As células são as unidades estruturais e funcionais dos seres vivos. Existem dois tipos básicos de células:
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Procarionte: geralmente apresentam parede celular, não possuem envoltório nuclear, nem histonas (proteínas que enovelam o material genético), nem organelas citoplasmáticas envolvidas por membrana. Por ex. bactérias.
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Eucarionte: constituem os demais seres vivos; tem núcleo celular envolvido por dupla membrana, histonas associadas ao DNA, citoplasma dividido em compartimentos por membranas.
1. Células Eucariontes
Podem sofrer diferenciação (modificações bioquímicas, morfológicas e funcionais em que uma célula indiferenciada se transforma em uma célula capaz de executar funções com grande eficiência, ou seja, funções além das básicas para a sobrevivência, como uma célula intestinal que absorve nutrientes e sintetiza enzimas), um processo que depende da ativação de genes e é precedido pela síntese de proteínas.
Tem duas partes fundamentais:
1.1. Citoplasma ou Citosol
É um gel aquoso, fluido que contém grande quantidade de água e várias moléculas e organelas distintas. Seu constituinte mais externo é a MEMBRANA PLASMÁTICA. É no citosol que ocorrem várias reações químicas, como aquelas responsáveis por parte do metabolismo celular.
1.2. Núcleo
É o centro de controle de todas as atividades celulares. Contém cromossomos, ou seja, o genoma (informações genéticas codificadas no DNA). Sintetiza e processa todos os tipos de RNA. O núcleo varia a depender do tipo de célula, mas em geral apresenta-se arredondado, de forma única e central, mas existem células que podem ser multinucleadas e/ou apresentar o núcleo em sua periferia. É composto pelo ENVOLTÓRIO NUCLEAR ou CARIOTECA (duas membranas separadas pela cisterna perinuclear e que contém complexos de poros, para evitar a total impermeabilidade à íons e outras moléculas), pela CROMATINA (dividida em heterocromatina - hélice de DNA muito compactada e é inativa - e eucromatina - filamento de DNA não condensado e capaz de transcrever genes -, podendo se associar às histonas), pelo NUCLÉOLO (formações, principalmente de RNA ribossomal, responsáveis pela produção de ribossomos), pela MATRIZ NUCLEAR e pelo NUCLEOPLASMA (contém água, íons, aminoácidos e outras estruturas que preenchem o espaço entre os outros elementos do núcleo).
2. Tipos de Proteínas de Membrana
A membrana plasmática detém uma seletiva permeabilidade às moléculas lipossolúveis e pequenas moléculas sem carga que conseguem atravessar tal barreira através de difusão simples. Assim, todas as outras moléculas que necessitam penetrar essa barreira necessitam de facilitadores para conseguir penetrar a célula. Esses facilitadores são proteínas integrais de membranas, as quais estão fixas na bicamada lipídica e são conhecidas como proteínas de transporte.
Duas classes de proteínas de transporte são na literatura:
2.1. Proteínas Carreadoras
As proteínas carreadoras transferem moléculas hidrossolúveis. São dotadas de uma alta seletividade, onde, frequentemente, transportam apenas um tipo de molécula. Quando uma determinada molécula se liga à proteína de transporte, ela sofre modificações em sua conformação espacial e transfere a molécula para o outro lado da membrana plasmática. Além disso, as proteínas carreadoras têm duas modalidades de atuação podendo utilizar energia (ATP) para realizar o transporte (bomba para Na+/K+ ou Na+/K+ ATPase) ou não (transportadores de sódio/glicose – SGLT1).
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Uniporte: consiste em proteínas transportadoras que transportam um único tipo de soluto de um lado ao outro da membrana plasmática (denominadas uniportes). São exemplos desses solutos glicose, frutose, ureia e Fe³+.
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Simporte ou co-transporte: realizado pelos simportes ou cotransportadores, também chamado de co-transporte consiste em um transporte acoplado (transporte no qual a transferência de um soluto é dependente de um segundo soluto) no qual há a transferência simultânea de um segundo soluto na mesma direção do primeiro, utilizando da energia proveniente do gradiente eletroquímico de um dos solutos (geralmente um íon) para “impulsionar” a passagem do outro soluto contra seu gradiente de concentração eletroquímico. Como exemplo, nas células epiteliais renais, o Na+ induzido pelo seu forte gradiente eletroquímico tende a mover-se para o interior da célula, com isso, o açúcar ou aminoácido é “arrastado” para o interior da célula junto com o íon.
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Antiporte ou contra-transporte: realizado pelos antiportes ou permutadores, também chamado de contra-transporte, caracteriza-se por um transporte acoplado (transporte em que a transferência de um soluto é dependente de um segundo soluto) no qual há transferência simultânea de um segundo soluto em direção oposta do primeiro, utilizando da energia de um dos solutos (geralmente um íon) para movimentar o segundo soluto contra o seu gradiente de concentração, semelhante ao simporte. Um exemplo desse tipo de transporte é um dos mecanismos de regulação do pH citosólico, o qual participa o permutador Na+/H+, que utiliza a energia armazenada no gradiente de sódio para bombear o excesso de H+ que está no interior para fora da célula, acoplando assim um influxo (entrada) de sódio à um efluxo (saída) de H+.
** Simporte e Antiporte são classificados como transportes ativos secundários, uma vez que são baseados em carreadores dirigidos por íons. Enquanto os que são mediados por ATP são classificados como transporte ativo primário.
2.2. Proteínas Canais
As proteínas canais também transferem pequenas moléculas hidrossolúveis. Geralmente, são canais constituídos de proteínas transmembranas (um tipo de proteína integral) que possuem domínios nas duas faces da membrana plasmática. Os canais são seletivos para íons e são regulados de acordo com as necessidades da célula, podendo apresentar, por exemplo, portões de inativação que fecham o poro aquoso e impedem o transporte dos íons pela membrana. As proteínas canais podem ser reguladas de maneiras diferentes: por potenciais de membrana (p. ex., canais iônicos regulados por voltagem nos neurônios), por neurotransmissores (p. ex., canais iônicos regulados por ligantes, tais como os receptores de acetilcolina nas células musculares) ou por estresse mecânico (p. ex., canais iônicos regulados mecanicamente na orelha interna).
3. Tipos de Transportes de Membrana
3.1. Transporte Passivo
Sem gasto de energia (ATP). O transporte acontece quando existe um gradiente químico ou de concentração para determinada substância, ou seja, tal substância deve estar mais concentrada em um dos lados da membrana plasmática. Existem dois tipos de transporte passivo:
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DIFUSÃO SIMPLES - sem gasto de energia para que o transporte aconteça, basta existir um gradiente de concentração ou químico. A substância se difunde livremente pela membrana de um meio mais concentrado para um meio menos concentrado, porém, para que a difusão seja efetiva a membrana precisa ser permeável ao soluto em questão.
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DIFUSÃO FACILITADA - há participação de proteínas transportadoras, porém, sem gasto energético. A substância a ser transportada se liga a uma proteína de membrana para ser transportada a favor de seu gradiente químico ou de concentração (ex. transporte de glicose por meio das proteínas GLUT).
3.2. Transporte Ativo
Há gasto de energia, ou seja, há hidrólise da molécula de ATP para que uma substância seja transportada contra seu gradiente de concentração utilizando uma proteína transportadora; esse tipo de transporte ainda pode ser dividido em PRIMÁRIO, quando o gasto de energia é direto, ou seja, a hidrólise do ATP acontece para que a própria proteína transportadora promova o transporte de substâncias contra seus gradientes (ex: sódio/potássio ATPase ou bomba de sódio/potássio); ou SECUNDÁRIO, quando o gasto de energia é indireto, ou seja, uma proteína transportadora necessita fazer a hidrólise do ATP para gerar um gradiente de concentração para que outra proteína consiga realizar o transporte de substâncias contra seus gradientes (ex: cotransportador sódio/glicose).
3.3. Transporte de Macromoléculas por Meio da Alteração da Membrana e do Citoesqueleto
1. EXOCITOSE - fusão de vesículas do citoplasma com a membrana plasmática para expulsar o conteúdo da vesícula;
2. ENDOCITOSE (PINOCITOSE DE FASE FLUIDA) - invaginações da membrana para envolver fluido celular;
3. FAGOCITOSE - há formação de pseudópodos para formação de fagossomo;
4. ENDOCITOSE MEDIADA POR RECEPTOR - há formação de compartimento endossomal desencadeado pela ligação entre uma molécula da membrana e uma molécula externa).
O espaço entre as organelas e os depósitos contém MATRIZ CITOPLASMÁTICA ou CITOSOL (conjunto de aminoácidos, proteínas e outras substâncias, como íons). É onde se encontram: CITOESQUELETO (rede complexa de microtúbulos - encontrado no citoplasma, cílios e flagelos - filamentos de actina e filamentos intermediários - como queratina -, ou seja, proteínas estruturais que influenciam na formação da célula, movimentação de organelas e vesículas e movimentos celulares, como o movimento amebóide); ORGANELAS (mitocôndrias, ribossomos, retículo endoplasmático liso e rugoso, complexos de Golgi, lisossomos, proteassomos, peroxissomos); DEPÓSITOS ou INCLUSÕES (hidratos de carbono, pigmento, proteína, enzimas - formando os grânulos de zimogênio).
4. A Célula Eucarionte e Suas Organelas
Nas imagens a seguir temos um modelo gigante de uma célula eucarionte. CLIQUE nas setas para visualizar as descrições de suas organelas e demais estruturas.
CÉLULA EUCARIONTE
CÉLULA EUCARIONTE- VISTA 1
CÉLULA EUCARIONTE- VISTA 2
CÉLULA EUCARIONTE- VISTA 3
CÉLULA EUCARIONTE- VISTA 4
CÉLULA EUCARIONTE- VISTA 5
VÍDEO EM 360° DO MODELO DE CÉLULA EUCARIONTE
BONS ESTUDOS!!!
Todos os textos foram cuidadosamente elaborados e/ou revisados pela Profa. Dra. Giulianna R. Borges do Laboratório Morfofuncional e Microscopia da Universidade Federal de Sergipe/Campus Lagarto e membros da LAFIC e/ou monitores. Qualquer dúvida ou sugestões nos envie um email:
REFERÊNCIAS
1. ROSS H; PAWLINA M. Histologia - Texto e Atlas - Em Correlação com Biologia Celular e Molecular. 7 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016.
2. AIRES, Margarida M. Fisiologia. 4 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
3. ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 5º edição. São Paulo. Artemed, 2010.
4. JUNQUEIRA, L C U; CARNEIRO, J. Histologia Básica. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.
