24UNIDADE II

ASPECTOS DA MORFOFUNCIONALIDADE DAASPECTOS DA MORFOFUNCIONALIDADE DAASPECTOS DA MORFOFUNCIONALIDADE DAASPECTOS DA MORFOFUNCIONALIDADE DAASPECTOS DA MORFOFUNCIONALIDADE DAMEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR

Na primeira unidade, você conheceu o contexto emque surgiram os diversos conceitos da BiologiaCelular. Agora, você deve iniciar o estudo da

organização celular, através dos aspectosmorfofuncionais da membrana celular.

2.1 - 2.1 - 2.1 - 2.1 - 2.1 - Organização Estrutural da Membrana Celular

As células delimitam o seu território através damembrana celular, cuja espessura é da ordem de 8 a 11mm. Quando observada ao microscópio eletrônico, exibeum aspecto trilaminar, que, entretanto, não correspondeao modelo preciso de sua composição molecular.

No plano estrutural, a membrana celular vista aoM.E. apresenta-se como um folheto constituído deuma dupla camada bimolecular dotada de assimetriaem sua organização.

A composição molecular exibida pela membrana écomplexa e heterogênea. Os lipídeos, proteínas ecarboidratos são moléculas estruturais da membrana queconferem também certas propriedades à sua superfície.

Todas as membranas celulares apresentam a mesmaorganização básica, sendo constituídas por duascamadas lipídicas fluidas e contínuas, onde estãoinseridas moléculas protéicas, constituindo ummosaico fluido.

Os lipídios das membranas são moléculas longascom uma extremidade hidrofílica (solúvel em meioaquoso) e uma cadeia hidrofóbica (insolúvel em água),sendo chamadas de moléculas anfipáticas.

Entre os lipídios frequentes nas membranas celularesanimais encontram-se os fosfolipídios e o colesterol.O colesterol é um tipo de esterol que influencia a fluidezda membrana, quanto maior a concentração deesteróis, menos fluida será a membrana.

As moléculas da dupla camada lipídica estãoorganizadas com as suas cadeias hidrofóbicasvoltadas para o interior da membrana, enquanto queas cabeças hidrofílicas ficam voltadas para o meioextracelular ou para o citoplasma, que são meiosaquosos. Essas duas camadas lipídicas estãoassociadas devido à interação hidrofóbica entre suascadeias apolares.

As proteínas da membrana possuem também resíduoshidrofílicos e hidrofóbicos, e ficam mergulhadas nabicamada lipídica, de tal forma que os resíduoshidrofóbicos das proteínas estão no mesmo nível dascadeias hidrofóbicas dos lipídios e os resíduoshidrofílicos das proteínas ficam na altura dos resíduospolares dos lipídios, em contato com o meio extracelularou com o citoplasma.

Portanto, a membrana é constituída por uma camadahidrofóbica média e duas camadas hidrofílicas, umainterna (citoplasmática) e outra externa (extracelular).

Embora existam diferenças entre os lipídios, as quaisinfluenciam nas propriedades das diversas membranas,a atividade metabólica das membranas dependeprincipalmente das proteínas.

As proteínas encontradas nas membranas celularespodem ser divididas em dois grandes grupos: proteínasintegrais ou intrínsecas, e proteínas periféricas ouextrínsecas, dependendo da facilidade de extraí-las dabicamada lipídica.

As proteínas integrais estão firmemente associadasaos lipídios e só podem ser separadas da fração lipídicaatravés de técnicas drásticas, como o emprego dedetergentes. Cerca de 70% das proteínas da membranaplasmática são integrais, incluindo a maioria das enzimasde membrana, proteínas transportadoras, receptorespara hormônios, drogas e lectina.

As moléculas das proteínas integrais apresentam zonashidrofóbicas situadas na sua superfície e se prendem aoslipídios da membrana por interação hidrofóbica, deixandoexpostas ao meio aquoso apenas suas partes hidrofílicas.Algumas dessas moléculas protéicas atravessam toda abicamada lipídica, sendo denominadas proteínastransmembrana. Algumas podem atravessar mais de umavez a bicamada lipídica, recebendo o nome de proteínastransmembrana de passagem múltipla.

25As proteínas periféricas podem ser extraídas facilmente,

pelo emprego de soluções salinas. Essas proteínas seprendem às superfícies interna e/ou externa da membranacelular através de vários mecanismos.

Além da presença de lipídios e proteínas, sãoencontrados, na membrana celular, carboidratosassociados às proteínas e aos lipídios. São asglicoproteínas e glicolipídios que, por exemplo,determinam os grupos sanguíneos. A região rica emcarboidratos ligados a proteínas ou a lipídios da superfícieexterna da membrana plasmática é denominada glicocálice.

Em sua maior parte, o glicocálice é uma extensão daprópria membrana e não uma camada separada, sendoconstituído por: 1) porções glicídicas das moléculasde glicolipídios da membrana plasmática, que fazemsaliência na superfície da membrana; 2) glicoproteínasintegrais da membrana ou adsorvidas após a secreção;3) proteoglicanas secretadas e adsorvidas pelasuperfície celular.

O glicocálice ajuda a proteger a superfície celular contralesões químicas e mecânicas. Como os açúcares noglicocálice adsorvem água, eles conferem à célula umasuperfície lisa, isso auxilia células móveis, tais como osleucócitos a abrir caminho através de espaços estreitos.Também impede que as células sanguíneas grudem umasàs outras ou à parede dos vasos sanguíneos.

O glicocálice também desempenha importante papelno reconhecimento e na adesão celular.

Outra característica que deve ser lembrada é a forteassimetria entre as duas faces da membrana plasmática,relacionada com a diferente composição de lipídios,proteínas e glicídios.

Esses constituintes moleculares associam-sesegundo suas propriedades químicas e definempadrões funcionais para a membrana celular.

2.2 – 2.2 – 2.2 – 2.2 – 2.2 – Funções da Membrana Celular

A membrana plasmática ou celular separa o meiointracelular do extracelular e é a principal responsávelpelo controle da entrada e saída de substâncias dacélula. Dessa forma, a membrana plasmática participade numerosas funções celulares, tais como:

- manutenção da constância do meio intracelular, queé diferente do meio extracelular, ou seja, a membranaplasmática controla o que entra ou sai da célula;

- tem a capacidade de reconhecer outras células ediversos tipos de moléculas, por exemplo, os hormônios,graças à presença de receptores de membrana;

- adesão entre células vizinhas, através deespecializações de membrana;

- comunicação entre células vizinhas;

- divide a célula em diversos compartimentos (sistemade endomembranas).

Reconhecimento Celular

Numerosas evidências demonstram que a superfíciecelular é dotada de especificidade que permite àscélulas se reconhecerem mutuamente e estabeleceremcertos tipos de relacionamentos.

As proteínas da membrana, como acontece com asmacromoléculas em geral, são imunogênicas, isto é,

promovem uma resposta imunitária quando penetram numorganismo estranho. Por exemplo, o transplante detecidos de um animal para outro estimula o animal receptora produzir células e anticorpos que atacam as proteínasda membrana plasmática das células transplantadas.

Em humanos e em outros mamíferos, o mecanismo paradistinguir o que é próprio do organismo (self) daquiloque é estranho (non-self) está na dependência de umgrupo de moléculas glicoprotéicas da membrana, quefazem saliência na superfície externa e são chamadas decomplexo principal de histocompatibilidade ou MHC. Háduas classes de MHC, denominadas MHC I e MHC II.Todas as células do organismo, exceto as células dosistema imunitário, contêm na superfície MHC I. As célulasdo sistema imunitário, responsáveis pela resposta imune,apresentam o complexo MHC II em suas superfícies.

Os dois tipos de MHC são glicoproteínas cujasmoléculas têm uma parte constante e uma partevariável. A porção variável difere muito, nasequência de aminoácidos, de pessoa para pessoa,de tal maneira que não existe a possibilidade demais de uma pessoa apresentar MHC idênticos. Aúnica exceção é o caso dos gêmeos univitelinos,por serem provenientes do mesmo óvulo e domesmo espermatozóide, possuem célulasgeneticamente iguais e , nesses gêmeos, asproteínas celulares são idênticas.

Assim, para minimizar a resposta imunitária, que é acausa da rejeição dos transplantes, procuram-se

26doadores cujos complexos MHC sejam o maissemelhante possível com aos do receptor.

Os grupos sanguíneos A-B-O são também exemplosda capacidade de reconhecimento da membranaplasmática. Tais grupos estão na dependência depequenas variações na estrutura dos carboidratospresentes nos glicolipídios e glicoproteínas damembrana dos eritrócitos.

As pessoas com o sangue tipo A apresentam a N-acetilgalactosamina, numa determinada posição dasmoléculas de carboidrato da superfície. As pessoas como sangue tipo B possuem, na mesma posição, a moléculade galactose. O tipo AB é caracterizado pela presençados dois tipos de açúcares na mesma posição. No sanguetipo O, a mesma posição se apresenta desocupada, nãoapresentando nenhum dos açúcares mencionados.

Adesão Celular

Várias glicoproteínas fazem parte do glicocálice, como afibronectina, a vinculina, a laminina entre outras. Taismacromoléculas funcionam como um elo de uniãofuncional entre o citoesqueleto de uma célula e a superfíciede outras células ou a matriz extracelular dos tecidos.

As células encontram-se unidas umas às outras e àmatriz extracelular devido a estruturas juncionais, quepodem ser divididas em três grupos: 1) estruturas cujafunção principal é unir fortemente as células umas àsoutras ou à matriz extracelular (desmossomos e zônulade adesão); 2) estrutura que promove a vedação entreas células (zônula de oclusão) e 3) estrutura queestabelece a comunicação entre uma célula e outra(junção comunicante ou gap junction).

• DesmossomosO desmossomo tem a forma de uma placa arredondada

e é constituído pelas membranas de duas célulasvizinhas. Na face citoplasmática da membrana dascélulas, observa-se uma camada amorfa, chamada placado desmossomo. Nessa placa, se inserem filamentosintermediários. Dessa forma, os demossomos são locaisonde o citoesqueleto se prende à membrana celular e,como as células aderem umas às outras, forma-se umelo de ligação do citoesqueleto de células vizinhas.

A capacidade dos desmossomos para prender célulasvizinhas depende da presença de caderinas nessasmembranas. Por isso, o desmossomo só tem poder defixar as células quando a concentração de cálcio noespaço extracelular é normal.

Os desmossomos são muito frequentes nas célulassubmetidas a trações, como as da epiderme, dorevestimento da língua e do esôfago e nas células domúsculo estriado cardíaco.

Existe um grupo de doenças da pele humana, ondeaparecem bolhas, denominadas genericamente depênfigo. Em certos tipos de pênfigo, detectou-seno sangue dos pacientes anticorpos contra ascaderinas dos desmossomos. Nesses casos, adesorganização dos desmossomos causa oafastamento das células da epiderme e a penetraçãode líquido vindo do tecido conjuntivo subjacente.Os desmossomos de outros tecidos não mostramalterações nesses doentes, sugerindo que existemdiferenças nas proteínas que constituem osdesmossomos de células diferentes.

• Zônula de adesãoÉ uma formação encontrada em diversos tecidos, nos

quais circunda a parte apical das células, como umcinto contínuo, sendo particularmente desenvolvidano epitélio colunar simples da mucosa intestinal.

No local da zônula de adesão, o espaçointercelular, entre as duas membranas das célulasvizinhas, é constante e preenchido por um materialgranuloso, o qual é composto por uma substânciade adesão sensível aos níveis de cálcio. Na facecitoplasmática de cada membrana celular, existe adeposição de material amorfo, formando placas,onde se inserem filamentos de actina que fazem partedo citoesqueleto e são contráteis.

Essa zônula promove a adesão entre as células eoferece um local de apoio para os filamentos quepenetram nos microvilos.

• Zônula oclusivaÉ uma faixa contínua em torno da porção apical de

certas células epiteliais, na qual as membranasplasmáticas das células vizinhas encontram-sefundidas, vedando o trânsito de íons e moléculas porentre as células. Desse modo, as substâncias quepassam pela camada epitelial o fazem através dascélulas.

• Complexo juncional Está presente em vários epitélios próximo à

extremidade celular livre, sendo constituído por: zônulaoclusiva, zônula de adesão e desmossomos. Dessaforma, é uma estrutura de adesão e vedação.

• Junção comunicanteÉ observada entre as células epiteliais de

revestimento, epiteliais glandulares, musculares lisas,musculares cardíacas e nervosas. Trata-se de umaestrutura cuja função principal é estabelecercomunicação entre as células, permitindo que gruposcelulares funcionem de modo coordenado e harmônico,formando um conjunto funcional.

A junção comunicante é formada por um conjuntode tubos protéicos paralelos que atravessam a

27membrana plasmática das duas células. Essas junçõespodem passar de um estado de pouca permeabilidadea um estado de grande permeabilidade e, desse modo,abrem ou fecham a comunicação entre as células.

Comunicação Celular

A troca de informações por meio de moléculas, quesão sinais ou mensageiros químicos, começa na vidaembrionária e constitui, durante toda a vida, o principalmeio de comunicação entre as células. Os mensageirosquímicos influenciam a formação dos órgãos e tecidos,o metabolismo, a multiplicação celular, a secreção, afagocitose, a produção de anticorpos, a contração emuitas outras atividades celulares.

O sistema de comunicação entre as células usamoléculas sinalizadoras ou ligantes, que se prendem alocais específicos das moléculas receptoras oureceptores de membrana. Para ser um receptor, umamolécula deve ser capaz de reconhecer especificamenteoutra molécula (ligante) e de desencadear uma respostacelular quando unida a seu respectivo ligante. Paraefeitos didáticos, distinguem-se três tipos decomunicação: comunicação hormonal, comunicaçãoparácrina e comunicação por neurotransmissores.

A comunicação hormonal ocorre pela secreção demoléculas denominadas hormônios, que normalmente,são secretados pelas glândulas endócrinas. Oshormônios são lançados no espaço extracelular,penetram nos capilares sanguíneos e se distribuempor todo corpo, indo atuar a distância, nas chamadascélulas-alvo, que são células que possuem receptorpara o hormônio.

Cerca de 80% dos hormônios são moléculashidrossolúveis (proteínas) e se ligam a receptores quesão proteínas integrais da membrana das células-alvo.Os receptores, combinados a seus hormônios acionamos mecanismos intracelulares que aumentam aconcentração de Ca2+ ou de cAMP (adenosinamonofosfato cíclico), que são mediadores oumensageiros intracelulares.

Por exemplo, quando as células musculares ouhepáticas são expostas ao hormônio adrenalina, háum aumento no teor intracelular de cAMP que ativa aenzima fosforilase glicogênica, enzima que promove ahidrólise do glicogênio armazenado nas células,formando-se glicose.

A concentração de íons cálcio na matrizcitoplasmática é muito baixa, enquanto que aconcentração desse íon é alta no meio extracelular enos compartimentos intracelulares que armazenam Ca2+

(retículo endoplasmático liso). Quando os hormôniosse ligam a certos receptores, ocorre a abertura dos

canais de Ca2+, aumentando a sua concentração namatriz citoplasmática e ativando os mecanismosintracelulares sensíveis ao cálcio. Foi demonstrado queo cálcio funciona como um mensageiro intracelular emmuitas respostas celulares, como a secreção celular ea proliferação mitótica.

Os hormônios lipossolúveis, como os hormôniosesteróides da adrenal, os estrógenos, a progesterona, atestosterona e hormônios da tireóide (T3 e T4),atravessam facilmente a membrana celular e penetram nacélula indo agir sobre receptores específicos localizadosno citoplasma e no núcleo. Dessa forma, hormônioslipossolúveis atuam sobre receptores intracelulares.Muitos aspectos de desenvolvimento intra-uterino e pós-natal, e das funções de muitos órgãos, são reguladospelos hormônios esteróides. Ao atravessarem a célula-alvo, esses hormônios se ligam a receptores específicose causam modificações na conformação espacial dessesreceptores, que se chama ativação do receptor. Essamodificação aumenta a afinidade do receptor paradeterminadas sequências nucleotídicas do DNA, com asquais se combinam de modo reversível. Essa combinaçãoaltera a atividade dos genes próximos, que passam,geralmente, a produzir maior quantidade de RNAmensageiro (RNAm). Porém, algumas vezes, pode havera diminuição e não o aumento da transcrição.

Na comunicação parácrina, as moléculassinalizadoras atuam nas proximidades do local ondeforam secretadas, isto é, atuam nas células vizinhas. Omais comum, é que a molécula secretada por um tipocelular atue sobre células de outro tipo. Porém,algumas vezes, a molécula sinalizadora produzida porum tipo celular age sobre células do mesmo tipo queestão próximas, atingindo também a própria célula quea produziu. A secreção que atua sobre o mesmo tipode célula chama-se secreção autócrina.

Como exemplo de comunicação parácrina, pode sercitada a histamina produzida pelos mastócitos,substância que tem ação sobre as células musculareslisas, células endoteliais dos capilares sanguíneos eoutras. Muitas outras células podem produzir diversosmediadores com ação local, na inflamação, na proliferaçãocelular, na contração da musculatura lisa dos vasossanguíneos, tubo digestivo e brônquios e na secreçãocelular. As prostaglandinas são exemplos muito comunsde mediadores químicos, sendo produzidas praticamentepor todas as células do organismo.

A comunicação por neurotransmissores ocorre nassinapses nervosas, que são locais onde os neurônios,através de seus numerosos prolongamentos, estabelecemcontato com outros neurônios ou com fibras muscularesou com células secretoras. Os neurotransmissoresatravessam um espaço muito pequeno, entre o terminaldo prolongamento nervoso (axônio) e a outra célula. Esseespaço é chamado de fenda sináptica.

28concentração, porém, na difusão facilitada,determinadas substâncias como a glicose e algunsaminoácidos, são transportados através da membranaplasmática em uma velocidade maior do que na difusãosimples. Na difusão facilitada a substância a sertransportada se combina com uma moléculatransportadora ou permease presente na membranaplasmática, a qual abre um canal para a sua passagem.Quando todas as moléculas transportadoras estãoocupadas, a velocidade de difusão não pode aumentar.

• Transporte ativoÉ o transporte de substâncias através da membrana

plasmática que ocorre contra o gradiente deconcentração, ou seja, do local de menorconcentração de uma determinada molécula para olocal de maior concentração.

Existem duas modalidades principais de transporteativo: transporte impulsionado por ATP e transporteimpulsionado por gradientes iônicos.

O principal exemplo de transporte impulsionadopor ATP é a bomba de sódio e potássio. Nesse caso,proteínas carreadoras atuam como bombas paratransportar um soluto contra o seu gradiente deconcentração usando a energia fornecida pelaquebra do ATP.

A bomba de sódio e potássio da membrana plasmáticadas células animais é uma ATPase que transportaativamente sódio para fora da célula e potássio paradentro, mantendo o forte gradiente de sódio atravésda membrana, que é usado para impulsionar outrosprocessos de transporte ativo.

No transporte impulsionado por gradientes iônicos,a célula utiliza a energia potencial de gradientesiônicos, geralmente o sódio, para transportar moléculase íons através da membrana, contra um gradiente.

A absorção de glicose pelas células intestinais é omelhor exemplo para a compreensão desse tipo detransporte contra um gradiente. Nesse caso, aabsorção de glicose ocorre concomitantemente coma penetração de sódio. Trata-se de um co-transporte,realizado com gasto de energia fornecida pelogradiente de sódio. A concentração de sódio nocitoplasma das células é muito baixa, porque este étransportado para fora da célula através da bombade sódio (transporte ativo). Como a concentraçãode sódio é alta na luz do intestino, esses íonspenetram constantemente na célula. A energia domovimento dos íons sódio para dentro da célula éutilizada para realizar o co-transporte de glicose paradentro da célula contra um gradiente de glicose.

Quando o co-transporte movimenta íons e moléculas namesma direção, chama-se simporte. Nesses casos de co-

Os neurotransmissores são de ação rápida, de breveduração e participam das funções cerebrais superiores,do controle da contração muscular e da secreção dasglândulas endócrinas e exócrinas. Os receptores paraos neurotransmissores estão sempre localizados namembrana da célula receptora, nos locais das sinapses.

Transporte Através da Membrana Plasmática

Diversas substâncias são transportadas através damembrana celular, com o objetivo de atender àsdemandas metabólicas. Para entender como osprocessos ocorrem faz-se necessário o conhecimentodos padrões estruturais e moleculares da membrana.

Existe uma relação direta entre a solubilidade dassubstâncias nos lipídios e sua capacidade de penetraçãonas células. De modo geral, compostos hidrofóbicos,solúveis nos lipídios, atravessam facilmente a membrana,tais como: ácidos graxos, hormônios esteróides eanestésicos. Compostos hidrofílicos (insolúveis noslipídios) penetram com dificuldade nas células e suaentrada depende do tamanho da molécula e de suascaracterísticas químicas.

O transporte de substâncias através da membranaocorre basicamente por dois processos, muitoembora exista uma grande variedade de mecanismosnesses processos:

• transporte passivo;• transporte ativo.

• Transporte passivoÉ um processo físico de difusão que ocorre a favor

do gradiente de concentração, ou seja, do local demaior concentração de uma determinada substânciapara o local de menor concentração. Por exemplo, seuma determinada molécula está mais concentrada nomeio extracelular, ela poderá atravessar a membranaplasmática e entrar na célula por difusão.

A difusão é um processo de transporte que érealizado com a utilização da própria energiaintrínseca do conjunto de moléculas e íonsexistentes nos líquidos orgânicos. As substânciasque estão dissolvidas nesses fluidos orgânicosencontram-se em constante movimento e podematravessar a espessura da membrana celular. Acomposição molecular da substância, o diâmetro esuas propriedades elétr icas , determinam amodalidade de difusão.

O transporte passivo é classificado em: difusãosimples e difusão facilitada. As duas modalidades detransporte passivo ocorrem a favor do gradiente de

29transporte, a proteína transportadora capta tanto sódiocomo glicose no meio extracelular e leva para o citoplasma.A liberação do sódio no citoplasma causa uma modificaçãona forma da proteína transportadora, que perde suaafinidade pela glicose, sendo então liberada no citoplasma.

Existem casos de co-transporte nos quais o íon quefornece energia e a molécula a ser transportada, quese movem em direções opostas, que são denominadosde antiporte.

• Transporte em quantidadePelos processos descritos acima, moléculas

pequenas e íons atravessam a membrana plasmática eentram no citoplasma ou dele saem.

Porém, macromoléculas (proteínas, polissacarídeose polinucleotídeos) e partículas visíveis ao microscópioóptico, como bactérias, podem também ser transferidaspara o interior da célula. O transporte em quantidadepara dentro da célula é também chamado de endocitose,e depende de alterações morfológicas da superfíciecelular onde se formam dobras que englobam o materiala ser introduzido no interior da célula.

A endocitose é feita por dois processos denominadosfagocitose e pinocitose, os quais apresentam princípiosbásicos comuns. Quando ocorre a transferência demacromoléculas do citoplasma para o meio extracelular, oprocesso recebe o nome genérico de exocitose. Porexemplo, as células secretoras de proteínas acumulamseu produto de secreção em vesículas citoplasmáticasrevestidas por membrana, que se fundem com a membranaplasmática e se abrem para o exterior da célula, eliminando,por exocitose, as macromoléculas secretadas.

Fagocitose é o processo pelo qual a célula englobano seu citoplasma, através da formação depseudópodos, partículas sólidas que são visíveis aomicroscópio óptico. A fagocitose ocorre quando apartícula se fixa a receptores específicos da membranaplasmática, capazes de desencadear uma resposta daqual participa o citoesqueleto para formar ospseudópodos que envolvem a partícula, formando-

se, assim, um fagossomo, que é puxado pela atividademotora do citoesqueleto para a profundidade docitoplasma. Esse fagossomo funde-se com lisossomos,ocorrendo a digestão do material fagocitado pelasenzimas hidrolíticas dos lisossomos.

Nos protozoários, a fagocitose é um processo deal imentação. Nos animais , representa ummecanismo de defesa, através do qual célulasespecializadas, chamadas de fagocitárias, englobame destroem partículas estranhas. Nos mamíferos, afagocitose é feita principalmente pelos neutrófilose macrófagos. Porém, vários microrganismosdesenvolveram, durante a evolução, diversosmecanismos para escapar da morte intracelular apósserem fagocitados. O bacilo da tuberculose, porexemplo, secreta uma substância que impede afusão dos lisossomos com os fagossomos. Já obaci lo da hanseníase ( lepra) se defendedesenvolvendo uma cápsula resis tente eimpermeável às enzimas l isossômicas. OTrypanosoma cruzi, ao ser fagocitado, rapidamentedigere a membrana que o envolve (membrana dofagossomo), tornando-se livre no citoplasma.

Pinocitose foi o termo usado inicialmente paradesignar o englobamento de gotículas de líquido.Atualmente, sabe-se que a pinocitose é o processopelo qual a célula engloba proteínas e outrassubstâncias solúveis. Em alguns casos, como nascélulas endoteliais dos capilares sanguíneos, asvesículas de pinocitose formadas num lado da célulaatravessam o citoplasma e lançam seu conteúdo nooutro lado da célula, servindo como transportadoras.

Existem dois tipos de pinocitose: a não seletiva,quando as vesículas englobam todos os solutos queestiverem presentes no fluido extracelular; e a seletiva,que ocorrem na maioria das células, sendo realizadaem duas etapas. Primeiro, a substância a serincorporada adere a receptores da superfície celular,depois a membrana se afunda e o material a ela aderidopassa para uma vesícula, que se destaca da superfíciecelular e penetra no citoplasma.

A superfície celular é dotada de complexosadaptativos, que conferem uma função particular acertas áreas da membrana. Essas diferenciações sãodenominadas: especializações da superfície celular.

Na constituição de uma especialização encontramosa participação de constituintes da membrana celular edo citoplasma submembranoso.

2.3 - 2.3 - 2.3 - 2.3 - 2.3 - Especializações da Superfície Celular

As funções das especializações são muito variadas eessa diversidade funcional encontra-se em conformidadecom os padrões estruturais das especializações.

As especializações podem ser encontradas nasuperfície livre das células, como os microvilos,estereocílios, cílios e flagelos e na superfície baso-lateral,superfície contígua entre células ou em contato com amembrana basal, onde encontramos as interdigitações.

30Microvilos ou Microvilosidades

Os microvilos são projeções digitiformes do citoplasmaapical, recobertas por membrana plasmática, contendonumerosos microfilamentos de actina responsáveis pelamanutenção da forma dos microvilos. Apresentamglicocálice mais desenvolvido do que no resto da célula.

Os microvilos são mais numerosos em célulasespecializadas na absorção de substâncias diversas, porexemplo, as células intestinais e as células dos rins. Nessascélulas, a função dos microvilos é aumentar a área deabsorção da membrana. Além disso, alguns microvilospossuem membranas que contêm moléculas especiais. Porexemplo, algumas enzimas da membrana das célulasintestinais só existem nos microvilos, como as dissacaridasese as dipeptidases, responsáveis pela etapa final da digestãodos carboidratos e proteínas, respectivamente.

Estereocílios

São expansões longas e filiformes da superfície livrede certas células epiteliais. São estruturalmentesemelhantes aos microvilos.

Os estereocélios aumentam muito a superfície dascélulas, facilitando o transporte de água e outrasmoléculas. São encontrados apenas em algumas célulasepiteliais, como as que revestem o epidídimo e outrosdutos do aparelho genital masculino.

Cílios e Flagelos

Os c í l ios são e s t ru turas com aspecto depequenos pêlos, constituídos por um feixe demicrotúbulos dispostos paralelamente e envoltospor uma membrana. Os cílios são curtos, múltiplose situam-se sempre na superfície apical das célulasepiteliais.

As células ciliares, presentes no organismo humanono sistema respiratório e nas tubas uterinas,encontram-se associadas a células que secretam mucoe têm como função o transporte unidirecional domaterial existente em sua superfície.

O flagelo tem estrutura semelhante aos cílios, porémé uma estrutura longa e pouco numerosa. No homem,a única célula flagelada é o espermatozóide.

Exercícios de Fixação

1 - Complete as frases abaixo:a) As moléculas l ipídicas nas membranas biológicas encontram-se dispostas em uma

______________________ camada contínua e fluída.

b) A fluidez apresentada pela membrana celular surge em conseqüência do elevado teor de________________________ existentes na composição da membrana.

c) Todos os lipídeos encontrados na organização da membrana celular são moléculas_________________________ pois apresentam regiões hidrófilas e hidrófobas.

2 - Indique falso (F) ou verdadeiro (V) nas seguintes afirmativas:a) _____ A bicamada lipídica é um componente fundamental na estrutura das membranas celulares.

b) _____ Os glicolipídeos não são encontrados na superfície externa da membrana celular.

c) _____ As proteínas integrais abundantes nas membranas celulares são responsáveis em parte pela fluidezdessa estrutura celular.

d) _____ As proteínas integrais encontram-se ligadas firmemente à estrutura da membrana celular. Sua remoçãoexige tratamentos drásticos realizados com detergentes.

3 - Diferencie:a) transporte passivo X transporte ativo

b) difusão simples X difusão facilitada

c) transporte impulsionado por ATP X transporte impulsionado por gradientes iônicos

314 - Qual a importância dos receptores de membrana na comunicação celular?

5 - Descreva resumidamente os tipos de especializações da superfície celular apresentadas no capítulo.

Atividades Complementares

1 - Faça um desenho esquemático que represente a estrutura da membrana plasmática. Não se esqueça de indicarno desenho todos os seus componentes.

2 - Faça uma relação das funções da membrana plasmática.

3 - Faça um desenho esquemático, com legenda, que represente as modalidades de adesão celular.

4 - Faça desenhos esquemáticos legendados dos principais tipos de especializações da membrana celular.

32UNIDADE III

SISTEMA ESQUELÉTICO DAS CÉLULASSISTEMA ESQUELÉTICO DAS CÉLULASSISTEMA ESQUELÉTICO DAS CÉLULASSISTEMA ESQUELÉTICO DAS CÉLULASSISTEMA ESQUELÉTICO DAS CÉLULAS

Nesta unidade, você irá perceber que o citoplasma,durante muito tempo, foi visto como um material apenascoloidal, que preenchia um grande espaço na estruturada organização celular. Porém, com o advento de técnicasde imuno-marcação e de microscópica eletrônica, pôde-se revelar a existência de uma exuberante rede

microtrabecular formada por um complexo de estruturasfiliformes de organização e composição muito variadas.

Como inicialmente pensava-se que intervia apenasna estruturação das células, esse complexo foi batizadocomo citoesqueleto celular.

A idéia de citoesqueleto é do início do século XX,quando pode ser vista a existência de uma estruturafilamentosa permeando o citoplasma das células.

As células apresentam, por vezes, formas muitodistintas, existindo em algumas, como os neurônios,numerosos prolongamentos finos e longos. Alémdesse aspecto, observamos que existe umasegregação dos constituintes celulares emcompartimentos funcionais definidos no citoplasma,conforme o tipo celular. Estas observações levaramos biologistas celulares a reconhecerem a existênciade uma estrutura dotada de plasticidade, quedesempenharia um papel no suporte mecânico dascélulas, na distribuição das estruturas celulares e nosprocessos de movimentação celular.

O transporte de vesículas de secreção, amovimentação dos cromossomos na divisão celular,os movimentos ciliares, a citodierese e os movimentosmorfogênicos, entre outros, são conseqüências dealterações estruturais do citoesqueleto.

Na observação do citoesqueleto sob microscopiaeletrônica, encontramos uma complexa rede deorganóides citoplasmáticos filiformes que sedistribuem no citoplasma. Essa rede microtrabecularapresenta-se constituída por microtúbulos e pordiversos filamentos.

Dessa forma, o citoesqueleto mantém a forma dascélulas, é responsável pela contração celular, pelosmovimentos da célula e pelo deslocamento de organelas,vesículas e partículas no citosol. É composto por

3.1 - 3.1 - 3.1 - 3.1 - 3.1 - Citoesqueleto

microtúbulos; filamentos de actina; filamentosintermediários e diversas proteínas motoras.

Apenas os filamentos intermediários são estáveis,desempenhando somente a função de sustentação,sem participar dos movimentos celulares.

Os deslocamentos intracelulares são devidos àsproteínas motoras, que são divididas em dois grandesgrupos: dineínas e cinesinas, que causamdeslocamentos em associação com microtúbulos e;miosinas, que podem formar filamentos e atuam emassociação com os filamentos de actina.

Microtúbulos

São estruturas cilíndricas, muito delgadas e longas. Cadamicrotúbulo é formado pela associação de dímerosprotéicos dispostos em hélice. Esses dímeros protéicossão constituídos por duas cadeias polipeptídicas deestruturas semelhantes, mas não iguais, chamadastubulinas alfa e beta, que se unem para formar os dímeros.

Os microtúbulos estão em constante reorganização,crescendo em uma das suas extremidades graças àpolimerização (extremidade mais), e diminuindo naoutra extremidade, onde ocorre a despolarização(extremidade menos). A polimerização desses dímerosde tubulina para formar o microtúbulo é regulada pelaconcentração de íons cálcio e pelas proteínasassociadas aos microtúbulos (MAPs).

Os microtúbulos participam da movimentação decílios e flagelos, transporte intracelular de partículas,deslocamentos dos cromossomos na mitose,estabelecimento e manutenção da forma das células.

Diversas moléculas agem sobre os microtúbulos,por exemplo, a colchicina se combina especificamentecom dímeros de tubulina e causa o desaparecimento

A estrutura esquelética apresentada pelascélulas intervém na organização celular, assimcomo os processos de movimentação.

33dos microtúbulos menos estáveis, como os do fusomitótico. Quando o complexo colchicina-tubulina éintegrado no microtúbulo, impede a adição de novasmoléculas de tubulina na extremidade (+) domicrotúbulo, como a despolimerização na extremidade(-) não cessa, o microtúbulo se desintegra.

Outra substância que interfere com os microtúbulosé o taxol, porém seu efeito molecular é contrário aoda colchicina. O taxol acelera a formação demicrotúbulos e os estabiliza, interrompendo adespolimerização, assim, toda a tubulina docitoplasma se polimeriza em microtúbulos estáveis,não havendo tubulina livre para formar osmicrotúbulos do fuso e a mitose não se processa.

O taxol é empregado no tratamento de tumoresmalignos, por sua capacidade de impedir a formação dofuso mitótico, atuando como um poderoso antimitótico.

A vincristina e a vimblastina, que agem de modosemelhante à colchicina, são drogas também usadasno tratamento de tumores malignos, porque impedema formação dos microtúbulos do fuso mitótico,interrompendo a divisão celular.

Filamentos de Actina

Os filamentos de actina são formados por duascadeias em espiral de monômeros globosos da proteínaactina G que se polimerizam, lembrando dois colaresde pérolas enrolados, formando uma estruturaquaternária fibrosa (actina F).

São muito abundantes no músculo, porém sãoencontrados em menor quantidade no citoplasmade todas as células.

Os filamentos de actina participam da formaçãode uma camada situada imediatamente por dentroda membrana plasmática, chamada córtex celular, oqual é importante para reforçar a membrana

plasmática, que é muito frágil, e participa dosmovimentos celulares, como os movimentosamebóides e a fagocitose.

Diversas drogas influem sobre a estrutura dosfilamentos de actina, como as citocalasinas e asfaloidinas (extraídas de fungos). Essas drogas impedemos movimentos celulares dependentes de actina.

Filamentos Intermediários

Esses filamentos são mais estáveis que os filamentosde actina e microtúbulos, e não são constituídos pormonômeros precursores que constantemente seagregam e se separam.

Os f i lamentos in termediár ios não têmparticipação direta na contração celular, nem nosmovimentos de organelas, sendo elementosestruturais. São abundantes nas células quesofrem atrito, como as da epiderme. Também sãofrequentes nos axônios e em todos os tipos decélulas musculares. As células que se multiplicammui to f requentemente são desprovidas defilamentos intermediários.

Todos os filamentos intermediários têm a mesmaestrutura, sendo constituídos pela agregação demoléculas alongadas, cada uma formada por trêscadeias polipeptídicas enroladas em hélice. Asproteínas fibrosas que compõem os filamentosintermediários são: queratina, vimentina, proteínaácida fibrilar da glia, desmina, laminina e proteínasdos neurofilamentos.

Os filamentos intermediários são específicos paraos diversos tecidos, o que tem sido utilizado paracaracterizar, nas biopsias de tumores e suasmetástases, os tecidos de origem, informaçãoimportante para orientar o tratamento. Por exemplo,a detecção de queratina indica que o tumor é deorigem epitelial.

3.2 – 3.2 – 3.2 – 3.2 – 3.2 – Biologia Molecular do Músculo

O filamento de actina associa-se com a proteínasmotora miosina para formar estruturas contráteis. Amolécula de miosina é grande, tem forma de bastãosendo formada por dois peptídios enrolados em hélice.Numa de suas extremidades a miosina apresenta umasaliência globular, a cabeça, que possui locaisespecíficos para combinação com ATP e é dotada deatividade atpásica, participando diretamente natransolução da energia química em energia mecânica,durante a contração muscular.

O mecanismo da contração muscular depende dainteração da miosina com o filamento de actina. Nomúsculo em repouso, a miosina não pode se associara actina, porque o sítio de ligação da actina com amiosina está encoberto pelo complexo troponina-tropomiosina. Porém, quando a célula muscular éestimulada, ocorre a entrada de cálcio no citoplasma.Esse cálcio estava armazenado nas vesículas doretículo sarcoplasmático. Quando há disponibilidadede íons Ca2+, estes se combinam com a troponina, isso

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Exercícios de Fixação

1 - Complete:a) O complexo de proteínas filamentosas que se estende através do citoplasma é chamado de

______________________________.

b) Em muitas células a estabilidade dos microtúbulos é determinada por___________________________________________________________.

c) Nos movimentos intracelulares e na determinação da morfologia celular, destacam-se:__________________________________e os _____________________.

2 - Indique falso (F) ou verdadeiro (V) nas seguintes afirmativas:a) _____ Filamentos de actina, microtúbulos e filamentos intermediários possuem diferentes arranjos e composição

nas células.

b) _____ Microtúbulos são estruturas altamente dinâmicas.

c) _____ A distribuição dos organóides citoplasmáticos é influenciada pela organização dos elementos docitoesqueleto.

d) _____ O citoesqueleto exerce forças e movimentos de uma forma geral sem, contudo, ocorrerem transformaçõesquímicas estruturais.

3 - Identifique os filamentos intermediários típicos de células:a) epiteliais: ________________________

b) conjuntivas: _______________________

c) neurônios: ________________________

d) células gliais: ________________________

4 - Explique como os microtúbulos estão relacionados com a divisão celular.

5 - Cite:a) proteínas motoras que se associam com os microtúbulos:

b) proteínas motoras que se associam com os filamentos de actina:

Atividades Complementares

1 - Descreva e faça um desenho esquemático dos componentes do citoesqueleto no citoplasma das células animais.

2 - Faça uma relação das funções do citoesqueleto.

3 - Realize uma pesquisa sobre a unidade contrátil das células musculares estriadas, em seguida, faça umdesenho esquemático e explique como ocorre a contração muscular.

empurra a molécula de tropomiosina mais para dentrodo sulco da actina F; em conseqüência, ficam expostosos locais de ligação dos componentes globulares daactina, que fica livre para interagir com as cabeçasdas moléculas de miosina. Dessa forma, ocorre ainteração da miosina com a actina, a qual édependente de energia (ATP), ocorrendo também, odobramento da cabeça móvel da miosina (também

dependente de ATP). Como a actina está associadaà miosina, o movimento da cabeça da miosina empurrao filamento da actina, promovendo o seu deslizamentosobre a miosina. À medida que as cabeças da miosinamovimentam a actina, novos locais para a formaçãodas pontes actina-miosina aparecem, promovendoassim o encurtamento do sarcômero, o que leva àcontração muscular.

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SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E SÍNTESE DESISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E SÍNTESE DESISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E SÍNTESE DESISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E SÍNTESE DESISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E SÍNTESE DEPROTEÍNASPROTEÍNASPROTEÍNASPROTEÍNASPROTEÍNAS

UNIDADE IV

O citoplasma, antes do advento da microscopiaeletrônica, era considerado como carente de qualquerestrutura. Porém, com o surgimento dessa forma demicroscopia, pôde-se comprovar a existência de um amplosistema de membranas, denominado de sistema deendomembranas. Dentre suas inúmeras funçõesencontram-se processos vitais relevantes para as células.

O Sistema de Endomembranas é um dos maiorescompartimentos celulares. É composto por cisternas,sáculos e túbulos que se comunicam através de vesículas transportadoras. Uma vesícula transportadorabrota da membrana da organela doadora, trafega pelo

citosol e se funde na membrana da organelareceptora; deste modo, não só o conteúdo davesícula, mas também, a sua membrana, é transferidaà organela receptora.

As organelas que compõem o Sistema deEndomembranas são formadas por membranas bilipídicassimilares à Membrana Plasmática. São elas: retículoendoplasmático granular (REg), retículo endoplasmáticoliso (REl), complexo de Golgi, endossomos, lisossomos eperoxissomos. A parte externa da membrana de cadaorganela, relacionada com o Citosol, é chamada facecitosólica e a interna, face luminal.

O retículo endoplasmático é uma organelamembranosa, com um padrão heterogêneo em diversostipos celulares. O seu reconhecimento só foi possívelcom o surgimento da microscopia eletrônica, querevelou uma rede constituída por túbulos e vesículas,permeando o citoplasma, e que passou a seridentificada como retículo endoplasmático.

Todas as membranas do retículo endoplasmático sãoformadas por uma bicamada de lipoproteínas, com umpadrão de organização semelhante ao da membranaplasmática, sendo porém mais delgada. Essasmembranas possuem faces que estabelecem contatoscom domínios diferentes. A face citoplasmática entraem contato com os constituintes do citoplasma; a faceluminal é voltada para o interior das unidadesformadoras do retículo endoplasmático.

O retículo endoplasmático pode ser constituídopor cisternas achatadas, interconectadas,associadas a ribossomos, como também pode seapresentar como um sistema de túbulosanastomosados permeando o citoplasma.

4.1 - 4.1 - 4.1 - 4.1 - 4.1 - Retículo Endoplasmático

As funções dos retículos diferem em conseqüênciado conteúdo enzimático que cada tipo apresenta.

O retículo endoplasmático granular é sítio de síntesede proteínas para exportação, glicosilação e outrosprocessos químicos.

O retículo endoplasmático liso, por apresentar umcomplemento enzimático heterogêneo em diversostipos celulares, desenvolve um maior número defunções, possuindo, contudo, uma distribuição maisrestrita. Entre suas diversas funções destacam-se:

Os ribossomos são organelas não-membranosasconstituídas por ribonucleoproteínas, e podem serencontrados em qualquer tipo celular, livres ou associadosao retículo endoplasmático granular, através de ligaçõescom proteínas receptoras (riboforinas) existentes nestetipo de retículo. Essas organelas asseguram sítioscitoplasmáticos para síntese protéica, graças à associaçãode aminoácidos através de ligações peptídicas.

• Detoxificação;• Síntese de hormônios esteróides;• Síntese de lipídeos;• Síntese de ácido clorídrico;• Armazenamento de cálcio;• Glicogenólise.

Esses padrões morfológicos definem doistipos de retículo endoplasmático. O retículoendoplasmático granular (Reg) formado porcisternas associadas a ribossomos e o retículoendoplasmático liso (Rel) constituído por umsistema tubular intensamente anastomosado.

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A identificação do complexo de Golgi foiinicialmente realizada com o uso de microscópiosópticos, através de pesquisas realizadas no final doséculo passado por Camilo Golgi, sendoposteriormente sua estrutura revelada através damicroscopia eletrônica.

A localização espacial dessa estrutura na célulapermite que venha a participar de processos detransportes e transformações dos produtos desecreção celular.

Em células animais e vegetais as unidadesformadoras são constituídas por grupos de cisternasachatadas, com formato discoidal, que se empilhamoriginando os dictiossomos que, encontram-seinterligados por um complexo sistema tubular, o quepossibilita diferentes caminhos para o produto desecreção nessa organela celular. A morfologia do

4.2 - 4.2 - 4.2 - 4.2 - 4.2 - Complexo de Golgi

(fagocitose, pinocitose e endocitose mediada porreceptor) ou de processos autofágicos. A autofagiaé um processo de digestão de material celular pelaspróprias enzimas lisossômicas.

Como responsáveis pela digestão intracelular, oslisossomos apresentam um elevado teor de enzimasdigestivas para quase todas as macromoléculascelulares. Entretanto, a complexidade enzimática doslisossomos é variável de acordo com o tipo celular, aespecialização e o grau de diferenciação.

Após a atividade das enzimas lisossômicas,algumas vezes permanecem depósitos de materiaisque resistem à ação enzimática, resultando noschamados corpos residuais que podem ou não serexocitados pelas células.

O processo de digestão intracelular pode estarrelacionado à alimentação, à eliminação deconstituintes celulares envelhecidos, neutralização daação de elementos estranhos, à diferenciação celular eà remodelação tecidual.

O complexo de Golgi é um sistemamembranoso altamente especializado elocalizado de forma temporal no curso doprocesso de secreção celular.

complexo pode apresentar variações de célula paracélula, da mesma forma que pode variar segundo oestado funcional da célula.

Cada pilha de cisterna constitui uma unidadepolarizada do complexo de Golgi, apresentando umaface de formação (CIS), que recebe o produtoprocessado pelo retículo, através de vesículas detransição e uma face de maturação (TRANS), ondebrotam os produtos de secreção transformadosquimicamente nos dictiossomos, na forma devesículas de secreção.

Funcionalmente, cada dictiossomo apresentacompartimentos com funções químicas muitodiferenciadas, capazes de promover glicosilação,sulfatação e fosforilação.

Associada à face trans dos dictiossomos, encontra-se um compartimento membranoso denominadoGERL, que representa um centro secundário detriagem para produtos processados no retículo e nocomplexo de Golgi, e que se caracteriza pelo autoteor de fosfatase ácida.

4.3 - 4.3 - 4.3 - 4.3 - 4.3 - Lisossomos e Digestão Intracelular

Os lisossomos são organelas membranosas deocorrência natural em células animais, vegetais e emprotozoários. Essas organelas apresentam umnúmero elevado de enzimas hidrolíticas, queparticipam do processo de digestão intracelular, assimcomo de mecanismo de remoção de áreas celularesnão funcionantes.

Atualmente, são conhecidas mais de cincodezenas de hidrolases lisossômicas. Essas enzimasatuam em meio ácido, mantido por um mecanismode transporte de H+ através das membranaslisossômicas.

Os lisossomos são caracterizados pelo notávelpolimorfismo, que é conseqüência dos seusdiversos estágios funcionais. Os lisossomosprimários são considerados produtos de secreçãoda célula e brotam normalmente do GERL ou daface trans dos dictiossomos; os lisossomossecundários resultam da fusão de um ou maislisossomos primários com produtos particuladosno citoplasma, oriundo de processo de endocitose

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Exercícios de Fixação

1- Indique falso (F) ou verdadeiro (V) nas seguintes afirmativas:

a) _____ O retículo endoplasmático liso apresenta um elevado teor de riboforina em suas membranas.

b) _____ O retículo endoplasmático granular é sede de segregação de proteínas e realiza inúmeros processosde modificação química sobre proteínas.

c) _____ Toda célula que sintetiza e segrega proteínas apresenta um retículo endoplasmático granularextensamente desenvolvido.

d) _____ Os ribossomos livres participam do processo de síntese de proteínas essencialmente hidrófilas.

4.5 – 4.5 – 4.5 – 4.5 – 4.5 – Síntese de Proteínas

Ocorre nos polirribossomos aderidos à membranado REg, ou nos polirribossomos livres no citoplasma.Nos polirribossomos livres, ocorre a síntese deproteínas que devem permanecer no citoplasma ouserem incorporadas pelo núcleo, mitocôndrias,cloroplastos ou peroxissomos. Nos polirribossomosaderidos à membrana do REg, ocorre a síntese deproteínas que devem permanecer no próprio restículo,ser transportadas para o aparelho de Golgi, formarlisossomos, compor a membrana plasmática ou sersecretadas da célula.

A seqüência primária das proteínas é determinadapela sequência de nucleotídeos do RNAm que irácodificá-la. Essas proteínas sintetizadas são marcadascom uma sequência de cerca de 20 aminoácidos,chamada sequência sinal.

No interior das cisternas do REg, as proteínasadquirem sua configuração tridimensional com auxílio

4.4 - 4.4 - 4.4 - 4.4 - 4.4 - Peroxissomos - Glioxissomos

das proteínas chaperones. No REg, inicia-se aglicosilação da cadeia polipeptídica (adição de açúcar).

Essas proteínas são exportadas em vesículas detransição para o aparelho de Golgi, onde ocorre aglicosilação terminal, que é responsável por parte daespecificidade dos vários tipos de glicoproteínas e,também, pelo destino final desses compostos.

Outros processos que podem ocorrer no aparelhode Golgi são sulfatação e fosforilação das proteínas.

Os níveis intracelulares de proteínas são mantidostanto pela síntese quanto pela degradação dessasmoléculas. Moléculas que não sejam mais necessárias,sintetizadas com defeito ou alteradas pelo uso, sãomarcadas pela proteína ubiquitina para seremdegradadas. Essa degradação é realizada nosproteossomos, que são acúmulos citoplasmáticos deenzimas proteolíticas.

Os pigmentos podem ser classificados comoexógenos, quando organizados fora do corpo eintrojetados para as células, através deprocessos de endocitose e endógenos, quandogerados no interior do próprio organismo, a partirde um precursor não pigmentado.

Os peroxissomos são estruturas citoplasmáticas decélulas animais e vegetais. Vistas exclusivamente àmicroscopia eletrônica, são limitadas por umamembrana de constituição semelhante à membranaplasmática e que confina em seu interior um elevadonúmero de enzimas. Essas estruturas celularesencontram-se envolvidas no metabolismo doperóxido de hidrogênio.

Os glioxissomos são estruturas semelhantes aosperoxissomos, porém são de ocorrência específicade células vegetais, participando do metabolismode triglicerídeos e da conversão de lipídeos emhidratos de carbono.

No citoplasma, ainda podem ser observados,inclusões ou pigmentos, conforme o tipo celularestudado e o seu estado funcional, caracterizando-secomo acúmulo de substâncias. Para ser classificadacomo um pigmento, uma substância tem que possuiralguma cor própria em seu estado natural.

38e) _____ A morfologia das unidades formadoras do retículo endoplasmático granular apresenta forma variável,

podendo ser constituído por vesículas ou cisternas achatadas.

f) _____ No complexo de Golgi ocorre o empacotamento e o endereçamento dos produtos de secreção celular.

g) _____ A sulfatação e a fosforilação são processos químicos desenvolvidos nos compartimentos funcionaisdo complexo de Golgi.

h) _____ A transferência de produtos segregados pelo retículo endoplasmático para o complexo de Golgi sedesenvolve através de vesículas intermediárias.

i) _____ Ao conjunto de cisternas golgianas empilhadas chamamos de dictiossomo.

j) _____ As unidades funcionais com complexo de Golgi caracterizam-se por apresentarem polarização funcional.

k) _____ Os lisossomos são organelas ricas em hidrolases ácidas que podem digerir quase todas asmacromoléculas celulares.

l) _____ Na membrana dos lisossomos existem proteínas funcionais que utilizam a energia liberada pela hidrólisedo ATP para bombear H+ para o seu interior.

m) _____ Os corpos residuais são depósitos de materiais resistentes ao processo de digestão intracelular.

n) _____ Apenas as células animais apresentam em sua organização celular lisossomos.

o) _____ A autofagia é um processo celular típico, existente apenas em células animais.

p) _____ Nos neurônios, todos os corpos residuais formados durante a digestão intracelular são eliminadospor exocitose.

Atividades Complementares

1 - Faça um desenho legendado da célula eucarionte, indicando no seu interior os componentes estudadosnessa unidade.

2 - Relacione as funções de cada organela estudada nessa unidade.

3 - Descreva, resumidamente, o mecanismo de síntese protéica.

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TRANSFORMAÇÃO E ARMAZENAMENTO DETRANSFORMAÇÃO E ARMAZENAMENTO DETRANSFORMAÇÃO E ARMAZENAMENTO DETRANSFORMAÇÃO E ARMAZENAMENTO DETRANSFORMAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE

ENERGIA. MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOSENERGIA. MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOSENERGIA. MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOSENERGIA. MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOSENERGIA. MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS

UNIDADE V

Qualquer que seja o nível de atividademetabólica de uma célula, ela precisa deenergia para realizar trabalho.

5.1 - 5.1 - 5.1 - 5.1 - 5.1 - Mitocôndrias, Cloroplasto e Processos deObtenção de Energia

2ATP 4ATP

glicose frutose 1,6-difosfato 2 gliceraldeído 3-fosfato 2 piruvato

2NADH

membrana externa, que é lisa e muito permeável; emembrana interna, que é seletiva e controla o trânsitode moléculas nos dois sentidos. Esta membranaapresenta muitas pregas, denominadas cristasmitocondriais, que aumentam a área para o sistematransportador de elétrons. Nas cristas mitocôndrias,são encontradas estruturas denominadas corpúsculoselementares. O espaço entre a membrana interna e aexterna é chamado de espaço intermembranoso. Ointerior da organela, limitado pela membrana interna,contém a matriz mitocondrial, onde estão as enzimasdo ciclo do ácido cítrico, outras enzimas, DNA e váriostipos de RNA.

Respiração Celular Anaeróbica

Processo de produção de energia, também chamadode glicólise, no qual ocorre a degradação de glicosepara a produção de ATP sem envolvimento de O-2. Arespiração anaeróbica ocorre no citoplasma da maioriadas células.

Durante a glicólise, uma molécula de glicose (comseis carbonos) é convertida em duas moléculas depiruvato (com três carbonos cada). Duas moléculasde ATP são hidrolisadas para fornecer a energianecessária nas etapas iniciais, porém quatro moléculasde ATP são produzidas nas etapas finais. A viaglicolítica é representada pela fórmula geral abaixo:

Nesta unidade, você encontrará os diferentesprocessos de transformação que as células utilizampara obterem energia que atenda às demandasmetabólicas.

Para realização de suas atividades, as células utilizama energia da quebra das ligações covalentes dasmoléculas de nutrientes. Células autotróficas, comoas células vegetais e algumas bactérias, sintetizammoléculas orgânicas, a partir de moléculas inorgânicase da energia solar. As demais células são chamadasheterotróficas e não são capazes de sintetizarmoléculas orgânicas usando como substratomoléculas inorgânicas, dependendo do alimentosintetizado pelas células autotróficas.

Nas células heterotróficas, a energia dos nutrientesé liberada gradativamente e é parcialmente transferidapara as moléculas de ATP (adenosina-trifosfato), quecontêm ligações ricas em energia. A outra parte édissipada na forma de calor usado para manter atemperatura do organismo.

As moléculas energéticas mais usadas pelas célulassão os ácidos graxos e a glicose.

Nas células animais, o ATP pode ser produzido deduas formas: respiração aeróbica e respiraçãoanaeróbica.

Mitocôndria e Produção de Energia

As mitocôndrias são organelas arredondadas oualongadas, presentes em locais que precisam de muitaenergia. São constituídas por duas membranas:

40A glicólise envolve uma seqüência de dez reações

enzimáticas, cada uma delas produzindo um açúcarintermediário diferente e catalisadas por umaenzima diferente.

A natureza, em etapas desse processo, permite que aenergia da oxidação seja liberada em pequenasquantidades. A maior parte dessa energia pode, então,ser armazenada em moléculas transportadoras, em vezde ser totalmente liberada na forma de calor.

Parte da energia liberada na oxidação é utilizadadiretamente na síntese de moléculas de ATP a partir deADP+Pi e, parte é retida nos elétrons sob a forma dostransportadores de elétrons de alta energia, o NADH.Duas moléculas de NADH são formadas pela oxidaçãode uma molécula de glicose durante a glicólise. Nosorganismos aeróbicos essas moléculas doam os seuselétrons à cadeia transportadora de elétrons damembrana mitocondrial interna. Estes elétrons passampor essa cadeia até o O2, formando H2O, e o NAD+

formado é usado novamente na glicólise.

Na maioria das células animais e vegetais, a glicóliseé apenas um prelúdio para o estágio final da oxidaçãototal das moléculas energéticas, assim, o piruvatoformado durante a glicólise é transportado para asmitocôndrias, onde é convertido em CO2 e H2O.

Para os organismos anaeróbicos, que não utilizam oO--2, a glicólise é a principal fonte de ATP. Emanaerobiose, o piruvato e os elétrons do NADHpermanecem no citosol. O piruvato é convertido emprodutos que são excretados pela célula através dedois processos principais: fermentação alcoólica efermentação lática.

Na fermentação alcoólica, os piruvatos sãoconvertidos em álcool etílico. Na fermentação lática,os piruvatos são convertidos em ácido lático.

Durante o esforço muscular prolongado o O2 quechega ao músculo não basta para fornecer a energianecessária, dessa forma, as células muscularespassam a realizar a fermentação lática, havendoacúmulo de ácido lático que produz dor, cansaço ecãibras. Parte do ácido lático é levada pela correntesanguínea para o fígado, onde será convertida emglicose. Outra parte permanece no músculo, sendooxidada aerobicamente durante o repouso, quando acélula volta a dispor de O2.

Além disso, no repouso a célula muscular produz umexcesso de ATP, o qual passa sua energia para outrocomposto, a fosfocreatina, que fica armazenada nacélula. Em caso de necessidade, a fosfocreatina cedeenergia para a produção de ATP e este é usado para otrabalho muscular.

Respiração Celular Aeróbica

A respiração aeróbia é o processo pelo qual a energiaarmazenada em moléculas orgânicas (glicose e ácidosgraxos, principalmente) é liberada com a participaçãodo oxigênio.

O processo de respiração aeróbia compreende trêsetapas básicas: glicólise, ciclo do ácido cítrico ecadeia respiratória.

a) GlicóliseConsiste na transformação da glicose (açúcar de seis

carbonos) em duas moléculas de ácido pirúvico (piruvato),com três carbonos. Essa quebra da molécula ocorre nocitoplasma e é necessária para que o composto possapenetrar na mitocôndria e dar continuidade ao processo.

Como já descrito anteriormente, para que ocorra aglicólise, são consumidos dois ATPs utilizados para aativação da molécula. O processo, contudo, liberaenergia suficiente para que sejam produzidos quatromoléculas de ATP. Assim, no fim da etapa, há um saldopositivo de dois ATPs.

Após a quebra da glicose, há liberação dehidrogênios que serão captados por uma substânciachamada de NAD (nicotinamida adeninadinucleotídio), transformando-se em NADH2.

b) Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítricoAntes de entrar no ciclo de Krebs, os piruvatos

provenientes da glicólise sofrem perdas de hidrogêniose carbonos. Os hidrogênios são capturados pelo NADe transformados em NADH2 e os carbonos formam ogás carbônico (CO2). Um outro composto resultantepossui apenas dois carbonos e recebe o nome de ácidoacético ou acetil. Em seguida, o acetil reage com aenzima coenzima A e passa a ser denominado acetil-coenzima A (acetil-CoA). Esse composto ingressa nociclo de Krebs propriamente dito.

Inicialmente, o acetil-CoA une-se ao ácido oxalacético,formando o ácido cítrico e coenzima A, que permaneceinalterada e, dessa maneira, está pronta para se unir aoutro acetil. A partir daí, uma seqüência de reaçõesquímicas ocorre, com liberação de duas moléculas degás carbônico e produção de 3NADH2, 1FADH2 e 1ATP.

Tal como NAD, o FAD - flavina-adenina-dinucleotídeo - é um transportador de hidrogêniosmuito importante no processo.

c) Cadeia respiratóriaAtravés da cadeia respiratória, que ocorre nas cristas

mitocondriais, há transferência de hidrogêniostransportados pelo NAD e pelo FAD para o oxigênio,

41formando água. Quando é transportado pelo NAD, ohidrogênio, inicialmente, é doado ao FAD, havendoliberação de energia. Nessas transferências de hidrogênios,há liberação de elétrons excitados, que, a partir do FAD,vão sendo captados por aceptores intermediários,denominados citocromos. Durante essas transferências,os elétrons perdem gradativamente energia, que seráutilizada, em parte, para a formação de ATP.

Se a energia fosse liberada de uma só vez, a célula nãopoderia aproveitá-la, e o calor produzido poderia destruir acélula, por isso a produção de energia é feita em três etapas.

Na cadeia respiratória, cada NADH2 tem energiasuficiente para formar 3 ATP e cada FADH2, paraformar 2 ATP.

Considerando que uma molécula de glicose originaduas de ácido pirúvico, as etapas referentes à ativaçãodo piruvato e ao ciclo de Krebs têm seu rendimentoenergético duplicado. Rendimento energético totalobtido pela oxidação de uma molécula de glicose noprocesso de respiração aeróbia: 38 ATP.

OBSERVOBSERVOBSERVOBSERVOBSERVAÇÕES IMPORTAÇÕES IMPORTAÇÕES IMPORTAÇÕES IMPORTAÇÕES IMPORTANTESANTESANTESANTESANTES:::::

Do ponto de vista de aproveitamento de energia, avantagem da mitocôndria é enorme. Sem ela, a célulaobteria 2 mols de ATP por mol de glicose. Com amitocôndria o rendimento é muito maior.

A energia liberada na cadeia transportadora deelétrons é utilizada para o transporte de prótons da matrizpara o espaço intermembranoso, onde os prótons seacumulam. Esses prótons fluem de volta para a matriz.Através dos corpúsculos elementares, a energia dessefluxo é convertida em energia química devido à síntesedo ATP a partir do ADP, no corpúsculo elementar.

Os prótons também podem voltar à matriz, atravésde uma proteína denominada termogenina, através daqual, o fluxo de prótons dissipa 100% da sua energiacomo calor, sem síntese de ATP.

Cloroplastos

A estrutura dos cloroplastos é extremamente variável.Entretanto o seu número é regular para cada tipocelular. Nas células das folhas e vegetais superioresobservamos entre 20 e 40 unidade por células. À luzda M.E., os cloroplastos apresentam uma duplamembrana que é o envoltório, através do qual ocorremtrocas gasosas, entre a estrutura celular e o citoplasma.A matriz é um gel, presente dentro do envoltório, eque possui a maior parte das proteínas docloroplastos, além de ribossomos e DNA. Essaestrutura possui uma rede membranosa, formada pelaassociação de vesículas achatadas (tilacóides). Essasvesículas podem se empilhar originando os gramas oupodem formar uma rede tubular membranosa.

A membrana do tilacóides apresenta um padrão deorganização molecular que lembra a membranacitoplasmática, porém contém numerosas moléculas declorofila, que representam o pigmento fotossintetizadorverde dos cloroplastos. Esses pigmentos combinam-secom facilidade às proteínas existentes na membrana dostilacóides, originando complexos fotossintetizadoresonde se desenvolvem reações fotoquímicas.

Cloroplastos são plastídeos encontrados nasfolhas de plantas superiores, sendo de grandeimportância biológica, pela capacidade de realizara fotossíntese, quando então produzem ooxigênio e a maior parte da energia química que éutilizada pelas células.

Exercícios de Fixação

1 - Diferencie seres autotróficos de heterotróficos e dê exemplos de cada um deles.

2 - Quais são os principais componentes da mitocôndria?

3 - Quais são os principais componentes do cloroplasto?

4 - Explique como ocorre a respiração anaeróbica.

5 - Explique como ocorre a respiração aeróbica.

6 - Quais as vantagens e desvantagens da respiração anaeróbica? E da aeróbica?

Atividades Complementares

1 - Faça um desenho legendado da mitocôndria.

2 - Monte um quadro comparativo entre respiração anaeróbica e aeróbica.

3 - Faça um desenho esquemático do cloroplasto.

4 - Organize um texto mostrando as semelhanças e as diferenças existentes entre os cloroplastos e as mitocôndrias.

42UNIDADE VI

NÚCLEONÚCLEONÚCLEONÚCLEONÚCLEO

Enquanto que as divisões celulares já eramconhecidas desde os estudos com o M.O., a naturezado núcleo interfásico, em especial sua estrutura, sóveio a ser conhecida com o uso do M.E. e de métodosbioquímicos. Vamos conhecer a estrutura nuclear?

A presença do núcleo é a principal característicadas células eucariontes. O núcleo, geralmente, é únicoe sua forma acompanha a forma da célula. Tambémexistem células com dois ou mais núcleos, como porexemplo, as células musculares estriadas esqueléticas.

A principal função do núcleo é armazenar a informaçãogenética. A maior parte da informação genética da célulaestá acumulada no DNA do núcleo, existindo apenas umapequena porção fora dele, nas mitocôndrias (célulasanimais) e nos cloroplastos (células vegetais). Além deconter a informação genética da célula, o núcleo controlao metabolismo celular através da transcrição do DNA nosdiferentes tipos de RNA. Os RNAs são traduzidos emproteínas, que são os efetores finais da informação genética.No núcleo, ocorre também a duplicação do DNA.

O núcleo é uma estrutura limitada por membrana, quecontém componentes específicos relacionados com a suaatividade. Dessa forma, os componentes do núcleo são:envoltório nuclear, cromatina, nucleoplasma e nucléolo.

Envoltório Nuclear ou Carioteca

O envoltório nuclear separa o conteúdo do núcleodo citoplasma, sendo responsável pela manutençãodo núcleo como um compartimento distinto.

O envoltório nuclear é constituído por duas membranase um número variável de poros que controlam o trânsitode macromoléculas entre o núcleo e o citoplasma. Essesporos nucleares se formam pela fusão da membrananuclear interna com a externa. Células com alta atividadede síntese protéica possuem maior quantidade de porospor unidade de área da superfície do envoltório nuclear.Por outro lado, células com baixa atividade metabólica,têm quantidade de poros significativamente menor.

Os poros não são orifícios que permitem o livretrânsito de macromoléculas, ou seja, o intercâmbionúcleo-citoplasma é seletivamente regulado, pois,

6.1 - 6.1 - 6.1 - 6.1 - 6.1 - Núcleo

associadas a esses poros, existem estruturas compostaspor cerca de 100 proteínas, denominadas denucleoporinas, as quais constituem o complexo do poro.Dessa forma, moléculas com até 9mm de diâmetroatravessam rapidamente o complexo do poro nos doissentidos. Tais moléculas se difundem passivamenteatravés do complexo do poro. No entanto, a maioria dasproteínas e RNAs são grandes demais para se difundirempor esses canais. Essas macromoléculas atravessam ocomplexo do poro por um processo que consome energia,no qual as proteínas e RNAs devem ser reconhecidos e,então, transportados seletivamente.

Nucleoplasma

O nucleoplasma é constituído por uma soluçãoaquosa de proteínas, RNAs, nucleosídeos,nucleotídeos e íons, onde também são encontradosos nucléolos e a cromatina.

A maioria das proteínas encontradas nonucleoplasma são enzimas envolvidas com aduplicação e transcrição do DNA.

Cromatina

Nas células eucariontes, o DNA está complexadocom proteínas específicas, constituindo o quechamamos de cromatina. Dessa forma, o materialgenético, nas células eucariontes, encontra-se naforma de cromatina.

A cromatina pode se apresentar condensada, quandoclassificada como heterocromatina ou poucocondensada, quando classificada como eucromatina.

No núcleo em divisão, a cromatina está altamentecompactada, constituindo os cromossomos. Assim, acromatina e os cromossomos representam dois aspectosmorfológicos e fisiológicos da mesma estrutura.

A interfase é um período sem divisão, emque as células desempenham diferentesfunções, com um alto nível de especialização.

43Nucléolo

O nucléolo é o local de síntese do RNA ribossômico.

Os nucléolos são estruturas esféricas e não envolvidaspor membrana. Podem ser observados ao microscópiode luz, apresentando tamanho variável, de acordo com otipo celular e o estado funcional da célula. O tamanhodos nucléolos geralmente está relacionado com a

intensidade de síntese protéica que ocorre no citoplasma.As células que sintetizam proteínas ativamente têmnucléolos maiores que outros tipos celulares. O núcleodas células apresenta, geralmente, apenas um nucléolo.

A função primordial dos nucléolos é sintetizaros ácidos nucléicos existentes nas estruturasdos ribossomos.

Exercícios de Fixação

1 - Indique falso (F) ou verdadeiro (V), nas seguintes afirmativas:

a) _____ Os complexos de poros são estruturas do envoltório, que regulam o intercâmbio entre núcleo e citoplasma.

b) _____ A membrana externa do envoltório caracteriza-se por apresentar ribosomas aderidos.

c) _____ A morfologia do núcleo em parte é determinada pelo arranjo da matriz nuclear.

d) _____ Nos nucléolos ocorre a síntese e o processamento de ácidos nucleicos importantes para organizaçãomolecular dos ribosomas.

Atividades Complementares

1 - Faça um desenho da celular eucarionte, enfatizando o núcleo e indicando os seus componentes.

2 - Descreva os componentes do núcleo.

44

CICLO CELULARCICLO CELULARCICLO CELULARCICLO CELULARCICLO CELULAR

UNIDADE VII

Nesta unidade, você identificará as característicasdos processos de divisão celular e verá que é umfenômeno complexo que envolve a separação domaterial celular entre as células-filhas, e que todofenômeno de transformações morfológicas inicia-secom transformações a nível molecular.

Dois processos de divisão celular podem ser vistos:

Ciclo celular é o período que compreende asmodificações ocorridas em uma célula, desde a suaformação até a sua próxima divisão em duas células-filhas, sendo essencial para o desenvolvimento normale para a reposição de células do indivíduo.

A proliferação celular, que ocorre por duplicação decélulas preexistentes é responsável pela reposição decélulas mortas e pela regeneração de partesdanificadas de tecidos e órgãos. As células não morremsó como resultado de lesões, mas também por umprocesso fisiológico normal, chamado de apoptose,que é a morte celular programada. Por esse mecanismo,o organismo controla e mantém constante o númerode células nos tecidos e órgãos, livra-se de célulasdanificadas e elimina células indesejáveis e nãopermanentes de tecidos em desenvolvimento durantea morfogênese. Dessa forma, tanto o desenvolvimento,quanto a manutenção dos tecidos e órgãos no adulto,dependem de um balanço cuidadosamente reguladoentre proliferação celular apoptose.

Por outro lado, existem células cuja formação não se dáatravés do ciclo celular típico. A formação das célulassexuais ou gametas dos organismos que se reproduzemsexuadamente não é cíclico. Tais células formam-se atravésde uma divisão celular reducional, denominada meiose.

7.1 - 7.1 - 7.1 - 7.1 - 7.1 - Mitose e Meiose

No transcorrer da divisão celular, todo o materialnuclear sofre alterações morfológicas e funcionaissignificativas. O núcleo perde seu envoltório nucleare toda a cromatina se mistura com os constituintescitoplasmáticos. Desenvolve-se um intenso processode espiralação de toda cromatina que resulta naindividualização dos cromossomos. Neste processo,participam proteínas reguladoras.

Os cromossomos passam a ser identificadosfacilmente em microscopia óptica, sendo constituídospor duas cromátides presas por um centrômero. Estaestrutura divide as cromátides em dois braços,propiciando uma classificação dos cromossomossegundo a localização do centrômero. Dessa formapodem ser classificados em: acrocêntrico,submetacêntrico e telocêntrico.

O ciclo de vida de uma célula é marcado pelaalternância de períodos de divisão celular e porestágios em que as células não estão sofrendo divisão,esse período é chamado de interfase. Neste últimoestágio podemos identificar três fases G1 (gap 1), S(síntese) e G2 (gap 2).

Gap 1 (G1) é o período em que as células apresentamintensa atividade de síntese de RNA e de proteínas, nessafase ocorre um aumento marcante do citoplasma nas célulasrecém-formadas. G1 é a fase mais variável em duração.

No início da fase G1, em resposta a sinais externos, acélula pode continuar o ciclo celular, passando para afase seguinte, ou pode assumir um estado quiescente,chamado G0. Essas células são desprovidas de fatoresde crescimento e mantém um metabolismo baixo. Desseestado, a célula pode voltar ao ciclo, mediante estímulo(hormônios de crescimento ou estímulo mecânico,como lesão). A célula retorna ao ciclo, em um pontoanterior ao ponto de restrição (R), que é um importanteponto de controle do ciclo celular que existe no finalde G1. O ponto de restrição impede a progressão dociclo em condições desfavoráveis ou insatisfatórias.Quando o ponto R é ultrapassado, a célula atravessaas demais fases do ciclo até que duas células-filhasidênticas sejam formadas ao final da mitose.

No período S, ocorre a duplicação do DNA. É umponto de não retorno do ciclo, que levanecessariamente à mitose. A duplicação do DNA, que

A mitose, processo de divisãocaracterístico das células somáticas, e ameiose, que é uma divisão celular especialque ocorre apenas com as célulasgerminativas de certos organismos.

45acontece na fase S, ocorre de modo semiconservativo,isso é, as cadeias da dupla hélice de DNA se separame, a partir de cada uma delas, é sintetizada uma novacadeia, duplicando a molécula original.

Gap 2 (G2) é o período em que ocorrem ospreparativos necessários para a próxima mitose, porém,nem todos são conhecidos. Ocorre discreta síntese deRNA e de proteínas que são essenciais para a mitose.Ocorre o acúmulo e ativação do fator promotor dematuração (MPF), considerado o regulador geral datransição de G2 para mitose, induzindo a entrada nacélula em mitose e sendo responsável por quatroeventos: 1) condensação cromossômica; 2) rupturado envoltório nuclear; 3) montagem do fuso mitóticoe; 4) degradação da proteína ciclina.

Depois que a célula passa pelas três fases dainterfase, o núcleo entra no processo de divisãoou mitose.

De acordo com as principais alterações morfológicase a movimentação dos cromossomos durante oprocesso de divisão, a mitose é dividida em quatrofases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

A prófase é caracterizada pela condensação dacromatina, desorganização dos nucléolos, migraçãodos pares de centríolos para os pólos celulares,formação de alguns fusos e a fragmentação doenvoltório nuclear. A metáfase caracteriza-se por maiscondensação das cromátides, complementação daformação dos fusos do aparelho mitótico e pelalocalização dos cromossomos na porção média dascélulas. Na anáfase ocorre a ruptura do centrômero e oinício da migração dos cromossomos para os pólos

das células. A telófase marca a etapa final do processode divisão mitótica, ocorrendo a reconstrução doenvoltório nuclear, desespiralação das fibrascromatínicas, reorganização dos nucléolos edesestruturação do sistema microtubular mitótico.

Durante a telófase observamos diferentes aspectosmorfológicos quando comparamos células animais evegetais. Nas células animais, ocorre uma constriçãoa nível medial, em conseqüência da contração de umcinturão filamentoso existente nesta região. Nas célulasvegetais, durante a telófase, forma-se um agregado devesículas na região mediana, oriundas do complexode Golgi, que por um processo de fusão originam umaplaca celular, responsável pela bipartição da célula.

A divisão meiótica possui aspectos especiais, poisconsiste em duas divisões sucessivas, que resultamem células germinativas com um padrão cromossomialque corresponde à metade da espécie.

A prófase da meiose é longa e marcada por permutaentre os cromossomos homólogos. Na anáfase, daprimeira fase da divisão, não ocorre ruptura docentrômero, havendo apenas separação decromossomos homólogos. Isto gera uma redução donúmero de cromossomos por células-filhas.

A interação entre as cromátides dos cromossomoshomólogos, observadas durante a prófase da primeiradivisão, gera uma troca de genes nos locais depermuta, aumentando a variabilidade genética dosindivíduos nas populações.

A mitose é um processo de divisão celular,marcado por etapas segundo as característicasmorfológicas apresentadas pela célula.

A meiose é um processo de divisão celularque promove uma redução no número decromosomas das células-filhas; nesteaspecto difere fundamentalmente da mitose.

Exercícios de Fixação

1 - Complete as frases abaixo:

a) A prófase de um processo meiótico difere da prófase do processo mitótico, pois no primeiro caso caracteriza-se por apresentar o _________________________.

b) A proliferação celular que ocorre nos processos de reparação de tecidos desenvolve-sepor____________________.

c) Os movimentos apresentados pelos cromossomos são controlados pelos ______________ cromossomiais.

2 - Indique falso (F) ou verdadeiro (V) nas seguintes afirmativas:

a) _____ Antes das células ingressarem em um processo de divisão celular, ocorre a duplicação dos centrômeros.

b) _____ No início da divisão celular ocorre a fragmentação do envoltório nuclear.

46c) _____ Os cromossomos apresentam-se no máximo de sua espiralação, no início do processo de divisão

celular.

d) _____ Os gametas, sendo células haplóides, são formadas através de processos mitóticos estabelecidosem orgãos gonadais.

Atividades Complementares

1 - Comente a importância do ciclo celular.

2 - Faça um esquema demonstrando as etapas do ciclo celular.

3 - Faça desenhos de uma célula animal se dividindo por mitose.

47

Os diferentes tipos celulares evoluíram após sucessivastransformações, a partir dos três folhetos embrionários.Algumas questões surgem quando tentamos esclareceresses processos. Como um elevado número de célulascom funções distintas puderam evoluir? Quais foram osmecanismos que propulsionaram essas transformações?

UNIDADE VIII

DIFERENCIAÇÃO E DESENVDIFERENCIAÇÃO E DESENVDIFERENCIAÇÃO E DESENVDIFERENCIAÇÃO E DESENVDIFERENCIAÇÃO E DESENVOLOLOLOLOLVIMENTVIMENTVIMENTVIMENTVIMENTO CELULARO CELULARO CELULARO CELULARO CELULAR

Com esses questionamentos, procure compreendercomo o autor apresenta algumas idéias acerca dastransformações que as células sofrem durante o seudesenvolvimento.

Iniciemos esta lição verificando que a grandediversidade no desenvolvimento dos seres vivosrequer a participação de mecanismos de modulaçãodo comportamento de grupos celulares. Isto nospermite entender porque a organogênese emalguns aspectos é espécie-específ ica. Odesenvolvimento embrionário de diferentesespécies segue caminhos distintos. Algumasespécies apresentam no seu desenvolvimento umafase larvar, que após um estágio transitório demetamorfose transforma essa primeira edição emum indivíduo adulto. Quando menciono larva,como uma primeira edição do ser, é porque nesteestágio de desenvolvimento encontramoscaracterísticas estruturais e funcionais típicas, porvezes não observadas na forma adulta.

O desenvolvimento de um organismo multicelularrequer inúmeros processos de ordem celular quepodem gerar novas formas de expressão celular. Aproliferação celular, a diferenciação celular, a migração,a apoptose e a morfogênese são alguns dos processosque vão intervir no desenvolvimento de organismos.

8.1 - 8.1 - 8.1 - 8.1 - 8.1 - Diferenciação e Desenvolvimento

O desenvolvimento de cada tipo celular começa comcélulas pluripotenciais, que vão se comprometendo a cadadivisão com um tipo de linhagem celular. Essecomprometimento funcional, que as células vãoadquirindo a cada seqüência de divisão celular, é chamadode diferenciação celular. Muitas hipóteses sãoformuladas para caracterizar tal processo. Todavia, ahipótese da expressão gênica é a mais adequada paraexplicar como ocorre a determinação do padrão deexpressão metabólico das células. Dentro deste contexto,observamos vários processos, como a proliferação celulare a morte celular programada (apoptose).

No processo de diferenciação celular, por vezes,ocorre um novo padrão na configuração espacial dascélulas (morfogênese); contudo, pouco se sabe aindacomo os elementos indutores do processo atuamprecisamente, da mesma forma que nodesenvolvimento de inúmeros processos patológicos.

A divisão celular é um processo primordial parao desenvolvimento. Entretanto, requer a ação devários agentes indutores: fatores de crescimento,fatores mitogênicos e a interferência de proteínasda matriz celular.

Exercícios de Fixação

1- Indique falso (F) ou verdadeiro (V) nas seguintes afirmativas:a) _____ A diferenciação celular nos organismos multicelulares começa após o desenvolvimento embrionário.

b) _____ Diferenciação celular deve ser vista como um processo que capacita certos tipos celulares aoriginarem outros tipos.

c) _____ Uma característica marcante das células muito diferenciadas é a grande potencialidade que apresentampara se dividir.

d) _____ O processo de diferenciação celular é controlado por informações de ordem genética.

48e) _____ Os elementos que controlam a diferenciação celular podem ser de origem intra e extracelular.

f) _____ A diferenciação celular normalmente resulta em um aumento da eficiência do trabalho celular.

g) _____ O processo de diferenciação celular dos neurônios é extremamente instável.

Atividades Complementares

1 - Realize uma análise crítica sobre a importância do processo de diferenciação celular para o desenvolvimentodos seres multicelulares.

2 - Faça uma pesquisa sobre os mecanismos celulares responsáveis pela diferenciação celular.