como exemplo o transporte de glicose em

células do fígado humano que é mediado por um tipo de proteína transportadora. O fígado desempenha varias funções, entre elas a de reservatório de glicose, importante

combustível para nossas atividades. As células do fígado armazenam glicose sob a forma de glicogênio que é uma molécula longa formada por várias moléculas de glicose.

Quando a concentração de glicose é maior fora das células do fígado do que dentro delas, moléculas de glicose penetram na célula por difusão facilitada. No interior das células, essas moléculas são transformadas em glicogênio.

Quando os níveis de glicose no sangue diminuem, um hormônio chamado glucagon estimula as células do fígado a degradarem o glicogênio, formando muitas moléculas de glicose. Como resultado desse processo, a concentração de glicose dentro das células do fígado fica maior do que fora delas. Nessa situação, a glicose é transportada para fora das células por difusão facilitada.

Volume relativo da célula

Pressão em atmosferas

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Esquema da difusão facilitada da glicose (G): as proteínas transportadoras alteram suas conformações movendo o soluto (glicose) através da membrana

Portanto, esse fluxo ocorre sem gasto de energia em ambas as direções, de acordo com o

gradiente de concentração de glicose: para dentro da célula, se a concentração de glicose for maior fora dela; e para fora da célula, se essa concentração for maior dentro dela.

A difusão facilitada está relacionada ao transporte de alguns íons como: sódio (Na+), potássio (K+),

cálcio (Ca2+), hidrogênio (H+) e cloro (Cl-). Nesses casos, são outros tipos de proteínas transportadoras que atuam e que têm canais internos especiais para a passagem desses íons. Esses canais são chamados canais iônicos e só se abrem ou fecham quando recebem certos estímulos.

TRANSPORTE ATIVO: BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO

É o transporte que ocorre através da membrana plasmática graças ao fornecimento de energia. Nesse processo, temos o movimento de moléculas contra o gradiente de concentração, isto é, as moléculas passam do lado de menor concentração para o lado de maior concentração. Um exemplo é a bomba de sódio e potássio.

Verifica-se maior concentração de íons Na+ no meio extracelular e maior concentração de íons K+ no meio intracelular. Esses íons atravessam normalmente a membrana celular, através do processo da difusão, tentando igualar os meios por um processo envolvendo gasto de energia pela célula, os íons Na+ que penetram na célula são transportados para fora enquanto os íons K+, que saíram, são transportados para dentro, mantendo assim a diferença de concentração desses dois íons entre os meios.

O bombeamento de sódio para fora e o de potássio para dentro da célula é realizado com gasto de energia por uma proteína de transporte.

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Essa proteína possui um canal interno, onde existem dois locais diferentes: um para os íons Na+ e outro para os íons K+.

O modelo simplificado e esquemático da atuação dessa proteína como bomba de sódio e potássio pode ser visto a seguir.

Essas mudanças na conformação da molécula de proteína são análogas às transformações ping pong que ocorrem durante a difusão facilitada. A diferença básica entre esses dois processos é que no caso da bomba de sódio e potássio os íons são transportados contra seus gradientes de concentração. Para isso, há necessidade de energia sem a qual não ocorre alteração na forma da proteína responsável por esse tipo de transporte. Na difusão facilitada, não há necessidade de energia para a proteína mudar de conformação, e as substâncias são trans-portadas a favor de seus gradientes de concentração (do mais concentrado para o menos concentrado).

A manutenção de maior concentração de K+ no interior da célula e de Na+ fora da célula é fundamental para o metabolismo celular.

Os íons K+ são importantes em alta concentração na célula, pois são necessários na síntese de proteínas e em algumas etapas da respiração. A alta concentração desses íons dentro da célula, entretanto, pode trazer problemas osmóticos, pois a célula torna-se hipertônica. O bombeamento de Na+ para fora da célula serve, então, para compensar a necessidade de alta concentração de K+ dentro da célula, resolvendo um problema osmótico. Além disso, a bomba de sódio e potássio é importante na

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produção de diferença de cargas elétricas nas membranas, especialmente de células nervosas e musculares, propiciando a transmissão de impulsos elétricos através dessas células. Para cada três íons Na+ bombeados para fora da célula são bombeados apenas dois íons K+ para dentro (a relação Na: K é de 3:2). Com isso, essas membranas, quando não estimuladas por impulsos apresentam carga positiva na face externa e carga negativa na face interna.

Formação e condução do impulso nervoso: a troca de cargas se propaga ao longo do neurônio, dando origem ao impulso nervoso. Após vários impulsos, há um repouso restabelecendo a concentração original dos íons. Esquema simplificado dos processos de entrada e de saída de pequenas moléculas através

da membrana plasmática .

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TRANSPORTE EM BLOCO

O transporte de moléculas e íons isolados ocorre por meio de um dos processos já descritos. Pode haver, contudo, necessidade de entrada ou saída de substâncias grandes demais para atravessarem a membrana. Nesses casos, a membrana plasmática sofre modificações que permitem a passagem de tais substâncias.

A entrada de substâncias na célula por esse tipo de transporte é chamada endocitose, e a saída recebe o nome de exocitose.

ENDOCITOSE

A endocitose pode ser de dois tipos: Fagocitose (do grego phagein, comer). Englobamento de substâncias sólidas pela célula. Pinocitose (do grego pinein, beber). Englobamento de substâncias líquidas e solutos pela célula. Primeiramente, a partícula a ser “endocitada” deve ser identificada e reconhecida pela membrana

plasmática como útil à célula. A partir desse momento, a membrana sofre deformações que permitem o englobamento dessa substância.

No caso da fagocitose, tais deformações da membrana recebem o nome de pseudópodos. Estes são projeções citoplasmáticas que vão, aos poucos, “abraçando” o alimento até que ele se encontre totalmente envolvido por porções de membrana, resultando na formação de uma vesícula chamada fagossomo.

Se o material a ser “endocitado” for líquido, a membrana plasmática sofre invaginações, isto é, alongamentos e enrolamentos que resultarão, tal como no caso da fagocitose, na formação de vesículas (os pinossomos).

Englobada a substância, a vesícula formada deve aprofundar-se na célula, a fim de que o material “endocitado” possa sofrer o processo de digestão celular.

Fagocitose Pinocitose

A endocitose permite à célula uma série de funções, tais como: captar moléculas grandes demais

para atravessarem a membrana; promover a destruição de organismos estranhos, células mortas e restos de células ou tecidos – por exemplo, nos animais, os macrófagos (células brancas do sangue, responsáveis pela defesa do organismo) eliminam agentes nocivos, destruindo-os por endocitose; promover o trânsito de macromoléculas compartimentalizadas pela célula.

O processo de endocitose é também importante no controle da composição da membrana plasmática. Ele ocorre à medida que a célula perde porções da membrana por exocitose e ganha por endocitose. O fluxo de membrana é o retorno das partes destinadas à endocitose para compor o revestimento da superfície celular.

Endocitose é a entrada, em bloco, de substâncias de tamanho molecular elevado, que ocorre por deformação da membrana plasmática e formação de vesículas.

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EXOCITOSE

Assim como a célula ingere materiais por endocitose, é preciso eliminar algumas moléculas grandes demais para os processos de transporte através da membrana. A eliminação desses materiais pela célula é realizada pelo processo de exocitose.

A exocitose ocorre de forma exatamente inversa à endocitose. A vesícula migra para a borda da célula, funde-se com a membrana celular e extravasa o seu conteúdo. A seguir, a membrana é recomposta.

A vesícula a ser “exocitada” pode ser originária do processo de endocitose ou do próprio metabolismo celular. Pode conter materiais não mais desejáveis à célula ou produzidos por ela própria. No primeiro caso, trata-se de processo de excreção (clasmocitose); no segundo, secreção.

Exocitose Tanto o processo de endocitose como o de exocitose envolvem gasto de energia. Portanto, não é interessante que a célula faça a ingestão de muitos fluidos junto com o material englobado durante a fagocitose. Quanto menos possível, melhor, já que há grande gasto de energia para a eliminação posterior desse material.

ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA

A membrana plasmática pode apresentar especializações de superfície adaptadas à realização de outras funções, tais como: adesão, absorção ou comunicação celular.

Microvilosidades. As microvilosidades são estruturas com formato

de dedo de luva que aumentam consideravelmente a superfície de absorção da célula. Por essa razão, são abundantes nos tecidos de absorção intestinal e renal.

Interdigitações. As interdigitações aumentam a aderência entre

as células. Ocorre um encaixe das membranas plasmáticas laterais de células adjacentes, ou seja, as dobraduras existentes na membrana de uma célula encaixam-se perfeitamente nas da célula vizinha, aumentando a coesão entre elas.

Desmossomos.

Os desmossomos têm função de aderência entre duas células, sendo formados pelo espessamento da membrana de cada uma. Tais estruturas são ancoradas no citoplasma celular por tonofibrilas. A adesão intercelular é garantida pela presença de filamentos entre as células, ligando as duas partes frontais do desmossomo. Cada uma dessas partes é denominada hemidesmossomo.

Exocitose é a saída em bloco de materiais de secreção ou excreção.

microvilosidades

desmossomos

interdigitações

Esquema das especializações da membrana plasmática

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PAREDE CELULAR

A parede celular é uma estrutura externa à membrana plasmática que confere proteção, rigidez e sustentação à célula. Está presente nas células dos vegetais, dos fungos, das bactérias e das algas, embora em cada um desses grupos sua constituição seja diferente.

A parede celular encontrada nas células vegetais recebe o nome de parede celulósica porque é formada à base de celulose. Em células jovens, a parede celulósica é constituída basicamente por fibras de celulose dispostas ao acaso, formando a chamada parede primária uma estrutura flexível que permite o crescimento da célula.

Tendo atingido seu tamanho definitivo, a célula passa a adicionar substâncias à parede primária para que esta adquira definitivamente sua consistência rígida, com diferentes camadas de fibrilas celulósicas ordenadas. Ao chegar a esse estágio é denominada parede secundária.

A face externa da parede primária deve estabelecer contato com a mesma estrutura da célula adjacente. Tal adesão dá-se pelo acúmulo, nesse espaço, de moléculas do polissacarídeo pectina, que, associado ao íon cálcio, forma a lamela média.

As fibrilas de celulose na estrutura da parede estão arranjadas em uma matriz. A constituição definitiva da parede celulósica apresenta vários componentes, dentre eles a celulose e a hemicelulose, a pectina e a hemipectina, a lignina, substâncias cerosas, a suberina, a cutina e várias outras.

Plasmodesmos.

Os plasmodesmos são pontes citoplasmáticas entre células vegetais vizinhas. Eles formam-se por interrupções temporárias das paredes e das membranas de cada uma das células. Sua função é possibilitar a comunicação intercelular, permitindo a passagem de substâncias líquidas e alguns solutos de uma célula para outra.

GLICOCÁLIX

Nas células animais, a porção externa da membrana plasmática caracteriza-se por apresentar um revestimento de carboidratos ramificados ligados a lipídios e proteínas. Também estão presentes glicoproteínas, que são secretadas pela célula e mantêm-se aderidas à superfície da membrana.

Essa camada externa apresenta uma constituição específica para cada tipo de célula, garantindo a capacidade de reconhecimento celular químico. Assim, as células similares reconhecem-se e estabelecem contato, ao mesmo tempo que rejeitam aquelas que são diferentes. O glicocálix também funciona como uma espécie de “cola”, facilitando a adesão entre as células.

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LEITURA

Nos organismos pluricelulares, os grupos de células desempenham funções diferentes, apresentando divisão de trabalho. Esses diferentes grupos, para trabalhar de maneira coordenada e eficiente, devem, de alguma forma, “conversar” entre si. De que maneira uma célula emite uma mensagem para outra célula, ou para outro grupo de células?

Como as células destinatárias “entendem” a mensagem que chega até elas? Vamos lembrar também que nos pluricelulares são geradas milhares de mensagens diferentes ao mesmo tempo. Cada mensagem destina-se apenas a um grupo de células e deve chegar somente a elas. Assim, outro fator importante a entender é, no caso do organismo, como uma certa mensagem chega apenas a seus destinatários, sem confusão possível.

A membrana plasmática, além de todas as propriedades estudadas neste capítulo, também está envolvida na função de comunicação entre as células. Vamos tentar entender de forma simples, como isso ocorre.

Na membrana, você está lembrado, existem duas camadas de moléculas de lipídios, com moléculas de proteínas embutidas entre elas. Neste capítulo, demos destaques especialmente às Proteínas transportadoras, que agem na difusão e no transporte ativo, outra categoria de proteínas na membrana: são os receptores de membrana . Esses receptores, devido à sua “forma”, conseguem ser reconhecidos por determinadas substâncias mensageiras, que se encaixam neles como uma chave se encaixa em uma fechadura, como ocorre com uma enzima e seu substrato. Uma vez que a substância mensageira se encaixou, são desencadeadas várias reações no interior da célula, que levam a uma determinada resposta celular.

Cada célula possui receptores de membrana específicos, com uma forma própria. Assim, uma determinada, mensagem somente poderá ser recebida se a célula tiver o receptor adequado.

O esquema abaixo ilustra um modelo de como as respostas celulares são desencadeadas pela substância mensageira. A substância se encaixa no receptor de membrana da célula-alvo modifica a forma da molécula desse receptor (A). A modificação do receptor desencadeia, no interior da célula, uma série de reações químicas (B) que levam, finalmente, à elaboração de uma resposta (C).

Daremos a você um exemplo concreto da comunicação entre as células. A adrenalina é um hormônio fabricado pelas glândulas supra-renais em situações de emergência, e age sobre diversos órgãos do nosso corpo. Entre outros efeitos, ela acelera os batimentos cardíacos, contrai os vasos sanguíneos da pele e favorece, no fígado, a transformação do glicogênio em glicose, que é secretada no sangue.

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É de se esperar, portanto, que as células do coração e dos músculos não-estriados dos vasos da pele e do fígado possuam receptores específicos para a adrenalina, já que todos esses órgãos “responderam” à substância. É interessante notar que, apesar da presença do mesmo receptor, as respostas das células dos diversos órgãos foram diferentes, por terem desencadeado séries diferentes de reações. Veja a figura ao lado:

As duas células do esquema têm o mesmo receptor de membrana. No entanto, as reações desencadeadas, que dependem das proteínas internas da célula, levam a respostas diferentes.

Há vários casos em que a comunicação entre as células é de fundamental importância. Nas células nervosas, por exemplo, a comunicação entre uma célula e outra, na sinapse, é feita

por mensageiros químicos. Alguns deles, quando recebidos pela célula-alvo, modificam a permeabilidade da membrana, levando à penetração de determinadas substâncias.

Em alguns casos, a ativação de um determinado gene depende de uma substância mensageira externa, originária do ambiente ou fabricada por outro grupo de células, que funciona, assim, como um verdadeiro “gatilho”, que dispara o funcionamento do gene. O reconhecimento de antígenos por células especiais, os linfócitos, também está diretamente ligado à atividade dos receptores de membrana. Em medicina, tem sido reconhecida a importância da comunicação entre as células. As falhas nessa comunicação podem ser a origem de diversas doenças. No diabete do tipo II, por exemplo, o problema pode estar não numa produção deficiente de insulina, hormônio produzido pelo pâncreas, mas sim na incapacidade de as células do corpo responderem a esse hormônio, devido a alguma mudança, provavelmente genética, nos receptores que reconhecem a insulina.

01 O aparelho representado na figura a seguir possui no interior do tubo de vidro, de extremidade inferior afunilada, uma solução concentrada de sacarose (xarope) separada da água contida no recipiente externo por uma membrana semipermeável.

De acordo com os princípios que regem os fenômenos de osmose podem tirar-se as seguintes conclusões:

I. É a passagem de água do recipiente externo para o interior do tubo que provoca a elevação da coluna de xarope a um nível que está acima do nível da água no recipiente externo.

II. A altura da coluna líquida no interior do tubo depende tão somente da pressão atmosférica que se exerce sobre a superfície ampla do recipiente externo compensando a maior densidade da solução do açúcar na coluna de xarope.

III. A diferença entre a altura da coluna líquida no interior do tubo e o nível da água no recipiente externo é proporcional à diferença de concentração da água em cada lado da membrana e é uma medida indireta da pressão osmótica.

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Assinale: a) se somente I estiver correta. b) se somente II estiver correta. c) se somente Ill estiver correta. d) se somente l e II estiverem corretas. e) se somente l e III estiverem corretas.

02. As células caracterizam-se por possuírem uma membrana plasmática separando o meio intracelular do meio extracelular. A manutenção da integridade dessa membrana é essencial para:

a) possibilitar o livre ingresso de íons na célula. b) manter seu conteúdo, não necessitando de metabólitos do meio externo. c) impedir a penetração de substâncias existentes em excesso no meio extracelular. d) possibilitar que a célula mantenha uma composição própria. e) regular as trocas entre a célula e o meio, permitindo somente a passagem de moléculas do

meio intra para o extracelular.

03. A fim de estudar possíveis diferenças entre a osmose nas células animais e nas vegetais, foram colocadas hemácias no frasco A e células vegetais no frasco B, igualmente cheios com água destilada.

Transcorrido algum tempo após o início do experimento, pôde-se verificar lise celular no frasco A, mas não no frasco B. Tal fato pode ser explica do pela presença, em células vegetais, da seguinte estrutura: a) retículo endoplasmático. b) membrana plasmática. c) parede celular. d) cloroplasto. e) vacúolo.

04. Para a ocorrência de osmose, é necessário que: a) as concentrações de soluto dentro e fora da célula sejam iguais. b) as concentrações de soluto dentro e fora da célula sejam diferentes. c) haja ATP disponível na célula para fornecer energia ao transporte de água. d) haja um vacúolo no interior da célula no qual o excesso de água é acumulado. e) haja uma parede celulósica envolvendo a célula, o que evita sua ruptura.

05. Quando hemácias são deixadas em água destilada, elas: a) murcham levemente. b) não alteram seu volume. c) murcham completamente. d) incham até estourarem. e) incham levemente.

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06.

Hemácias humanas foram colocadas em um meio com concentrações diferentes. Pelo formato das células l, II e III, sabe-se que os meios se classificam, respectivamente, como: a) hipertônico, isotônico, hipotônico. b) hipotônico, hipertônico, isotônico. c) hipotônico, isotônico, hipertônico. d) isotônico, hipotônico, hipertônico. e) isotônico, hipertônico, hipotônico.

07. Uma célula animal foi mergulhada em uma solução aquosa de concentração desconhecida. Duas alterações ocorridas na célula encontram se registradas no gráfico a seguir.

1. Qual a tonicidade relativa da solução em que a célula foi mergulhada?

2. Qual o nome do fenômeno que explica os resultados apresentados no gráfico?

a) Hipotônica, osmose. b) Hipotônica, difusão. c) Hipertônica, osmose. d) Hipertônica, difusão. e) Isotônica, osmose.

08. Observe a figura:

Essa figura representa uma batata-inglesa crua seccionada, com uma escavação central. Em um experimento, colocou-se uma colherzinha de sal de cozinha na escavação feita na batata, como mostra a figura. Após cerca de 20 minutos, a escavação encontrava-se preenchida por substância líquida. Em relação ao fato observado, todas as afirmativas são corretas, exceto: a) a ocorrência do fenômeno independe da luminosidade do ambiente. b) ocorre passagem de água através da membrana das células. c) o acúmulo de líquido deve-se ao processo de transpiração. d) o mesmo fenômeno será observado se se substituir batata-inglesa por batata-doce. e) o mesmo fenômeno será observado se substituir o sal por açúcar.

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09. A desidratação é caracterizada pela perda de grandes quantidades de líquidos corporais. Se considerarmos, hipoteticamente, que nestes líquidos corporais há perda de água, o líquido extracelular se caracterizará como hipertônico em relação ao líquido intracelular. Um indivíduo adulto foi recebido em um hospital, apresentando um grave quadro de desidratação. O médico que o atendeu pediu-lhe um exame de sangue (hemograma), no qual a forma das hemácias pôde ser avaliada. Assinale a alternativa que melhor explica o resultado desta análise de sangue. a) Hemácias aumentadas pela entrada de água através da osmose. b) Hemácias diminuídas e murchas pela entrada de água através da difusão facilitada. c) Hemácias diminuídas e murchas pela perda de água através da osmose. d) Hemácias aumentadas pela perda de água através da osmose. e) Não ocorre alteração no volume das hemácias

10. A solução fisiológica (0,9% de NaCl) é muito usada para aplicação nos olhos das pessoas que usam lentes de contato. Essa solução também é isotônica para as hemácias humanas. Caso você ponha estas hemácias em solução hipotônica de 0,1% de NaCl (A) e em solução hipertônica de 3% de NaCl (B), espera-se que: a) aumentem de volume em A; e murchem em B b) mantenham seus volumes em A; em B, murchem. c) sofram plasmólise em A; em B, deplasmólise. d) tendam à ruptura em A e B. e) sofram hemólise em A; em B equilíbrio.

11. Hemácias separadas de uma mesma amostra de sangue são distribuídas em três tubos de ensaio, marcados 1, 2 e 3, contendo cada um a mesma quantidade de células. Aos tubos são adicionados iguais volumes das seguintes soluções aquosas:

_ no tubo 1, uma solução isotônica (isto é, uma solução em equilíbrio osmótico com as hemácias); _ no tubo 2, uma solução com o dobro da pressão osmótica da anterior; _ no tubo 3, uma solução com 1/3 de pressão osmótica da primeira.

O conteúdo de cada tubo foi logo agitado, a fim de misturar as hemácias com as soluções respectivas. Após alguns minutos, cada tubo foi submetido à centrifugação, de tal forma que todo o material celular em suspensão se acumulou num depósito compacto no fundo do tubo, deixando acima uma solução homogênea. Supondo, para simplificar, que a membrana da hemácia é impermeável aos solutos utilizados, mas se deixa atravessar prontamente pela água, escolha qual das sentenças a seguir lhe parece a mais correta: a) O volume do depósito é idêntico nos três tubos; a solução anterior do depósito tomou

coloração avermelhada no tubo 3 (hemólise). b) O volume do depósito é menor no tubo 2; a hemólise é observável nos três tubos, devido à

grande permeabilidade da membrana celular à água e à conseqüente entrada desta na hemácia.

c) O volume do depósito é menor no tubo 2; somente neste tubo se observa a hemólise. d) O volume do depósito é maior no tubo 1 do que no tubo 2; somente o tubo 3 mostra

hemólise. e) O volume do depósito é maior no tubo 2, único em que se observa hemólise.

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12. Em certas condições, uma célula vegetal pode sofrer o fenômeno da plasmólise. Isto acontece por que: a) em meio hipotônico a célula perde água. b) em meio hipertônico a célula absorve água. c) em meio hipotônico a célula absorve água. d) em meio hipertônico a célula perde água. e) em meio isotônico a célula perde eletrólitos.

13.

O esquema acima representa uma célula vegetal que foi isolada e colocada em uma certa solução. Interpretando-se o fenômeno ocorrido é incorreto afirmar que: a) a solução é hipertônica em relação ao suco vacuolar. b) ocorreu saída de água do vacúolo. c) a membrana plasmática é permeável à água. d) a célula sofreu plasmólise e a membrana plasmática afastou-se da parede celular. e) a célula pode voltar ao normal se for colocada em solução isotônica.

14. O esquema ao lado representa a passagem de uma substância por uma membrana. De acordo com o esquema, está ocorrendo: a) osmose. b) difusão. c) fagocitose. d) transporte ativo. e) permeabilidade.

15. O gráfico mostra as concentrações de três tipos de íons no suco celular de uma planta aquática e na água do lago onde ela vive. Nos três casos, a diferença entre as concentrações iônicas nos dois meios é mantida por: a) osmose. b) difusão passiva. c) transporte ativo. d) pinocitose. e) permeabilidade seletiva.

Moléculas Membrana Plasmática

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16. Pesquisadores norte-americanos produziram uma variedade de tomate transgênico que sobrevive em solos até 50 vezes mais salinos do que o tolerado pelas plantas normais. Essas plantas geneticamente modificadas produzem maior quantidade de uma proteína de membrana que bombeia íons sódio para o interior do vacúolo. Com base em tais informações, pode-se concluir que plantas normais não conseguem sobreviver em solos muito salinos porque, neles, as plantas normais: a) absorvem água do ambiente por osmose. b) perdem água para o ambiente por osmose. c) absorvem sal do ambiente por difusão. d) perdem sal para o ambiente por difusão. e) perdem água e absorvem sal por transporte ativo.

17. Nos túbulos do néfron há intenso transporte ativo. Portanto, as células das paredes desses túbulos são ricas em: a) mitocôndrias. b) DNA. c) lisossomos. d) ribossomos. e) retículo endoplasmático.

18. Na coluna da direita estão descritas três formas de transporte de substâncias através de membranas e na coluna da esquerda os termos com que essas formas de transporte são conhecidas. Correlacione-as.

1. Transporte passivo I

Determinadas substâncias são transportadas através da membrana plasmática mesmo contra um gradiente osmótico, havendo neste caso um grande consumo energético por parte da célula.

2. Transporte ativo II A velocidade de penetração de certas substâncias através da membrana plasmática é acelerada pela presença de moléculas transportadoras.

3. Difusão facilitada III A penetração de várias substâncias através da membrana plasmática se dá devido a um gradiente osmótico, sendo este um processo físico de difusão.

a) 1 - I, 2 - II, 3 - III. b) 1 - I, 2 - III, 3 - II. c) 1 - II, 2 - III, 3 - I. d) 1 - III, 2 - II, 3 - I. e) 1 - III, 2 - I, 3 - II.

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19. As células de nosso organismo utilizam a glicose como fonte de energia, queimando-a através de rea-ções de oxidação. Para tanto, o consumo de glicose é grande, e já se observou que, freqüentemente, a célula absorve essa substância, mesmo quando sua concentração intracelular é maior que a extracelular; portanto, contra um gradiente de concentração. Isso, porém, exige algum dispêndio de energia pela célula - uma espécie de investimento de energia. Identificamos nesse enunciado um caso de:

a) difusão simples. b) equilíbrio osmótico. c) transporte ativo. d) transporte passivo. e) absorção direta pela membrana plasmática.

20. A figura abaixo representa uma ameba em diferentes etapas da sua alimentação.

Em I e II são mostrados, respectivamente, os processos de: a) clasmocitose e pinocitose. b) fagocitose e pinocitose. c) pinocitose e fagocitose. d) clasmocitose e fagocitose. e) fagocitose e clasmocitose.

21. Sabendo-se que o déficit de pressão de difusão de uma célula (DPD) é a diferença entre a pressão osmótica (PO) e a pressão de turgor (PT), qual das seguintes alternativas representa a situação de uma célula túrgida? a) DPD = PT. b) DPD = PO. c) PT = 1. d) PO = 1. e) DPD = 0.

22. Analise o esquema abaixo, referente a três fases de um fenômeno biológico.

Em relação ao fenômeno biológico representado, é correio afirmar que: a) 1 pode ser um macrófago. b) 2 não pode ser uma bactéria. c) esse fenômeno denomina-se pinocitose. d) esse fenômeno não envolve a participação de enzimas hidrolíticas. e) esse fenômeno pode ser observado somente ao microscópio eletrônico.

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23. Através da pinocitose, a célula: a) elimina dejetos. b) engloba material líquido. c) se divide, formando duas células-filhas. d) assume movimentos amebóides. e) engloba bactérias patogênicas.

24. Existem estruturas da membrana plasmática que permitem que células vizinhas fiquem bem aderidas uma à outra. Essas estruturas são denominadas: a) desmossomos. b) microvilosidades. c) cílios. d) centríolos. e) plasmalemas.

25. Algumas células apresentam especializações na membrana, como cílios ou microvilosidades. Em que tecidos podemos encontrar, respectivamente, essas especializações?

a) Tecido epitelial da traqueia e do intestino delgado. b) Tecido epitelial dos pulmões e tecido muscular cardíaco. c) Tecido conjuntivo de preenchimento e tecido muscular esquelético. d) Tecido sanguíneo e tecido ósseo. e) Tecido epitelial do esôfago e da bexiga.

26. Verificou-se que, entre as moléculas que formam as membranas plasmáticas das células epiteliais do intestino delgado, há algumas que reagem com dissacarídeos, transformando-o sem monos-sacarídeos; outras reagem com peptídios curtos, produzindo aminoácidos.

Esses dados permitem supor que esses componentes das membranas: a) são inibidores enzimáticos e devem influir no pH dos alimentos. b) são catalisadores e devem ser lipídios. c) só têm função estrutural e podem ser proteínas e lipídios. d) têm função enzimática e devem ser proteínas. e) não têm função estrutural e são carboidratos.

27. Os esquemas abaixo representam células nas quais há passagem de substâncias através de suas membranas:

Os fenômenos representados em A, B e C são, respectivamente: a) fagocitose, pinocitose, transporte ativo. b) pinocitose, difusão, transporte ativo. c) difusão, transporte ativo, osmose. d) osmose, transporte ativo, difusão. e) pinocitose, fagocitose, difusão.

Ce - Concentração extracelular Ci - Concentração intracelular

Cke - Concentração extracelular de K Cki - Concentração intracelular de K

CNae - Concentração de Na extracelular CNai - Concentração de Na intracelular

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Questões de proposições múltiplas

01. “São as membranas das células eucarióticas que as dividem em compartimentos distintos quanto à morfologia e ao metabolismo (...).As membranas formam barreiras seletivas que controlam a quantidade e a natureza das substâncias que podem passar entre a célula e seu ambiente e entre os compartimentos intracelulares.”

Holtzm aneNovikojff,p.46. A partir da análise do texto, conclui-se: (01) A membrana plasmática controla as trocas entre a célula e o meio, permitindo a passagem

de moléculas de fora para dentro da célula e impedindo a passagem no sentido contrário. (02) O transporte de compostos através da membrana plasmática pode ser feito por proteínas,

muitas delas permitindo que substâncias atravessem a membrana sem gasto de energia. (04) Através das endocitoses, a célula adquire do meio externo, macromoléculas que

normalmente não seriam absorvidas pelo plasmalema. (08) As células que realizam muita absorção do meio extracelular para o intracelular podem

apresentar modificações morfológicas superficiais que, sem alterar o volume da célula, aumentam consideravelmente a sua superfície de absorção.

(16) Para que ocorra transporte de íons de um meio m ais concentrado para um menos concentrado, através da plasmalema, é necessário a presença de ATPases.

(32) As permeases são proteínas que facilitam o trânsito de moléculas apolares independentemente do gradiente de concentração.

(64) As células vegetais prescindem da plasmalema, um a vez que possuem parede celular. Soma:

02. A figura representa superfície celular em fungos;

A partir de sua análise, pode-se concluir: (01) A presença da parede celular em fungos os aproxima mais das plantas do que dos

animais. (02) Os constituintes da parede celular são produzidos na célula e transportados através da

membrana plasmática. (04) O padrão de organização estrutural da membrana plasmática é comum a todas as células. (08) Em fungos, a presença da parede impossibilita o reconhecimento celular. (16) A membrana plasmática e a parede celular controlam, de modo idêntico, as trocas entre a

célula e o meio. (32) A relação das plantas e dos fungos com o meio ambiente é condicionada pela presença da

parede celular. Soma:

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03. A partir da análise do texto do gráfico e da anatomofisiologia do plasmalema, pode-se concluir que:

(01) O transporte de nutrientes através da membrana é feito por proteínas, muitas delas permitindo que substâncias atravessem a membrana sem gasto de energia.

(02) Para que ocorra o transporte de moléculas de um a solução mais concentrada para uma menos concentrada, a célula gastará energia.

(04 O tipo de transporte evidenciado pelos números 1, 2 e 3 corresponde, respectivamente, a: difusão simples, difusão facilitada e transporte ativo.

(08) O tipo de transporte evidenciado pelos números 2 e 3 caracteriza-se por ocorrer contra um gradiente de concentração, necessitando da participação de proteínas da membrana e ATP.

(16) Modificações na superfície celular contribuem para a adaptação da célula à sua função. (32) A existência de microvilosidades na superfície celular constitui um a estratégia para adesão

intercelular. Soma:

04. A figura ao lado esquematiza o comportamento de um a célula animal e de um a célula vegetal, quando submetidas a soluções de diferentes concentrações.Considerando características da membrana plasmática e da parede celulósica, some as afirmativas verdadeiras.

(01) As células animal e vegetal, na situação ilustrada em I,

estão imersas em uma solução Menos concentrada do que seu interior.

(02) O trânsito da água através da membrana plasmática obedece aos mesmos mecanismos de transporte de íons e moléculas carregadas.

(04) O processo de transporte do solvente inorgânico através de uma Membrana semipermeável, a osmose, é observado em ambas as células.

(08) O comportamento da célula vegetal, em relação ao meio, reflete o funcionamento da membrana celulósica.

(16) A organização molecular da membrana plasmática, em células animais, garante a manutenção da forma celular nos diferentes meios.

(32) Uma célula vegetal na situação I apresenta PO = PT, na situação III DPD = PO e na situação II DPD = PO + PT.

Soma:

Gabarito 01. 02 + 04 + 08 02. 01 + 02 + 04 + 32 03. 01 + 04 + 16 04. 01 + 04 + 08

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Bibliografia ALBERTS, Bruce ET AL Molecular Biology of the Cell 3 . Ed.. Nova York: Garland, 1994.

AMABIS e MARTHO,Biologia das Célula Ed. Moderna, 2009.

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LOPES Sonia, Bio 1, Ed. Saraiva, 2006Este módulo contém textos e figuras retirados integralmente da bibliografia citada. E importante salientar que o uso e exclusivamente informativo inclusive com indicações para o uso dos livros, pois eles possuem de forma criteriosa e aprofundada os resumos selecionados.