Autoria: Érika
INTRODUÇÃO
É a unidade biológica e funcional dos organismos vivos. Constitucionalmente, a célula apresenta um considerável poliformismo acompanhado por diferenças no tamanho, número e funções. Os elementos que constituem a célula são: o núcleo, membrana celular, citoplasma, ribossomos, lisossomos, mitocôndrias, complexo de Golgi, micro-túbulos, cílios e flagelos, centríolos.Mas com o grande avanço cientifico tem nos permitido investigar, cada vez mais a fundo os segredos das células vivas
As fronteiras celulares são portegidas por uma membrana capaz de fiscalizar e administrar o que entra e sai.Com essa nova visão da celula viva, facilita a compreensão dos processos vitais
A CÉLULA
É a unidade fundamental dos seres vivos,ou a menor unidade capaz de manifestar as propriedades de um ser vivo; ela é capaz de sintetizar seus componentes, de crescer e de multiplicar-se. Todos os seres vivos são compostos desta unidade fundamental, desde as mais simples estruturas unicelulares, as bactérias e os protozoários, até os mais complexos, como o ser humano e as plantas. Dentro do mesmo indivíduo as células de diferentes tecidos são diferentes,não existindo célula típica.
A primeira estrutura que encontramos, sem precisar penetrar na célula, é conhecida como glicocalix. Ele pode ser comparado a uma “malha de lã”, que protege a célula das agressões físicas e químicas do meio externo. Mas também mantém um microambiente adequado ao redor de cada célula, pois retém nutrientes e enzimas importantes para a célula. O glicocalix é formado, basicamente, por carboidratos e está presente na maioria das células animais.
As estruturas subcelulares (organelas) são comuns a muitos tipos de células. Essas organelas desenvolvem funções distintas, que, no total, produzem as características de vida associada com a célula.Na célula animal eucariotica existem três componentes básicos: menbrana, citoplasma e núcleo. A existencia de um núcleo bem diferenciado é a principal característica da célula eucariótica. As seguintes organelas estão presentes nos organismos superiores:
MEMBRANA PLASMÁTICA
Membrana plasmática é uma película finíssima e muito frágil composta, principalmente, por fósfolipídios e proteínas. Ela tem importantes funções na célula, e uma delas é isolar a célula do meio externo. Seu tamanho é tão pequeno que se a célula fosse aumentada ao tamanho de uma laranja, a membrana seria mais fina do que uma folha de papel de seda. Água, substâncias nutritivas e gás oxigênio são capazes de entrar com facilidade através da membrana, que permite a saída de gás carbônico e de resíduos produzidos dentro da célula. A membrana é capaz de atrair substâncias úteis e de dificultar a entrada de substâncias indesejáveis. Exercendo assim um rigoroso controle no trânsito através das fronteiras da célula. É comum compará-la a um “portão” por suas funções e a um saco plástico pela sua aparência.
Permeabilidade da celula
Muitas das substâncias (gases, íons, açúcares, etc.) dissolvidas em nosso compartimento intracelular ou extracelular podem atravessar a membrana celular e passar de um compartimento a outro. Existem várias formas através das quais as diversas substâncias podem atravessar a membrana celular. As principais e mais bem conhecidas são:
• Difusão simples :Neste tipo de transporte a substância passa de um meio a outro (do intracelular para o extracelular ou do extracelular para o intracelular) simplesmente devido ao movimento aleatório e contínuo da substância nos líquidos corporais, devido a uma energia cinética da própria matéria. Em tal meio de transporte não ocorre gasto de ATP intracelular nem ajuda de carreadores.
Ex: Gases como oxigênio ou dióxido de carbono atravessam a membrana celular com grande facilidade, simplesmente se dissolvendo na matriz lipídica desta membrana (oxigênio e dióxido de carbono são lipossolúveis).
• Osmose: é uma extensão da difusão referente ao transporte de água através de umq membrana semipermeável. É um transporte passivo que ocorre a favor do gradiente de concentração do solvente e pode se dar tanto pelos poros quanto pela porção lipídica da membrana.
solução hipotônica: osmolaridade menor 0,3. Aumenta o volume celular e pode ocorrer plasmoptise (hemólise no caso de hemácias). . solução isotônica: osmolaridade = 0,3. O volume celular não se modifica.
solução hipertônica: osmolaridade > 0,3. Diminui o volume celular e pode ocorrer plasmólise
• Difusão facilitada:Neste tipo de transporte a substância se utiliza também de seus movimentos aleatórios e contínuos nos líquidos corporais e passa também de um lado a outro da membrana celular. Porém, por ser insolúvel na matriz lipídica (não lipossolúvel) e de tamanho molecular grande demais para passar através dos diminutos “poros” que se encontram na membrana celular, a substância apenas se dissolve e passa através da membrana celular ligada a uma proteína carreadora específica para tal substância, encontrada na membrana celular. Em tal transporte também não há gasto de ATP intracelular.
Ex: A glicose, importande monossacarídeo, atravessa a membrana celular de fora para dentro da célula (do meio de maior concentração para o meio de menor concentração de glicose) ligada a uma proteína carreadora específica para glicose.
• Transporte ativo:Neste tipo de transporte a substância é levada de um meio a outro através da membrana celular por uma proteína carreadora que é capaz, inclusive, de transportar esta substância contra um gradiente de concentração, de pressão ou elétrico (a substância pode, por exemplo, ser transportada de um meio de baixa concentração para um de alta concentração da mesma). Para tanto, O carreador liga-se quimicamente à substância a ser transportada através da utilização de enzima específica, que catalizaria tal reação. Além disso há um consumo de ATP intracelular para transportar a substância contra um gradiente de concentração.
Ex:: Bomba de Sódio e Potássio – transporta constantemente, nas células excitáveis, através da membrana, íon sódio de dentro para fora e íon potássio de fora para dentro da célula. Ambos os íons são transportados contra um gradiente de concentração, isto é, de um meio menos concentrado para um mais concentrado do mesmo íon.
• Co-transporte ou transporte ativo secundário: transporte de glicose e aminoácidos em epitélio intestinal e renal. Ocorre contra o gradiente de concentração do soluto com energia proveniente do gradiente de sódio. Necessita de transportador. Evita a perda de nutrientes essenciais como glicose e aminoácidos nas fezes e na urina. Precisa indiretamente de ATP (precisa de uma diferença de concentração de sódio e para isso é necessário ATP).
Primeiramente liga-se ao Na+ e adquiri afinidade à glicose. Como existe mais Na no meio extracelular, o transporte de glicose ocorre de fora para dentro.
endocitose: transporte de fora para dentro da célula com gasto de energia. Para partículas pequenas: pinocitose (basicamente de líquidos). Para partículas grandes: fagocitose. Pode haver tanto transporte através da membrana quanto a digestão pelas enzimas contidas nos lisossomas.
exocitose: transporte de dentro para fora da célula com gasto de energia. Ex: liberação de neurotransmissor pelas células nervosas; regeneração da membrana perdida na endocitose.
PAREDE CELULAR
A parede celular é um componente exclusivo das célula vegetal. Ela é uma feita apartir de longas e resistentes microfibrilas da celulose. Estas ficam juntas por meio de uma matriz feita de glicoproteínas (proteínas ligadas a açúcares), hemicelulose e pectina (polissacarídios).
A membrana esquelética celulósica (parede celular) é formada por duas paredes: a primária e a secundária. A primeira é presente nas células mais jovens, sendo finas e flexíveis (possibilitando o crescimento da célula). A segunda só é formada após o término do crescimento da célula. Esta, mais espessa e rígida, é secretada através da membrana plasmática depositando-se entre esta e a superfície interna da parede primária.
NÚCLEO
Núcleo, o cérebro da célula. É ele que possui todas as informações genéticas, comanda e gerencia toda a célula. Dentro dele, esta localizado um ácido chamado DNA (ácido desoxirribonucléico). Este, formado por uma dupla hélice de nucleotídios (formado por uma molécula de açúcar ligada a uma molécula de ácido fosfórico e uma base nitrogenada. O DNA é responsável por toda e qualquer característica do ser vivo. É ele que manda fazer as proteínas, determina a forma da célula etc. No homem, o DNA é que diz de que cor será os olhos, o tamanho dos pés etc.
O núcleo é composto por uma carioteca, cromatina e nucléolos. A carioteca é um tipo de membrana plasmática composta por duas membranas lipoprotéicas. Essa membrana possui vários poros em sua superfície. Esses são compostos por uma complexa estrutura protéica que funciona como uma válvula que escolhe que substância deve entrar e qual deve sair.
A cromatina é um conjunto de fios formados por uma longa molécula de DNA associada a moléculas de histonas chamados de cromossomos. É aonde parte das informações estão guardadas. Por último, o nucléolo é um corpo redondo e denso, constituído por protínas, RNA e um pouco de DNA. É dentro dele que se forma os ribossomos, presentes em toda a célula.
REPLICAÇÃO
É realizada por DNA polimerase (com a ajuda de girases, topoisomerases, primase, etc.). As novas cadeias são sintetizadas (tal como no caso da RNA polimerase) no sentido 5’-3’, o que significa que cada novo nucleósido se liga à extremidade 3’ da cadeia nascente.
A DNA polimerase não conseguir sintetizar uma cadeia a partir do nada, exigindo a presença de um pequeno oligonucleotídeo (um primer). O primer é de RNA, e feito por uma RNA polimerase. Uma das cadeias (a cadeia condutora) é sintetizada continuamente, ao passo que a outra (cadeia atrasada) é sintetizada em fragmentos (fragmentos de Okazaki) que são ligados entre si depois de eliminados os respectivos primers.
A DNA polimerase é capaz de se auto-corrigir: um novo nucleósido só é adicionado à cadeia se o anterior fôr exactamente complementar ao nucleótido da cadeia “molde” (Eng. “template”). Se a complementaridade não fôr perfeita, o nucleósido errado é eliminado pela própria DNA polimerase numa actividade de exonuclease 3’-5’ (exonuclease = actividade de degradação da extremidade de um ácido nucleico). Em eucariotas, existem três RNA polimerases diferentes (uma para cada tipo de RNA). A RNA polimerase liga-se ao DNA,mas só começam a síntese de RNA depois de encontrarem pequenas sequências específicas (os promotores). Existem vários tipos de promotores, alguns dos quais muito mais “fortes” do que outros, e esta é uma das razões por que alguns genes são transcritos muito mais frequentemente do que outros. Muitos genes possuem também sequências reguladoras onde se ligam proteínas específicas, que impedem o desenrolamento do DNA e a transcrição.
A síntese de RNA é feita continuamente, sem necessitar de primers, e termina quando a RNA polimerase reconhece uma sequência de terminação específica.
Em eucariotas, o mRNA é sintetizado numa forma “imatura” (o hnRNA –RNA nuclear heterogéneo). Durante a síntese, a extremidade 5’ é modificado com 7-metilguanosina. Após a síntese, é adicionada uma longa cadeia de adeninas à extremidade 3’. Seguidamente, ocorre a remoção de intrões (“splicing”). Ocorre numa estrutura constituída por proteínas e RNA (o “spliceossoma”). O processo é catalizado por RNA.
A transcrição de rRNA ocorre no nucléolo. Cada subunidade do ribossoma é produzida separadamente, e exportada para o citoplasma através dos poros nucleares. As subunidades só se juntam no citoplasma. O ribossoma completo é demasiado grande para passar pelos poros nucleares, e portanto os ribossomas estão impedidos de entrar no núcleo.
Em eucariotas, o tRNA iniciador é inicialmente posicionado na subunidade pequena com a ajuda de um factor de iniciação ainda antes da ligação ao mRNA. O mRNA liga-se à subunidade pequena através da sua extremidade 5’, e desliza através dela até o codão de iniciação (AUG) ser reconhecido pelo tRNA de iniciação. Nesta altura o factor de iniciação desliga-se e começa a tradução da mensagem. Todas as proteínas recém-sintetizadas contêm portanto metionina como primeiro aminoácido. Esta metionina é frequentemente clivada pouco depois por uma amino peptidase.
CITOPLASMA
Após atravessar a Membrana Plasmática, mergulhamos na parte mais volumosa da célula: o Citoplasma. Ele é o espaço entre a membrana e o núcleo. Sua forma não é definida e é nele que se encontram bolsas, canais membranosos, organelas citoplasmáticas que desempenham funções específicas nas células e um fluido gelatinoso chamado Hialoplasma.
• Hialoplasma É no hialoplasma que ocorrem a maioria das reações químicas da célula e também o armazenamento de energia para a célula. Sua concentração no citoplasma varia entre o Ectoplasma e o Endoplasma .As funções do hialoplasma são basicamente a sustentação, a glicólise, a formação de microtúbulos e sede de reações químicas citoplasmáticas.
A sustentação do citoplasma deve-se ao funcionamento do ectoplasma como verdadeiro suporte celular, mantendo mais ou menos constante a sua forma.
A glicólise compreende a primeira parte da respiração celular onde ocorre a quebra da glicose originando duas moléculas de ácido pirúvico, que em condições anaeróbias é convertido em ácido lático; no entanto , em presença de oxigênio, é incorporado ao ciclo de Krebs. Os microtúbulos são minúsculos cilindros ocos formados no hialoplasma de todas as células importantes, com várias funções celulares como a divisão, contractibilidade citoplasmática, transporte de moléculas no interior do citoplasma, etc.
• EctoplasmaÉ a porção mais externa do hialoplasma apresenta-se mais consistente. Também conhecido como Plasmagel.
• Endoplasma É a porção mais fluida e mais interna do hialoplasma. Também conhecido como Plasmassol.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Rede de túbulos e cisternas achatadas mergulhadas no citoplasma. Dentre suas várias funções ressaltamos o metabolismo de lipídios (incluindo a síntese de esteróides e fosfolipídios) e a síntese de proteínas para exportação.
Funciona como sistema circulatório – atua como transportador e armazenador de substâncias. Há dois tipos:
• Retículo Endoplasmático Liso:É muito abundante em células secretoras de lipídios (por exemplo células de fígado) e em células de certas glândulas envolvidas com a produção de hormônios esteróides (células das glândulas) onde ocorre a síntese dos hormônios sexuais, estrógeno e testosterona.
• Retículo Endoplasmático Rugoso: Rugoso por ter aderido a sua superfície externa os ribossomos, local de produção de proteínas, as quais serão transportadas internamente para Complexo de gollgi
COMPLEXO DE GOLGI
Com origem na membrana plasmática, apresenta também na sua constituição lipídios e proteínas. Além das funções já citadas atua também aumentando a superfície interna da célula produzindo um gradiente de concentração diferenciado.
São estruturas membranosas e achatadas, cuja função é elaborar e armazenar proteínas vidas do retículo endoplasmático; podem também eliminar substâncias produzidas pela célula, mas que irão atuar fora da estrutura celular que originou (enzimas por exemplo). Produzem ainda os lisossomos (suco digestivo celular). É responsável pela formação do acrossomo dos espermatozóides, estrutura que contém hialuronidase que permite a fecundação do óvulo. A síntese de enzimas e a gênese de lisossomos, são organelas responsáveis pela digestão da célula. Nos vegetais denomina-se dictiossomo e é responsável pela formação da lamela média da parede celulósica.Esta organela foi descoberta pelo citologista italiano Camillo Golgi que viveu no século XIX.
• Vacúolos :Os vacúolos são vesículas preenchidas com partículas ou líquidos. São delimitados por uma membrana simples. Nas células animais e em protistas, os vacúolos fundem-se com lisossomos e acontece a digestão do conteúdo do vacúolo. Nas células vegetais geralmente existe um grande vacúolo. O líquido deste vacúolo é chamado seiva vegetal e tem enzimas digestivas que atuam em pH ácido.
• Vacúolo de Suco Celular :Estrutura derivada do retículo endoplasmático que pode conter líquidos e pigmentos, além de diversas outras substâncias. Está relacionado com armazenamento e equilíbrio osmótico, sendo que sua membrana é denominada de Tonoplasto. O tamanho do Vacúolo de suco celular pode ser associado à idade da célula, sendo que em células envelhecidas chega a ocupar até 95% do volume celular.
• Vacúolos Contráteis (ou pulsáteis):Em protozoários de água doce, ocorrem vacúolos que se contraem ritmicamente, Esses organismos unicelulares vivem em um meio, onde a concentração é menor que a concentração da célula. Esses vacúolos, que se comunicam com o exterior por meio de um poro, expulsam o excesso de água da célula. De fato, sendo esses organismos hipertônicos em relação ao meio, ocorre constantemente a entrada de um fluxo de água, por osmose. Esta água tem então de ser transferida para o exterior, sob pena de ocorrer lise (quebra) da célula. Em função dessa característica de contração e expansão periódica é que esses vacúolos receberam o nome de vacúolos contráteis ou pulsáteis, participando do controle osmótico dos protistas de água doce.
ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS
• Lisossomos:Estrutura que apresenta enzimas digestivas capazes de digerir um grande número de produtos orgânicos. Realiza a digestão intracelular. Apresenta-se de 3 formas: lisossomo primário que contém apenas enzimas digestivas em seu interior, lisossomo secundário ou vacúolo digestivo que resulta da fusão de um lisossomo primário e um fagossomo ou pinossomo e o lisossomo terciário ou residual que contém apenas sobras da digestão intracelular. É importante nos glóbulos brancos e de modo geral para a célula já que digere as partes desta (autofagia) que serão substituídas por outras mais novas, o que ocorre com freqüência em nossas células. Realiza também a autólise e histólise (destruição de um tecido) como o que pode ser observado na regressão da cauda dos girinos. Originam-se no Complexo de Golgi. Estas organelas são vesículas esféricas repletas de enzimas hidrolíticas que atuam em pH ácido. As plantas não possuem lisossomos.
• Ribossomos: São grânulos de ribonucleoproteínas produzidos a partir dos nucléolos. A função dos ribossomos é a síntese protéica pela união de aminoácidos, em processo controlado pelo DNA. O RNA descreve a seqüência dos aminoácidos da proteína. Eles realizam essa função estando no hialoplasma ou preso à membrana do retículo endoplasmático. Quando os ribossomos encontram-se no hialoplasma, unidos pelo RNAm, e só assim são funcionais, denominam-se POLISSOMOS. As proteínas produzidas por esses orgânulos são distribuídas para outras partes do organismo que se faça necessário. Podem estar livres no hialoplasma ou aderidos à face externa das membranas do retículo endoplasmático.
• Peroxissomos:- :São vesículas membranosas, encontradas em vegetais , animais , certos fungos e algas.A função depuradora, decomposição da água oxigenada ou peróxido de hidrogênio pela ação da catalase , além de possuir outras enzimas que degradam o etanol e certos radicais livres.
MITOCONDRIAS E RESPIRAÇÃO CELULAR
• Mitocôndrias :Organela citoplasmática formada por duas membranas lipoprotéicas, sendo a interna formada por pregas. O interior é preenchido por um líquido denso, denominado matriz mitocondrial (onde se encontram enzimas, íons, dentre outras substâncias). Dentro delas se realiza o processo de extração de energia dos alimentos (respiração celular) que será armazenada em moléculas de ATP (adenosina trifosfato). É o ATP que fornece energia necessária para as reações químicas celulares. Apresenta forma de bastonete ou esférica. Possuem DNA, RNA e ribossomos próprios, tendo assim capacidade de autoduplicar-se. Quanto maior a atividade metabólica da célula, maior será quantidade de mitocôndrias em seu interior. Apresentam capacidade de movimentação, concentrando-se assim nas regiões da célula com maior necessidade energética (exp. Músculos das coxas).Alguns cientistas acreditam terem sido “procariontes” (bactérias) que passaram a viver simbioticamente no interior das células no início evolutivo da vida (células fornecendo açucares e outras substâncias e bactérias fornecendo energia.).
• Glicólise (glicose ® piruvato):Nos vegetais superiores e nos animais a glicose tem três destinos principais: pode ser armazenada (como polissacarídeo ou sacarose), ser oxidada a compostos de 3 átomos de carbono (piruvato) ® glicólise, ser oxidada a pentoses, através da via das pentoses fosfato
Glicólise: uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas de piruvato. Parte da energia. é armazenada na forma de ATP. É a via central quase universal do catabolismo da glicose, na maioria das células, é o maior fluxo de carbono. Em certos tecidos e tipos celulares de mamíferos (eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma) a glicose, através da glicólise, é a prinicipal ou mesmo a única fonte metabólica. Os microorganismos anaeróbicos derivam sua energia da glicólise, e alguns vegetais adaptados para crescerem em áreas inundadas.
• Ciclo de Krebs (ou do ácido cítrico, ou do ácido tricarboxílico (TCA).:Nos organismos aeróbicos, a glicose e outros acúcares, ácidos graxos e a maioria dos aminoácidos são oxidados, em última instância, a CO2 e H2O, através do ciclo do ácido cítrico. Entretanto, antes que possam entrar no ciclo, os esqueletos carbônicos dos açúcares e ácidos graxos precisam ser degradados até o grupo acetila do acetil-CoA, a forma química na qual o ciclo do ácido cítrico aceita a maior parte do seu combustível. Também entram no ciclo por esta via muitos dos átomos de C provenientes dos aminoácidos, embora vários deles sejam metabolicamente degradados, em outros intermediários do ciclo.
PLASTOS
São organelas citoplasmáticas encontradas em todo o reino vegetal com exceções das bactérias, determinadas algas e os mixomicetos.
Os plastos caracterizam-se pela presença de pigmentos como clorofila e carotenóides, e pela capacidade que apresentam em sintetizar e acumular substâncias de reservas tais como amido, proteínas e gorduras .
De acordo com o pigmento que possuem são divididos em leucoplastos ou plastos incolores e cromoplastos ou plastos coloridos.
• Cloroplasto:Organela formada por duas membranas e por estruturas discóidais internas. É a sede da fotossíntese, pois contém moléculas de clorofila que capturam a energia solar (luz-fótons) e produzem moléculas como glicose que poderá ser utilizada pelas mitocôndrias para a geração de energia na forma de ATP. Apresentam seu próprio DNA, RNA e ribossomos, a exemplo do que acontece com as mitocôndrias. São encontrados com mais freqüência nas regiões do vegetal que mais expostas à luz – folhas e caules jovens.
CITOESQUELETO E ORGANELAS
Citoesqueleto é complexa rede de finos tubos interligados. Estes tubos, que são formados por uma proteína chamada tubolina, estão continuamente se formando e se desfazendo. Outros componentes do citoesqueleto são fios formados por queratina, formando os chamados filamentos intermediários. Finalmente existemoschamadosmicrofilamentos,formadosporactina.
Suas funções são: organizar internamente, dar forma e realizar movimentos da célula.
• Centríolos:Estruturas cilíndricas, geralmente encontradas aos pares, compostas de microtúbulos protéicos. Dão origem a cílios e flagelos (menos os das bactérias), estando também relacionados com a reprodução celular – formando o fuso acromático que é observado durante a divisão celular. É uma estrutura muito pequena e de difícil observação ao M. Óptico, porém no M. Eletrônico apresenta-se em formação de 9 jogos de 3 microtúbulos dispostos em círculo, formando uma espécie de cilindro oco. Os centríolos são ausentes em procariontes e em vegetais superiores.
• Cílios e flagelos: São diferenciações particulares da superfície celular que se encontram só em alguns tipos de células de territórios epiteliais particulares (túbulos renais, árvore tráqueobronquial, espermatozóide, etc..) e dada sua contituição permitem um fácil mecanismo de mobilidade e uma funcionalidade particular capaz de promover movimentos livres das superfícies com a intenção de expelir substâncias prejudiciais para a célula.
CONCLUSÃO
A Biologia Celular, ou Citologia, é uma parte fascinante da biologia. Tanto ela, como inúmeras outras ciências, só puderam e só podem avançar depois do avanço dos equipamentos de observação e análise.
Onde isso leva-nos a uma conclusão simples: Ainda há muito o que aprender em relação às células. Contudo, atualmente, as maiores descobertas estão vindo por parte de genética e da bioquímica, explorando um mundo ainda menor que as células.
O primeiro que observou uma célula foi Robert Hooke, em 1665, em seu microscópio óptico. Ele observou finos cortes de cortiça, observando cavidades – as quais chamou de células.
Atualmente, sabe-se que tais cavidades correspondiam apenas à parede celular das células vegetais, uma vez que o protoplasma já estava morto.
A base de toda a biologia celular é a,teoria celular que possui generalizações importantíssimas para diversas áreas da biologia.
A própria medicina avançou muito depois de se começar a buscar nas células as causas das doenças.