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Apostila de Biologia 1. Professor: Vladimir Costa Membrana Celular A M embrana plasmática (ou celular) engloba a célula, definindo seus limites, separa o meio intracelular do ex tracelular e é o principal responsável pelo controle da saída e entrada de substâncias da célula. Ela é constituída por duas camadas lipídicas fluidas e contínuas onde estão inseridas moléculas protéicas, receptores específicos, que confere o modelo mosaico fluido. Estrutura e Composição da Membrana Celular A s moléculas lipídicas constituem 50% da massa da maioria das membranas de células animais, sendo o restante, constituído de proteínas. A s moléculas lipídicas são anfipáticas, pois possuem uma ex tremidade hidrofílica ou polar (solúvel em meio aquoso) e uma ex tremidade hidrofóbica ou não-polar (insolúvel em água). Os três principais grupos de lipídios da membrana são os fosfolipídeos, o colesterol e os glicolipídeos. Os fosfolipídeos possuem uma cabeça polar e duas caudas de hidrocarboneto hidrofóbicas (característica que confere a dupla camada lipídica). A s caudas são normalmente ácidos grax os com diferenças no comprimento, o que influi na fluidez da membrana. A s moléculas de colesterol aumentam as propriedades de permeabilidade das duplas camadas lipídicas. Ela torna a bicamada lipídica menos sujeita a deformações, e assim, diminui a permeabilidade da membrana. Os glicolipídeos aux iliam na proteção da membrana plasmática em condições adversas, como pH baix o. Sua presença altera o campo elétrico através da membrana e das concentrações dos íons na superfície da membrana. A credita-se que essas moléculas participem dos processos de reconhecimento celular, e alguns glicolipídeos propiciam pontos de entrada para algumas tox inas bacterianas. A membrana plasmática não é uma estrutura estática, os lipídios movem-se proporcionando uma fluidez à membrana. Os lipídios podem girar em torno de seu próprio eix o, podem difundir-se lateralmente na monocamada, migrar de uma monocamada para outra (flip-flop) que acontece raramente, e movimentos de flex ão por causa das cadeias de hidrocarbonetos.
A fluidez da membrana plasmática depende também da temperatura e da quantidade de colesterol, pois quanto maior a temperatura e maior quantidade de colesterol, a membrana é menos fluida. Proteínas da Membrana A s proteínas de desempenham a maioria das funções específicas das membranas. São elas que conferem as propriedades funcionais características de cada tipo de membrana. A s proteínas de membrana podem ser: Proteínas transmembrana: atravessam a bicamada lipídica e são anfipáticas. Elas podem atravessar a membrana uma única vez (proteína transmembrana de passagem única) ou então atravessando várias vez es a membrana (proteína transmembrana multipassagem. A s proteínas transmembrana podem ser em a hélice ou arranjados como barris b (figura abaix o). Podem ter a função de transportar íons, funcionar como receptores ou como enz imas. A grande maioria das proteínas de membrana multipassagem das células eucarióticas e da membrana bacteriana é formada por a hélices transmembrana, enquanto as barris b se restringem principalmente às membranas ex ternas das bactérias, das mitocôndrias e dos cloroplastos. Proteínas periféricas: se prende a superfície interna e ex terna da membrana plasmática através de vários mecanismos. Estudos realiz ados com eritrócitos (células vermelhas do sangue) revelaram que a maioria das proteínas periférica ligada a membrana dos eritrócitos, ligada ao lado citosólico da bicamada lipídica é a espectrina , uma proteína longa, fina, em forma de bastão, sendo o principal componente do citoesqueleto subjacente à membrana, mantendo a integridade estrutural e a forma bicôncava desta célula A glicoforina é uma glicoproteína transmembrana dos eritrócitos, de passagem única com a maior parte de sua massa na superfície ex terna da membrana. Sua função ainda é desconhecida. A proteína banda 3 é uma proteína multipassagem que tem a importante função de transportar O2 dos pulmões para os tecidos e aux iliar o transporte de CO2 dos tecidos para os pulmões. O CO2 é transportado no plasma sanguíneo como bicarbonato (HCO3-), a
Especializações da Membrana Microvilosidades: são prolongamentos da membrana plasmática que aumentam a superfície de absorção das células, contém um glicocálice desenvolvido e filamentos de actina, que dão sustentação. São encontrados nas células epiteliais do intestino delgado e rim. Estereocílios: são prolongamentos da superfície celular, não possuem mobilidade, aumentam a superfície de absorção das células, facilitando o transporte de água e moléculas. São encontradas em células epiteliais do epidídimo e ductos do aparelho genital masc ulino. Estruturas de adesão celular: desmossomos e junç ões aderent es Estruturas de vedação entre as células: z ônula oclusiva Estrutura de comunicação entre as células: junção comunicante O citoplasma Os componentes do citoplasma - O citoplasma é constituído por um material mais ou menos viscoso , chamado hialoplasma. Nele estão mergulhadas estruturas consideradas vivas, os orgânulos do citoplasma. Citoesqueleto são fibras de proteínas finíssimas no hialoplasma. O Hialoplasma - Quimicamente o hialoplasma é constituído de água e moléculas de proteína, formando uma dispersão que os químicos chamam de colóide. A região mais ex terna do citoplasma é o ectoplasma que é bastante viscoso. A parte interna do hialoplasma é o endoplasma ou citosol que é mais fluida e característica de colóide no estado de sol. A ciclose - É uma corrente citoplasmática orientada num certo sentido, sendo bem visível especialmente no endoplasma de muitas células vegetais. A velocidade da ciclose é aumentada pela elevação da luz e da temperatura. O movimento amebóide - É o movimento das amebas e dos glóbulos brancos que são capaz es de formar pseudópodes. Tudo se passa como o pseudópode se destruísse na parte traseira e se reconstruísse na dianteira, dessa forma a ameba se locomove. O retículo endoplasmático - São um sistema de membranas duplas, lipoprotéicas. Essas membranas constituem as vez es, sacos achatados e, outras vez es túbulos. Conhecem-se dois tipos de retículos: O retículo endoplasmático liso, constituído apenas por membranas e o retículo endoplasmático rugoso que possui aderidos ao lado ex terno das membranas grânulos chamados ribossomos. O retículo endoplasmático liso têm algumas funções bem óbvias:
- Facilitar reações enz imáticas - A s enz imas ficam associadas as sua membrana.
- Promover a síntese de lipídios na célula - O retículo produz triglicerídeos, fosfolipídios e esteróides.
- Transportar substâncias no interior da célula, desta para o meio e vice-versa - suas membranas se comunicam com a carioteca e a membrana plasmática movimentando-se.
- Regular a pressão osmótica - o retículo para regular a pressão osmótica retira o hialoplasma e armaz ena substâncias em suas cavidades.
- A rmaz ena substâncias produz idas - Os vacúolos das células vegetais são partes hipertrofiadas do retículo dessas células onde armaz enam: água, sais, açúcares e pigmentos. Quanto ao retículo rugoso além de desempenhar todas as funções do retículo liso ele ainda sintetiz a proteínas, devido a presença de ribossomos. ribosso Os ribossomos - Podem ser encontrados livremente no hialoplasma, ou então presos uns aos outros por uma fita de RNA ; neste caso são chamados polissomos ou poliribossomos. Cada ribossomo é constituído por duas subunidades. Quimicamente essas estruturas são constituídas por RNA e proteínas. Os ribossomos quando associados a uma fita de RNA , juntam os aminoácidos de citoplasma para formar cadeias de proteínas. Complexo de G olgi - O complex o de golgi de uma célula é constituído de várias unidades menores, os dictiossomos. Cada dictiossomo é composto por uma pilha de cinco ou mais sacos achatados, feitos de membrana dupla lipoprotéica, e disposto de forma regular. Nas bordas dos sacos podem ser observadas vesículas em processo de brotamento, se difere do retículo endoplasmático liso devido ao empilhamento regular dos sacos achatados enquanto os componentes do retículo se distribuem de forma irregular na célula. Os papéis do complex o de golgi:
- Secreção da célula de ácino pancreático - Os ácinos são pequenas estruturas glandulares que secretam as enz imas do suco pancreático.
- Secreção de muco das células caliciformes do intestino - Na mucosa intestinal, ex istem células especiais em forma de cálice que
produz em um liquido lubrificante e protetor, chamado muco. O muco é um material complex o, constituído principalmente por glicoproteínas ( proteínas ligadas a polissacarídeos).
- O complex o de golgi também é responsável pela secreção da primeira parede que separa duas células vegetais em divisão.
- O acrossomo do espermatoz óide é secretado pelo complex o de golgi.
- O complex o de golgi origina os lisossomos, vesículas cheias de enz imas. Lisossomo e seu papel São pequenas vesículas , que contém enz imas digestivas de todos os tipos. Essas enz imas digerem material que a célula engloba e, ocasionalmente, elementos da própria célula. A s enz imas lisossômicas são produz idas no retículo rugoso, passam para o complex o de golgi, onde são empacotadas e liberadas na forma de vesículas ( lisossomos primários). Quando uma partícula de alimentos é englobadas por endocitose, forma-se um vacúolo alimentar, um ou mais lisossomos fundem-se no fagossomo despejando enz imas digestivas nele, assim forma-se o vacúolo digestivo e as moléculas provenientes da digestão se fundem no citoplasma. O vacúolo cheio de resíduos é chamado de vacúolo residual. F unções dos Lisossomos: a) Heterofagica: substancias que entram na célula e são digeridas pelos lisossomos. Ex : fagocitose e pinocitose b) Autofágica : Os lisosssomos digerem estruturas da própria celula. Ex : organelas que perdem sua função e são digeridas ou em casos de subnutrição celular. c) Autolise: Os lisossomos rompem-se e matam as células como caso da silicose, doença pulmonar causada por inalação de pó de sílica, destruindo regiões do pulmão. Peroxissomos São estruturas em forma de vesículas, semelhantes ao lisossomos, contendo certas enz imas relacionadas a reações que envolvem ox igênio. Uma das enz imas é a catalase, que facilita a decomposição da água ox igenada em água e ox igênio. A lém disso os grandes perox issomos ex istentes nos rins e no fígado têm um importante papel na destruição de moléculas tóx icas. As mitocôndrias São pequenos orgânulos ex istentes apenas em células eucariontes. A membrana interna da mitocôndria apresenta dobras chamadas cristas mitocondriais, No interior da mitocôndria é repleto de um material de consistência fluida, chamada matriz mitocondrial. O papel da mitocôndria é a liberação de energia indispensável para o trabalho celular. Os plastos São orgânulos citoplasmáticos ex clusivo de células vegetais. Os plastos podem ser incolores (leucoplastos) ou possuir pigmentos. Os leucoplastos são relacionados com a reserva de alimentos. A coloração de muitos órgão vegetais, como flores frutas e folhas deve-se aos cromoplastos. Nos cloroplastos ocorre a fotossíntese os x antoplastos e os eritroplastos atuam com filamentos protetores. Os cloroplastos: Estrutura e função No interior do cloroplasto é preenchido com material amorfo , o estroma. Neste ficam mergulhadas lamelas, dispostas de maneira mais ou menos paralela ao eix o maior do cloroplasto. Perto das lamelas se encontra o tilacóide, que lembra pilhas de moedas. Cada pilha é chamada de granum. O conjunto deles se chama de grana. A clorofila fica concentrada principalmente nos grana. O citoesqueleto : microfilamentos e microtúbulos A o conjunto de filamentos que forma a rede hialoplasmática dá-se o nome de citoesqueleto. Os microfilamentos são constituído de uma proteína chamada actina. Os microtúbulos são constituídos de uma proteína chamada tubulina. Há dois ex emplos em que o citoesqueleto é bastante conhecido: na contração muscular, e no batimento dos cílios e flagelos. Os centríolos São orgânulos citoplasmáticos encontrados em todas as células com ex ceção do organismos procariontes e dos vegetais que produz em fruto. Cada centríolo é formado por nove túbulos triplos ligados entre si formando um tipo de cilindro. Cada túbulo é um microtúbulo. Um diplossomo é dois centríolos dispostos perpendicularmente. Hoje sabemos que os centríolos originam os cílios e os flagelos, estruturas contráteis que possibilita movimentos. S centriolos Os cílios e os flagelos São estruturas móveis, que podem ser encontradas tantos em unicelulares como em organismos complex os. Os cílios são numerosos e curtos e os flagelos são longos , ex istindo um , ou poucos numa célula. Papéis: · Permitir a locomoção da célula ou do organismo no meio líquido · Permitir ao meio aquoso desliz ar sobre a célula ou o organismo A estrutura dos cílios e flagelos
Bibliografia: A LBERTS, Bruce et al. Fundamentos da Biologia Celular: uma introdução à biologia molecular da célula, Porto A legre: A rtmed, 2002. FONSECA , A lbino. Biologia, São Paulo Á tica, 1999 CESA R E SEZA R. Biologia, São Paulo. Saraiva. 1996 (http://www.ufmt.br/bionet/conteudos/15.09.04/membrana.htm)
