Células animais: Notas úteis sobre a estrutura das células animais
Leia este artigo para aprender sobre a estrutura das células animais!
Células animais das unidades estruturais básicas de todos os tecidos e órgãos do corpo. Nosso corpo começa sua existência na fertilização de uma única célula, o zigoto diplóide. Este último, por séries de processos na vida pré e pós-natal - divisão celular, crescimento, diferenciação, morte celular programada (apoptose) e maturação - é finalmente convertido em um adulto humano maduro. É, portanto, essencial no início considerar a anatomia celular microscópica.
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De um modo geral, uma célula é uma massa de protoplasma contendo um núcleo. Os glóbulos vermelhos dos mamíferos, pelo contrário, não são nucleados e têm um período de vida de cerca de 120 dias. Algumas células da medula óssea vermelha são multinucleadas. O protoplasma da célula é um emulsoide heterogêneo em fase aquosa contendo substâncias químicas complexas para processos metabólicos e para armazenamento de materiais hereditários.
Nas formas inferiores de vida, como bactérias e algumas algas, a célula é desprovida de núcleo e os materiais hereditários e metabólicos não são segregados um do outro. Estes grupos de organismos com células não nucleadas são conhecidos como procariontes.
Em formas complexas de vida (que se estendem da ameba ao homem), as células contêm um núcleo ligado à membrana no qual a informação hereditária é armazenada no DNA dos cromossomos, e o restante dos componentes celulares fora do núcleo é conhecido como citoplasma. Tais organismos contendo células nucleadas são chamados eucariotos. Portanto, o protoplasma é usado em um sentido mais amplo e inclui o núcleo e o citoplasma.
Em um animal de tamanho grande, o tamanho das células não é aumentado, mas o número aumenta. Porque quando o citoplasma aumenta em quantidade suficiente, o DNA nuclear (genes) é incapaz de regular os processos metabólicos da célula e, ao mesmo tempo, a nutrição da célula por difusão sofre da periferia para o centro. Assim, a divisão celular é a melhor escolha da natureza para restaurar uma ótima relação entre o núcleo e o citoplasma. Em células normais, a relação nuclear-citoplasmática é de cerca de 1: 4 a 1: 6. Mas nas células malignas, os núcleos são desproporcionalmente grandes para a célula, e a relação núcleo-citoplasmática pode se aproximar de 1: 1
Estrutura da Célula Animal:
Cada célula consiste de membrana celular, um núcleo e citoplasma. A célula varia em forma e tamanho. A forma pode ser achatada, cúbica, colunar, fusiforme, estrelada, piramidal, em forma de frasco e assim por diante. O tamanho da célula varia de cerca de 5 µm a 50 µm. Um óvulo humano maduro é uma das maiores células, medindo cerca de 130 horas.
A membrana celular:
O limite externo da célula é conhecido como membrana celular ou membrana plasmática. É semipermeável e a microscopia eletrônica revela que consiste de três camadas sobrepostas: a camada externa é composta de proteínas, a camada intermediária de fosfolipídeos bimoleculares e a camada interna de proteínas. A espessura total da membrana é de cerca de 75A.
A camada proteica confere elasticidade e resistência mecânica relativa à célula, e a camada fosfolipídica proporciona permeabilidade aos materiais que são solúveis nos lípidos. A camada proteica exterior tem uma espessura de cerca de 25 A e é coberta por um revestimento celular conhecido como glicocálice, que é composto por um esqueleto de glicoproteína que suporta ácido siálico carregado negativamente como cadeias laterais terminais. Muitos antígenos teciduais, incluindo os principais antígenos de histocompatibilidade (MHC), estão localizados no revestimento celular.
O complexo de revestimento de membrana celular plasmática exerce uma força eletrostática para se ligar às células idênticas para formar tecidos específicos e ajuda no transporte ativo de íons Na + e K + através da membrana. A camada lipídica intermediária de 25A a 35A de espessura consiste em duas fileiras de moléculas de fosfolipídios, a extremidade da cabeça de cada molécula é solúvel em água (hidrofílica) e está voltada para a camada de proteína, e a outra extremidade da molécula é insolúvel em água (hidrofóbica). ) e se encontra no meio da membrana.
A camada proteica interna tem cerca de 25 A de espessura e é um pouco diferente da camada proteica externa, porque é desprovida de revestimento celular. Este modelo de membrana celular trilaminar é conhecido como membrana unitária, uma vez que é encontrado na maioria das organelas ligadas a membranas intra-celulares. Evidências recentes sugerem o modelo de mosaico fluido da membrana plasmática, no qual as proteínas são incorporadas ou flutuando a uma profundidade variável na bicamada lipídica (Fig. 2.1). Algumas proteínas atravessam todo o orifício de dentro da célula. Isso ajuda a explicar que várias proteínas da superfície do receptor são ativamente movimentadas na superfície da célula pelos elementos internos do citoesqueleto.
As camadas de proteínas da membrana plasmática são relativamente ricas em aminoácidos, ácido glutâmico. Algumas das moléculas de proteína da camada externa são conectadas com os polissacarídeos ramificados, cujos resíduos terminais são ácido siálico carregado negativamente. As membranas plasmáticas das células adjacentes de um tecido compacto (por exemplo, epitélio) são geralmente separadas por um intervalo de cerca de 20 nm; tal distância é talvez devida à repulsão eletrostática, mas as forças adesivas para ligar as células são auxiliadas pelo revestimento celular e pela presença de Ca ++ divalente. As proteínas nas zonas hidrofóbicas dos lipídios bi-moleculares são relativamente ricas em aminoácidos, a leucina.
Algumas das moléculas de proteína da espessura interna da membrana como proteínas trans-membranares que contêm os canais de difusão, enquanto outras penetram apenas parcialmente através dela. A bicamada fosfolipídica está em um estado fluido e permite o movimento de proteínas ao longo do plano da membrana, a menos que sejam uma camada da membrana plasmática, fornecendo ancoragem aos microfilamentos e microtúbulos, que atuam como citoesqueleto para alterar a forma celular ou transmitir movimento da célula.
A técnica de congelamento por fratura congelada (FFE) revela novos detalhes da estrutura da membrana. (Fig. 2.2)
1. O plano de fratura passa entre os folhetos interno e externo da membrana plasmática através da zona hidrofóbica dos fosfolipídios bimoleculares. Os componentes lipídicos são compostos predominantemente de fosfatidilcolina e colesterol.
2. O folheto voltado para o ambiente externo é chamado de E-face.
3. O folheto voltado para o protoplasma é chamado de face P.
Às vezes, as membranas celulares entre as células adjacentes desaparecem durante a divisão celular e a massa multinucleada conhecida é formada pelo sincício. Proteínas alternativas e camadas lipídicas da membrana celular são representadas pela bainha de mielina dos nervos periféricos devido à espiral do mesaxon (derivado da membrana celular) das células de Schwann ao redor da fibra nervosa individual.
Funções da membrana plasmática:
1. Mantém a forma da célula e fornece micro-ambiente para a função celular.
2. permeabilidade da membrana
Eu. Permite a livre passagem de água e gases como 0 2 e C0 2, pois são altamente solúveis na bicamada lipídica.
ii. Substâncias lipossolúveis, como hormônios esteróides, podem entrar no citoplasma através da camada lipídica bimolecular, sem passar pelos canais proteicos.
iii. As membranas celulares são praticamente impermeáveis às proteínas intracelulares e outros ânions orgânicos.
iv. Numerosos canais de proteína de membrana trans permitem a permeabilidade seletiva a íons como sódio, potássio, cálcio, cloreto e bicarbonato. A passagem de moléculas menores, como glicose, aminoácidos e precursores de ácidos nucléicos, também ocorre através de tais rotas. Cada canal é específico para uma variedade de íons ou moléculas.
Alguns canais estão continuamente abertos (canais de vazamento) enquanto outros podem abrir ou fechar (canais controlados) [Fig. 2, 3 (a)]. Os canais bloqueados podem abrir devido à alteração da voltagem da membrana (controlada por voltagem) ou após a ligação a produtos químicos (ligados por ligandos). Alguns canais abrem quando a membrana é esticada. Canais de vazamento são frequentemente utilizados pelo K + . O Na + passa pelos canais com voltagem, quando a tensão da membrana é abaixada. Um canal típico de ligante ativado é o receptor nicotínico de acetilcolina.
Algumas das proteínas da membrana atuam como portadoras, porque transportam materiais através da membrana plasmática, ligando íons e outras moléculas e mudando sua configuração para o transporte. As moléculas se movem de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração, abaixo dos gradientes químicos, e os cátions se movem para áreas carregadas negativamente, enquanto os ânions se movem para áreas carregadas positivamente, abaixo de seus gradientes elétricos.
Quando as proteínas transportadoras deslocam as substâncias pelos seus gradientes químicos ou elétricos, isso é chamado de difusão facilitada, na qual não é necessária a entrada de energia. O transporte de glicose para baixo do seu gradiente de concentração de fluido extracelular (EcF) para o citoplasma das células é um exemplo típico de difusão facilitada.
Outros transportadores transportam substâncias contra seus gradientes químicos e elétricos. Essa forma de transporte requer energia e é chamada de transporte ativo, e os transportadores são chamados de bombas. Nesse caso, a energia é fornecida pela hidrólise do ATP e as moléculas transportadoras transmitem as enzimas ATPase. Um dos exemplos clássicos é a Na + K + - ATPase (adenosina trifosfatase ativada com sódio e potássio), também conhecida como bombas Na + -K + (ver adiante).
v. As proteínas transportadoras atuam de três maneiras diferentes: uniporta symports e antiportos [Fig. 2.3 (b)].
Uniports transportam apenas uma substância pelos gradientes de concentração; transportadores de glicose agem como uniport.
Os Symports carregam duas substâncias de cada vez na mesma direção, abaixo do gradiente de concentração de um, por exemplo, Na + e glicose. Este é um exemplo de difusão facilitada em que o Na + e a glicose são transportados juntos do lúmen intestinal para as células da mucosa.
Antiportos permitem o movimento de duas substâncias na direção oposta.
A atividade da Na + -K + ATPase é um exemplo clássico de antiporto; move 3Na + para fora da célula em troca de cada 2K + que se move para a célula '.
Na + -K + -ATPase-É uma enzima na forma de proteína transportadora e incorporada na membrana plasmática. Consiste em duas subunidades, α e β, que variam em sua composição de aminoácidos. Ambas as subunidades possuem porções intracelulares e extracelulares.
A porção intracelular de uma subunidade liga-se a 3 Na + e esta liga-se ao ATP. Isto produz hidrólise de ATP para ADP e a fosforilação resultante da unidade secundária produz uma alteração conformacional do último; isso permite que 3Na + passe para fora da célula. Agora, 2K + se liga à porção extracelular de uma subunidade que é então desfosforilada e retorna à sua posição original, trazendo ao mesmo tempo 2K + para dentro das células [Fig 2.3 ©]
Potencial de membrana - Existe uma diferença de potencial elétrico entre os lados interno e externo da membrana celular, uma vez que os íons são eletricamente carregados. A membrana é negativa no lado interno e positiva no lado externo. Por convenção, um sinal de menos é escrito para indicar a polaridade no lado interno da membrana. Em quase todas as células vivas, o potencial de membrana em repouso (RMP) varia de -10mV a -90mV. Ele pode ser medido colocando dois microeletrodos, um dentro e outro fora da membrana celular, e depois conectando-os a um osciloscópio de raios catódicos.
Quando a membrana plasmática das células nervosas ou musculares (com RMP -70mV) é adequadamente estimulada, o potencial de repouso cai para cerca de -40mV a -50mV (despolarizado) com carga positiva no interior devido à reversão da permeabilidade a Na + e K + .
Gênese do potencial de membrana - Duas proteínas de transporte são as principais responsáveis pelo potencial de membrana em repouso.
a) O gradiente de concentração de K + facilita sua difusão para fora da célula através do canal de vazamento para K +, mas seu gradiente elétrico funciona na direção oposta. Chega-se, no entanto, a um equilíbrio no qual a tendência do K + de sair da célula é equilibrada pela sua tendência para se deslocar para dentro da célula. Para alcançar tal equilíbrio, existe um ligeiro excesso de cátions no exterior e aniões no interior.
b) Esta condição é mantida por Na + -K + - ATPase, que bombeia 3Na + para fora da célula para cada 2K + que bombeia dentro da célula. O influxo de Na + não compensa o efluxo de K +, devido ao canal de vazamento de K +, que torna a membrana mais permeável ao K + que ao Na + .
4. A membrana plasmática atua como uma superfície sensorial e transporta várias moléculas receptoras, que se combinam com moléculas específicas do fluido tecidual e alteram a atividade metabólica da célula por estimulação ou inibição.
5. De muitas enzimas suportadas pela membrana celular, a presença de adenilato ciclase influencia profundamente o metabolismo celular. A estimulação dos receptores de superfície ativa a adenil ciclase, que atua como segundo mensageiro e resulta em aumento da concentração de AMP cíclico (monofosfato de adenosina) dentro da célula; o último leva à alteração da síntese de DNA, expressão gênica, síntese de proteínas e outros eventos intracelulares. Enzima semelhante
o sistema controla o GMP cíclico (monofosfato de guanidina) que exerce efeitos antagonistas do AMP cíclico. Alguns hormônios e neuro-transmissores agem através do segundo mensageiro.
Parte do componente fosfolipídico da membrana celular (fosfoinositol) ajuda no processo de regulação do cálcio dentro da célula, ativando as fosfoquinases e a fosforilação de vários componentes celulares.
6. O reconhecimento de células idênticas e a sua montagem para formar tecidos específicos são servidas pelo complexo de revestimento de células de membrana plasmática que é específico de células e liga as células por forças adesivas.
7. A membrana plasmática é dotada de dois processos importantes - endocitose e extocitose.
A endocitose significa a absorção de substâncias do exterior para o interior da célula pela invaginação localizada da membrana celular na forma de vesículas endocíticas. Ingestão de líquido por este método é conhecido como pinocitose e de sólidos como microorganismos é conhecido como fagocitose. Na vesícula endocítica, a camada interna da membrana celular torna-se a camada externa da vesícula.
A exocitose é um processo de liberação do conteúdo através de vesículas secretoras ligadas à membrana de dentro da célula para o exterior por fusão com a membrana plasmática.
O núcleo:
É mais ou menos uma massa esférica coberta por um envelope e situada dentro do citoplasma, perto do centro da célula. Em algumas células, os núcleos são abertos e apresentam uma aparência semitransparente, através da qual os conteúdos nucleares são visualizados, enquanto que em outras células, os núcleos são fechados devido à condensação dos materiais da cromatina.
Quando uma célula morre, o núcleo torna-se picnótico com encolhimento e apresenta uma massa homogênea de hiper cromatina. O núcleo é corado com corantes básicos, pois contém DNA abundante e uma pequena quantidade de RNA. O núcleo consiste em: (a) envelope nuclear; (b) fios de cromatina em uma célula em repouso, ou cromossomos em uma célula em divisão; (c) nucléolo; (d) seiva nuclear; (e) cromatina sexual ou corpos de Barr.
Envelope nuclear [Fig 2.4 (a), (b)]:
Cobre o núcleo e consiste em duas membranas unitárias (membranas duplas) separadas por uma cisterna perinuclear estreita. A membrana externa é cravejada de ribossomos e é, na verdade, derivada do retículo endoplasmático rugoso do citoplasma.
A membrana interna é uma entidade separada e livre de ribossomos. Dá ligação às extremidades dos cromossomas e um revestimento denso de cromatina durante a fase inter-. Numerosos poros nucleares de forma octogonal estão presentes no invólucro nuclear e são formados pela fusão das membranas nucleares externa e interna.
Cada poro com cerca de 80 nm de diâmetro é em forma de funil, cuja extremidade externa é mais estreita que a extremidade interna, e atua como um diafragma para trocas nuclear-citoplasmáticas. Através destes poros, RNAm, rRNA e tRNA são transmitidos do núcleo para o citoplasma, mas organelas citoplasmáticas destrutivas como os lisossomas são impedidas de entrar no núcleo. Um núcleo típico apresenta cerca de 3000 a 4000 poros.
Fios de Cromatina e Cromossomas:
Na fase de repouso ou interfase da célula animal [Fig 2.5 (a) e (b)], o núcleo contém uma rede de fios ou grânulos de cromatina que são corados com corantes básicos. Cromossomo individual não pode ser identificado, porque durante a interfase ele se desenrola e se dilui. Em alguns lugares, o cromossomo ainda permanece enrolado e essas áreas são visualizadas como grânulos ou pontos de cromatina. Assim, os grânulos ou fios de cromatina não são segmentos quebrados de cromossomos. Os segmentos desenrolados dos cromossomos são conhecidos como eucromatina, que é geneticamente ativa. Os segmentos em espiral dos cromossomos são chamados de heterocromatina, que é geneticamente inerte [Fig. 2.5 (c)].
Durante a divisão celular, cada cromossomo se torna mais espesso, mais curto e firmemente enrolado ao longo de todo o seu comprimento. Assim, o cromossomo individual é visualizado e identificado. Os cromossomos são fios profundamente manchados e seus números são constantes em uma espécie. No homem, o número é 46 (diploide) em todas as células somáticas, mas 23 (haplóide) em células germinativas maduras.
Os 46 cromossomos estão dispostos em 23 pares; 22 pares são conhecidos como autossomos que regulam os caracteres do corpo; o outro par é conhecido como cromossomos sexuais ou gonossomos, que regulam principalmente os caracteres sexuais. Um membro de cada par é paterno, e o outro membro é de origem materna. O emparelhamento ocorre entre cromossomos idênticos, que são idênticos em comprimento, posição de centrômero e distribuição de genes.
Os cromossomos emparelhados são conhecidos como cromossomos homólogos. Em mulheres, os cromossomos sexuais são iguais em comprimento e são simbolizados por XX [Fig 2-6 (a)]. No sexo masculino, os cromossomos sexuais são desiguais em comprimento e são simbolizados por XY [Fig. 2-6 (b)]. O mais longo é representado por X e o mais curto por Y. Durante o emparelhamento ambos têm partes homólogas e não homólogas.
Cada cromossomo apresenta uma constrição conhecida como centrômero ou cinetócoro, que é presa ao fuso acromático durante a divisão celular [Fig. 2-7 (a)]. Na prófase da divisão celular, cada cromossomo se divide longitudinalmente em duas cromátides, exceto no centrômero [Fig. 2-7 (b)].
Os genes estão localizados nos cromossomos em séries lineares. Os genes são partes de moléculas de DNA específicas e transmitem caracteres herdados de uma geração para a seguinte. Os genes também são responsáveis pela síntese protéica da célula via RNA mensageiro, RNA ribossômico e RNA de transferência.
Nucleolus:
É um corpo esférico altamente refratário sem qualquer membrana de cobertura, e está situado próximo à membrana nuclear [Veja a Fig. 2-4 (a)]. É uma massa comprimida de uma mistura de grânulos e proteínas de RNA (ribossomo). A síntese do RNA nucleolar é regulada pelos genes localizados nas constrições secundárias desses cromossomos que possuem corpos satélites em seus braços curtos (membros dos pares cromossômicos 13 a 15, 21 e 22).
O RNA é liberado do nucléolo e aparece no citoplasma através dos poros nucleares. O nucléolo desaparece durante a prófase e reaparece durante a telófase da divisão celular.
Seiva nuclear:
É um fluido contendo proteínas que preenchem os interespaços entre os fios da cromatina e a membrana nuclear. Serve como um meio para o transporte de RNA ribossômico e RNA mensageiro para os poros nucleares.
Cromatina sexual ou corpos de Barr:
Durante a interfase, um corpo planoconvex heterocromatina é encontrado abaixo da membrana nuclear em fêmeas normais [Fig. 2-8 (b)]. Isso é conhecido como cromatina sexual ou corpo de Barr. Durante a divisão celular, os corpos de Barr desaparecem. Dos cromossomos 2X em mulheres normais, um deles é altamente enrolado e o outro membro altamente desenrolado [Fig. 2-8 (a)].
O cromossomo X geneticamente inativo altamente enrolado forma o corpo de Barr. Esses corpos ajudam na sexagem nuclear dos tecidos. O número de corpos Barr em uma célula é igual ao número total de cromossomos X menos um. Assim, em uma mulher normal com cromossomos 2X, o número do corpo de Barr é um; na síndrome de Triple X (XXX), o número é aumentado para dois.
Durante a interfase, o cromossomo Y do macho exibe dentro do núcleo uma massa intensamente fluorescente conhecida como corpo-F, quando corado com corante de flurocromo e visto sob microscopia de fluorescência.
O citoplasma:
É a parte do protoplasma que intervém entre a membrana celular e o envelope nuclear. O citoplasma ou citosol consiste de duas partes - organelas ou elementos ativos, paraplasmas ou inclusões, como glicogênio, glóbulos de gordura e pigmentos. As organelas são as seguintes [Fig. 2-9].
1. Mitocôndria;
2. Grânulos de ribossoma;
3. Endoplasmático
4. aparelho de Golgi; retículo;
5. Lisossomas;
6. Fagossomas;
7. Peroxissomas;
8. Centríolos e microtúbulos;
9. Filamentos e fibrilas;
Mitocôndria:
Cada célula ativa apresenta numerosas mitocôndrias que são corpos semelhantes a bastonetes ou ligados a membranas vesiculares. Estes corpos podem ser vistos ao microscópio de luz após coloração com fucsina ácida ou por coloração supra-vital de verde de Janus. A microscopia eletrônica revela que cada mitocôndria consiste em duas paredes membranosas, externa e interna, separadas por um espaço intermemorativo [Fig. 2-9, 2-10]. Cada parede membranosa representa a membrana unitária.
A membrana interna é dobrada para formar partições incompletas, conhecidas como cristas mitocondriais, que dão ligação às enzimas para a fosforilação de ADP em ATP por hastes cilíndricas. O interior de cada mitocôndria é preenchido com um fluido, a matriz mitocondrial, que contém uma forma circular de DNA, RNA e importantes enzimas respiratórias, como a das bactérias. É, portanto, postulado que, com o progresso da evolução, as paredes internas das mitocôndrias são derivadas de bactérias atenuadas, que são atraídas para o citoplasma das células animais e passam por uma vida simbiótica para completar a respiração aeróbica da célula animal invadida. Além disso, as mitocôndrias se dividem por fissão semelhante à das bactérias.
Três enzimas importantes são encontradas nas mitocôndrias:
(a) enzimas do ciclo do ácido cítrico de Kreb;
(b) Flavo-proteína, desidrogenase e citocromo, que são enzimas respiratórias;
(c) fosforilase oxidativa.
Funções:
1. Mitocôndrias respiração celular completa por via aeróbica e produção de alta energia através da formação de ATP.
O açúcar na matriz citoplasmática sofre degradação sem a ajuda de oxigênio (anaerobicamente) por um processo de glicólise e é convertido em acetil-coenzima A que então entra na mitocôndria, onde a acetil-coA se combina com oxaloacetato para formar o ácido cítrico. As enzimas do ciclo do ácido cítrico, através de várias reações de descarboxilação, produzem CO2 e, com a ajuda de desidrogenases específicas, liberam quatro pares de íons H + . As enzimas respiratórias, flavo-proteínas e citocromos, transferem os íons de hidrogênio para fora da mitocôndria até que esta se combine com o oxigênio e forme a água.
2. A energia liberada durante o transporte iônico de hidrogênio é utilizada pela fosforilase oxidativa para regeneração de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico. O ATP rico em energia assim formado dentro da mitocôndria é absorvido pelo citoplasma em condições aeróbicas, de modo que 36 moléculas de ATP são formadas por molécula de glicose. Isto é 18 vezes a energia que pode ser obtida em circunstâncias anaeróbicas da via glicolítica. Assim, as mitocôndrias atuam como força motriz da célula.
3. A forma circular do DNA pode ser um fator de herança citoplasmática. Todas as mitocôndrias são de origem materna. DNA mitocondrial anormal pode produzir fraqueza muscular e doença degenerativa do SNC devido à falha do metabolismo oxidativo. Isso é conhecido como síndrome da citopatia mitocondrial.
Grânulos de ribossoma:
Os grânulos de ribossomos são compostos de RNA ribossomal e proteínas. Os ribossomos são inicialmente coletados no nucléolo e sintetizados pelos organizadores nucleolares dos cromossomas (cromossomos 13, 14, 15, 21, 22 que possuem corpos satélites). Do nucléolo, os ribossomos aparecem no citoplasma
através dos poros nucleares (Fig. 2-9, 2-11).
Dentro do citoplasma, alguns dos ribossomos permanecem livres, enquanto outros estão ligados ao retículo endoplasmático, tornando sua superfície rugosa. Os ribossomos livres tornam o citoplasma basofílico. Em células embrionárias e células malignas, os ribossomos livres são abundantes.
Em eucariotos, cada grânulo de ribossoma consiste em duas subunidades, 40S e 60S. S significa unidade de sedimentação de Svedberg. A cadeia polinucleotica de ARN mensageiro passa atrav da subunidade 40S de cods tripletos de exposio ao ribossoma.
A subunidade 60S é o local onde ocorre a síntese de proteínas através da ligação linear de aminoácidos com a ajuda de anticodons de RNA de transferência (Fig. 2.12). Portanto, os ribossomos livres sintetizam proteínas que são utilizadas para o metabolismo da célula e seu próprio crescimento.
Às vezes, vários ribossomos estão ligados a uma única cadeia de RNA mensageiro. Tal fenômeno é conhecido como polirribossomas ou polissomas.
É um sistema de intercomunicação de vesículas ou túbulos membranosos, que pode se estender da membrana nuclear até a membrana celular. O retículo endoplasmático ou ER apresenta duas variedades - rugosas e lisas (Fig. 2-9).
O ER de superfície rugosa, logo chamado de rER, fornece anexos de grânulos de ribossomo à superfície externa das vesículas membranosas e produz rugosidade do retículo. As subunidades maiores dos ribossomos (60S) estão ligadas à superfície do ER e as subunidades menores (40S) estão em direção à matriz citoplasmática.
As cadeias polipeptídicas de proteínas sintetizadas nas subunidades maiores são empurradas para dentro do retículo, onde as macromoléculas da proteína são armazenadas e subsequentemente entregues fora da célula como o produto secretório (Fig. 2-12). Portanto, o RER ajuda na síntese de proteínas e seu armazenamento. O rER está presente em todas as células secretoras, como as células acinares do pâncreas.
O ER ou SER de superfície lisa é disposto em uma rede plexiforme de túbulos e suas superfícies externas são desprovidas de grânulos de ribossomos. Algumas células, como as células hepáticas, possuem RER e SER. O sER ajuda na síntese de lipídios e esteróides. As proteínas sintetizadas do rER são transferidas para o sER, onde o complexo lipo-proteínas é formado.
Tais materiais de lipoproteína das células do fígado são distribuídos através do aparelho de Golgi e da superfície da célula para o sangue. As células do fígado ajudam a desintoxicar certos fármacos lipossolúveis por meio de enzimas hidroxilantes do sER. Acredita-se que inicialmente o rER é formado, o qual é subsequentemente convertido em sER pela perda dos grânulos de ribossoma. O retículo sarcoplasmático das células musculares estriadas é um exemplo de sER.
Aparelho de Golgi:
Aparelho de Golgi (Fig. 2.9, 2.13) - consiste em cisternas membranosas achatadas de superfície lisa e acolchoadas, dispostas em uma pilha de quatro a seis, junto com aglomerados de pequenas vesículas em torno de suas superfícies. O aparelho está presente na maioria das células, mas é proeminente nas células secretoras, onde intervém entre o rER e a membrana celular.
Em HE, o aparelho apresenta uma área clara; daí chamado a imagem negativa de Golgi. Sob microscopia electrónica, um aparelho de Golgi clássico possui duas faces - uma face imatura ou cis com uma superfície convexa dirigida para o rER e uma face madura ou trans com uma superfície côncava dirigida para a membrana celular. Além das cisternas achatadas, pequenas vesículas das redes cis-Golgi e trans-Golgi formam a parte integral do complexo de Golgi.
A face cis de Golgi recebe pequenas vesículas de transporte com proteínas de revestimento especiais que se desprendem do rER. As vesículas de transporte transportam proteínas sintetizadas do rER e entregam seus conteúdos para a primeira cisterna por fusão de membrana. Durante este processo, as vesículas de transporte são interceptadas pelas vesículas comunicantes da rede cis-Golgi, que selecionam se as proteínas são apropriadas para a entrega na pilha de Golgi; proteínas inadequadas são, no entanto, transferidas de volta para rER.
Dentro do aparelho de Golgi, a poro hidrato de carbono adicionada aos materiais proteicos com a ajuda de transferases e a glicoprotea formada. Dos bordos da primeira cisterna, as proteínas modificadas são transportadas por brotamento vesicular e depois fusão às bordas das cisternas seguintes até que a cisterna final seja alcançada na face trans. Após uma série de processamento e condensação, as glicoproteínas saem da face transversal do aparelho de Golgi como vesículas distendidas.
A classificação final de proteínas modificadas e sua embalagem na forma de vesículas com seqüência selecionada de aminoácidos ocorre na rede trans-Golgi. Este último decide o destino das vesículas embaladas; alguns são retidos no citoplasma como os lisossomos, enquanto outros se movem para fora da célula como vesículas secretoras e entregam seus conteúdos através da membrana celular por exocitose. Além das células secretoras, o aparelho de Golgi em células não secretoras libera o revestimento celular (glicocálix) fora da membrana plasmática. O complexo de membrana celular-membrana plasmática exerce forças eletrostáticas que se ligam a células idênticas para formar tecidos específicos.
Lisossomos:
Os lisossomas são vesículas membranosas de paredes espessas que contêm enzimas hidrolíticas, nomeadamente proteases, lipases e fosfatases ácidas. Estas enzimas, quando libertadas dos lisossomas, podem digerir certas substâncias que se originam no citoplasma ou são introduzidas na célula a partir do exterior. Antes que uma célula morra devido à falta de oxigênio ou por outras razões, os lisossomas agem como vesículas autofágicas e destroem todas as organelas do citoplasma. Por isso, eles são conhecidos como os 'sacos suicidas' da célula.
Após a morte, a menos que o animal seja fixado por fixadores, os lisossomos se rompem e a autólise ocorre. Em células saudáveis, os lisossomas são protetores em função e destroem certos invasores bacterianos (Fig. 2-8, 2-3) atuando como vesículas heterofágicas. As enzimas lisossomais degradam uma variedade de substâncias prejudiciais dentro da célula. A ausência congênita de determinadas enzimas lisossômicas resulta no acúmulo de seus substratos dentro das células, produzindo doenças de armazenamento, por exemplo, doença de Tay-sachs, doença de Gaucher. Esses lisossomos são abundantes em células macrofágicas e leucócitos granulares.
Os lisossomas são ricos em glicoproteínas e são derivados da face madura do aparelho de Golgi como lisossomos primários. No processo de desgaste da célula, pedaços de mitocôndrias e retículos endoplasmáticos sem função coalescem com os lisossomas e sofrem digestão. Esses corpos fundidos formam lisossomos secundários e são conhecidos como citolisossomos. Assim, os lisossomas são dotados da função de remover os restos de degradação das organelas citoplasmáticas.
Alguns dos restos insolúveis dos lisossomas após autofagia e heterofagia formam corpos residuais que são retidos permanentemente como pigmentos de senilidade feitos de lipofuscina rica em lipídios (Fig. 2-14). Esses pigmentos são encontrados na velhice dentro do sistema nervoso.
A gênese dos lisossomos requer modificação especial de proteínas dentro do aparelho de Golgi (Fig. 2-15). Envolve a ligação de manose-6-fosfato a algumas das cadeias laterais de oligossacarídeos. As enzimas lisossicas ligam os resuos de manose fosforilada aos seus receptores especicos que se encontram na superfie interna da membrana de Golgi.
Posteriormente, as enzimas ligadas ao receptor são removidas do Golgi e passam a fundir-se com os lisossomos. Depois de descarregar as proteínas secretoras com manose-6-fosfato ligado aos lisossomos, as vesículas contendo receptores específicos mediados por enzima são transportados de volta ao Golgi para reutilização. A acidez do conteúdo lisossômico (cerca de pH5) é mantida pelo bombeamento de prótons do citoplasma pelo transporte ativo.
Fagossomos:
Às vezes, uma partícula ou um microorganismo vivo entra no citoplasma da célula a partir do exterior, coberto pelo enrolamento da membrana celular. Tal vesícula membranosa é conhecida como o fagossoma. À medida que o fagossoma entra em contato com o lisossoma, a parede comum entre eles desaparece e as enzimas hidrolíticas do lisossoma produzem a lise dos materiais contidos. Este processo é conhecido como fagocitose, que é um pouco semelhante à pinocitose. Na pinocitose, o líquido ganha entrada no citoplasma, enquanto na fagocitose as partículas sólidas participam do processo.
Peroxissomas:
Estas são pequenas vesículas ligadas à membrana, com cerca de 0, 5 a 1, 5 µm de diâmetro; daí chamados microdoros. Os peroxissomas estão presentes na maioria das células nucleadas e são mais numerosos nos hepatócitos e nas células tubulares renais. Eles contêm enzimas oxidativas que ajudam na desintoxicação de várias substâncias e geram peróxido de hidrogênio; eles também participam da (3-oxidação da cadeia de ácidos graxos. A quantidade excessiva de peróxido de hidrogênio é quebrada pela enzima catalase.
A gênese dos peroxissomas é peculiar. As membranas celulares são derivadas da multiplicação dos peroxissomos preexistentes, e suas proteínas internas vêm diretamente do citosol através dos canais de poros de sua membrana plasmática, ultrapassando as vesículas de pacote usuais do aparelho de rER e Golgi.
Centríolos e microtúbulos:
Centríolos:
Cada célula animal, que é capaz de se dividir, possui dois centríolos dentro do citoplasma e próximos da membrana nuclear. A região densa do citoplasma que contém os centríolos é conhecida como o centrossomo. Cada centríolo apresenta dois corpos cilíndricos que são colocados em ângulos retos entre si. A parede do cilindro apresenta nove feixes longitudinais e cada feixe é composto por três microtúbulos embebidos em materiais fibrilares (Fig. 2-16).
Os centríolos auxiliam na síntese dos microtúbulos do fuso acromático durante a divisão celular, pela ligação da proteína citoplasmática solúvel conhecida como tubulina. Durante a divisão celular, os dois centíolos (cada um com dois corpos cilíndricos) são separados uns dos outros pelos microtúbulos crescentes do fuso acromático e ocupam o pólo oposto do núcleo (Fig. 3-2). Estes microtúbulos que se estendem entre os centríolos opostos formam os microtúbulos contínuos do fuso. Na metáfase, a membrana nuclear desaparece e os microtúbulos cromossômicos são organizados a partir da proteína tubulina pelos cinetócoros, dois dos quais estão presentes ao lado do centrômero de cada cromossomo.
Os microtúbulos cromossômicos empurram o centríolo oposto até que os cromossomos com suas cromátides pareadas ocupem o equador do fuso. Assim, o fuso acromático de uma célula mitótica consiste em microtúbulos contínuos organizados pelos centríolos e microtúbulos cromossômicos organizados pelos cinetócoros. Cada uma das duas novas células derivadas da divisão celular contém um centríolo com dois corpos cilíndricos colocados em ângulos retos entre si.
Posteriormente, um centríolo é formado perto de cada um antigo, restaurando assim os complementos normais dos centríolos.
Além da formação do fuso, os centríolos ajudam o brotamento de cílios e microtúbulos junto com processos dos neurônios em desenvolvimento.
Microtúbulos:
Cílios, flagelos e centríolos são compostos de microtúbulos. De facto, todas as células animais possuem microtúbulos que podem ser organizados ou dispersos. São estruturas filamentosas feitas de proteína tubulina solúvel. Os microtúbulos dispersos agem como esqueletos da célula e ajudam no transporte de várias substâncias, incluindo as macromoléculas em todo o citoplasma. Como os microtúbulos são compostos de proteínas contráteis, eles se preocupam com movimentos por meio de cílios, flagelos e pelo fuso acromático que empurra os centríolos durante a divisão celular.
Pelo menos três locais estão disponíveis no citoplasma que atuam como centros organizadores de microtúbulos (MTOC) -
a) Centríolos para os microtúbulos contínuos do fuso;
(b) cinetócoro do cromossomo para microtúbulos cromossômicos;
(c) Corpos basais dos cílios para o crescimento de microtúbulos ciliares. A colchicina, uma substância química, interrompe a divisão celular na metáfase pela combinação com a proteína tubulina e impede a formação do fuso acromático.
Filamentos e fibrilas:
Estas são redes ultra-microscópicas de estruturas filamentosas que são diferentes dos microtúbulos. Alguns filamentos são mais densos abaixo da membrana celular que forma a teia celular. Os filamentos e seus componentes mais espessos, as fibrilas, atuam como suporte interno da célula. Alguns filamentos entram no núcleo central das microvilosidades, enquanto outros formam filamentos de actina e miosina dos músculos contráteis.
