05. membrana plasmática. digestão intracelular

ROTEIRO

Membrana Plasmtica. Digesto Intracelular

A membrana plasmtica mantm constante o meio intracelular, possui receptores para horm6nios e outros sinais qumicos, e estabelece conexes das clulas umas com as outras e co a matriz extracelular.

Todas as membranas celulares so constitudas por uma bicamada fluida de fosfolipdios, onde esto inseridas molculas de protenas que podem ser deslocadas, no plano da membrana, por atividade do cito esqueleto.

Conforme a maior ou menor facilidade de extrao, distinguem-se as protenas perifricas e as integrais da membrana.

As molculas de fosfolipdios e de protenas esto dispostas nas membranas de modo assimtriro uma face da membrana diferente da outra. .

A superfcie externa da membrana plasmtica rica em molculas proticas e lipdicas contell glicdios. Estas molculas ricas em glicdios constituem o glicoclice.

Os fibronexos, constitudos por diversas molculas proticas, estabelecem conexo entre o citoesqueleto e molculas da matriz extracelular.

As molculas podem penetrar nas clulas ou delas sair por transporte passivo, transporte ativo. difuso facilitada ou transporte impulsionado por gradiente i6nico.

O transporte em quantidade de material para o interior da clula chama-se endocitose (fagocitose e pinocitose), e o processo inverso a exocitose.

O material introduzido por pinocitose passa para o compartimento endossomal, que especializado no endereamento das molculas captadas por pinocitose.

Os lisossomos so organelas contendo enzimas digestivas com atividade mxima no pH 4,5-5,0 (hidrolases Cidas). .

Os microvilos, interdigitaes e estereoclios aumentam a superfcie celular. As CAMs so glicoprotenas integrais da membrana que possibilitam a adeso entre as clulas:

algumas CAMs perdem a adesividade quando a concentrao de Ca2 + muito baixa.

As membranas plasmticas formam estruturas de adeso (desmossomo e juno aderente), de vedao do espao intercelular (z6nula oclusiva) e de comunicao entre as clulas (juno comunicante).

A membrana plasmtica ou celular separa o meio intrace-lular do extracelular e a principal responsvel pelo controle da penetrao e sada de substncias da clula.

Por sua diminuta espessura, a membrana plasmtica no vi-svel no microscpio ptico, s podendo ser vista no microscpio eletrnico. Todavia, sua existncia j era conhecida antes do mi-croscpio eletrnico graas ao emprego de tcnicas indiretas. A observao de que o volume das clulas se altera de acordo com a concentrao das .solues em que so colocadas (Fig. 5.1) foi um dos primeiros indcios da existncia da membrana celular.

A membrana plasmtica participa de numerosas funes ce-lulares . responsvel pela manuteno da constncia do meio intracelular, que diferente do meio extracelular. Para que as clulas funcionem, cresam e se multipliquem, necessrio que as substncias adequadas sejam selecionadas e transferidas para dentro da clula e as substncias desnecessrias sejam impedidas de penetrar ou, ento, eliminadas do citoplasma.

Graas a seus receptores especficos, a membrana tem a ca-. pac idade de reconhecer outras clulas e diversos tipos de mol-ulas, como, por exemplo, hormnios. Este reconhecimento, pela

ligao de uma molcula especfica (sinal qumico ou ligante) om o receptor da membrana, desencadeia uma resposta que

varia conforme a clula e o estmulo recebido. A resposta pode er contrao ou movimento celular, inibio ou estimulao da

-ecreo, sntese de anticorpos, proliferao mittica etc.

Parede celu lar

Membrana

Ncleo

Citoplasma

Clula vegetal normal

NaC11,5%

Plasmlise

NaCIO,9%

Membrana Plasmtica . Digesto Intracelular 77

Atravs de suas membranas, certas clulas se prendem fir-memente umas s outras, formando muitas vezes camadas que delimitam compartimentos diferentes. Um exemplo a camada epitelial que recobre internamente o trato digestivo e constitui uma barreira com permeabilidade seletiva, situada entre o meio externo (contedo do tubo digestivo) e o meio interno.

Em diversos tecidos, as membranas de clulas contgas po-dem estabelecer canais de comunicao entre si, por onde tm lugar trocas de molculas e ons que participam da coordenao das atividades desses agrupamentos celulares. Em muitos tecidos, as membranas celulares apresentam molculas que se ligam a componentes da matriz extracelular, participando assim tanto da fixao da clula em determinados locais (ligaes estveis), como servindo de apoio para a migrao celular (ligaes inst-veis) no interior do tecido.

Alm da membrana plasmtica, que ser estudada neste ca-ptulo, as clulas eucariontes possuem um elaborado sistema de membranas (exemplos: envoltrio nuclear, retculo endo-plasmtico, mitocndrias, cloroplastos, aparelho de Golgi) que divide a clula em compartimentos. As mitocndrias e cloro-plastos so subdivididos internamente por membranas, amplian-do aindg mais a compartimentalizao intracelular. Assim, a clula executa, em separado e com mais eficincia, funes especializadas que no poderiam ser realizadas em um nico compartimento.

Plasmlise mais avanada

NaCIO,6%

Desplasmlise

NaCIO,4%

ig. 5.1 Modificaes do volume celular conforme a concentrao do meio. Em cima, clulas vegetais em meio isotnico e em meio hipertnico, que provoca uma plasmlise.Voltando ao meio isotnico, a clula readquire sua forma inicial (desplasmlise). Embaixo, eri-trcitos em meio isotnico (NaCI 0,9%), em meio hipertnico (NaCI 1,5%) e em meio hipotnico (NaCI 0,6 e 0,4%). Em meio fortemente hipotnico, o eritrcito se rompe (hemlise).

78 Biologia Celular e Molecular

Por outro lado, muitos sistemas enzimticos encontram-se presos s membranas, o que possibilita uma ordenao seqencial da atividade de cada enzima, aumentando a eficincia do sistema. As molculas enzimticas fixam-se s membranas numa seqn-cia tal que o produto de uma enzima processado pela enzima ao lado, e assim sucessivamente, at a obteno do produto final da cadeia enzimtica. Um exemplo a cadeia transportadora de eltrons, cujos componentes (enzimas e transportadores) esto localizados na membrana interna das mitocndrias e na face interna da membrana celular das bactrias.

Graas ao isolamento de membranas (Fig. 5.2), descobriu-se que a membrana plasmtica e as demais membranas celulares so constitudas principalmente de lipdios, protenas e hidratos de carbono ligados aos lipdios e protenas, mas a proporo desses componentes varia muito, conforme o tipo de membrana. Por exemplo, as membranas de mielina que recobrem as fibras ner-vosas e tm o papel de isolante eltrico, contm 80% de lipdios, enquanto as membranas mitocondriais internas, metabolicamente muito ativas, contm apenas 25 % de lipdios, apresentando uma predominncia das protenas responsveis pelo alto metabolismo dessas membranas.

Lipdios das membranas Os lipdios das membranas so molculas longas com uma

extremidade hidroflica e uma cadeia hidrofbica. As macro-molculas que apresentam esta caracterstica de possurem uma regio hidroflica e, portanto, solvel em meio aquoso e uma regio hidrofbica, insolvel em gua, porm solvel em lipdios, so ditas antipticas. Entre os lipdios freqentes nas membra-nas celulares encontram-se fosfoglicerdeos (fosfatidi1colina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina e fosfatidiltreonina), estio-golipdios e colesterol. Os fosfoglicerdeos e os esfingolipdios contm o radical fosfato e so chamados fosfolipdios. Outro constituinte anfiptico importante das membranas celulares so os glicolipdios, designao genrica para todos os lipdios que contm hidratos de carbono, com ou sem radicais fosfato. Os glicolipdios mais abundantes nas clulas dos animais so os glicoestingolipdios, que so componentes de muitos receptores

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Fig. 5.2 Por serem desprovidos de organelas, os eritrcitos so um material adequado para o isolamento da membrana plasmtica. Colocados em meio hipotnico, os eritrcitos se rompem, haven-do perda da hemoglobina. Por centrifugao, podem-se obter as membranas isoladas.

da superfcie celular. Os hidratos de carbono dos glicoesfingo-lipdios so, em geral, molculas com seis tomos de carbono (hexoses), como a glicose, manose, fucose e galactose. Esses acares, associados em diferentes propores, formam uma enorme variedade de cadeias glicdicas, com diferentes tama-nhos, o que permite elevado nmero de combinaes.

As membranas das clulas animais contm colesterol, o que no acontece nas clulas dos vegetais, que possuem outros es-teris. Quanto maior a concentrao de esteris, menos fluida ser a membrana. As membranas das clulas procariontes no contm esteris, salvo raras excees.

A membrana uma estrutura lipoprotica fluida

Todas as membranas celulares apresentam a mesma orga-nizao bsica, sendo constitudas por duas camadas lipdicas fluidas e contnuas, onde esto inseridas molculas proticas (Fig. 5.3), constituindo um mosaico fluido. Esse modelo explica todos os dados experimentais conhecidos e vlido para todas as membranas celulares (mitocndrias, cloroplastos, retculo endoplasmtico, aparelho de Golgi, lisossomos, endossomos, vesculas de secreo, peroxissomos, envelope nuclear, mem-brana plasmtica e outras).

As molculas da camada dupla de lipdios esto organizadas com suas cadeias apoIares (hidrofbicas) voltadas para o interior da membrana, enquanto as cabeas polares (hidroflicas) ficam voltadas para o meio extracelular ou para o citoplasma, que so meios aquosos. Essas duas camadas lipdicas esto associadas devido interao hidrofbica de suas cadeias apoIares . As protenas da membrana possuem resduos hidroflicos e hidro-fbicos, e ficam mergulhadas na camada lipdica, de tal modo que:

1) os resduos hidrofbicos das protenas esto no mesmo nvel das cadeias hidrofbicas dos lipdios, e

2) os resduos hidroflicos das protenas ficam na altura das cabeas polares dos lipdios, em contato com o meio ex-tracelular ou com o citoplasma.

Portanto, a membrana constituda por uma camada hidro-fbica mdia e duas camadas hidroflicas, uma interna (lado citoplasmtico) e outra externa (Figs. 5.3 e 5.4).

Diversos experimentos mostraram que as protenas, exceto quando fixadas pelo citoesqueleto, se deslocam com facilidade no plano da membrana. Por exemplo, a fuso de clulas huma-nas com clulas de camundongos - o que pode ser feito com tratamento pelo vrus Sendai - mostra que, aps a fuso das clulas, as protenas da membrana humana deslocam-se rapida-mente, misturando-se com as protenas da membrana da clu-la de camundongo. Estas ltimas tambm se deslocam, porm com velocidade mais lenta, pois so protenas maiores. Outro experimento que demonstra a fluidez da membrana observa-do quando se adiciona a lectina concanavalina A a um cultivo de amebas. Essa lectina (chama-se lectina a uma protena que se ligue fortemente a glicdios especficos) tem a propriedade de se ligar quimicamente a certas glicoprotenas da membrana e tem sido utilizada para o estudo dessas glicoprotenas, que atuam como receptores. Os receptores para a concanavalina A, que normalmente se distribuem por toda a membrana, ao se ligarem concanavalina migram rapidamente, impulsionado pelo citoesqueleto, para uma determinada regio, onde ficam

Membrana Plasmtica. Digesto Intracelular 79

Glicolipdio

_--::>",~~--Microtbulo

ig. 5.3 As membranas celulares so constitudas por duas camadas de molculas lipdicas, com as cadeias apoiares (hidrofbicas) co-locadas no interior da membrana e as extremidades polares (hidrofilicas) voltadas para as superficies da membrana. As molculas das protenas integrais esto mergulhadas na camada lipdica, com as pores hidrofbicas no centro e as pores hidrorilicas nas superficies da membrana. Algumas dessas protenas atravessam toda a espessura da membrana (protenas transmembrana). As protenas perif-ricas no esto mergulhadas na membrana. A insero dos microtbulos e ftlamentos de actina na membrana tambm est representada neste desenho.

Molculas de hidratos de carbono associam-se a protenas da membrana, para formar glicoprotenas, e a lipdios, formando glicolip-dios que, na membrana plasmtica, aparecem na face externa da membrana como componentes do glicoclice. Observar a acentuada assimetria entre as duas faces da membrana.

concentrados formando um capuz (Fig. 5.5). Os deslocamentos descritos nesses dois exemplos mostram que a membrana um fluido que permite a movimentao das protenas dentro de uma matriz lipdica lquida.

Protenas da membrana plasmtica Embora existam diferenas entre os lipdios, que influem nas

propriedades das diversas membranas, a atividade metablica das membranas depende principalmente das protenas. Cada tipo de membrana tem suas protenas caractersticas, principais respon-sveis pelas funes da membrana.

A membrana plasmtica possui grande variedade de protenas, que podem ser divididas em dois grandes grupos, as integrais ou intrnsecas e as perifricas ou extrnsecas, dependendo da facilidade de extra-las da bicamada lipdica.

As protenas integrais esto firmemente associadas aos li-pdios e s podem ser separadas da frao lipdica por meio de tcnicas drsticas, como o emprego de detergentes. Setenta por cento das protenas da membrana plasmtica so integrais, e aqui se incluem a nitioria das enzimas da membrana, as glicoprotenas responsvei"S'pelos grupos sangneos M-N, protenas transporta-doras, receptores para hormnios, drogas e lectinas. As lectinas so molculas com ao menos dois stios ativos que se ligam a hidratos de carbono especficos, podendo causar aglutinao de

clulas. Foram descobertas nas plantas, mas hoje se sabe que existem na maioria dos seres vivos. Elas so muito usadas em biologia celular para analisar a composio qumica dos hidratos de carbono das glicoprotenas e glicolipdios pr~sentes na face externa da membrana plasmtica.

As molculas das protenas integrais, graas s regies hidro-fbicas situadas na sua superfcie, prendem-se aos lipdios da membrana por interao hidrofbica, deixando expostas ao meio aquoso apenas suas partes hidroflicas (Figs. 5.3 e 5.4). Algumas dessas molculas proticas atravessam inteiramente a bicamada lipdica, fazendo salincia em ambas as superfcies da membrana, sendo denominadas protenas transmembrana. As protenas transmembrana podem atravessar a membrana uma nica vez, ou ento apresentar a molcula muito longa e dobrada, atravessando a membrana vrias vezes, recebendo ento o nome de protenas transmembrana de passagem mltipla (Fig. 5.4).

As protenas extrnsecas podem ser isoladas facilmente, livres de lipdios, pelo emprego de solues salinas. Essas protenas se prendem s superfcies interna e externa da membrana celular atravs de vrios mecanismos. Freqentemente, elas se fixam a molculas glicosiladas de fosfatidil-inositol.

Os conhecimentos sobre as protenas da membrana plasmtica foram muito facilitados pelo estudo da membrana dos eritrcitos de mamferos, porque esses glbulos sangneos no possuem um sistema interno de membranas. Neles, a nica membrana existente a membrana plasmtica, que pode ser isolada junto com o citoesqueleto subjacente. A separao das protenas da

80 Biologia Celular e Molecula;

cadeia glicdica de glicolipdio cadeia lipdica de glicoprotena

meio extracelular

membrana plasmtica

protena transmembrana (a) protena transmembrana (b)

Fig. 5.4 Des~nho esquemtico mostrando protenas transmembrana de passagem nica (a) e de mltiplas passagens (b). Embora o dese-nho mostre apenas uma molcula de protena perifrica, localizada na face externa da membrana, a face interna, como mostra a Fig. 5.3, tambm apresenta protenas perifricas ou extrnsecas.

membrana dos eritrcitos e do seu citoesqueleto, por meio de ele-troforese em gel, levou descoberta de trs protenas principais que sero estudadas sumariamente a seguir, como exemplos.

Uma dessas protenas a espectrina. Trata-se de uma protena extrnseca, fibrosa (molcula muito alongada), formada por dois polipeptdeos, um com 220 kDa e o outro com 240 kDa (quilo-dltons), aproximadamente. As molculas de espectrina formam uma malha na superfcie interna da membrana do eritrcito. Tra-ta-se de uma protena do citoesqueleto, provavelmente a principal responsvel pela forma de disco bicncavo do eritrcito.

A protena chamada banda 3 (o nome vem da sua posio no gel) uma protena transmembrana que atravessa a bicamada lipdica diversas vezes. A molcula da banda 3 tem, portanto, uma forma pregueada. Ela possui alguns hidratos de carbono presos parte da molcula localizada na face externa do eritrcito, o que uma caracterstica geral das glicoprotenas da membrana. A banda 3 serve como caminho para a passagem de nions atravs da membrana. Quando passam pelos capilares pulmonares, os eritrcitos trocam HCO- por Cl- durante o processo de liberao de COZo A banda 3 o canal por onde sai o HCO- e entra o Cl-nos eritrcitos.

A ltima das trs principais protenas da membrana dos eri-trcitos a glicoprotena denominada glicoforina, uma protena intrnseca que, como a banda 3, tambm transmembrana. Ela ' atravessa a membrana apenas uma vez, e a maior parte de sua molcula faz salincia na superfcie externa do eritrcito, onde exibe 16 cadeias glicdicas, com 100 molculas de hidratos de carbono, que fazem parte do glicoclice. Existem, na molcu-la da glicoforina, um curto segmento hidrofbico, que fica no interior da membrana, e dois segmentos hidroflicos, um loca-lizado no lado citoplasmtico e o outro na superfcie externa da membrana.

Glicoprotenas e glicolpdios so marcadores responsveis pelos grupos

sangneos Um bom exemplo de marcadores da superfcie celular so as

glicoprotenas e glicolipdios que determinam os grupos sang-neos. Os grupos M-N so devidos tanto parte protica como parte glicdica da glicoforina, uma glicoprotena da membrana dos eritrcitos.

Os grupos A-B-O esto na dependncia de pequenas variaes na estrutura dos hidratos de carbono presentes nos glicolipdios e glicoprotenas da membrana dos eritrcitos. As pessoas com sangue do tipo A apresentam a hexose modificada N-acetilgalac-tosamina, numa determinada posio das molculas de hidratos de carbono da superfcie. As pessoas com o sangue do tipo B pos-suem, na mesma posio, a molcula de galactose. J o tipo AB caracterizado pela presena de molculas de hidratos de carbono com galactose ou com N-acetilgalactosamina na mesma posio. No sangue do tipo 0, a mesma posio se apresenta desocupada, no apresentando nenhum dos acares mencionados.

A membrana plasmtica assimtrica Existe forte assimetria entre as duas faces da membrana plas-

mtica, tanto na composio de lipdios como nas protenas. Por exemplo, na membrana dos eritrcitos a camada lipdica externa mais rica em fosfatidilcolina, enquanto na camada lipdica em contato com o citoplasma predominam fosfatidiletanolamina (lecitina) e fosfatidilserina. Como a molcula de fosfatidilserina

---- --


g. 5.5 Acmulo dos receptores de concanavalinaA em 'um dos plos da Entamoeba histolytica. Normalmente, os receptores se distri-uem por toda a membrana, mas o tratamento pela concanavalinaA promove a migrao dos receptores para uma posio polar (cap

rmation). O material foi fixado em glutaraldedo e tratado com benzidina, para revelar a peroxidase usada para marcar a concanavalina o\. Aumento: 3.500 X. (Cortesia deA. Martinez-Palomo.)

m carga negativa, existe, alm da diferena qumica entre as duas lminas da bicamada lipdica, tambm uma diferena de arga eltrica. Outra diferena consiste na distribuio das mo-culas de glicolipdios e glicoprotenas que se orientam com as ~xtremidades contendo acares, fazendo salincia na superfcie da clula (Figs. 5.3 e 5.4) e nunca na face citoplasmtica da membrana.

As Figs. 5.3 e 5.4 ilustram a assimetria na distribuio das rotenas. As protenas perifricas esto concentradas na face itoplasmtica da membrana, onde algumas podem ligar-se a

filamentos do citoesqueleto. Na face externa aparecem as extre-midades de protenas integrais, incluindo os resduos glicdicos das glicoprotenas, que vo se adicionar aos glicdios complexos dos glicolipdios e a outras molculas para constituir uma ca-mada de acares, na face externa da membrana, denominada glicoclice.

Visualizao das protenas integrais das membranas

Isso possvel pela tcnica de criofratura, que consiste no congelamento rpido do tecido, seguido de sua fratura. As super--'cies de fratura so dessecadas e sombreadas com uma camada de metal pesado depositada em ngulo agudo e, depois, com uma camada de carbono que servir de suporte. Em seguida, os -omponentis celulares so dissolvidos, restando uma rplica da superffie, de fratura. Essa rplica ser ento estudada no microscpio eletrnico.

Com essa tcnica, a membrana sofre fratura na regio que fica entre as duas camadas lipdicas, porque os lipdios esto presos

por interaes hidrofbicas, um tipo de ligao fraca. Formam-se, assim, artificialmente, duas lminas que expem as faces situadas no interior da membrana. A lmina interna, em contato com o citoplasma, expe a denominada face P (protoplasmtica), e a externa expe a chamada face E (externa). A face P olha para fora da clula e a face E olha em sentido oposto (Fig. 5.6). A tcnica de criofratura mostra muito bem as protenas integrais da membrana, que aparecem como partculas presas principal-mente face P, enquanto a face E mostra as cavidades onde essas partculas estavam encaixadas.

As unidades de membrana tm diferentes funes

No microscpio eletrnico, a membrana plasmtica e as de-mais membranas celulares aparecem como duas camadas es-curas, separadas por uma camada clara central. Admite-se que esse aspecto trilaminar decorre da reduo do tetrxido de smio usado como fixador e de sua deposio nas extremidades pola-res dos lipdios. A parte central clara corresponderia s longas cadeias lipdicas apoIares (Fig. 5.7).

A mesma estrutura trilaminar da membrana plasmtica vista em todas as membranas da clula. Por isso, a estrutura trilarninar foi denominada unidade de membrana ou membrana unit-ria. A lmina central, clara, mede cerca de 3,5 nrn, e as lminas escuras medem aproximadamente 2,0 nm cada uma. A espessura total das membranas unitrias varia de 7 a 10 nrn.

Apesar de morfologicamente parecidas, as unidades de mem-brana no so iguais, nem na morfologia, nem nas funes. Com o aperfeioamento das tcnicas de preparao dos tecidos para


Fig. 5.6 Microscopia eletrnica de rplica da membrana plasmtica criofraturada. A fratura tem lugar entre a lmina interna e a externa da membrana. A maioria das molculas proticas permanece aderente superfcie da lmina interna que olha para fora da clula (face P). Por isso, a face P das membranas plasmticas mostra numerosas partculas globulares. A superfcie interna da lmina externa, conhecida como face E, apresenta poucas micelas proticas. Aumento: 150.000 X. (Cortesia deA. Martinez-Palomo.)

estudo no microscpio eletrnico, observou-se que as unidades de membrana apresentam diferenas na espessura de suas lmi-nas. Por outro lado, membranas isoladas mostram propriedades enzimticas muito diferentes, bem como diversidades em sua composio lipdica. Portanto, embora a organizao molecu-lar bsica das membranas seja a mesma, elas variam muito na composio qumica e nas propriedades biolgicas.

Uma mesma membrana, como a membrana plasmtica, pode mostrar reas diferenciadas. Por exemplo, a membrana dos mi-crovilos das clulas do epitlio do revestimento intestinal contm dipeptidases e dissacaridases, enzimas responsveis pelas fases finais da digesto das protenas e glicdios, respectivamente, e que no existem no resto da membrana plasmtica dessas c-lulas.

II"II~IWII"II~" \

7,5 nm 3,5 nrn 2 nm 2 nrn

\ \

Glicoclice A superfcie externa da membrana plasmtica apresenta uma

regio rica em hidratos de carbono ligados a protenas ou a lip-dios, denominada glicoclice (Figs. 5.8 e 5.9).

Em sua maior parte, o glicoclice uma extenso da prpria membrana e no uma camada separada, sendo constitudo: 1) pe-las pores glicdicas das molculas de glicolipdios da membra-na plasmtica, que fazem salincia na superfcie da membrana; 2) por glicoprotenas integrais da membrana ou adsorvidas aps secreo; e 3) por algumas proteoglicanas, todas secretadas e, em seguida, adsorvidas pela superfcie celular. Certos glicolipdios possuem em suas molculas uma parte glicdica muito complexa,

Radical bsico de fosfolipdio

Radical fosfato '------- de fosfolipdio

Fig. 5.7 esquerda, aspecto da membrana vista ao microscpio eletrnico (duas lminas escuras e uma lmina central, clara). direita, disposio dos lipdios.


Fig. 5.8 Glicoclice nos prolongamentos (microvilos) das clulas intestinais. Os microvilos, com fllamentos no interior, aparecem em corte transversal. Observar a membrana plasmtica, da qual nasce o glicoclice. Eletromicrografia. Aumento: 100.000 X.

,

Fig. 1.9 Glicoclice das clulas epiteliais do intestino de rato, demonstrado pelo vermelho de rutnio. Observar tambm os feixes de flla-m&tos que penetram nos microvilos (cabeas de setas). Microscopia eletrnica. Aumento: 84.000 X. (Cortesia deA. Martinez-Palomo.)


contendo resduos de D-glicose, de D-galactose, de N-acetil-D-galactosamina e de cido N-acetil-neuramnico (cido silico).

Dentre as glicoprotenas secretadas e que passam a fazer parte do glicoclice, uma das mais abundantes a fibronecti-na. Trata-se de uma molcula em forma da letra V, constituda por dois polipeptdeos semelhantes, cada um pesando 250 kDa (quilodltons). A molcula de fibronectina possui regies que se combinam com molculas do meio extracelular e da superfcie de outras clulas. Tem a funo de unir as clulas umas s outras e matriz extracelular (ver Cap. 12). A fibronectina estabelece uma continuidade entre o citoesqueleto e as macromolculas do material extracelular dos tecidos (matriz extracelular). Os microfilamentos de actina do citoesqueleto ligam-se a molculas da protena vinculina que, por $ua vez, prendem-se a uma pro-tena intrnseca da membrana, com peso molecular de 140 kDa (quilodltons), e essa protena se liga fibronectina do glicoc-lice. Por outras regies de sua molcula, a fibronectina liga-se a protenas da matriz extracelular, dentre as quais se destaca o colgeno. O conjunto de macromolculas protiCas constitudo pela actina, vinculina, protena intrnseca de 140 kDa e fibro-nectina, denominado fibronexus, um elo de unio funcional, dinmico, entre o citoesqueleto de uma clula e a superfcie de outras clulas ou a matriz extracelular dos tecidos.

Mas a fibronectina no a nica protena que estabelece cone-xo entre as clulas e a matriz extracelular. As clulas dos tecidos epiteliais de revestimento, por exemplo, ligam-se ao colgeno por intermdio da glicoprotena laminina, que secretada pelas clulas epiteliais e passa a fazer parte do seu glicoclice.

O glicoclice funcionalmente importante e sua composio no esttica. Varia de um tipo celular para outro e, na mesma clula, varia com a regio da membrana e conforme a atividade funcional da clula em determinado momento.

As clulas se reconhecem Numerosas evidncias demonstram que a superfcie celular

dotada de especificidade que permite s clulas se reconhecerem mutuamente e estabelecerem certos tipos de relacionamento.

Cultivando-se clulas hepticas e renais, dissociadas e mistu-radas, em meio lquido e mantido sob leve agitao, aps certo tempo observar-se- o aparecimento de dois aglomerados celu-lares. Um deles s contm clulas hepticas, enquanto o outro contm apenas clulas renais. No comeo, as clulas estavam individualmente isoladas e misturadas; entretanto, como o cultivo foi mantido em agitao leve, as clulas se chocaram ao acaso e as do mesmo tipo aceitaram-se mutuamente, aderindo umas s outras e formando um esboo de tecido.

Outro exemplo que mostra esse papel biolgico da mem-brana o fenmeno conhecido como inibio por contato. Clulas cultivadas presas a um suporte - como uma lamnula, por exemplo -, proliferaram fonnando uma lmina de uma nica camada de clulas. Iniciando-se o cultivo com vrios gru-pos ceulares, colocados em locais separados de uma mesma lamnula, as clulas de cada grupo multiplicar-se-o sobre a lamnula, formando uma camada celular. Cada grupo de clulas cresce separadamente, mas, quando as clulas de um grupo se encontram com as clulas de outro grupo, as mitoses cessam. interessante notar que o mesmo experimento feito com clulas cancerosas mostra que estas perdem a propriedade de inibio por contato. Depois de se encontrarem, as clulas cancerosas

continuam se dividindo e amontoam-se desordenadamente umas sobre as outras.

Como acontece com as macromolculas em geral, as protenas da membrana so imunognicas, isto , promovem uma resposta imunitria quando penetram num org~o estranho. Por exem-plo, o transplante de tecidos de um animal para outro estimula o animal receptor a produzir clulas e anticorpos que atacam as protenas da membrana plasmtica das clulas transplantadas. Em humanos e em outros mamferos, o mecanismo para dis-tinguir o que prprio do organismo (selj) daquilo que estra-nho (non-selj) est na dependncia de um grupo de molculas glicoproticas da membrana, que fazem salincia na superfcie externa e so chamadas de complexo principal de histocom-patibilidade ou MHC (major histocompatibility complex). H duas classes de MHC, denominadas MHCI e MHCII. Todas as clulas do organismo, exceto algumas clulas do sistema imu-nitrio, contm na superfcie MHCI. Certas clulas do sistema imunitrio apresentam o complexo MHCII em suas superfcies. Os dois MHC so glicoprotenas cujas molculas tm uma parte constante e uma parte varivel. A parte varivel difere muito, na seqncia de aminocidos, de pessoa para pessoa, de tal maneira que no existe a possibilidade de mais 1e uma pessoa apresentar MHC idnticos. A nica exceo so os gmeos univitelinos ou gmeos idnticos, por serem provenientes do mesmo vulo e do mesmo espermatozide. Portanto, suas clulas so geneticamente iguais, e, nesses gmeos, as protenas celulares so idnticas. Para minimizar a resposta imunitria, causa da rejeio dos transplan-tes, procuram-se doadores cujos complexos MHC sejam o mais semelhante possvel aos do receptor.

Transporte atravs da membrana Para a maioria das substncias, existe uma relao direta entre

sua solubilidade nos lipdios e sua capacidade de penetrao nas clulas. De modo geral, os compostos hidrofbicos, solveis nos lipdios, como os cidos graxos, hormnios esterides e anest-sicos, atravessam facilmente a membrana. J as substncias hi-droflicas, insolveis nos lipdios, penetram nas clulas com mais dificuldade, dependendo do tamanho da molcula e, tambm, me suas caractersticas qumicas. A configurao molecular poder permitir que a substncia seja transportada por intermdio de um dos mecanismos especiais desenvolvidos durante a evoluo. como o transporte ativo e a difuso facilitada.

Permeabilidade gua

A membrana celular muito permevel gua. Colocada5 em uma soluo hipotnica, as clulas aumentam de volume devido penetrao de gua (Fig. 5.1). Se o aumento de volulllC for muito acentuado, a membrana plasmtica se rompe e o conte-do da clula extravasa, fenmeno conhecido como lise celular Inversamente, quando colocadas em soluo hipertnica, as clulas diminuem de volume devido sada de gua (Fig. 5.1 . Havendo entrada ou sada de gua, a forma da clula tambm ~ altera, por ser em parte determinada pelo estado de hidrata, -dos colides celulares. Nas solues isotnicas, o volume e forma da clula no se alteram.

Nas clulas das plantas ocorre fenmeno semelhante ao servado nas dos animais, mas as conseqncias so diferell

vido parede de celulose. Em soluo hipertnica, as clulas plantas perdem gua e diminuem de volume, separando-se

o citoplasma da parede celular, que rgida. Esse fenmeno hamado plasmlise. Quando colocada em meio hipotnico, a

clula vegetal aumenta de volume, como o eritrcito, mas no e rompe devido parede de celulose. Essa parede limita o au-

nto de volume da clula e o mantm dentro de uma faixa que no excede a resistncia da membrana plasmtica. O aumento de volume sofrido por uma clula vegetal, ao passar de uma oluo hipertnica para uma soluo hipotnica, chama-se des-

plasmlise (Fig. 5.1). Como foi visto anteriormente, existe uma relao direta entre

a solubilidade das substncias em lipdios e a facilidade com que elas penetram nas clulas. Entretanto, a membrana tambm muito permevel gua e a certas substncias hidrfilas e inso-lveis em lipdios, como a uria e o glicerol, graas a molculas proticas localizadas na espessura da membrana, atravessando-a de uma face a outra. Essas protenas transmembrana formam "poros funcionais", isto , caminhos hidroflicos pelos quais passam muitos ons e molculas que no conseguem atravessar a barreira lipdica.

Difuso passiva Muitas molculas entram nas clulas ou delas saem por di-

fuso passiva, isto , como a distribuio do soluto tende a ser uniforme em todos os pontos do solvente, o soluto penetra na clula quando sua concentrao menor no interior celular do que no meio externo, e sai da clula no caso contrrio. A fora que impulsiona o soluto para dentro ou para fora da clula a agitao trmica das molculas do soluto. A difuso passiva no gasta energia. Trata-se de um processo fsico de difuso a favor de um gradiente.

Transporte ativo

Outro processo de passagem atravs da membrana celular o transporte ativo. Nesse caso, h consumo de energia fornecida por ATP e a substncia pode ser transportad de um local de baixa concentrao para um outro de alta concentrao. Portanto, o soluto na difuso ativa transportado contra um gradiente, que pode ser um gradiente apenas qumico, no caso de solutos no-eletrlitos, ou ento um gradiente eltrico e qumico, quando o soluto ionizado. Assim, por exemplo, quando a clula trans-porta ons sdio (Na+) do citoplasma (onde sua concentrao baixa) para o meio extracelular (onde sua concentrao mais alta), deve ser vencido um obstculo qumico, representado pela concentrao elevada de ons sdio no meio extracelular, e um obstculo eltrico, correspondente soma das cargas positivas dos ons sdio, que dificulta a entrada de novos ons positivos no espao extracelular.

Difuso faCil~ Numerosas substncias, como a glicose e alguns aminocidos,

penetram nas clulas por difuso facilitada, sem gasto de ener-gia. Nesse caso, a difuso se processa a favor de um gradiente, porm em velocidade maior do que na difuso passiva.

A velocidade com que se processa a difuso facilitada estreo-especfic~. Em conseqncia, os compostos ismeros geralmente penetram com velocidades muito diferentes. Nos eritrcitos existe difuso facilitada de D-glicose e D-galactose,


mas o mesmo no ocorre em relao s formas L desses dois acares.

A velocidade da difuso facilitada no proporcional concen-trao do soluto, exceto em concentraes muito baixas. Elevando-se gradativamente a concentrao da molcula penetrante, chega-se a um ponto de saturao, alm do qual a velocidade de penetrao no aumenta mais. Esta e outras propriedades mostram que, na penetrao facilitada, a substncia penetrante se combina com uma molcula transportadora ou permease, localizada na membrana plasmtica (Fig. 5.10). Quando todas as molculas transportadoras esto ocupadas, a velocidade de penetrao no pode aumentar.

Transporte impulsionado por gradientes inicos I

A clula pode utilizar a energia potencial de gradientes de ons, geralmente Na+, mas tambm K+ e H+, para transportar mo-lculas e ons atravs da membrana. O epitlio de revestimento do intestino delgado um exemplo elucidativo, para a compreenso desse tipo de transporte contra gradiente. A ingesto de alimentos leva glicose para a luz do intestino delgado, de onde ela deve ser absorvida pelas clulas do epitlio e transferida para a corrente sangnea. O transporte de glicose pela membrana plasmtica da poro apical das clulas epiteliais do revestimento intestinal se faz contra o gradiente de glicose existente no citoplasma dessas clulas. Foi oQservado que essa penetrao de glicose se faz concomitantemente com a penetrao de Na+. Trata-se de um co-transporte, realizado com gasto de energia fornecida pelo gra-diente de Na+. A concentrao deNa+ no citoplasma das clulas muito baixa, devido atividade das molculas proticas que, por transporte ativo, bombeiam Na+ para fora das clulas (bombas de Na+). Como a concentrao de Na+ alta na luz do intestino, esses ons tendem a penetrar constantemente nas clulas epiteliais do revestimento intestinal. A energia do movimento dos ons Na+ utilizada por essas clulas para realizar oco-transporte de glicose para dentro da clula contra um gradiente de glicose.

glicose

1. I :~~~~ d, ~ ,I'""

permease para glicose

r--__ ----.,.

..

modificao na conformao inicial

abertura de canal

membrana

a permease volta sua conformao inicial

plasmtica

Fig. 5.10 Esquema da permease da glicose. Esse acar tem sua penetrao facilitada por uma protena integral da membrana que modifica sua forma ao captar glicose do meio extracelular. Admite-se que a modificao conformacional da permease facilita o transporte de glicose sem gasto de energia.


Portanto, os ons Na+ penetram nas clulas epiteliais a favor de um gradiente, fornecendo energia para impulsionar as molculas de glicose contra um gradiente. Esse tipo de co-transporte, que movimenta ons e molculas na mesma direo, no exemplo para dentro da clula, chama-se simporte (Fig. 5.11).

Nesses casos de co-transporte, a protena transportadora que possibilita o simporte capta tanto glicose como Na+ no meio extracelular (luz do intestino). A liberao do Na+no citoplasma, onde a concentrao de Na+ baixa, causa uma modificao na forma da molcula transportadora, que perde sua afinidade para a glicose. Desse modo, a molcula de glicose captada na luz intestinal liberada dentro da clula epitelial do intestino. Em seguida, a glicose difunde-se no citoplasma e, pela parte basal das clulas epiteliais, passa, por difuso facilitada, para o tecido adjacente, onde penetra nos capilares sangneos para ser distribuda pelo organismo.

Em outros casos de co-transporte, foi observado que o on que fornece energia e a molcula que transportada movem-se em direes opostas, constituindo o que se denomina antiporte (Fig. 5.11). Nos antiportes, quando o on fornecedor de ener-gia se movimenta para o citoplasma, a molcula transportada transferida para fora da clula, e vice-versa.

Muitas molculas importantes para as clulas, como hidratos de carbono e aminocidos, bem como ons, podem ser trans-portadas por meio de simportes e antiportes, alm dos outros processos de transporte j mencionados.

Transporte em quantidade Pelos processos j descritos neste captulo, molculas pe-

quenas e ons atravessam a membrana plasmtica e entram no citoplasma ou dele saem.

Entretanto, as clulas tambm so capazes de transferir para o seu interior, em bloco, grupos de macromolculas (protenas, po-lissacardeos, polinucleotdeos) e, at mesmo, partculas visveis ao microscpio ptico, como bactrias e outros microrganismos. Esse transporte depende de alteraes morfolgicas da superfcie celular, onde se formam dobras qu~ englobam o material a ser

meio extracelular

Fig. 5.11 Neste desenho, os ons representados pelo quadrado (a), mais concentrados do meio extracelular, impulsionam a molcula (b) para dentro da clula, no simporte. Quando a molcula trans-portada em sentido oposto ao movimento dos ons, o sistema se denomina antiporte. A energia derivada do gradiente inico de (a) utilizada para movimentar a molcula ou on (b).

introduzido na clula. O transporte em quantidade para dentro da clula, tambm chamado endocitose, feito por dois processos denominados fagocitose e pinocitose, que, apesar de algumas diferenas superficiais, tm muito em comum nos seus princpios bsicos. Quando a transferncia de macromolculas tem lugar em sentido inverso, isto , do citoplasma para o meio extracelular, o processo recebe o nome genric~de exocitose. Por exemplo, as clulas secretoras de protenas, co'ihB- as do pncreas excrino, acumulam o produto de secreo em grnulos citoplasmticos revestidos de membrana, que se fundem com a membrana celular e se abrem para o exterior da clula, eliminando assim, por exo-cito se, as macromolculas secretadas. A exocitose dificultada porque todas as membranas celulares tm carga eltrica nega-tiva, devido aos radicais fosfato dos fosfolipdios, e por isso se repelem. Para sua realizao, a exocitose depende das protenas fusognicas, que possibilitam a fuso das membranas das ves-culas de exocitose com a membrana plasmtica.

Fagocitose

o nome dado ao processo pelo qual a clula, graas for-mao de pseudpodos, engloba no seu citoplasma partculas slidas que, por suas dimenses, so visveis ao microscpio ptico. Portanto, a fagocitose pode ser facilmente observada pelo estudo.de clulas vivas com os microscpios de contraste de fase. A fagocitose tem lugar quando a partcula se fixa a receptores especficos da membrana celular, capazes de desencadear uma resposta da qual participa o citoesqueleto (Figs. 5.12 e 5.13).

Nos protozorios, a fagocitose um processo de alimentao; nos animais, representa um mecanismo de defesa, atravs do qual clulas especializadas, chamadas clulas fagocitrias, englobam e destroem partculas estranhas, principalmente microrganismos invasores.

Os aspectos morfolgicos da fagocitose tm sido estudados nas amebas gigantes, que se alimentam por esse processo e cuja ativi-dade fagocitria to grande que uma nica ameba pode englobar 10 paramcios - seu alimento natural - em cinco minutos. Os paramcios chocam-se ao acaso com as amebas e ficam presos no extenso glicoclice, sendo fagocitados em seguida.

A fagocitose consiste na formao de pseudpodos, que en-volvem gradualmente cada paramcio. Forma-se desse modo um vacolo, o fagossomo, que puxado pela atividade motora do citoesqueleto para a profundidade do citoplasma. O fagossolI1o se funde com lisossomos, ocorrendo ento a digesto do material fagocitado pelas enzimas hidrolticas dos -lisossomos.

A fagocitose um processo seletivo, conforme pode ser ob-\ servado no exemplo da fagocitose de paramcios pelas amebas, j mencionado. A primeira etapa, isto , a fixao dos paramcios na superfcie das amebas, deve-se afinidade entre os paramcios e o glicoclice das amebas. Essa fase do processo, que consiste no reconhecimento dos paramcios pelos receptores da superfcie da ameba, no afetada pela temperatura, que tem efeito sobre a fase seguinte, de ingesto dos paramcios. Colocando-se amebas e paramcios em baixa temperatura, acumulam-se paramcios presos superfcie das amebas sem que haja fagocitose. Elevan-do-se a temperatura, esta se processa de imediato.

Nos mamferos, a fagocitose feita principalmente por clulas especializadas na defesa do organismo, como os neutrfilos e ma-crfagos (Fig. 5.14). Todavia, conforme mostra a Fig. 5.15, vrio microrganismos desenvolveram, durante a evoluo, diversos meca nismos para escapar morte intracelular aps serem fagocitado,

Hemcia revestida com

fato r C3 do complemento

Macrfago


Fig. 5.12 Esquema mostrando que a fagocitose resulta da interao de molculas especficas. O exemplo mostra hemcias experimental-mente revestidas pelo fator C3 do complemento (o complemento um grupo de protenas do plasma sangneo, com diversas funes). A combinao sucessiva das molculas do fator C3 com os receptores pode ser comparada ao fechamento de um zper. Desse modo, a hemcia englobada num vacolo. O receptor estimulado promove a polimerizao de monmeros de actina do citossol, que vo formar micromamentos contrteis. (Baseado em Silverstein, S.e., Michl,]. and Loike,].D. : International Cel! Biology 1980-1981. Schweiger, R.G. (ed.) Springer, NewYork, 1981.)


Bactria recoberta por imunoglobina

Fig. 5.13 Etapas (1-4) da fagocitose de uma bactria j atacada por imunoglobulina. A superfcie do macrfago tem receptores para o segmento Fc da imunoglobulina, que promovem a aderncia da bactria. Em 4 aparece a bactria dentro de um fagossomo, onde poder ser morta e , depois, digerida pelas enzimas dos lisossomos. M; mitocndria; REG, retculo endoplasmtico granular; C, centrolo; G, apare-lho de Golgi. (Reproduzido com permisso de Carneiro,]. Bases Celulares para a Fisiopatologia. ln : Marcondes, M. et aI. Clnica Mdica, 3." ed. , Guanabara Koogan, Rio, 1984.)

Fig. 5.14 Micrografia eletrnica mostrando macrfagos onde est se reproduzindo o Mycobacterium leprae, bacilo responsvel pela hansenase.

(

fagossomo lisossomo livre

Bacilo da tuberculose

Bacilo da hansenase

lisossomo \:)...-~-- fundindo-se

com fagossomo


Tripanossomo da doena de Chagas

Fig. 5.15 Desenhos ilustrando trs exemplos de mecanismos utilizados por microrganismos patognicos (pathos, doena, e genesis, gerao) fagocitados, para evitar serem atacados pelos lisossomos. A. Alguns microrganismos, como o bacilo da tuberculose, secretam uma substncia que impede a fuso dos lisossomos com os fagossomos. B. J o bacilo causador da hansenase (lepra) se defende desen-volvendo uma cpsula resistente e impermevel s enzimas lisossmicas. C. Outro exemplo dado pelo Trypanosoma cruzi, que, ao ser fagocitado, rapidamente digere a membrana que o envolve (membrana do fagossomo), tornando-se livre no citoplasma.

Pinocitose: captao ativa de macromolculas em soluo

O termo pinocitose foi usado inicialmente para designar o englobamento de gotculas de lquido, observado em clulas cul-tivadas. Essas clulas emitem delgadas expanses do citoplasma que englobam gotculas do meio de cultivo em vesculas de at 1 J.lIIl de dimetro. Todavia, essa modalidade de pinocitose restrita a raros tipos celulares, principalmente nas culturas de clulas.

Na pinocitose comum, observada em grau varivel em to-das as clulas, ocorre a invaginao de uma rea localizada da membrana plasmtica, formando-se pequenas vesculas que so puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma. Essas ve-sculas carregam lquido e so de tamanho uniforme, com 200 nm de dimetro (Fig. 5.16). Em alguns casos, como nas clulas endoteliais dos capilares sangneos, as vesculas de pino cito se formadas num lado da clula atravessam o citoplasma e lanam seu contedo no outro lado da clula, servindo como transpor-tadoras.

Na pinocitose no-seletiva, as vesculas englobam todos os solutos que estiverem presentes no fluido extracelular. Todavia, na maioria das clulas, a pinocitose seletiva e realizada em duas etapas. Na primeira, a substncia a ser incorporada ade-re a receptores da superfcie celular; na segunda, a membrana se afunda e o material a ela aderido passa para uma vescula. Esta se destaca da superfcie celular e penetra no citoplasma (Fig. 5.17). Um exemplo bem estudado de pinocitose seletiva encontrado nas clulas precursoras das hemcias que incor-poram transferrina, uma protena plasmtica transportadora do ferro que usado para a sntese de hemoglobina. Contudo, s existe pinocitose em locais especficos de membrana, onde h receptores para as molculas de transferrina. Essa pinocitose tem a vantagem de possibilitar a incorporao ao citoplasma de

grandes quantidades de um tipo de molcula, sem a penetrao concomitante de muita gua.

Os cortes examinados no microscpio eletrnico mostram que as reas da membrana onde se formam as vesculas da pinocitose seletiva apresentam prolongamentos finos e curtos na face citos-slica, com o aspecto dos plos de uma escova. Quando a vescu-la se destaca, sua superfcie irregular e filamentosa (nos cortes). Por isso foi chamada de vescula coberta (coated vesicle). Na realidade, a superfcie da vescula coberta apresenta um reves-timento com o aspecto de uma malha pentagonal ou hexagonal (Fig. 5.18), constituda principalmente por molculas da protena clatrina, responsvel pelo aspecto filamentoso visto nos cortes. ln vitro, mesmo na ausncia de vesculas, as molculas de c1atrina se associam espontaneamente, sem gasto de energia, para formar estruturas esfricas constitudas por uma rede de malha penta ou hexagonal. Na presena de vesculas constitudas somente por membrana, a agregao de clatrina se d de preferncia em tomo das vesculas que possuem receptores para molculas da rede de clatrina. Filamentos de actina, que se inserem na superfcie das vesculas cobertas, participam do deslocamento dessas vesculas para a profundidade do citoplasma.

Compartimento endossomal O compartimento endossomal encontrado desde a parte peri-

frica do citoplasma at as proximidades do aparelho de Golgi e do ncleo celular. Trata-se de um sistema muito irregular de tbulos e vesculas cujo interior cido, com pR entre 5 e 6. Material que captado pela membrana celular e introduzido no citoplasma por meio das vesculas de pinocitose, passa para o interior dos endos-somos, graas fuso da membrana das vesculas de pinocitose


Fig. 5.16 Parede de vaso capilar sangneo mostrando clulas endoteliais com numerosas vesculas de pinocitose (setas). Eletromicro-grafia. Aumento: 18.000 x.

com a membrana do compartimento endossomal (Fig. 5.17). Esse compartimento atua sobre as molculas captadas por pinocitose e as dirige para diversos destinos intracelulares. O compartimento endossomal um local de separao e endereamento das mol-culas introduzidas no citoplasma pelas vesculas de pinocitose, constituindo um componente importante da via endoctica.

Costuma-se distinguir os endossomos precoces (early endoso-mes) e os endossomos tardios (late endosomes), caracterizados por diferenas de pH e composio protica. Os endossomos pre-coces tm pH menos cido do que o dos endossomos tardios.

Molculas dissolvidas ou ligadas a receptores da membrana geralmente passam dos endossomos precoces para os endosso-mos tardios, enquanto as protenas integrais da membrana da vescula endoctica se concentram em regies tubulares espe-cializadas dos endossomos precoces, que constituem regies de reciclagem de membrana (Fig. 5.17). Dessas regies partem vesculas que levam a membrana com suas protenas de vol-ta para a superfcie celular. As molculas que passam para os endosso mos tardios acabam nos lisossomos, por mecanismos poucos conhecidos. Assim, os lisossomos so o compartimento terminal da via endoctica.

Reciclagem de membrana plasmtica Grande quantidade de membrana plasmtica introduzida no

citossol, sem que se note encolhimento da membrana, sem dimi-nuio do tamanho da clula e sem a sntese de novas molculas

para reconstituir a membrana removida. A enorme quantidade de membrana retirada da superfcie celular pelos processos de fagocitose e pinocitose compensada pela devoluo de mem-brana pelas vesculas de secreo, e tambm pelo retomo da membrana das vesculas de pinocitose depois que elas liberam suas cargas nos endossomos (Fig. 5.17). Assim, existe nas clulas em geral um fluxo constante de membranas, entre a membrana plasmtica e a membrana das vesculas de fagocitose, pinocito\se e de secreo. As clulas se mantm do mesmo tamanho n~o pela sntese de nova membrana plasmtica, mas pela devoluo da membrana retirada.

Os lisossomos so depsitos de hidrolases cidas

As substncias que penetram na clula por pinocitose ou fago-citose, bem como componentes celulares desgastados pelo uso, podem sofrer a ao de enzimas digestivas contidas em organelas denominadas lisossomos.

Os lisossomos so corpsculos geralmente esfricos (Fig. 5.19) de estrutura e dimenses muito variveis. Cada lisos somo envolvido por uma unidade de membrana, contm enzimas hidrolticas com atividade mxima em pH cido e, por isso, ge-nericamente denominadas de hidrolases cidas.

Ao contrrio das outras organelas, que foram descobertas gra-as aos microscpios ptico e eletrnico, os lisos somos foram identificados, pela primeira vez, pela tcnica de centrifugao

(

)

protenas do revestimento

(clatrina)

digesto no lisossomo

molculas ligantes

vescula de pinocitose

revestida

vescula de pinocitose


membrana plasmtica ~

retorno de receptores e

de membrana

fuso com endossomo

precoce

endossomo tardio

.

ig. 5.17 Esquema da via endoctica e da reciclagem de membrana plasmtica. Ligantes como hormnios, fatores de crescimento e ou-tras molculas se prendem a receptores especficos da membrana plasmtica e so introduzidos no citoplasma por meio das vesculas revestidas de clatrina. Depois da liberao das molculas de clatrina e protenas a ela associadas, a vescula de pinocitose se funde com componentes do compartimento endossomal, onde, devido ao baixo pH, o ligante se separa dos receptores. Estes se concentram numa regio especial do endossomo precoce e so devolvidos superfcie celular. Assim, tanto receptores como membrana plasmtica so reciclados para serem novamente usados. Na etapa seguinte, o ligante pode ser encontrado nos lisossomos. Todos os deslocamentos de vesculas descritos se realizam pela atividade de protenas motoras com a participao do citoesqueleto.

fracionada. Observou-se que era possvel isolar da frao rica em mitocndrias uma subfrao que revelava atividade de hidrolases cidas aps tratamentos capazes de romper membranas.

Da tirou-se a concluso de que essa subfrao deveria con-ter vesculas onde as enzimas estariam isoladas por membrana. Posteriormente - e graas sobretudo tcnica citoqumica para demonstrao de fosfatase cida, uma enzima dos lisossomos - foi possvel a identificao dessas organelas atravs das mi-croscopias ptica e eletrnica.

Os lisossomos so ricos em enzimas digestivas para quase todas as macromolculas biolgicas, e as clulas seriam facil-mente destrudas se essas enzimas no estivessem contidas numa organela envolta por membrana. O fato de que as enzimas lisoss-rnicas so ativas em pR cido, enquanto o pR do citossol neutro,

constitui uma proteo adicional contra os efeitos dessas enzimas na ocorrncia eventual de ruptura de lisossomos. O elenco de enzimas presentes nos lisos somos varivel de acordo com o tipo celular e depende da especializao funcional de cada clula.

As vesculas de fagocitose ou fagossomos fundem-se com lisossomos, misturando-se assim o material a ser digerido com as enzimas lisossmicas. Na membrana dos lisossomos existe uma enzima que utiliza energia liberada de ATP para bombear prtons (R+) para dentro dos lisossomos, estabelecendo assim um pR entre 4,5 e 5, ideal para a atividade das hidrolases cidas.

Algumas vezes permanecem, nos lisossomos, depsitos de material que resistiu ao processo digestivo, formando-se os cor-pos residuais, que se acumulam, com o decorrer do tempo, nas clulas de vida longa.


(

Fig. 5.18 Vescula coberta ou coated vesicle, exibindo a capa cons-tituda por uma rede contendo clatrina, em arranjo poligonal (quase sempre hexagonal). Para melhor visualizao, numa parte da vescula a capa de clatrina aparece destacada. (Reproduzido com permisso de Carneiro,]. Bases Celulares para Fisiopatologia.ln: Marcondes, M. et ai. Clnica Mdica, 3. a ed. Guanabara Koogan, Rio, 1984.)

Fig. 5.19 Micrografia eletrnica de clula do crtex da glndula adrenaI. Os corpsculos globosos e eltron-densos, com zonas mais escuras em seu interior, so lisossomos. Os dois lisossomos cen-trais mostram, nitidamente, as membranas limitantes. Aumento: 35.000 x.

Em alguns tipos celulares que no se dividem, como os neu-rnios e as clulas do msculo cardaco, os corpos residuais se agregam, formando partculas grandes, visveis no microscpio ptico, contendo lipdios complexos de cor parda e chamados grnulos de Iipofuscina. Esses grnulos aumentam de nmero com a idade.

Outras vezes, o acmulo de material nos corpos residuais conseqncia de um defeito hereditrio dos lisossomos. Nesses casos falta uma ou vrias das enzimas que normalmente exis-tem nos lisossomos. Por exemplo, na doena de Pompe, cujo aparecimento se verifica nos primeiros anos de vida, todas a clulas, sobretudo as hepticas e musculares, se carregam de grande quantidade de glicognio. Nessa doena, os lisossomo so deficientes na enzima glicosidase, que degrada o glicognio Os acmulos de glicognio so mais acentuados no fgado e no msculo, porque nesses tecidos existe normalmente maior quantidade desse polissacardeo. H diversas outras doenas hereditrias em que a falta de certas enzimas lisossmicas pode produzir acmulos de glicosaminoglicanas (mucopolissacar-deos) ou lipdios.

Nas clulas eucariontes, observa-se a degradao de pores do citoplasma pela atividade das enzimas dos lisossomos pelo processo denominado autofagia.

Ao microscpio eletrnico, a autofagia caracteriza-se pelo aparecimento de organelas, como mitocndrias, cloroplastos e vesculas de secreo, no interior de vesculas cujas paredes so constitudas por uma membrana derivada do retculo endoplas-mtico liso. Essas vesculas so chamadas vacolos autofgicos ou autofagossomos (Fig. 5.20).

Organelas alteradas ou que no so mais necessrias so en-volvidas por membrana, que imediatamente se funde com diver-sos lisossomos, expondo assim o contedo do vacolo atividade hidroltica das enzimas lisossmicas.

Em certas condies fisiolgicas, h um aumento da autofa-gia. Isso acontece, por exemplo, nas glndulas mamrias quando termina a lactao. Durante a gravidez, aumenta o nmero das clulas secretoras dessas glndulas, para produzir leite aps o parto. Terminado o perodo de lactao, tem lugar a destruio autofgica dos restos de seCreo e das organelas no mais ne-cessrias.

As enzimas lisossmicas algumas vezes tambm participam da digesto de molculas extracelulares. Nesses casos, a mem-brana dos lisossomos se funde com a membrana plasmtica e as enzimas so jogadas no meio extracelular. Por exemplo, os eosi-nfilos secretam enzimas lisossmicas nos locais onde ocodem certos tipos de infeco. Mesmo em condies normais, pode haver secreo de enzimas dos lisossomos, como na remodelac dos ossos durante o crescimento, quando enzimas lisossmicas digerem a matriz ssea para possibilitar o crescimento do es-queleto.

Microvilos so prolongamentos que aumentam a superfcie de absoro

das clulas Nos metazorios existem clulas especializadas na absor> -

de substncias diversas. Nos mamiferos, as clulas mais be estudadas so as do intestino delgado e do rim. As clulas q

)


ig. 5.20 Micrografia eletrruca de clula acinosa do pncreas. Aparecem diversos autofagossomos, que so lisossomos secundrios, em diferentes etapas de digesto. Observar, em 1, duas pores de retculo endoplasmtico rugoso segregadas do citoplasma por membrana e em inicio de alterao. Em 2, aparecem duas mitocndrias e retculo endoplasmtico rugoso em fase mais avanada de digesto. O processo est em sua fase fmal em 3, onde j no se reconhecem as organelas. Aumento:45 .000 X.

Fig. 5.21 Microvilos de clulas epiteliais do intestino delgado. Eletromicrografia. Aumento: 25.000 x.


revestem a superfcie interna do intestino delgado so colunares, dispostas em camada nica, e suas superfcies em contato com os alimentos apresentam numerosas digitaes - os microvilos (Fig. 5.21). Cada microvilo ou microvilosidade uma expanso do citoplasma recoberta por membrana e contendo numerosos feixes de microfilamentos de actina responsveis pela manuten-o da forma dos microvilos; seu glicoclice mais desenvolvido do que no resto da clula (Fig. 5.9). No intestino, a funo dos microvilos aumentar a rea da membrana a fim de facilitar o transporte dos nutrientes da cavidade ou luz intestinal para dentro das clulas. Posteriormente, os nutrientes passam das clulas para o tecido conjuntivo e, da, para os vasos sangneos e linfticos, distribuindo-se ento por todo o organismo.

Os microvilos do epitlio intestinal so paralelos uns aos ou-tros e formam uma camada muito regular na superfcie intestinal, a borda estriada, visvel ao microscpio ptico.

No rim, os microvilos so encontrados na superfcie livre da ca-mada nica de clulas cbicas que revestem os tbulos contorcidos proximais. Pela luz desses tbulos passa um filtrado do plasma sangneo que vai dar origem urina, mas que ainda contm muitas molculas aproveitveis. Nos tbulos contorcidos proximais, muitas dessas molculas so removidas do filtrado, passando para as clu-las dos tbulos, de onde so posteriormente devolvidas ao sangue. Os microvilos dessas clulas so tambm organizados paralelamen-te entre si, formando uma borda estriada visvel ao microscpio ptico. Os microvilos das clulas renais, como todos os microvilos, s podem ser individualizados ao microscpio eletrnico.

A maioria das clulas possui microvilos, embora no to numerosos e organizados como os das clulas absorventes. Os

microvilos encontrados nas clulas em geral so pequenos, de forma irregular, contm menor nmero de filamentos e se dis-tribuem irregularmente por toda a superfcie celular.

Alm de aumentarem a superfcie celular, alguns micro-vilos possuem membranas que contm molculas especiais. Por exemplo, algumas enzimas da membrana das clulas do revestimento intestinal s existem nos microvilos, como as dissacaridases e dipeptidases, responsveis pela etapa final da digesto de hidratos de carbono e protenas, respectiva-mente .

Estereoclios so prolongamentos imveis que aumentam a superfcie

de algumas clulas epiteliais Os estereoclios so expanses longas e filiformes da super-

fcie livre de certas clulas epiteliais (Fig. 5.22). So flexuosos e, apesar do nome, no possuem a estrutura nem a capacidade de movimento dos clios verdadeiros.

Os estereoclios assemelham-se mais aos microvilos, destes se distinguindo por se ramificarem freqentemente e apresentarem maior comprimento. Enquanto os microvilos so freqentes em muitos tipos de clulas, os estereoclios so encontrados apenas em certas clulas epiteliais, como as que revestem o epiddimo e outros ductos do aparelho genital masculino. Os estereoclios aumentam muito a superfcie das clulas, facilitando o transporte de gua e outras molculas .

Fig. 5.22 Estereoclios. Clulas epiteliais do epiddimo. Notar que os estereoclios so flexuosos e, por isso, aparecem principalmente em cortes oblquos. Eletrornicrografia. Aumento: 12.000 X.

)

Aderncia entre as clulas por meio das CAMs, glicoprotenas

transmembrana J foi mencionado, neste captulo, que as clulas se reco-ecem e se podem ligar umas s outras. Essa propriedade

::mportante nos mecanismos de desenvolvimento embrionrio e ""lO estabelecimento e manuteno da estrutura dos tecidos, desde

animais mais primitivos at a espcie humana. As clulas ::nnbm aderem matriz extracelular, o que ser explicado no Cap. 12.

As glicoprotenas da membrana responsveis pela aderncia altre_as clulas so denominadas CAMs (cel! adhesion mole-:-ules ):A.~AMs so receptores da superfcie especializados ;!IIl. reconhecer outras clulas e a elas aderir, para constituir os :ecidos e rgos. Freqentemente, as clulas respondem unio das CAMs com pequenas modificaes de comportamento, muitas vezes ocorrendo reduo na freqncia de mitoses. A inibio por contato nas clulas em cultura, j descrita, um i!xemplo.

Todas as CAMs so glicoprotenas integrais transmembrana, . to , com uma extremidade da molcula exposta na superfcie elular e a outra extremidade fazendo salincia no lado citoplas-

mtico da membrana. As IgCAMs constituem um grupo importante e suas mol-

culas lembram as dos anticorpos ou imunoglobulinas (Ig) . Entre as IgCAMs podem ser mencionadas a C-CAM, encontrada na superfcie dos hepatcitos (clulas do fgado), a Ng-CAM, dos neurnios e clulas da glia (a glia ou neurglia constituda de clulas que apiam, isolam eletricamente e tm outras funes relacionadas com a atividade do tecido nervoso), a N-CAM participa da adeso dos neurnios e a I-CAM encontrada em diversos tipos celulares . A I-CAM dos leuccitos (glbulos bran-cos do sangue) participa da aderncia temporria dos leuccitos com as clulas endoteliais dos vasos sangneos, como parte do processo inflamatrio. Notar que, nesse caso, a aderncia transitria, ao contrrio do que geralmente acontece nos teci-dos, onde as CAMs formam aderncias duradouras . Tambm nos processos de cicatrizao das feridas e na regenerao de tecidos, as CAMs formam aderncias transitrias, que se des-mancham e refazem num processo dinmico relacionado aos deslocamentos celulares. O mesmo dinamismo acontece durante o desenvolvimento embrionrio, para possibilitar os movimen-tos celulares necessrios formao da estrutura definitiva dos diversos tecidos e rgos.

As caderinas constituem outro grupo de CAMs, porm, ao contrrio das IgCAMs, so dependentes dos ons Ca2+. As caderi-nas mantm a adeso entre as clulas nas concentraes normais de Ca2+ no meio extracelular, mas perdem a adesividade quando a concentrao desse on muito baixa.

Quando as clulas normais se transformam em clulas ma-ignas, perdem a adesividade, separando-se umas das outras. -\s clulas malignas soltas so levadas pelo sangue ou pela :nfa, produzindo tumores a distncia, as metstases (ver Cap.16).

Mesmo as CAMs de clulas -normais podem participar de processos patolgicos. Um exemplo a afinidade do vrus da '"loliomielite pelos neurnios . Esses vrus se ligam a CAMs de neurnios e, assim, penetram nessas clulas.


Estruturas especializadas asseguram a juno celular, a vedao do espao

intercelular e a comunicao entre clulas Muitas vezes, as clulas acham-se unidas umas s outras e

matriz extracelular graas a estruturas juncionais, que sero descritas a seguir, e que podem ser divididas em trs grupos: 1.0, estruturas cuja funo principal unir fortemente as clulas umas s outras ou matriz extracelular (desmossomos e junes aderentes); 2., estrutura que promove a vedao entre as clulas (znula oclusiva); e 3., estrutura que estabelece comunicao entre uma clula e outra (nexos, juno comunicante ou gap junction).

Desmossomo

Cada desmossomo tem a forma de uma placa arredondada e constitudo pelas membranas de duas clulas vizinhas (Fig. 5.23). No desmossomo, o espao de 15 a 20 nm existente entre as membranas permanece inalterad.o, mas a surge um material filamentoso ou granular mais denso aos eltrons (Fig. 5.24). Nos desmossomos, nota-se uma camada amorfa, eltron-densa, na face citoplasm~tica de cada membrana, chamada placa do desmossomo. Nessa placa se inserem filamentos intermedirios, que se aprofundam no interior da clula (Fig. 5.24). Desse mo-do, os desmossomos so locais onde o citoesqueleto se prende membrana celular, e, como as clulas aderem umas s outras, forma-se um elo de ligao do citoesqueleto de clulas vizinhas. A constituio molecular dos filamentos intermedirios que se prendem aos desmossomos depende do tipo celular. Nas clulas epiteliais so constitudos de queratina, mas, nas clulas muscu-lares do corao, so constitudos de vimentina.

A capacidade dos desmossomos para prender clulas vizinhas depende da presena de caderinas, protenas transmembrana que exibem adesividade na presena de ons Ca2+. Por isso, o des-mossomo s tem poder de fixaras clulas quando a concentrao de Ca2+ no espao extracelular normal. Baixas concentraes desse on causam a separao das clulas.

Os desmossomos so muito freqentes nas clulas submetidas a traes, como as da epiderne, do revestimento da lngua e es-fago, e as clulas do msculo cardaco. Formam-se com muita facilidade nas clulas' mantidas em cultura e desaparecem nas que sofrem transformao maligna (clulas cancerosas), tanto in vivo como nas culturas.

A composio molecular dos desmossomos complexa, com a participao de diversas protenas, como as desmoplaquinas I e II, glicoprotenas encontradas nas placas. Os filamentos in-termedirios ligam-se s desmoplaquinas por meio de outras protenas como a desmocalmina e a queratocalmina. As gli-coprotenas desmoglena e desmocolinas so caderinas, glico-protenas integrais da membrana, que prendem as membranas celulares na altura do desmossomo e tambm contribuem para a estrutura da placa. A desmoglena e as desmocolinas so pro-tenas transmembrana que fazem salincia tanto na superfcie externa como na superfcie citoplasmtica da membrana .

As clulas dos epitlios apiam-se em uma membrana no celular, chamada lmina basal, que separa o epitlio do tecido conjuntivo. A face das clulas epiteliais em contato com a lmina basal apresenta estruturas parecidas com os desmossomos, porm denominadas hemidesmossomos por no possurem a metade correspondente outra clula epitelial (Fig. 5.25). Apesar de seu

- -- - ----


Fig. 5.23 Eletromicrografia de interdigitaes que prendem as clulas da epiderme umas s outras. Aparecem tambm numerosos desmos-somos (setas). Aumento: 36.000 X.

Fig. 5.24 Desmossomo. Eletromicrografia de clulas epiteliais de revestimento. Observe tambm os numerosos tonoftlamentos (um tipo de fllamento intermedirio, constitudo de queratina) no citoplasma das duas clulas. Aumento: 100.000 X.

(

)


ig. 5.25 Eletromicrografia da parte basal de uma clula epitelial de revestimento, em contato com o tecido conjuntivo (fC) . Aparecem diversos hemidesmossomos unindo a clula ao tecido conjuntivo, atravs da lmina basal (LB). Existe material filamentoso prendendo cada hemidesmossomo lmina basal. Pele de camundongo. Aumento: 80.000 X.

aspecto morfolgico semelhante a meio-desmossomo, os hemi-desmossomos apresentam diferenas moleculares em relao aos desmossomos. Os hemidesmossomos contm desmoplaquinas, mas no contm desmoglena, aderindo s lminas basais por meio de molculas proticas da classe das integrinas (ver Cap. 12).

Existe um grupo de doenas da pele humana, onde aparecem bolhas, denominadas genericamente de pnfigo. Em certos tipos de pnfigo, detectou-se no sangue dos pacientes anticorpos contra caderinas dos desmossomos. Nesses casos, a desorganizao dos desmossomos, pela alterao de suas protenas, causa o afasta-mento das clulas da epiderme e a penetrao de lquido vindo do tecido conjuntivo subjacente. Os desmossomos de outros teci-dos que no a epiderme no mostram alteraes nesses doentes, sugerindo que existem. diferenas nas protenas que constituem os desmossomos de clulas diferentes.

Juno aderente uma formao encontrada em diversos tecidos. Em certos

epitlios de revestimento, circunda a parte apical das clulas, como um cinto contnuo (znul aderente), sendo particularmente desen-volvida no epitlio colunar simples com borda estriada da mucosa do intestino. Alm da forma de cinto, a juno aderente ocorre tambm com a forma circular ou oval, como os desmossomos. A juno aderente apresenta, nos cortes, um material granuloso e

eltron-denso no espao intercelular, semelhante ao observado nos desmossomos. Na altura da juno aderente existe deposio de material amorfo na face citoplasmtica de cada membrana celular, formando placas, onde se inserem filamentos de actina que fazem parte do citoesqueleto e so contrteis. Todavia, o material amorfo que forma as placas das junes aderentes menos compacto do que o observado nas placas dos desmossomos.

As junes aderentes, como os desmossomos, tambm so sensveis aos nveis de ons Ca2+ , sendo desorganizadas quando a concentrao desses ons muito baixa, o que acarreta a se-parao das clulas.

No caso das clulas colunares do epitlio intestinal, ajuno aderente promove a adeso entre as clulas e oferece um local de apoio para os filamentos que penetram nos microvilos das clulas epiteliais com borda estriada.

Znula oclusiva uma faixa contnua em tomo da poro apical de certas c-

lulas epiteliais, que veda, total ou parcialmente, o trnsito de ons e molculas por entre as clulas. Desse modo, as substncias que passam pela camada epitelial o fazem atravs das clulas, sendo submetidas ao controle celular. Outra funo da znula oc1usiva, tambm chamada juno oclusiva, permitir a existncia de potenciais eltricos diferentes, conseqncia de diferenas na

c~ncentrao inica entre as duas faces da camada epitelial. Isso


seria impossvel se houvesse passagem livre de ons por entre as clulas. Trata-se, assim, de uma estrutura responsvel pela formao de compartimentos funcionalmente separados, muitas vezes constitudos por camadas epiteliais com junes oclusivas bem desenvolvidas.

A Fig. 5.26 mostra a estrutura da znula oclusiva. Em corte, ela aparece como uma regio onde os folhetos externos das mem-branas plasmticas das duas clulas vizinhas se fundem.

ComPlexo juncional Est presente em vrios epitlios prximo extremidade celu-

lar livre, sendo constitudo dos seguintes elementos: znula oclu-siva, juno (ou znula) aderente e uma fileira de desmossomos (Figs. 5.27 e 5.28). Alguns autores no incluem os desmossomos . como parte do complexo juncional. O complexo juncional uma estrutura de adeso e vedao. Nas clulas do epit~lio colunar simples com borda estriada do intestino, existe, na altura do complexo juncional, uma condensao de filamentos contendo actina, mio sina e outras protenas, que recebe o nome de trama terminal. Os filamentos da trama terminal se inserem na znula de adeso e se continuam com os filamentos que penetram nos microvilos da borda estriada. Os filamentos da trama terminal so contnuos tambm com os filamentos do resto do citoplasma, participando assim do citoesqueleto.

Juno comunicante Tambm chamada nexos, juno em hiato ou gap junction

(Fig. 5.29), de ocorrncia muito freqente, tendo sido observada

entre as clulas epiteliais de revestimento, epiteliais glandulares, musculares lisas, musculares cardacas e nervosas. Trata-se de uma estrutura cuja funo principal estabelecer comunicao entre as clulas, permitindo que grupos celulares funcionem de modo coordenado e harmnico, formando um conjunto funcio-nal.

Na juno comunicante, as membranas das clulas esto separadas por 2 nm apenas. Cada juno - em geral com a forma circular - constituda por um conjunto de tubos pro-ticos paralelos que atravessam as membranas das duas clulas. Cada tubo formado pela aposio de dois tubos menores, os conexons, pertencentes a cada uma das clulas vizinhas. O conexon constitudo por 6 unidades proticas., O dimetro do tubo de 7 nm e seu poro ou canal, hidroflico, da ordem de 1,0 a 1,4 nm, o que permite a passagem de molculas de at 1.200 dltons.

Atravs das junes comunicantes podem passar de clula para clula, por distncias apreciveis, substncias naturais diversas como nucleotdeos, aminocidos e ons. Todavia, os poros das junes comunicantes no permitem a passagem de macromolculas como protenas e cidos nuclicos. Foi de-monstrado que o AMP cclico (um mensageiro intracelular) produzido numa clula em resposta ao hormonal passa pelas junes comunicantes, promovendo resposta nas clulas vizinhas. Isso evidencia que essas junes podem coordenar e ampliar a resposta de grupos celulares a estmulos fisiolgicos. As junes comunicantes podem passar de um estado de pouca permeabilidade a um estado de grande permeabilidade e, desse modo, abrem ou fecham a comunicao entre as clulas (Fig. 5.30).

Fig. 5.26Microscopia eletrnica de rplica de clula do revestimento do intestino delgado preparada por criofratura. Na regio da zonula occludens, semelhante s junes oclusivas ou tight junctions, observa-se uma rede de salincias de uma lmina da membrana (parte esquerda da figura) que correspondem s depresses vistas na parte esquerda da figura. Aumento: 68.000 x. (Cortesia deA. Martinez-Palomo.)

Microvilosidade com glicoclice

Penetrao da trama terminal

microvisibilidade

Znula de _.,;;r ..... " ocluso

A znula de ocluso forma

_m cinto contnuo

Znula de __ ~ - eso (contnua)

/ --==-:

--~-Fig. 5.27 Esquemas do comple-xo juncional existente entre as clulas epiteliais do intestino delgado.

Fig. 5 .28 Eletromicrografia do complexo juncional. ZO, zonula occludens; ZA, zonula adherens; MA, ou D, macula adherens ou desmossomo. Aumento: 80.000 X.


Fig. 5.29 Micrografia eletrnica da rplica de uma juno comunicante criofraturada, mostrando a face P da membrana de uma das clulas. Observe que h um acmulo de partculas globulares aderentes face P da membrana. A face E, que no aparece nesta figura, contm depresses onde se encaixam as partculas da face A. Preparado de clula trofoblstica de embrio de rato. Aumento: 190.000 x. (Cortesia de A. Martinez-Palomo.)

-

" J

Fig. 5.30 Desenho esquemtico mostrando o modelo da juno comunicante ou gap junction, no seu estado aberto ( esquerda) e no estado completamente fechado ( direita). H um deslizamento das molculas proticas da juno, que fecha o orificio central pelo qual as clulas contguas se comunicam.

Onde se originam as molculas que constituem as membranas

celulares? Os diversos sistemas de membranas intracelulares e a

membrana plasmtica, com suas especializaes, so forma-dos por diversos tipos de molculas lipdicas, principalmente fosfolipdios, e por uma grande variedade de protenas. Essas protenas tm funes enzimticas, receptoras, de aderncia e

outras indispensveis para as atividades funcionais das mem-branas.

Os lipdios so sintetizados no retculo endoplasmtico liso e a transferncia das molculas lipdicas ocorre por mais de um me-canismo. Essas molculas podem migrar, partindo da membrana do retculo endoplasmtico liso para membranas que sejam con-tnuas com as desse retculo. por esse processo que os lipdios passam do retculo liso para o rugoso. Muito freqentemente, a transferncia se d por meio de vesculas que/e destacam do retculo liso ou rugoso e so levadas por protenas motoras apoiadas no citoesqueleto para outros compartimentos, com os quais se fundem. Outro meio de transferncia representado por protenas especiais do citossol que se combinam com molculas lipdicas do retculo liso e as transferem para a membrana de outros compartimentos. Um exemplo o transporte de molculas de fosfolipdios da membrana do retculo liso para a membrana dos peroxissomos.

As protenas so sintetizadas no retculo endoplasmtico rugoso e, geralmente, so transportadas por vesculas que pas-sam pelo aparelho de Golgi (Fig. 5.31). Assim, as protenas chegam membrana plasmtica, e a extremidade da molcula protica, que estava dentro da vescula, passa para a superfcie da clula.

Ao lado da movimentao das novas molculas sintetizadas, existe um intercmbio de molculas da membrana plasmtica, quando ocorre a endocitose. Muitas molculas que chegam membrana plasmtica levadas por vesculas so molculas recicladas, e no, necessariamente, molculas novas. Existe um fluxo de molculas transportadas por vesculas nos dois sentidos: da membrana plasmtica para o interior da clula e de compartimentos citoplasmticos para a membrana plas-mtica.

(

retculo endoplasmtico rugoso

citossol


vescula transportadora

~d aparelho de Golgi

ig. 5.31 As protenas ,da membrana plasmtica so sintetizadas no retculo endoplasmtico rugoso. O exemplo mostra molculas de glicoprotenas, cuja cadeia glicdica se inicia no retculo, sendo aumentada no aparelho de Golgi. Note que a vescula que leva as mol-culas de glicoprotenas leva tambm os fosfolipdios onde elas esto inseridas. Observe, ainda, que o interior da vescula e as cisternas do aparelho de Golgi e do retculo endoplasmtico so equivalentes superfcie externa da clula. A cadeia glicdica,inicialmente localizada no interior dos compartimentos mencionados, passa para a face externa da membrana plasmtica.

Resumo Pela atividade da membrana plasmtica, as clulas mantm

estvel a composio molecular e inica do meio intracelular, transferindo parafora as molculas e ons desnecessrios e in-troduzindo no citoplasma aquilo de que a clula necessita. A membrana contm macromolculas proticas especficas com grande afinidade para molculas produzidas por outras clulas e que servem como sinais qumicos de comunicao. Isso pos-sibilita a vida das cllas em sociedade, formando organismos complexos.

Todas as membranas celulares tm estrutura molecular bsica semelhante. So constitudas por uma bicamada lipdica, com molculas proticas inseridas e fazendo salincias numa face

ou nas duas faces da membrana. Nas condies de temperatura do corpo, a membrana um fluido lipoprotico, gozando as molculas proticas de grande mobilidade lateral, no plano da membrana, porm sem mobilidade em outra direo. Existe nti-da assimetria entre as duas faces das membranas. Na membrana plasmtica, aface externa rica em glicoprotenas receptoras, enquanto a face interna, no lado citoplasmtico, possui protenas que se ligam de modo reversvel aos filamentos do citoesqueleto. Acares ligados a protenas, a glicosaminoglicanas e a lipdios daface externa da membrana formam uma camada contnua, de espessura varivel, em volta das clulas: o glicoclice.

Muitas molculas penetram nas clulas, sem consumo de energia, pelo processo de difuso passiva. Outras so trans-portadas ativamente, isto , com gasto de energia. Existe ainda o processo de difuso facilitada, pelo qual a substncia atravessa


a membrana, sem consumo de energia, graas s molculas de penneases.

A transferncia de macromolculas em quantidade para den-tro da clula ou endocitose feita por fagocitose, pinocitose no-seletiva e pinocitose seletiva. O trnsito em sentido inverso - isto , para fora da clula - tem o nome genrico de exocitose. Na pinocitose seletiva, as macromolculas a serem transportadas se prendem a receptores da membrana. Forma-se ento uma ves-cula encapada que, ao se destacar da membrana, est revestida por uma malha de clatrina e outras protenas.

As vesculas de endocitose podem-se fundir com lisossomos, organelas ricas em enzimas digestivas, que atacam as macromo-lculas introduzidas nas clulas. Outra funo dos lisossomos digerir, nos autofagossomos, partes da clula que perderam o significado funcional. Algumas vezes, as enzimas lisossmicas so secretadas e vo digerir macromolculas da matriz extra-celular.

Muitas clulas animais apresentam expanses digitiformes da supeifcie: os microvilos ou microvilosidades, que aumentam muito a supeifcie celular, sendo numerosos nas clulas especia-lizadas na absoro, como as do revestimento intestinal.

Na maioria dos tecidos, as clulas se prendem umas s ou-tras atravs de modificaes de suas membranas, conhecidas coletivamente como junes celulares. Muitas vezes, a funo principal dessas estruturas apenas a aderncia entre as clulas, como acontece com os desmossomos; outras vezes, seu papel vedar o espao intercelular, impedindo o trnsito molecular extracelular de tal modo que a passagem tem que ser feita por via intracelular e, portanto, sob o controle das prprias clulas. A especializao da membrana para constituir essa estrutura de vedao chama-se znula oclusiva ou znula de ocluso. H tambm, em alguns locais, modificaes das membranas de c-lulas adjacentes para permitir a passagem de uma clula para a outra, de ons e molculas pequenas, que transferem informaes atravs desses sinais qumicos, integrando a atividade de con-juntos celulares. Esses conjuntos apresentam acentuada unidade funcional, porque todas as clulas respondem aos estmulos (hor-monais, nervosos) recebidos, mesmo que esses estmulos sejam captados por apenas algumas clulas do conjunto.

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digitalizar0001digitalizar0002digitalizar0003digitalizar0004digitalizar0005digitalizar0006digitalizar0007digitalizar0008digitalizar0009digitalizar0010digitalizar0011digitalizar0012digitalizar0013digitalizar0014digitalizar0015digitalizar0016digitalizar0017digitalizar0018digitalizar0019digitalizar0020digitalizar0021digitalizar0022digitalizar0023digitalizar0024digitalizar0025digitalizar0026digitalizar0027

05. membrana plasmática. digestão intracelular

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