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<p>Biologia Celular |</p><p>Introdução a Biologia Celular</p><p>www.cenes.com.br | 1</p><p>DISCIPLINA</p><p>BIOLOGIA CELULAR</p><p>Biologia Celular |</p><p>Sumário</p><p>www.cenes.com.br | 2</p><p>Sumário</p><p>Sumário ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 2</p><p>1 Introdução a Biologia Celular -------------------------------------------------------------------- 5</p><p>2 Tipos de Células -------------------------------------------------------------------------------------- 6</p><p>2.1 Procariontes -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7</p><p>2.2 Eucariontes --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7</p><p>2.3 Célula Animal ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 7</p><p>2.4 Célula Vegetal ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 8</p><p>2.4.1 Componentes da Célula Vegetal ---------------------------------------------------------------------------------------- 8</p><p>3 Os principais métodos de estudos utilizados na biologia celular ----------------------- 8</p><p>3.1 Microtomia --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9</p><p>3.1.1 Microscopia Óptica ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10</p><p>4 Células ------------------------------------------------------------------------------------------------- 11</p><p>4.1 Célula: uma unidade de eficiência na estrutura e funcionamento dos seres vivos. ---------- 16</p><p>4.2 A Célula Viva ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 16</p><p>4.3 Células Procarióticas ------------------------------------------------------------------------------------------- 17</p><p>4.4 Composição Química das Células: Água e Sais Minerais --------------------------------------------- 19</p><p>4.5 Água ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20</p><p>4.6 Sais minerais ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 23</p><p>4.7 Junções célula-célula ------------------------------------------------------------------------------------------- 24</p><p>4.7.1 Plasmodesmata ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 24</p><p>4.7.2 Junções comunicantes --------------------------------------------------------------------------------------------------- 25</p><p>4.7.3 Junções impermeáveis --------------------------------------------------------------------------------------------------- 26</p><p>4.7.4 Desmossomos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27</p><p>5 Citoesqueleto ---------------------------------------------------------------------------------------- 28</p><p>5.1 Modelo da estrutura do citoesqueleto de uma célula mostrando os diferentes</p><p>componentes contidos na matriz citoplasmática. ----------------------------------------------------------------------- 29</p><p>6 Estrutura Celular ------------------------------------------------------------------------------------ 31</p><p>6.1 Síntese de Macromoléculas ---------------------------------------------------------------------------------- 33</p><p>6.2 Polirribossomos ------------------------------------------------------------------------------------------------- 34</p><p>6.3 Retículo Endoplasmático ------------------------------------------------------------------------------------- 34</p><p>6.4 Retículo Endoplasmático Rugoso --------------------------------------------------------------------------- 35</p><p>6.5 Retículo Endoplasmático Liso ------------------------------------------------------------------------------- 35</p><p>6.6 Complexo de Golgi --------------------------------------------------------------------------------------------- 36</p><p>6.6.1 Destinação e exportação de macromoléculas --------------------------------------------------------------------- 37</p><p>Biologia Celular |</p><p>Sumário</p><p>www.cenes.com.br | 3</p><p>7 Vesícula ----------------------------------------------------------------------------------------------- 38</p><p>7.1 Tipos de vesículas ----------------------------------------------------------------------------------------------- 39</p><p>7.1.1 Vacúolos --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 40</p><p>7.1.2 Lisossomas ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 40</p><p>7.1.3 Vesículas de transporte -------------------------------------------------------------------------------------------------- 40</p><p>7.1.4 Vesículas secretoras ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 41</p><p>7.1.5 Outros tipos de vesículas ------------------------------------------------------------------------------------------------ 41</p><p>7.2 Formação e transporte de vesículas ----------------------------------------------------------------------- 42</p><p>7.2.1 Captura das moléculas a transportar -------------------------------------------------------------------------------- 43</p><p>7.2.2 Revestimento de vesículas ---------------------------------------------------------------------------------------------- 43</p><p>7.2.3 União das vesículas a membranas ------------------------------------------------------------------------------------ 44</p><p>7.2.4 Fusão de vesículas --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 44</p><p>7.2.5 Regulação dos receptores vesiculares ------------------------------------------------------------------------------- 44</p><p>7.2.6 Preparação de vesículas ------------------------------------------------------------------------------------------------- 45</p><p>8 DNA mitocondrial ---------------------------------------------------------------------------------- 47</p><p>8.1 Controle intracelular ------------------------------------------------------------------------------------------- 48</p><p>8.2 Cloroplasto ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 50</p><p>8.2.1 Estrutura --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 52</p><p>9 O Núcleo Interfásico ------------------------------------------------------------------------------- 52</p><p>9.1 O Núcleo: Características Gerais ---------------------------------------------------------------------------- 52</p><p>9.2 Componentes do Núcleo Interfásico ---------------------------------------------------------------------- 53</p><p>9.2.1 Carioteca --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 53</p><p>9.2.2 Cariolinfa --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 53</p><p>9.2.3 Nucléolos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 53</p><p>9.2.4 Cromatina ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 54</p><p>10 Fases do ciclo celular --------------------------------------------------------------------------- 55</p><p>10.1 Estágios do ciclo celular --------------------------------------------------------------------------------------- 56</p><p>10.2 Interfase ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 56</p><p>10.3 Fase M ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 57</p><p>10.4 Quanto tempo dura o ciclo celular? -----------------------------------------------------------------------</p><p>e controlam a união dos</p><p>SNAREs complementares durante um longo período de tempo, suficiente para que a</p><p>proteína Rab hidrolize o GTP ligado e fixe a vesícula na membrana alvo.</p><p>7.2.4 Fusão de vesículas</p><p>Para que ocorra a fusão das vesículas com as membranas alvo é necessário que</p><p>ambas se aproximem até uma distância de 1,5 nm. Para que isso ocorra, a água deve</p><p>ser deslocada da superfície da membrana vesicular. Isto é energeticamente</p><p>desfavorável, e diversos estudos sugerem que o processo requer ATP, GTP e acetil-</p><p>CoA.</p><p>7.2.5 Regulação dos receptores vesiculares</p><p>As proteínas de membrana que servem como receptores são por vezes marcadas</p><p>com ubiquitina para a sua eliminação e diminuição da sua quantidade. Quando</p><p>chegam a um endossoma pela via anteriormente descrita, começam a formar vesículas</p><p>no endossoma, que levam com elas as proteínas de membrana destinadas à</p><p>degradação. Quando o endossoma matura convertendo-se em lisossoma ou quando</p><p>se liga um lisossoma, as vesículas que estão no seu interior são completamente</p><p>degradadas. Sem este mecanismo só a parte extracelular das proteínas de membrana</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 45</p><p>chegaria ao lume do lisossoma, e só esta parte seria degradada.</p><p>Devido a estas vesículas internas que possuem endossomas, estes são</p><p>denominados corpos multivesiculares. O seu meio de formação não é totalmente</p><p>compreendido, e, ao contrário das outras vesículas descritas anteriormente, a</p><p>superfície exterior destas vesículas não está em contacto com o citosol, uma vez que</p><p>estão dentro do endossoma.</p><p>7.2.6 Preparação de vesículas</p><p>Têm-se realizado muitos estudos bioquímicos sobre as vesículas fosfolipídica.</p><p>Para tal pode-se preparar por sonicação uma suspensão homogénea de vesículas</p><p>fosfolipídica, ou injectar uma solução de fosfolípidos numa solução-tampão aquosa</p><p>de membranas. Deste modo, podem preparar-se soluções aquosas de vesículas de</p><p>diferentes tamanhos e com diferentes composições fosfolipídicas</p><p>Esquema geral de uma mitocôndria. As mitocôndrias variam em forma e</p><p>tamanho, de quase esféricas a filamentos alongados.</p><p>Mitocôndrias são pequenas organelas revestidas por membranas que servem</p><p>como geradores de energia nas células eucarióticas. A maioria das células tem</p><p>centenas de milhares delas, dependendo de suas necessidades energéticas. As</p><p>mitocôndrias são muito boas naquilo que fazem—geram cerca de 95% da energia</p><p>celular na forma de adenosina trifosfato (ATP), por meio da oxidação do piruvato (um</p><p>subproduto da glicólise anaeróbica) em CO2 e água. Elas têm a forma ovoide ou</p><p>filamentosa, geralmente medindo de um a sete micrômetros de comprimento</p><p>(aproximadamente o mesmo tamanho e forma de pequenas bactérias). Desde a</p><p>https://creation.com/images/lote/portuguese/9190-mitochondria-lge.jpg</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 46</p><p>descoberta de que as mitocôndrias possuem seu próprio DNA, frequentemente se</p><p>tem teorizado que as elas evoluíram de antigas bactérias que foram ingeridas por</p><p>células maiores. Isso ficou conhecido como “teoria endosimbionte” da origem das</p><p>mitocôndrias. Algumas vezes, audaciosamente, declara-se:</p><p>“Mais de um bilhão de anos atrás, bactérias aeróbicas colonizaram células</p><p>eucarióticas primordiais que careciam da habilidade de usar oxigênio</p><p>metabolicamente. Uma relação simbiótica se desenvolveu e se tornou permanente. As</p><p>bactérias evoluíram para mitocôndrias, fornecendo assim às células hospedeiras com</p><p>metabolismo aeróbico, um modo muito mais eficiente de produzir energia que a</p><p>glicólise anaeróbica.”</p><p>Outras vezes, declara-se mais cautelosamente:</p><p>“Na teoria endosimbionte, presume-se que o ancestral das células</p><p>eucarióticas (chamaremos esse organismo de protoeucarionte) tenha</p><p>sido um procarioto grande, anaeróbico e heterotrófico que obtinha sua</p><p>energia por um meio glicolítico. Diferentemente das bactérias atuais, esse</p><p>organismo tinha a habilidade de ingerir material particulado … A teoria</p><p>endosimbionte postula que a condição surgiu quando um grande</p><p>procarioto anaeróbico, particularmente complexo, ingeriu um pequeno</p><p>procarioto aeróbico, retendo-o em um estado permanente dentro do seu</p><p>citoplasma.” (ênfase do tradutor)</p><p>Qualquer que seja a explicação, é dada uma aura de autoridade e certeza pela</p><p>frequente repetição nos livros de biologia celular. Muitos estudantes acham isso</p><p>convincente. Porém, como muitas ideias evolucionistas, estas hipóteses parecem</p><p>sólidas à distância, mas apresentam lacunas em um exame mais criterioso.</p><p>A evidência para a teoria endosimbionte gira em torno de seletas similaridades</p><p>entre as mitocôndrias e as bactérias, especialmente a estrutura circular do seu DNA.</p><p>No entanto, essas similaridades não provam nenhum parentesco evolutivo. Não há</p><p>nenhum caminho claro onde um tipo de bactéria dê origem a mitocôndrias, embora</p><p>vários tipos de bactérias compartilhem pontos isolados de similaridade. De fato, a</p><p>natureza dispersa dessas similaridades deixou muito espaço para uma teoria menos</p><p>falada, a “evolução direta” da origem mitocrondrial, que diz que elas nunca tiveram</p><p>nenhum tipo de estágio livre. Há diversidade suficiente entre as mitocôndrias dos</p><p>protozoários para fazer os evolucionistas pensarem se a origem endosimbiótica das</p><p>mitocôndrias ocorreu mais de uma vez.</p><p>Biologia Celular |</p><p>DNA mitocondrial</p><p>www.cenes.com.br | 47</p><p>8 DNA mitocondrial</p><p>A teoria endosimbionte implica que a mitocôndria deveria possuir uma</p><p>considerável autonomia. Isto não acontece. As mitocôndrias estão longe de serem</p><p>auto-suficientes mesmo com seu DNA, que é sua característica mais autônoma. Elas,</p><p>na verdade, têm a maioria de suas proteínas codificadas por genes nucleares,</p><p>incluindo suas enzimas de síntese de DNA. Por exemplo, a mitocôndria humana possui</p><p>83 proteínas, mas apenas 13 delas são codificadas pelo DNAmt (DNA mitocôndrial).</p><p>Mesmo essas proteínas que são codificadas pelo DNAmt frequentemente possuem</p><p>subunidades maiores, as quais são codificadas pelo DNA nuclear. Essas proteínas</p><p>mitocondriais codificadas pelo núcleo devem ser rotuladas e transportadas do</p><p>citoplasma para o interior das mitocôndrias através de duas membranas. Esse trabalho</p><p>de parceria intrincado entre o DNAmt e o DNA nuclear representa uma grande</p><p>dificuldade para os evolucionistas. Eles ainda têm que propor um mecanismo razoável</p><p>pelo qual tantos genes poderiam ser transferidos intactos (junto com a rotulação</p><p>apropriada e os mecanismos de controle) para o núcleo.</p><p>Os vegetais e outros “organismos inferiores” podem ter mais genes mitocondriais</p><p>que os animais superiores, mas eles ainda estão muito aquém do número necessário</p><p>para uma existência de vida livre. Descobriu-se que os vegetais também têm muito</p><p>mais DNAmt não-codificante que os animais “superiores”. Chamado de “DNA lixo”</p><p>(junk DNA) pelos evolucionistas, sustenta-se que foram eliminados pela evolução dos</p><p>genomas mitocondriais dos animais superiores, ao ponto de os humanos virtualmente</p><p>não possuírem DNAmt não-codificante. A evolução parece ser notavelmente</p><p>imprevisível em sua forma de lidar com o “junk DNA”, permitindo que ele se acumule</p><p>“a esmo” no DNA nuclear dos animais superiores e do homem, mas “eficientemente”</p><p>eliminando-o do DNAmt. Não parece razoável para os evolucionistas que as duas</p><p>coisas aconteçam.</p><p>Há mais diferenças importantes entre o DNAmt e o DNA nuclear ou procariótico.</p><p>A maior delas é que o código genético para o DNAmt difere pouco, mas</p><p>significativamente, do código padrão do DNA. Por quê? Os evolucionistas</p><p>superestimam a universalidade do código genético, dizendo que ele oferece forte</p><p>apoio para a ascendência comum de todos os seres vivos. Se isso for verdade—se o</p><p>código genético é tão conservado na evolução através de mais de um bilhão de anos</p><p>e milhões de espécies—então mesmo umas poucas exceções à regra são difíceis de</p><p>explicar. (Por outro lado, do ponto de vista de um projeto,</p><p>a resposta deve se</p><p>Biologia Celular |</p><p>DNA mitocondrial</p><p>www.cenes.com.br | 48</p><p>fundamentar em que maquinarias proteicas sintéticas mais simples serviram ao</p><p>DNAmt, que usa menos RNAt e é menos específico no reconhecimento dos códons.)</p><p>A falta de íntrons é outra diferença importante. O “maior” DNAmt não tem íntrons,</p><p>enquanto que o DNA nuclear e alguns DNAmt “menores” os possuem. Mais uma vez,</p><p>a bactéria da qual a mitocôndria supostamente evoluiu também carece de íntrons.</p><p>Assim, somos estimulados a crer que a bactéria pré-mitocondrial esporadicamente</p><p>evoluiu íntrons, já que se tornou a mitocôndria “primitiva”, e então os perdeu</p><p>novamente quando aconteceu a evolução dos eucariotos. A medida em que os</p><p>evolucionistas se apegam aos detalhes bioquímicos, a teoria endosimbionte se torna</p><p>mais e mais embaraçosa e vaga.</p><p>8.1 Controle intracelular</p><p>Como anteriormente informamos, a quantidade de mitocôndrias é definida pelas</p><p>necessidades energéticas de cada célula. Elas também podem viajar dentro das</p><p>células, sobre os “trilhos” de microtúbulos do citoesqueleto, onde quer que a energia</p><p>seja necessária (próximo aos ribossomos nas células do zimogênio pancreático,</p><p>próximo às bombas de prótons nas células gástricas que excretam ácido, etc.).6 Este</p><p>complexo controle intracelular é evidenciado por uma anormalidade patológica</p><p>comum na qual certas células somáticas ficam inchadas por uma sobrecarga de</p><p>mitocôndrias. Essas células, conhecidas na medicina por “oncócitos”, são apinhadas</p><p>de mitocôndrias mal formadas ou com mau funcionamento, nas quais várias mutações</p><p>foram detectadas. Além disso, quando mitocôndrias mutadas derivadas de um oócito</p><p>maternal se proliferam em todas as células do corpo, os resultados podem ser</p><p>devastadores. Todo um espectro de doenças sistêmicas degenerativas associadas às</p><p>mutações mitocondriais foram recentemente descritas, com outras mais sendo</p><p>descobertas. Essas doenças tendem a afetar os tecidos mais fortemente dependentes</p><p>de metabolismo aeróbico, como os tecidos muscular e nervoso. Esses notórios</p><p>fenômenos sublinham a rigorosa realidade de que mudanças aleatórias nas</p><p>mitocôndrias ou micróbios não produzem novas estruturas complexas e sistemas</p><p>regulatórios, mas ao invés disso, doenças e morte.</p><p>Deve-se também pontuar que a fagocitose de bactérias por células maiores é um</p><p>dos fenômenos mais comuns na natureza, acontecendo incontáveis vezes por hora.</p><p>Mesmo assim, nunca se observou nada parecido à formação de mitocôndrias. Deve</p><p>haver raros exemplos modernos de endosimbiose entre dois diferentes tipos de</p><p>células, como as algas Chrorella dentro de paramécios “verdes”. Ademais, micróbios</p><p>Biologia Celular |</p><p>DNA mitocondrial</p><p>www.cenes.com.br | 49</p><p>infecciosos ou parasitas podem persistir por um tempo dentro de grandes células</p><p>hospedeiras, devido à encapsulação ou outros fatores de proteção. Ainda assim, esses</p><p>eventos estão tão longe da biotransformação radical necessária à teoria</p><p>endossimbionte que ninguém que fosse não viciado pelas pressuposições</p><p>evolucionistas sonharia em classificar as mitocôndrias como uma forma de vida</p><p>separada, como têm sugerido alguns evolucionistas. Ela é essencialmente um “milagre</p><p>evolutivo”, que se assume ter acontecido no passado, mas nunca visto ou reproduzido</p><p>no presente.</p><p>Além disso, se aceitarmos este “milagre naturalístico” da origem das</p><p>mitocôndrias, somos forçados a concluir que o mesmo milagre aconteceu</p><p>repetidamente. Os evolucionistas também postulam uma origem endossimbiótica</p><p>para os cloroplastos, as organelas que fazem fotossíntese nos vegetais. Os</p><p>cloroplastos têm seu próprio DNA, mais uma vez em estrutura circular. São</p><p>semelhantes em alguns aspectos às bactérias fotossintetizantes atuais. Contudo, por</p><p>causa da variedade entre os cloroplastos (como nas mitocôndrias), os evolucionistas</p><p>mais uma vez forçam a improvável conclusão de que sua origem endossimbiótica</p><p>ocorreu mais de uma vez!</p><p>“De acordo com essa hipótese endossimbionte, as células eucarióticas</p><p>começaram como células anaeróbicas sem mitocôndrias ou cloroplastos e então</p><p>estabeleceram uma relação endossimbiótica estável com as bactérias, cujo sistema de</p><p>fosforilação oxidativa foi subvertido para seu próprio uso … Os cloroplastos de</p><p>vegetais e algas parecem ter derivado tardiamente a partir de um evento de</p><p>endocitose envolvendo a evolução de uma bactéria aeróbica. A fim de explicar os</p><p>diferentes pigmentos e propriedades encontradas nos cloroplastos dos vegetais</p><p>‘superiores’ atuais e algas, é comumente assumido que pelo menos três diferentes</p><p>eventos deste tipo ocorreram.”</p><p>Dados os enormes saltos de integração bioquímica e genética que são</p><p>requeridos pela teoria endossimbionte, o ceticismo criacionista é inteiramente</p><p>justificável.</p><p>Embora seja corretamente admitido que o cenário endossimbionte é, na verdade,</p><p>somente uma hipótese, esta é apresentada como a única possibilidade. Porém, como</p><p>mostrado acima, uma visão criteriosa admite que suposição e especulação são</p><p>importantes componentes desta ideia.</p><p>Por que as mitocôndrias e cloroplastos têm seu próprio DNA? Os evolucionistas</p><p>creem que isso é uma fonte de ineficiência celular, e que a evolução tem lenta e</p><p>Biologia Celular |</p><p>DNA mitocondrial</p><p>www.cenes.com.br | 50</p><p>progressivamente eliminado o DNA citoplasmático com o passar do tempo. (Isso</p><p>levanta a óbvia questão do porquê existe algum DNAmt restante, cuja resposta</p><p>evolucionista é que o processo de eliminação é incompleto ou está travado.) Todavia,</p><p>ver o DNAmt como ineficiente pode ser apenas um reflexo de nossa própria</p><p>ignorância dos finos detalhes da função mitocondrial. Conhecimentos mais profundos</p><p>podem mostrar que a manufatura de certas subunidades proteicas mitocondriais “in</p><p>situ” é muito eficiente, bem como a química do aproveitamento energético das</p><p>enzimas mitocondriais tem demonstrado ser.</p><p>Dados os enormes saltos de integração bioquímica e genética que são</p><p>requeridos pela teoria endossimbionte, o ceticismo criacionista é inteiramente</p><p>justificável. Não há razão convincente para crer nisso a menos que já se tenha decidido</p><p>que a evolução é verdadeira. O modelo criacionista, sustentando que as estruturas</p><p>podem parecer similares porque foram projetadas para fazer trabalhos semelhantes,</p><p>é mais um modo razoável de enxergar o milagre das mitocôndrias.</p><p>8.2 Cloroplasto</p><p>Esboço da estrutura de um cloroplasto.</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Cloroplasto.svg</p><p>Biologia Celular |</p><p>DNA mitocondrial</p><p>www.cenes.com.br | 51</p><p>Células vegetais apresentando cloroplastos.</p><p>Cloroplasto é uma organela presente nas células das plantas e outros organismos</p><p>fotossintetizadores, como as algas e alguns protistas. Possui clorofila, pigmento</p><p>responsável pela sua cor verde. É um dos três tipos de plastos pigmentados, ou</p><p>cromoplastos (organelos citoplasmáticos cujo formato varia de acordo com o tipo de</p><p>organismo e célula em que se encontra), sendo os outros dois os cromoplastose os</p><p>leucoplastos. Os plastídeos não pigmentados são chamados leucoplastos, podendo</p><p>ser amiloplastos (armazenam amido), elaioplastos (armazenam lipídeos), ou</p><p>proteinoplastos (armazenam proteínas). Há uma interconversão entre os tipos de</p><p>plastídeos. Isto ocorre no esverdeamento dos tubérculos de batatinha expostos à luz,</p><p>onde os amiloplastos se diferenciam em cloroplastos. Os diferentes tipos de plastídeos</p><p>se diferenciam a partir de proplastídeos, presentes em células meristemáticas.</p><p>Cloroplasto é a organela onde se realiza a fotossíntese. Os cloroplastos</p><p>distinguem-se bem dos restantes organelos da célula, quer pela cor, quer pela sua</p><p>estrutura, geralmente laminar, possuem RNA, DNA e ribossomas, podendo assim</p><p>sintetizar proteínas e multiplicar-se.</p><p>No seu interior apresenta um líquido semelhante ao que preenche as</p><p>mitocôndrias, o estroma. O sistema de membranas onde se encontra a clorofila</p><p>encontra-se organizado em</p><p>tilacóides, agrupados em grana.</p><p>A fotossíntese típica dos cloroplastos também é realizada por algumas bactérias,</p><p>as cianobactérias, o que é considerado como uma das evidências nas quais se baseia</p><p>a teoria endossimbiótica de origem dos cloroplastos. Segundo esta teoria, os</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Chloroplasten.jpg</p><p>Biologia Celular |</p><p>O Núcleo Interfásico</p><p>www.cenes.com.br | 52</p><p>cloroplastos teriam se originado de uma cianobactéria ancestral vivendo em simbiose</p><p>dentro da célula eucariótica precursora. Essa teoria também é empregada para</p><p>explicar a origem das mitocôndrias.</p><p>8.2.1 Estrutura</p><p>Os cloroplastos possuem nas suas delimitações duas membranas lipoproteicas.</p><p>A membrana externa é lisa, enquanto a interna é composta por várias dobras voltadas</p><p>para o interior do cloroplasto, formando os tilacoides e as lamelas.</p><p>Na membrana interna dos cloroplastos estão os fotossistemas com várias</p><p>moléculas de clorofila dispostas de maneira a formar uma espécie de antena, que</p><p>capta a luz. Os fotossistemas possuem outras substâncias além da clorofila que</p><p>também participam da fotossíntese.</p><p>Os fotossistemas são de dois tipos:</p><p>▪ Fotossistema I - P700: É o responsável pela produção de NADPH. O</p><p>fotossistema I recebe elétrons provenientes da cadeia transportadora de</p><p>elétrons e os direciona até a clorofila que absorve luz no comprimento de</p><p>700 nanômetros.</p><p>▪ Fotossistema II - P680: Nesse fotossistema ocorre a quebra da água,</p><p>também chamada de fotólise da água, ou ainda, reação de Hill. Cada</p><p>molécula de água produz dois prótons H+ e dois elétrons não excitados</p><p>que são direcionados para o centro de reação do fotossistema, para um</p><p>melhor aproveitamento da energia utilizada.</p><p>9 O Núcleo Interfásico</p><p>9.1 O Núcleo: Características Gerais</p><p>Uma célula bacteriana, por não possuir carioteca o envoltório nuclear, é</p><p>classificada como procariótica. Células de animais e vegetais, que possuem núcleo</p><p>individualizado e delimitado pela carioteca, são eucarióticas.</p><p>Além de carioteca, o núcleo celular possui, em seu interior, substâncias</p><p>específicas para as funções que executa: DNA, RNA, proteínas, etc.</p><p>Chamamos de interfase o período em que a célula não está se dividindo, ou seja,</p><p>Biologia Celular |</p><p>O Núcleo Interfásico</p><p>www.cenes.com.br | 53</p><p>o período entre duas divisões celulares. Apesar da aparente inatividade do núcleo</p><p>interfásico, importantes processos metabólicos acontecem nessa etapa da vida da</p><p>célula. A duplicação do DNA e a produção de RNA são os mais significativos.</p><p>Na maioria das células, o núcleo é único, esférico e tem posição central. Os</p><p>glóbulos vermelhos dos mamíferos, células do sangue, são anucleados. As células</p><p>musculares estriadas têm dezenas de núcleos que ocupam a periferia das células,</p><p>junto da membrana plasmática.</p><p>9.2 Componentes do Núcleo Interfásico</p><p>9.2.1 Carioteca</p><p>A carioteca (ou envoltório nuclear) é visível ao microscópio eletrônico, em que é</p><p>vista como dois folhetos sobrepostos. Possui poros grandes que permitem livre</p><p>intercâmbio de moléculas entre o núcleo e o citoplasma.</p><p>O envoltório nuclear apresenta continuidade com as membranas do retículo</p><p>endoplasmático, sugerindo que façam parte de um mesmo sistema de membranas,</p><p>todas de natureza lipoprotéica.</p><p>9.2.2 Cariolinfa</p><p>A cariolinfa (ou suco nuclear) é uma gelatina fluida que se assemelha ao</p><p>hialoplasma, com o qual tem comunicação direta através dos poros da carioteca.</p><p>Comparada com o hialoplasma, mostra maior concentração de proteínas, de RNA e</p><p>de nucleotídeos.</p><p>9.2.3 Nucléolos</p><p>São corpúsculos esféricos, densos, intensamente corados nas preparações usuais</p><p>de microscopia. Não possuem membrana e seu número é variável, geralmente um ou</p><p>dois por núcleo, e estão ausentes nas células procarióticas. São constituídos de</p><p>Biologia Celular |</p><p>O Núcleo Interfásico</p><p>www.cenes.com.br | 54</p><p>proteínas e DNA, responsável pela produção de RNA ribossômico, que constiuti os</p><p>ribossomos no citoplasma.</p><p>Durante a divisão celular, os nucléolos desaparecem e seus constituintes</p><p>participam da formação dos ribossomos, distribuídos entre as células-filhas da divisão.</p><p>Reaparecem no final da divisão, produzidos pela região terminal de certos</p><p>cromossomos, a zona organizadora do nucléolo.</p><p>9.2.4 Cromatina</p><p>O DNA é o material genético das células e contém as informações que controlam</p><p>a estrutura e as atividades das células e do organismo inteiro. Também é o responsável</p><p>pela transmissão dessas informações de um indivíduo para os descendentes.</p><p>O material genético das células procarióticas é representado pelo cromossomo</p><p>circular que contém apenas DNA. Nas células eucarióticas, o material genético é</p><p>formado pela cromatina, constituída por DNA e proteínas chamadas histonas.</p><p>Na interfase, a cromatina mostra-se como um emaranhado de filamentos longos</p><p>e finos, cuja maior parte encontra-se aderida à face interna da carioteca. As porções</p><p>descondensadas são chamadas de eucromatina, enquanto as partes já enoveladas</p><p>durante a interfase formam a heterocromatina.</p><p>Atividades Fisiológicas dos Núcleos Interfásicos</p><p>No final do século XIX, Balbiani executou com amebas um processo conhecido</p><p>por merotomia. Ao microscópio, seccionava mecanicamente esses organismos</p><p>unicelulares em dois fragmentos, um nucleado e outro anucleado. O fragmento</p><p>anucleado tornava-se esférico, parava de locomover-se e de alimentar-se, morrendo</p><p>cerca de 20 dias depois. O fragmento nucleado vivia normalmente. Caso dentro das</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 55</p><p>primeiras horas após a merotomia o fragmento anucleado recebesse o núcleo</p><p>transplantado de uma outra ameba, voltava a locomover-se e alimentar-se</p><p>normalmente e podia se reproduzir.</p><p>Essas observações sugeriam o papel do núcleo como controlador da atividade</p><p>celular.</p><p>Núcleos interfásicos isolados degradam glicose, sintetizam ATP e proteínas. No</p><p>nível do DNA nuclear, depositário de caracteres hereditários e controlador de</p><p>atividade celular, estão as informações genéticas da célula.</p><p>O núcleo tem atividade auto-sintética. Cada uma de suas moléculas de DNA pode</p><p>originar uma cópia idêntica de si mesma, em um processo chamado replicação. As</p><p>informações do DNA são passadas para o citoplasma por moléculas de RNA</p><p>mensageiro, cuja produção é a transcrição, que emprega as moléculas de DNA como</p><p>"molde".</p><p>10 Fases do ciclo celular</p><p>O ciclo celular é composto de interfase (fases G₁, S, e G₂), seguido pela fase</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 56</p><p>mitótica (mitose e citocinese) e fase G₀.</p><p>Alguma vez você viu uma lagarta se transformar em borboleta? Se viu,</p><p>provavelmente você está familiarizado com a ideia de ciclo de vida. Borboletas passam</p><p>por algumas transições bem espetaculares em seu ciclo de vida - transformando-se</p><p>de alguma coisa que assemelha-se a um humilde verme em uma criatura gloriosa que</p><p>flutua ao vento. Outros organismos, de seres humanos a plantas e bactérias, também</p><p>apresentam um ciclo de vida: uma série de etapas de desenvolvimento pelas quais um</p><p>indivíduo passa desde quando nasce até o momento em que se reproduz.</p><p>O ciclo celular pode ser considerado como um o ciclo de vida de uma célula. Isto</p><p>é, é a série de estágios de crescimento e desenvolvimento que uma célula passa entre</p><p>seu "nascimento" - formação pela divisão de uma célula mãe - e reprodução - divisão</p><p>para gerar duas células filhas.</p><p>10.1 Estágios do ciclo celular</p><p>Para se dividir, uma célula deve completar várias tarefas importantes: ela precisa</p><p>crescer, copiar seu material genético (DNA), e dividir-se fisicamente em duas células-</p><p>filhas. As células realizam estas tarefas em uma série de etapas previsíveis e</p><p>organizadas que constituem o ciclo celular. O ciclo celular é um ciclo e não um</p><p>caminho linear, porque ao final de cada um, as duas células-filhas podem começar</p><p>novamente mesmo</p><p>processo, a partir do início.</p><p>Em células eucarióticas, ou células com núcleo, os estágios do ciclo celular são</p><p>divididos em duas fases principais: interfase e a fase mitótica (M).</p><p>Durante a interfase, a célula cresce e faz uma cópia de seu DNA.</p><p>Durante a fase mitótica (M), a célula separa seu DNA em dois conjuntos e divide</p><p>seu citoplasma, formando duas novas células.</p><p>10.2 Interfase</p><p>Vamos entrar no ciclo celular assim que uma célula se forma, pela divisão de sua</p><p>célula-mãe. O que esta célula recém-nascida deve fazer, em seguida, para crescer e se</p><p>dividir? A preparação para a divisão acontece em três etapas:</p><p>▪ Fase G. Durante a fase G1, também chamada de primeira fase de intervalo,</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 57</p><p>a célula cresce e torna-se fisicamente maior, copia organelas, e fabrica os</p><p>componentes moleculares que precisará nas etapas posteriores.</p><p>▪ Fase S. Na fase S, a célula sintetiza uma cópia completa do DNA em seu</p><p>núcleo. Ela também duplica uma estrutura organizadora de microtúbulos</p><p>chamada de centrossomo. Os centrossomos ajudam a separar o DNA</p><p>durante a fase M.</p><p>▪ Fase G. Durante a segunda fase de intervalo, ou fase G22, a célula cresce</p><p>mais, produz proteínas e organelas, e começa a reorganizar seu conteúdo</p><p>em preparação para a mitose. A fase G22 termina com o início da mitose.</p><p>As fases G11 e G22 juntas são chamadas de interfase. O prefixo inter significa</p><p>entre, refletindo que a interfase ocorre entre uma fase mitótica (M) e a próxima.</p><p>Imagem do ciclo celular. A interfase é composta da fase G1 (crescimento da</p><p>célula), seguida pela fase S (síntese de DNA), seguida pela fase G2 (crescimento da</p><p>célula). Ao final da interfase, vem a fase mitótica, que é composta de mitose e</p><p>citocinese e leva à formação de duas células-filhas. A mitose precede a citocinese,</p><p>apesar de que os dois processos normalmente se sobrepõem um pouco.</p><p>Crédito da Imagem: "The cell cycle: Figure 1" por OpenStax College, Biology (CC BY</p><p>3.0).</p><p>10.3 Fase M</p><p>Durante a fase mitótica (M), a célula divide seu DNA duplicado e o citoplasma</p><p>para formar duas novas células. A fase M envolve dois processos distintos relacionados</p><p>à divisão: mitose e citocinesis.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 58</p><p>Na mitose, o DNA nuclear da célula se condensa em cromossomos visíveis e é</p><p>separado pelo fuso mitótico, uma estrutura especializada formada por microtúbulos.</p><p>A mitose acontece em quatro etapas: prófase (algumas vezes dividida em prófase</p><p>inicial e prometafase), metáfase, anáfase, e telófase. Você pode aprender mais sobre</p><p>estes estágios no vídeo mitose.</p><p>Na citocinese, o citoplasma da célula é dividido em dois, formando duas novas</p><p>células. A citocinese normalmente começa assim que a mitose termina, com alguma</p><p>sobreposição. É importante notar que a citocinese ocorre de formas diferentes em</p><p>células animais e vegetais.</p><p>Citocinese em células animais e vegetais.</p><p>Em uma célula animal, um anel contrátil de fibras de citoesqueleto se forma no</p><p>meio da célula e se contrai, produzindo uma invaginação chamada sulco de clivagem.</p><p>Ao final, o anel contrátil divide a célula-mãe, produzindo duas células-filhas.</p><p>Em uma célula vegetal, vesículas oriundas do complexo de Golgi se movem para</p><p>o meio da célula, onde elas se fundem para formar uma estrutura chamada placa</p><p>celular. A placa celular se expande para fora e se conecta com as paredes laterais da</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 59</p><p>célula, criando uma nova parede celular que divide a célula-mãe para formar duas</p><p>células-filhas.</p><p>Em animais, a divisão da célula ocorre quando um conjunto de fibras</p><p>citoesqueléticas chamado anel contrátil contrai-se em direção ao interior da célula e</p><p>parte a célula em duas, um processo chamado de citocinese contrátil. A indentação</p><p>produzida à medida que o anel se contrai para o interior da célula é chamada de sulco</p><p>de clivagem. Células animais podem ser clivadas em duas, por compressão, porque</p><p>são relativamente macias e moles.</p><p>Células de plantas são muito mais duras que células animais; elas são cercadas</p><p>por uma parede celular rígida e têm uma pressão interna alta. Por isto, as células de</p><p>plantas se dividem em duas através da construção de uma nova estrutura no meio da</p><p>célula. Esta estrutura, conhecida como lamela média, é feita de membrana plasmática</p><p>e componentes da parede celular disponíveis em vesículas, e ela divide a célula em</p><p>duas.</p><p>O que acontece às duas células-filhas produzidas numa rodada do ciclo celular?</p><p>Isto depende de que tipo de células elas são. Alguns tipos de células dividem-se</p><p>rapidamente, e nestes casos, as células-filhas podem entrar imediatamente em um</p><p>novo ciclo de divisão celular. Por exemplo, muitos tipos de células em um embrião</p><p>jovem dividem-se rapidamente, como as células em um tumor.</p><p>Outros tipos de células dividem-se lentamente ou não se dividem. Estas células</p><p>podem deixar a fase G_11 e entrar em um estado de repouso chamado Fase G_00 0,</p><p>. Em G_00 0, , a célula não está ativamente se preparando para dividir, está apenas</p><p>desempenhando suas funções. Por exemplo, pode conduzir sinais como um neurônio</p><p>(como aquele no desenho abaixo) ou armazenar carboidratos como uma célula do</p><p>fígado. G_00 0, é um estado permanente para algumas células, enquanto outras</p><p>podem reiniciar a divisão caso recebam os sinais corretos.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 60</p><p>Imagem de um neurônio com uma estrutura ramificada complexa; este tipo de</p><p>neurônio é chamado de célula de Purkinje.</p><p>Imagem adaptada de "Neurons and glial cells: Figure 3" por OpenStax College</p><p>(CC BY 3.0).</p><p>10.4 Quanto tempo dura o ciclo celular?</p><p>Células diferentes podem levar tempos diferentes para completar o ciclo celular.</p><p>Uma típica célula humana pode levar cerca de 24 horas para se dividir, mas células de</p><p>ciclo rápido de mamíferos, como aquelas que revestem o intestino, podem completar</p><p>um ciclo a cada 9-10 horas quando mantidas em cultura.</p><p>Diferentes tipos de células também dividem seu tempo entre as fases do ciclo</p><p>celular de formas diferentes. Em embriões novos de rã, por exemplo, as células quase</p><p>não gastam tempo em G_11 e G_22 e, ao invés disso, passam rapidamente pelas fases</p><p>S e M - resultando na divisão de uma grande célula, o zigoto, em muitas células</p><p>menores. Você pode ver um vídeo, abaixo, com imagens aceleradas de embriões de</p><p>rã em divisão.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 61</p><p>10.5 Citocinese</p><p>Este processo indica o fim da divisão celular, com a formação de duas células-</p><p>filhas idênticas à célula-mãe. Saiba mais sobre a citocinese nesta página!</p><p>A citocinese é o processo pelo qual o citoplasma é clivado em dois.</p><p>Normalmente começa na anáfase, mas não é finalizada até que os dois núcleos-</p><p>filho sejam formados. Enquanto a mitose envolve uma estrutura transiente baseada</p><p>em microtúbulos – o fuso mitótico –, a citocinese, nas células animais, envolve uma</p><p>estrutura transiente baseada em filamentos de actina e miosina – o anel contrátil. No</p><p>entanto, o plano de clivagem e o tempo de citocinese são determinados pelo fuso</p><p>mitótico (ALBERTS, 2006, p.652).</p><p>10.6 Fuso mitótico e o plano de clivagem citoplasmática</p><p>O primeiro sinal visível da citocinese nas células animais é o enrugamento e a</p><p>formação de um sulco na membrana plasmática que ocorre durante a anáfase. O</p><p>sulco, invariavelmente, ocorre no plano perpendicular ao eixo mais longo do fuso</p><p>mitótico. Esse posicionamento assegura que o sulco de clivagem seja cortado entre</p><p>os dois conjuntos cromossômicos-filho segregados, de modo que cada célula-filha</p><p>receba um conjunto idêntico completo de cromossomos. Se, logo após o</p><p>aparecimento do sulco, o fuso mitótico é propositalmente deslocado (usando uma</p><p>fina agulha inserida no interior da célula), o sulco desaparece</p><p>e logo se forma um</p><p>outro em uma posição correspondente à nova localização e à orientação do fuso. À</p><p>medida que o processo de formação do sulco prossegue, ocorre a clivagem, mesmo</p><p>Biologia Celular |</p><p>Fases do ciclo celular</p><p>www.cenes.com.br | 62</p><p>que o fuso mitótico seja artificialmente retirado da célula ou despolimerizado com a</p><p>droga colchicina. Ainda é um mistério como o fuso mitótico coordena a posição do</p><p>sulco de clivagem (ALBERTS, 2006, p.652).</p><p>Quando o fuso mitótico está em uma posição central na célula (a situação mais</p><p>comum da maioria das células em divisão), as duas células-filha produzidas serão de</p><p>igual tamanho. Durante o desenvolvimento embrionário, entretanto, há algumas</p><p>situações nas quais o fuso mitótico se posiciona assimetricamente e,</p><p>consequentemente, o sulco cria duas células que diferem em tamanho. Na maioria</p><p>dos casos, as células resultantes também deferem nas moléculas que herdam e,</p><p>normalmente, se desenvolvem em diferentes tipos celulares. Mecanismos especiais</p><p>são necessários para posicionar o fuso mitótico excentricamente em tais divisões</p><p>assimétricas (ALBERTS, 2006, p.653).</p><p>10.7 O anel contrátil das células animais</p><p>O anel contrátil é composto, principalmente, de uma sobreposição de filamentos</p><p>de actina e miosina. Ele se forma na anáfase e se liga às proteínas associadas à fase</p><p>citoplasmática da membrana. Os mecanismos responsáveis pela coordenação</p><p>temporal da formação do anel ainda não estão claros. Uma vez formado, o anel</p><p>contrátil é capaz de exercer uma força intensa o suficiente para dobrar uma fina agulha</p><p>de vidro inserida na célula antes da citocinese. A força é gerada pelo deslizamento</p><p>dos filamentos de actina sobre os filamentos da miosina, como ocorre na contração</p><p>muscular. Diferentemente do aparelho contrátil muscular, o anel contrátil é uma</p><p>estrutura transitória. Eles começam a se formar, na citocinese ficam cada vez menores</p><p>com o passar do tempo e desaparecem completamente assim que a célula é dividida</p><p>em duas.</p><p>A divisão celular de muitas células animais é acompanhada por várias mudanças</p><p>na forma e por um decréscimo na aderência da célula à matriz extracelular. Essas</p><p>mudanças são decorrentes da reorganização dos filamentos de actina e miosina no</p><p>córtex celular, sendo uma delas a formação do anel contrátil. Fibroblastos de</p><p>mamíferos em cultura, por exemplo, espalham-se achatados durante a interfase,</p><p>devido às intensas forças adesivas com a superfície de contato nas quais estão</p><p>crescendo, denominada substrato. Entretanto, quando elas entram na fase M, as</p><p>células tornam-se arredondadas, principalmente porque algumas proteínas da</p><p>membrana plasmática, responsáveis pela ligação das células ao substrato, as</p><p>integrinas, tornam-se fosforiladas e perdem sua capacidade de adesão. Uma vez</p><p>Biologia Celular |</p><p>Sinalização celular</p><p>www.cenes.com.br | 63</p><p>finalizada a citocinese, as células-filha restabelecem seu contato com o substrato e</p><p>achatam novamente. Quando as células dividem, nos tecidos animais, esse ciclo de</p><p>adesão e dissociação provavelmente permite que as células rearranjem seus contatos</p><p>com as células vizinhas e com a matriz extracelular, de modo que as novas células</p><p>produzidas pela divisão celular possam se acomodar no tecido (ALBERTS, 2006, p.653).</p><p>11 Sinalização celular</p><p>A sinalização celular é a forma como as células conseguem comunicar-se.</p><p>Durante esse processo, uma molécula sinalizadora é produzida e, então, liga-se à</p><p>célula-alvo.</p><p>Esquema simplificado do processo de sinalização celular</p><p>A sinalização celular é a forma como uma célula comunica-se com outra a partir</p><p>de sinais por elas emitidos. São esses sinais que determinarão quando e como uma</p><p>célula deverá agir. Por esse processo, torna-se possível a integração das células de um</p><p>organismo multicelular.</p><p>11.1 Etapas da sinalização celular</p><p>Para que a sinalização celular ocorra, é importante a presença de alguns</p><p>Biologia Celular |</p><p>Sinalização celular</p><p>www.cenes.com.br | 64</p><p>elementos: a célula sinalizadora, a molécula sinalizadora e a célula-alvo. A célula</p><p>sinalizadora é aquela responsável pela produção da molécula sinalizadora, a qual, por</p><p>sua vez, será responsável por levar informações entre as células. Já a célula-alvo</p><p>receberá a molécula sinalizadora, que se ligará a receptores específicos. Esses</p><p>receptores podem estar na membrana ou no interior da célula.</p><p>Algumas etapas da sinalização celular:</p><p>▪ As células sinalizadoras sintetizam e liberam a molécula sinalizadora;</p><p>▪ A molécula sinalizadora segue em direção à célula-alvo, a qual pode estar</p><p>localizada próxima ou não à célula sinalizadora;</p><p>▪ A molécula sinalizadora liga-se a um receptor específico, localizado na</p><p>célula-alvo;</p><p>▪ Um sinal é emitido;</p><p>▪ Modificações no metabolismo da célula garantem uma resposta celular.</p><p>11.2 Tipos de sinalização celular</p><p>Existem diferentes tipos de sinalização celular, que se diferenciam principalmente</p><p>pela rota estabelecida pela molécula sinalizadora até alcançar a célula-alvo. Diante</p><p>disso, temos:</p><p>▪ Sinalização autócrina: a molécula sinalizadora é produzida por uma célula</p><p>sinalizadora que também é a célula-alvo;</p><p>▪ Sinalização parácrina: nessa sinalização, a molécula sinalizadora é</p><p>liberada e atua em células que estão próximas a ela. Nesse processo, a</p><p>molécula encontra a célula-alvo por processo de difusão;</p><p>▪ Sinalização endócrina: nessa sinalização, as moléculas sinalizadoras,</p><p>chamadas de hormônios, são lançadas na corrente sanguínea para atuar</p><p>em células-alvo distantes;</p><p>▪ Sinalização sináptica: nessa sinalização, observa-se que as moléculas</p><p>sinalizadoras, denominadas de neurotransmissores, são lançadas em</p><p>junções especializadas entre neurônios e células-alvo, chamadas de</p><p>sinapses;</p><p>▪ Sinalização neuroendócrina: esse tipo de sinalização ocorre em</p><p>neurônios especializados, que liberam os neurormônios, os quais serão</p><p>lançados na corrente sanguínea, desencadeando resposta em células-alvo</p><p>distantes.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Diferenciação celular</p><p>www.cenes.com.br | 65</p><p>12 Diferenciação celular</p><p>Na biologia do desenvolvimento, diferenciação é o processo na qual as células</p><p>vivas se "especializam", gerando uma diversidade celular capaz de realizar</p><p>determinadas funções.</p><p>Estas células diferenciadas podem atuar isoladamente - como os gametas e as</p><p>células sexuais dos organismos menores, como as bactérias. Ou podem agrupar-se</p><p>em tecidos diferenciados, como o tecido ósseo e o muscular. Apesar de diferenciadas,</p><p>as células mantêm o mesmo código genético da primeira célula (zigoto). A diferença</p><p>está na ativação e inibição de grupos específicos de genes que determinarão a função</p><p>de cada célula.</p><p>Esta especialização acarreta não só alterações da função, mas também da</p><p>estrutura das células.</p><p>Este "agrupamento" foi realizado ao longo do processo evolutivo. A seguir, os</p><p>metazoários "agruparam" diversos tecidos para formar órgãos diferenciados como o</p><p>estômago, os órgãos sexuais, etc. Estes, por sua vez, podem estar agrupados em</p><p>aparelhos ou sistemas que, em conjunto, realizam determinada função vital, como é</p><p>o caso do sistema digestivo.</p><p>O processo inverso também pode ocorrer. Células já especializadas, por algum</p><p>motivo, podem perder a sua função, assumindo um estado de crescimento exagerado.</p><p>Esse processo é denominado desdiferenciação e é o que ocasiona o surgimento de</p><p>neoplasias.</p><p>12.1 Estágios da Diferenciação Celular</p><p>As mudanças que ocorrem na célula não são imediatas, mas são precedidas pelo</p><p>processo de compromisso celular, na qual a célula possui um destino determinado e</p><p>passará por grandes alterações. Assim, mesmo que uma célula ou tecido não sejam</p><p>diferentes fenotipicamente das outras células ou tecidos que estão em estado de não</p><p>comprometimento, o seu destino de desenvolvimento já está restrito.</p><p>O processo de compromisso celular pode ser dividido em dois estágios (Harrison</p><p>1933; Slack</p><p>1991). O primeiro é uma fase instável chamado de especificação. O destino</p><p>da célula ou tecido é considerado especificado quando este é capaz de se diferenciar</p><p>Biologia Celular |</p><p>Diferenciação celular</p><p>www.cenes.com.br | 66</p><p>autonomamente em ambiente neutro (o ambiente é neutro em relação à via de</p><p>desenvolvimento), como uma placa de Petri ou um tubo de ensaio. E ainda nesse</p><p>estágio, o compromisso pode ser revertido. O segundo estágio de compromisso é a</p><p>determinação. Uma célula ou tecido pode ser chamada de determinada quando é</p><p>capaz de se diferenciar autonomamente mesmo quando é colocado em outra região</p><p>do embrião. Se for capaz de diferenciar de acordo com o destino original, mesmo sob</p><p>essas circunstâncias, pode-se assumir que o compromisso é irreversível.</p><p>12.1.1 Especificação autônoma</p><p>Três modos básicos de compromisso foram descritos. O primeiro é chamado de</p><p>especificação autônoma. Neste caso, se um blastômero particular for removido de um</p><p>embrião no início do desenvolvimento, esse blastômero isolado irá produzir os</p><p>mesmos tipos celulares que ele produziria se ainda fosse parte do embrião. E mais</p><p>ainda, o embrião de onde foi retirado o blastômero perderá essas células e somente</p><p>essas células, que seriam produzidas pelo blastômero retirado. A especificação</p><p>autônoma dá origem a um padrão na embriogênese chamado de mosaico do</p><p>desenvolvimento, pois o embrião parece uma construção de mosaico de peças</p><p>independentes, com partes capazes de se auto-diferenciar. Embriões de invertebrados</p><p>(especialmente de moluscos, anelídeos, e tunicados), geralmente possuem</p><p>especificação autônoma para determinar o destino de suas células. Nesses embriões,</p><p>determinantes morfogenéticos (certas proteínas ou RNAs mensageiros) são postos</p><p>em diferentes regiões do citoplasma do ovo e são divididos em diferentes células de</p><p>acordo com a divisão do embrião, sendo que os determinantes morfogenéticos</p><p>especificam o tipo celular.</p><p>12.1.2 Especificação sincicial</p><p>Em embriões iniciais de insetos, a divisão celular não está completa. O núcleo se</p><p>divide dentro do citoplasma do ovo, criando um multinucleado dentro do ovo. Um</p><p>citoplasma que contém vários núcleos é chamado de sincício. O ovo citoplasmático,</p><p>no entanto, não é uniforme. Em vez disso, o citoplasma do ovo anterior é</p><p>marcadamente diferente do posterior. Aqui, a interação da especificação sincicial</p><p>ocorre entre as diferentes partes de uma mesma célula, mas não entre elas.</p><p>Embriologistas experimentais mostraram que cada núcleo de Drosophila tem</p><p>uma informação posicional dado por proteínas chamadas de morfógenos (do grego</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 67</p><p>“doador de forma”).</p><p>12.1.3 Especificação condicional</p><p>O terceiro modo de comprometimento envolve interações entre células vizinhas.</p><p>Neste tipo de especificação, cada célula tem, originalmente, a habilidade de se tornar</p><p>qualquer uma dentre tantos tipos celulares. Entretanto, as interações de uma célula</p><p>com outras células restringem o destino de uma ou mais participantes. Esse modo de</p><p>comprometimento é chamado de especificação condicional porque o destino da</p><p>célula depende das condições em que se encontra.</p><p>Se um blastômero for removido de um embrião, no início do desenvolvimento,</p><p>que utiliza a especificação condicional, as células embrionárias remanescentes alteram</p><p>seus destinos de modo que as funções das células que faltam sejam retomadas. Essa</p><p>habilidade que células embrionárias têm de modificar seus destinos para compensar</p><p>as partes que faltam é chamada de regulação. O blastômero isolado pode também</p><p>dar origem a uma grande variedade de células (até gerar tipos celulares que a célula</p><p>não faria se ainda fosse parte do embrião). Assim, a especificação condicional gera um</p><p>padrão chamado de desenvolvimento regulador. O desenvolvimento regulador é visto</p><p>na maioria dos embriões de vertebrados, e é crítico no desenvolvimento de gêmeos</p><p>idênticos. Na formação dos gêmeos, as células no estágio de clivagem de um único</p><p>embrião se divide em dois grupos, e cada grupo de células produz um indivíduo</p><p>totalmente desenvolvido.</p><p>13 Morte celular</p><p>Os organismos vivos são compostos de unidades funcionais conhecidas como</p><p>células. No interior de cada uma destas unidades ocorrem inúmeras reações e</p><p>processos metabólicos, os quais são regulados e levados a cabo por mais um sem</p><p>número de macromoléculas biológicas, em sua maioria proteínas. As células não</p><p>param, têm de se manter em funcionamento contínuo e ainda produzir o que</p><p>necessitam para continuar funcionando de maneira adequada.</p><p>Tais máquinas incríveis encerram em si um universo que nos parece tão caótico e</p><p>impossível para algo tão pequeno como o é uma célula, mas todos os processos são</p><p>finamente regulados e orquestrados pela própria célula com maestria. Mesmo essa</p><p>incrível máquina que parece ser capaz de qualquer coisa não pode escapar do</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 68</p><p>inevitável: a morte. As células do nosso corpo são constantemente renovadas, sendo</p><p>substituídas quando chegam ao fim de suas vidas, ou ainda quando são danificadas</p><p>ou abrigam algum tipo de patógeno. Organismos são máquinas vivas que não podem</p><p>parar nem um segundo, as suas células estão ativas o tempo todo desempenhando</p><p>os seus determinados papéis nos tecidos aos quais elas pertencem, incansavelmente.</p><p>Para que essa máquina viva seja mantida em funcionamento as suas células que já</p><p>não apresentam um bom funcionamento devem ser substituídas. Mas mesmo quando</p><p>uma célula que trabalhou a sua vida inteira sai de cena, esse processo deve ser</p><p>finamente regulado de modo a não causar danos ao organismo: a esse processo</p><p>damos o nome de morte celular programada. No entanto, nem sempre a morte de</p><p>uma célula é algo previsto e programado, e outros processos entram em vigor quando</p><p>esta morte ocorre de forma repentina e violenta.</p><p>Todas as nossas células estão programadas para morrer! Parece desesperador?</p><p>Na verdade, nem tanto. É fácil aceitar a ideia de que uma célula defeituosa ou já velha</p><p>do nosso corpo entrou em processo de morte celular, claro, ela já não é mais a mesma</p><p>e não nos serviria mais para muita coisa. Mas e se pensarmos que células do nosso</p><p>corpo, perfeitamente saudáveis e em bom funcionamento, são condenadas à morte</p><p>ainda muito, muito jovens?! Parece terrível, não é verdade?! Sendo bom ou ruim, a</p><p>verdade é que isso acontece o tempo todo. A morte celular também é um mecanismo</p><p>pelo qual um organismo pode moldar seus tecidos ao longo do seu desenvolvimento.</p><p>Por exemplo, em embriões de camundongos, nos primeiros dias do desenvolvimento</p><p>há uma membrana entre os dedos unindo-os uns aos outros, a qual é conhecida como</p><p>membrana interdigital. As células que compõem essa membrana sofrem morte celular</p><p>ao longo do desenvolvimento do embrião, de modo que os dedos do camundongo</p><p>vão sendo moldados e podem ser movidos de forma independente entre si. O mesmo</p><p>ocorre com a cauda de girinos no desenvolvimento de sapos. Por morte celular, essa</p><p>cauda vai sendo retraída em jovens que estão em metamorfose para a fase adulta. No</p><p>homem a morte celular também pode funcionar assim. Durante a determinação do</p><p>sexo, por exemplo, as células dos ductos mullerianos sofrem morte celular nos</p><p>indivíduos do sexo masculino. Outro caso muito comum é a morte de inúmeras células</p><p>T imaturas no interior do timo, na construção das defesas imunológicas do nosso</p><p>corpo. E para não ficarmos somente no mundo animal, devemos lembrar que nas</p><p>plantas a morte celular também ocorre. Seguindo a linha de raciocínio dos exemplos</p><p>dados até agora, podemos pensar no desenvolvimento da complexa estrutura</p><p>reprodutiva presente em muitas plantas: as flores. Estas estruturas belíssimas que nos</p><p>chamam tanto a atenção, tanto pela sua aparência como pelo seu aroma, são, como</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 69</p><p>bem</p><p>sabemos, efêmeras. Após cumprirem a sua função, as pétalas das flores murcham</p><p>e caem, e outras estruturas das flores também morrem, enquanto outras são</p><p>preservadas e modificadas. Em toda essa dinâmica de transformação sofrida por uma</p><p>flor, a morte celular programada está presente desempenhando o seu papel.</p><p>Um ponto de extrema importância a ser levantado é a relação de defeitos no</p><p>sistema de morte celular com doenças graves como o câncer, a doença de Alzheimer</p><p>e a AIDS. Nessas doenças a morte celular está fora de controle, ou porque as células</p><p>tornam-se imortais e proliferam desenfreadamente (como é o caso do câncer), ou</p><p>porque elas morrem quando não deveriam, sendo bem difícil a sua reposição, como</p><p>é o caso de doenças neurodegenerativas como o Alzheimer.</p><p>Enfim, até aqui já podemos talvez enxergar a morte celular como algo totalmente</p><p>diferente: o que deveria ser simplesmente o fim de toda uma unidade funcional que</p><p>já não é mais necessária passa a ser um novo evento que também deve ser bem</p><p>regulado e preciso.</p><p>13.1 Sinais que podem induzir a morte celular</p><p>Como um evento regulado e preciso, a morte celular necessita de um estímulo</p><p>inicial para acontecer. Este estímulo pode ter origem no interior da própria célula, por</p><p>exemplo, quando esta sofre quebra em alguma das fitas do DNA, o que normalmente</p><p>é provocado por radiação ionizante ou agentes quimioterápicos. Esse método é</p><p>utilizado, inclusive, no tratamento de alguns tipos de câncer. A indução da morte de</p><p>células cancerígenas por radiação pode ajudar no controle do crescimento e</p><p>proliferação de um tumor em desenvolvimento.</p><p>O estímulo para a morte celular pode ser também externo, como é o caso de</p><p>células portadoras de patógenos (vírus e bactérias, por exemplo). A célula infectada</p><p>irá expressar receptores de superfície sinalizando que porta um patógeno. Tal receptor</p><p>será reconhecido por um linfócito T citotóxico (célula do sistema imune), o qual irá</p><p>induzir a morte dessa célula infectada e consequentemente a destruição do patógeno</p><p>que ela carrega. Outro tipo de estímulo externo pode ser por meio de fatores de</p><p>sobrevivência, os quais são enviados por outras células. Se a célula receptora não</p><p>recebe esses sinais ela entra em processo de morte celular. Alguns desses fatores</p><p>podem ser linfocinas (sobrevivência de timócitos), fatores de crescimento de nervos</p><p>(sobrevivência de neurônios) e outros provenientes da matriz extracelular</p><p>(sobrevivência de células epiteliais). Enfim, os estímulos que podem desencadear a</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 70</p><p>morte de uma célula são inúmeros. É importante saber que esses estímulos podem</p><p>ser recebidos e interpretados de diferentes formas por diferentes tipos celulares. Por</p><p>exemplo, um mesmo estímulo que promoveria a sobrevivência de um determinado</p><p>tipo celular pode induzir a morte de outro tipo de célula, bem como estímulos opostos</p><p>podem causar um mesmo efeito. Para ilustrar, o aumento de níveis hormonais</p><p>(glicocorticóides) provoca a morte de timócitos, mas a queda de níveis hormonais</p><p>também pode fazê-lo (morte de células da próstata ventral após castração, por</p><p>exemplo).</p><p>13.2 Necrose X Apoptose</p><p>Comumente distinguem-se dois tipos de morte celular: um deles é conhecido</p><p>como necrose ou morte celular acidental, e o outro como apoptose, que é um tipo de</p><p>morte celular programada.</p><p>Na necrose, as células iniciam o seu processo de morte devido ao sofrimento de</p><p>algum trauma ou injúria, em geral de origem física ou química, como falta de oxigênio,</p><p>extremos de temperatura, entre outros. Neste processo, a célula passa a absorver e</p><p>acumular uma grande quantidade de água, o que leva ao aumento do seu volume</p><p>interno e consequentemente ao rompimento e dissolução de suas organelas, bem</p><p>como a sua digestão por enzimas celulares.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 71</p><p>Figura - Processo de necrose celular. Após receber algum trauma ou injúria, as</p><p>células e as suas organelas passam a devido à absorção de água. Então, as organelas</p><p>e as células se rompem e o seu conteúdo é extravasado, o que gera um sinal pró</p><p>inflamatório recrutando células fagocíticas. Baseado em Pollard, et al. 2006.</p><p>Logo a membrana plasmática da própria célula também é destruída e todo esse</p><p>conteúdo é extravasado, o que gera um sinal que desencadeia uma inflamação local</p><p>recrutando células do sistema imune, como macrófagos que irão fagocitar os restos</p><p>das células em processo de necrose. Vale ressaltar aqui que este processo é</p><p>desencadeado em células que estão danificadas, o que não necessariamente será o</p><p>caso das células que entram em apoptose. Além disso, o processo de necrose</p><p>geralmente envolve um grande número de células vizinhas entre si, e o conteúdo</p><p>celular extravasado acaba afetando negativamente essas células vizinhas.</p><p>Na apoptose as células podem estar aparentemente muito bem, e de fato não</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 72</p><p>apresentarem nenhum tipo de dano. Este processo inicia-se com uma diminuição do</p><p>tamanho da célula, em contraste com o que vimos anteriormente sobre a necrose.</p><p>Figura - Processo de apoptose. Notar que aqui o conteúdo celular não é</p><p>extravasado, a membrana celular é mantida íntegra durante todo o processo. Os</p><p>corpos apoptóticos são fagocitados e o seu conteúdo é digerido. Baseado em Pollard,</p><p>et al. 2006.</p><p>Aqui há um padrão geral no mecanismo de morte celular, que tipicamente</p><p>envolve apenas uma única célula, sem afetar as células vizinhas. No início do processo</p><p>a célula perde as suas microvilosidades e proteínas de adesão. Em seguida há um</p><p>encolhimento do citoplasma e uma grande redução na motilidade deste (movimento</p><p>das organelas através do citoplasma é reduzido). A membrana então perde a sua</p><p>assimetria, de modo que a fosfatidilserina, um fosfolipídeo que normalmente está</p><p>localizado na face interna da membrana plasmática, passa a localizar-se também na</p><p>face externa da membrana. Também ocorrem alterações no núcleo, normalmente a</p><p>hipercondensação da cromatina e seu colapso contra a parede nuclear. Finalmente, a</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 73</p><p>célula se desmembra em corpos apoptóticos, que são vesículas contendo os restos de</p><p>citoplasma e organelas da célula que entrou em apoptose. Notem que ao longo de</p><p>todo o processo a membrana celular não foi rompida, mas envolve as vesículas</p><p>formadas ao final do processo, os chamados corpos apoptóticos. Desse modo, o</p><p>conteúdo da célula não é extravasado e não desencadeia uma resposta inflamatória</p><p>como ocorre no processo de necrose. Esses corpos apoptóticos então são englobados</p><p>por células fagocíticas em circulação pelo tecido (comumente macrófagos</p><p>migratórios). Os corpos apoptóticos apresentam ainda marcadores de superfície, a</p><p>fosfatidilserina que esta exposta do lado externo da membrana, que inibem a ativação</p><p>dos macrófagos que os fagocitam, evitando assim o desencadeamento de uma</p><p>resposta inflamatória.</p><p>Podemos ainda dividir o processo de apoptose em duas fases: a fase latente e a</p><p>fase de execução. Uma célula que inicia o processo de apoptose, seja por um sinal</p><p>interno (como danos no DNA) ou externo (como a escassez de algum nutriente), não</p><p>apresentará inicialmente sinais aparentes de ter ingressado no processo de morte</p><p>celular. Nessa fase inicial, que é a fase latente, alguns processos são colocados em</p><p>andamento na célula (ex.: expressão de genes específicos). No entanto, até um</p><p>determinado ponto nesta fase a célula ainda pode voltar atrás interrompendo o</p><p>processo. A duração da fase latente pode variar de horas até dias, até mesmo para um</p><p>mesmo grupo de células muito semelhantes entre si. Não se sabe ainda ao certo o</p><p>que determina essa duração, mas existe um balanço entre as informações pró e anti-</p><p>apoptóticas que a célula recebe num determinado momento.</p><p>Figura - Diagrama esquemático ilustrando</p><p>as diferentes fases do processo de</p><p>apoptose. Baseado em Pollard, et al. 2006.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 74</p><p>Após a fase latente a célula entra na fase de execução da apoptose, na qual</p><p>ocorrem os eventos descritos anteriormente. Nesta fase a duração do processo é em</p><p>geral de uma hora, e as diferentes etapas citadas acima são comumente observadas</p><p>nos mais variados tipos celulares, de modo que podemos dizer que a fase de execução</p><p>da apoptose é mais conservada do que a fase latente, a qual é bem mais variável.</p><p>13.2.1 Apoptose não é sinônimo de morte celular programada</p><p>Precisamos tomar cuidado com uma confusão muito comum quando estamos</p><p>estudando morte celular. Muitas pessoas se confundem e acreditam que morte celular</p><p>programada é sinônimo de apoptose, porém isso não é verdade. A apoptose é de fato</p><p>um tipo de morte celular programada, porém existem outros tipos de morte celular</p><p>programada. Estes outros tipos de morte celular programada não irão apresentar</p><p>algumas das etapas da apoptose que estamos discutindo aqui, ou ainda podem</p><p>apresentar passos diferentes. Dessa forma, temos que estar atentos com o que temos</p><p>em mente quando falamos de apoptose e quando falamos de morte celular</p><p>programada. Portanto, apesar dessa divisão clássica entre necrose e apoptose,</p><p>recentemente os pesquisadores têm reportado outros tipos de morte celular</p><p>programada que incluem entre outros a necrose regulada, autofagia, necroptose. Para</p><p>quem quiser saber um pouco mais sobre esses processos, há artigos citados nas</p><p>referências no final deste texto os quais podem ser consultados.</p><p>13.2.2 Proteína p53 e a apoptose</p><p>Sabe-se que a síntese de proteínas é um evento relativamente comum na fase</p><p>latente do processo de apoptose, porém não é um evento observado em todos os</p><p>casos, e nem se sabe ao certo todas as proteínas específicas sendo expressas pelas</p><p>células durante este processo. No entanto, já se observou que alguns genes que são</p><p>ativados pela proteína p53 estão envolvidos com a apoptose. A p53 é uma proteína</p><p>supressora de tumor, e participa da regulação do ciclo celular quando ocorrem danos</p><p>no DNA. De um modo geral, a p53 retarda o ciclo celular, de modo que as células</p><p>ficam estacionadas entre as fases G1 e S. A sua superexpressão em linhagens celulares</p><p>tumorais levou essas células a entrarem em apoptose, o que nos indica uma grande</p><p>importância da p53 na defesa do organismo contra o câncer. Experimentos feitos com</p><p>camundongos knockout para a proteína p53 corroboraram estas observações. Estes</p><p>camundongos desenvolveram muitos tumores na fase adulta, o que seria atribuído à</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 75</p><p>ausência da expressão de p53. Acredita-se que a p53 funcione como um ativador</p><p>transcricional na promoção da apoptose, mas ela ainda pode atuar em uma outra via</p><p>apoptótica que envolve as mitocôndrias.</p><p>13.2.3 Alguns genes e proteínas envolvidos com a apoptose</p><p>Muitos estudos têm sido feitos para entender melhor como funciona o processo</p><p>de apoptose mais detalhadamente, e quais elementos celulares seriam mais</p><p>importantes no desencadeamento desse processo. Em estudos feitos em C. elegans,</p><p>alguns genes foram identificados como relacionados à apoptose. Tais genes podem</p><p>ser organizados em 3 grupos de acordo com a sua função geral: I- genes relacionados</p><p>à marcação da célula para posterior entrada em processo de morte celular; II- genes</p><p>envolvidos no processo de morte celular em si, e em sua regulação; e III- genes</p><p>envolvidos na fagocitose dos restos celulares e em processos subsequentes.</p><p>Poderíamos nos perguntar porque estamos falando de genes envolvidos em apoptose</p><p>em células de um animal tão diferente dos seres humanos como o pequeno verme C.</p><p>elegans. Este pequeno animalzinho é considerado um organismo modelo para</p><p>estudos genéticos. Em estudos desse tipo, busca-se compreender o funcionamento</p><p>de genes homólogos aos de seres humanos, ou seja, genes que foram conservados</p><p>evolutivamente, nesse caso, desde os pequeninos vermes até nós. Assim, entender o</p><p>funcionamento de genes relacionados à apoptose nesses animais nos dá pistas para</p><p>entender o funcionamento de genes homólogos a esses nos seres humanos. A tabela</p><p>1 abaixo mostra algumas proteínas de C. elegans envolvidos com a apoptose e seus</p><p>respectivos homólogos em mamíferos.</p><p>Tabela 1 Proteínas de C. elegans envolvidas na apoptose e seus respectivos</p><p>homólogos em mamíferos.</p><p>C. elegans Mamíferos</p><p>ced-3 caspases</p><p>ced-4 Apaf-1</p><p>ced-9 família da Bcl-2 (anti-apoptótica)</p><p>egl-1 família da Bcl-2 (pró-apoptótica)</p><p>A título de curiosidade e também para evitar confusões, note-se que quando</p><p>escrevemos o nome de um gene o fazemos em itálico, sendo que o nome de sua</p><p>respectiva proteína, que em muitos casos é o mesmo nome do gene, é escrito em</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 76</p><p>formato sem ser em itálico. Os genes ced-3; ced-4 e ced-9 (ced= cell death abnormal)</p><p>de C. elegans são os mais famosos e codificam as primeiras 3 proteínas que aparecem</p><p>na tabela acima. ced-3 e ced-4 são indispensáveis para a morte celular programada, e</p><p>ced-9atua como regulador de ced-3 e ced-4. Na tabela são mostrados seus</p><p>homólogos em mamífero e faremos uma breve explicação de sua função na regulação</p><p>da apoptose:</p><p>1) Caspases: pertencem a uma família de proteínas com função proteolítica e</p><p>que são elas mesmas ativadas por proteólise (esse tipo de enzima é conhecida como</p><p>zimôgenos). Dentro dessa família existem algumas caspases (na sua forma inativa são</p><p>chamadas de pro-caspases) que são ativadas por vias pró-apoptóticas (induzem</p><p>apoptose). Quando ativadas elas degradam componentes celulares durante o</p><p>processo de apoptose, clivando proteínas estruturais específicas, no núcleo e no</p><p>citoplasma. Também clivam proteínas quinases, além de outras proteínas envolvidas</p><p>na detecção e reparo de danos no DNA. Há também a ação de nucleases durante o</p><p>processo de morte celular, como a nuclease CAD (caspase activated DNase). Esta</p><p>nuclease é expressa de forma complexada como seu inibidor, o ICAD. Assim, a</p><p>nuclease é inativada no momento que é produzida, protegendo o DNA da célula de</p><p>sua ação. Por ação de caspases, durante o processo de morte celular, o ICAD é clivado</p><p>e a nuclease passa a ser ativa e começa a clivar o DNA da célula.</p><p>2) A Apaf-1 (apoptotic protease- activating factor-1) atua na formação de um</p><p>complexo proteico que se liga a pro-caspases especificas induzindo sua ativação. Essa</p><p>caspase agora pode ativar outras pro-caspases que ampliam o sinal pró-apoptótico e</p><p>levam a degradação dos componentes celulares.</p><p>3) Proteínas da família da Bcl-2 representam uma família de proteínas que</p><p>interagem entre si e contém membros que tem papel pró-apoptóticos (induzem a</p><p>apoptose) como membros com papel anti-apoptóticos (inibem a apoptose). Essas</p><p>proteínas estão envolvidas na ativação da apoptose pela via conhecida como</p><p>intrínseca, a qual envolve liberação de proteínas mitocondriais, como citocromo c, por</p><p>abertura de poros em sua membrana, como descrito abaixo.</p><p>13.3 Vias que levam a morte celular</p><p>Alguns receptores de superfície expressos pelas células são específicos para</p><p>sinalizar a morte celular, e por isso são conhecidos como receptores de morte. Um</p><p>desses receptores que é bastante conhecido é chamado de Fas. Esse receptor é</p><p>Biologia Celular |</p><p>Morte celular</p><p>www.cenes.com.br | 77</p><p>expresso na superfície da célula, e fica ancorado na membrana, possuindo também</p><p>um domínio intracelular, o domínio de morte. O ligante desse receptor é conhecido</p><p>como ligante de Fas, e está presente, por exemplo, na superfície de células do sistema</p><p>imune que monitoram o organismo em busca de células portadoras de patógenos, os</p><p>linfócitos T citotóxicos. Células que expressem o Fas em sua superfície serão</p><p>reconhecidas pelo ligante de Fas dos linfócitos. Esta ligação irá desencadear</p><p>processos</p><p>subsequentes que ativarão a via de morte celular, conhecida como via extrínseca.</p><p>Nesses passos ocorre inclusive a ativação de caspases específicas que irão atuar ao</p><p>longo de todo o processo. Há também a possibilidade de uma mesma célula que</p><p>expressa o ligante de Fas passar a expressar o receptor Fas em sua superfície como</p><p>forma de induzir a sua própria morte, como ocorre em linfócitos B e T após a sua</p><p>ativação. Outro ponto interessante é que há algumas células que expressam o ligante</p><p>de Fas como forma de se protegerem de células efetoras do sistema imune que</p><p>expressam o receptor Fas, como ocorre nos tecidos imunoprivilegiados. Exemplos</p><p>desses tipos de tecidos são o cristalino e os testículos. Nesses tecidos é importante</p><p>evitar a formação de respostas inflamatórias localizadas, assim, caso alguma célula do</p><p>sistema imune entre nesses tecidos ela logo encontra um ligante de Fas e o processo</p><p>de sua morte é ativado como vimos anteriormente. O problema é que algumas células</p><p>tumorais “descobriram” essa estratégia e a utilizam para escapar da vigilância do</p><p>nosso sistema imune. Essas células tumorais podem expressar um tipo de receptor de</p><p>Fas que reconhece o ligante de Fas nas células citotóxicas e o bloqueia, evitando assim</p><p>o desencadeamento do processo de morte. Outras células tumorais ainda podem</p><p>expressar um receptor de Fas sem o domínio de morte intracelular, sendo essa mais</p><p>uma estratégia eficiente de evasão da morte. Outra via que leva a morte celular</p><p>envolve as mitocôndrias, e por isso é conhecida como via mitocondrial de morte</p><p>celular ou intrínseca. As mitocôndrias apresentam algumas proteínas em seu espaço</p><p>intramembranar que quando liberadas no citoplasma têm papel ativo na regulação da</p><p>via intrínseca da apoptose. Algumas proteínas pró-apoptoticas da família Bcl-2, como</p><p>Bax e Bid, são capazes de formar poros na membrana mitocondrial permitindo a</p><p>liberação dessas proteínas para o citoplasma. Bax e Bid são inibidas por sua interação</p><p>com proteínas da família Bcl2 anti-apoptóticas, com por exemplo a própria Bcl2. Sinais</p><p>pro-apoptóticos podem interferir no balanço entre proteínas pro- e anti- apoptóticas</p><p>da família das Bcl2, fazendo com que Bax e Bid possam estar livres para formar os</p><p>poros mitocondriais. Nesse caso há a liberação, entre outras proteínas, do citocromo</p><p>c. este no citoplasma se liga à Apaf-1 e forma um complexo conhecido como</p><p>apoptossomo. O apoptossomo então irá atuar na ativação de pro-caspases, que por</p><p>sua vez amplificarão o sinal via a cascata de ativação descrita acima, levando a</p><p>Biologia Celular |</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>www.cenes.com.br | 78</p><p>apoptose. Foi com surpresa quando os cientistas perceberam esse papel alternativo</p><p>do citocromo c, uma proteína tão importante na cadeia de transporte de elétrons</p><p>mitocondrial na respiração celular, na indução da apoptose. Afinal, não é de se esperar</p><p>que uma proteína tão importante para a sustentação da vida tenha um papel</p><p>contrastante induzindo a célula à morte.</p><p>13.4 Doenças e morte celular</p><p>Como mencionado anteriormente, algumas doenças estão diretamente</p><p>envolvidas com a morte celular, mais precisamente quando esse processo não ocorre</p><p>como e quando deveria. Exemplos bem conhecidos são o ataque do coração e o</p><p>derrame. Em ambos os casos, grandes grupos de células podem sofrer necrose devido</p><p>à falta de irrigação sanguínea adequada (isquemia), e ainda algumas células podem</p><p>morrer também por apoptose em decorrência desse processo. Em outros casos,</p><p>problemas com o processo de morte celular podem fazer com que células que</p><p>deveriam morrer sobrevivam, e estas se acumulam no organismo causando</p><p>problemas. Por exemplo, uma mutação que afete o receptor ou o ligante de Fas pode</p><p>fazer com que linfócitos que reconhecem antígenos próprios sobrevivam. Estes</p><p>linfócitos deveriam morrer por apoptose em uma situação normal, afinal não</p><p>queremos células do nosso sistema imune atacando os nossos próprios tecidos. A</p><p>sobrevivência destes linfócitos que reconhecem os nossos antígenos próprios pode</p><p>levar ao desenvolvimento de uma doença autoimune. O câncer é outra doença que</p><p>não poderia deixar de ser citada. Apesar do grande problema do câncer ser o fato de</p><p>que as células que originam o tumor se dividem de forma descontrolada, problemas</p><p>no processo de morte destas células também é um agravante. Há fármacos que atuam</p><p>induzindo a morte das células tumorais, o que auxilia no tratamento do câncer, porém,</p><p>alguns tipos de células possuem um bloqueio que impede o desencadeamento do</p><p>processo de morte celular, de modo que estes fármacos são ineficazes nestes casos e</p><p>o tumor continua a crescer desenfreadamente.</p><p>14 Referências Bibliográficas</p><p>DiMauro, S. and Schon, E., Mitochondrial respiratory-chain diseases, New England</p><p>Journal of Medicine 348(26):2656–2668, 2003; p. 2656.</p><p>Karp, G., Cell Biology, 2a. edição, McGraw-Hill, New York, p. 773, 1984. Publicado em</p><p>Biologia Celular |</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>www.cenes.com.br | 79</p><p>português como Biologia Celular e Molecular, por Manole (1a. edição).</p><p>Karp, ref. 2, p. 775.</p><p>Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, 3a. edição, Garland Publishing Inc., New</p><p>York, p. 715, 1994. Publicado em português como Biologia Molecular da Célula, por</p><p>Artmed (atualmente na 5a. edição).</p><p>Alberts et al., ref. 4, pp. 708, 709.</p><p>DiMauro et al., ref. 1, p. 2665.</p><p>Tallini, G., Oncocytic tumors, Virchows Archiv 433(1):5–12, 1998.</p><p>Jih, D. and Morgan, M., Oncocytic metaplasia occurring in a spectrum of melanocytic</p><p>nevi, American Journal of Dermatopathology 24(6):468–472, December 2002.</p><p>DiMauro et al., ref. 1, pp. 2656–2665.</p><p>Leonard, J. and Schapira, A., Mitochondrial respiratory chain disorders I: mitochondrial</p><p>DNA defects, The Lancet 355(9200):299–304, 2000.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>www.cenes.com.br | 80</p><p>Sumário</p><p>1 Introdução a Biologia Celular</p><p>2 Tipos de Células</p><p>2.1 Procariontes</p><p>2.2 Eucariontes</p><p>2.3 Célula Animal</p><p>2.4 Célula Vegetal</p><p>2.4.1 Componentes da Célula Vegetal</p><p>3 Os principais métodos de estudos utilizados na biologia celular</p><p>3.1 Microtomia</p><p>3.1.1 Microscopia Óptica</p><p>3.1.1.1 Microscópio de contraste de fase</p><p>3.1.1.2 Microscópio de interferência</p><p>3.1.1.3 Microscópio de fluorescência</p><p>4 Células</p><p>4.1 Célula: uma unidade de eficiência na estrutura e funcionamento dos seres vivos.</p><p>4.2 A Célula Viva</p><p>4.3 Células Procarióticas</p><p>4.4 Composição Química das Células: Água e Sais Minerais</p><p>4.5 Água</p><p>4.6 Sais minerais</p><p>4.7 Junções célula-célula</p><p>4.7.1 Plasmodesmata</p><p>4.7.2 Junções comunicantes</p><p>4.7.3 Junções impermeáveis</p><p>4.7.4 Desmossomos</p><p>5 Citoesqueleto</p><p>5.1 Modelo da estrutura do citoesqueleto de uma célula mostrando os diferentes componentes contidos na matriz citoplasmática.</p><p>6 Estrutura Celular</p><p>6.1 Síntese de Macromoléculas</p><p>6.2 Polirribossomos</p><p>6.3 Retículo Endoplasmático</p><p>6.4 Retículo Endoplasmático Rugoso</p><p>6.5 Retículo Endoplasmático Liso</p><p>6.6 Complexo de Golgi</p><p>6.6.1 Destinação e exportação de macromoléculas</p><p>7 Vesícula</p><p>7.1 Tipos de vesículas</p><p>7.1.1 Vacúolos</p><p>7.1.2 Lisossomas</p><p>7.1.3 Vesículas de transporte</p><p>7.1.4 Vesículas secretoras</p><p>7.1.4.1 Tipos de vesículas secretoras</p><p>7.1.5 Outros tipos de vesículas</p><p>7.2 Formação e transporte de vesículas</p><p>7.2.1 Captura das moléculas a transportar</p><p>7.2.2 Revestimento de vesículas</p><p>7.2.3 União das vesículas a membranas</p><p>7.2.4 Fusão de vesículas</p><p>7.2.5 Regulação dos receptores vesiculares</p><p>7.2.6 Preparação de vesículas</p><p>8 DNA mitocondrial</p><p>8.1 Controle intracelular</p><p>8.2 Cloroplasto</p><p>8.2.1 Estrutura</p><p>9 O Núcleo Interfásico</p><p>9.1 O Núcleo: Características Gerais</p><p>9.2 Componentes do Núcleo Interfásico</p><p>9.2.1 Carioteca</p><p>9.2.2 Cariolinfa</p><p>9.2.3 Nucléolos</p><p>9.2.4 Cromatina</p><p>10 Fases do ciclo celular</p><p>10.1 Estágios do ciclo celular</p><p>10.2 Interfase</p><p>10.3 Fase M</p><p>10.4 Quanto tempo dura o ciclo celular?</p><p>10.5 Citocinese</p><p>10.6 Fuso mitótico e o plano de clivagem citoplasmática</p><p>10.7 O anel contrátil das células animais</p><p>11 Sinalização celular</p><p>11.1 Etapas da sinalização celular</p><p>11.2 Tipos de sinalização celular</p><p>12 Diferenciação celular</p><p>12.1 Estágios da Diferenciação Celular</p><p>12.1.1 Especificação autônoma</p><p>12.1.2 Especificação sincicial</p><p>12.1.3 Especificação condicional</p><p>13 Morte celular</p><p>13.1 Sinais que podem induzir a morte celular</p><p>13.2 Necrose X Apoptose</p><p>13.2.1 Apoptose não é sinônimo de morte celular programada</p><p>13.2.2 Proteína p53 e a apoptose</p><p>13.2.3 Alguns genes e proteínas envolvidos com a apoptose</p><p>13.3 Vias que levam a morte celular</p><p>13.4 Doenças e morte celular</p><p>14 Referências Bibliográficas</p><p>60</p><p>10.5 Citocinese --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 61</p><p>10.6 Fuso mitótico e o plano de clivagem citoplasmática -------------------------------------------------- 61</p><p>10.7 O anel contrátil das células animais ----------------------------------------------------------------------- 62</p><p>11 Sinalização celular------------------------------------------------------------------------------- 63</p><p>11.1 Etapas da sinalização celular -------------------------------------------------------------------------------- 63</p><p>11.2 Tipos de sinalização celular ---------------------------------------------------------------------------------- 64</p><p>12 Diferenciação celular --------------------------------------------------------------------------- 65</p><p>12.1 Estágios da Diferenciação Celular -------------------------------------------------------------------------- 65</p><p>12.1.1 Especificação autônoma --------------------------------------------------------------------------------------------- 66</p><p>Biologia Celular |</p><p>Sumário</p><p>www.cenes.com.br | 4</p><p>12.1.2 Especificação sincicial ------------------------------------------------------------------------------------------------ 66</p><p>12.1.3 Especificação condicional ------------------------------------------------------------------------------------------- 67</p><p>13 Morte celular ------------------------------------------------------------------------------------- 67</p><p>13.1 Sinais que podem induzir a morte celular---------------------------------------------------------------- 69</p><p>13.2 Necrose X Apoptose -------------------------------------------------------------------------------------------- 70</p><p>13.2.1 Apoptose não é sinônimo de morte celular programada -------------------------------------------------- 74</p><p>13.2.2 Proteína p53 e a apoptose ------------------------------------------------------------------------------------------ 74</p><p>13.2.3 Alguns genes e proteínas envolvidos com a apoptose ------------------------------------------------------ 75</p><p>13.3 Vias que levam a morte celular ----------------------------------------------------------------------------- 76</p><p>13.4 Doenças e morte celular -------------------------------------------------------------------------------------- 78</p><p>14 Referências Bibliográficas --------------------------------------------------------------------- 78</p><p>Este documento possui recursos de interatividade através da navegação por marcadores.</p><p>Acesse a barra de marcadores do seu leitor de PDF e navegue de maneira RÁPIDA e</p><p>DESCOMPLICADA pelo conteúdo.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Introdução a Biologia Celular</p><p>www.cenes.com.br | 5</p><p>1 Introdução a Biologia Celular</p><p>Também conhecida por Citologia, a Biologia Celular é a parte da biologia</p><p>responsável pelo estudo das células. Esse ramo da biologia é importante, pois as</p><p>células são utilizadas para diferenciar o que possui e o que não possui vida. Além</p><p>disso, essa estrutura é importante e fundamental para qualquer ser humano.</p><p>As células começaram a ser estudadas a partir da invenção do microscópio, em</p><p>1950. Uma empresa que fabricava lentes, a Zacharias Janssen, conseguiu criar esse</p><p>objeto que permite a visualização de pequenos organismos, ampliando a imagem</p><p>diversas vezes. Como a célula é muito pequena, ela somente passou a ser estudada</p><p>depois dessa invenção. A empresa colocou duas lentes em um tubo.</p><p>No século XVII, Robert Hooke, avaliou um pedaço de cortiça e neles, verificou</p><p>cavidades minúsculas. Elas receberam o nome de células (derivada do latim cella que</p><p>significa lugar fechado e pequeno cômodo). O que ele observou foi a parte que</p><p>envolve a célula, a parede celular. Já em 1838, verificou-se que as células eram algo</p><p>básico em todas as plantas e, no ano seguinte, também passou a ser a unidade básica</p><p>dos animais. A partir dessas descobertas, surgiu a seguinte teoria celular: 'Todos os</p><p>seres vivos são formados por células.'</p><p>Biologia Celular |</p><p>Tipos de Células</p><p>www.cenes.com.br | 6</p><p>Nos anos seguintes, foram sendo descobertas diversas estruturas em seu interior</p><p>e as funções desempenhadas por eles. Em 1858, um médico alemão afirmou que as</p><p>células também eram responsáveis pela hereditariedade e evolução.</p><p>Princípios da teoria celular moderna:</p><p>▪ Todos os seres vivos possuem células; porém, alguns são formados por</p><p>apenas uma célula;</p><p>▪ As condições vitais dos seres vivos vão depender de suas propriedades</p><p>celulares;</p><p>▪ Elas surgem sempre a partir de uma já existente.</p><p>As células podem ser diferenciadas através de sua morfologia, porque cada uma</p><p>delas é adaptada a sua função. Elas também podem ter sua forma influenciada por</p><p>diversos fatores. As células vegetais têm um formato anguloso graças à parede de</p><p>celulose que elas possuem e as células animais não têm uma parede celular e, por</p><p>isso, são mais curvas.</p><p>Ao longo dos anos, o surgimento de diversas técnicas foram importantes para</p><p>que o conhecimento sobre as células crescesse. Além do microscópio, também</p><p>passaram a ser utilizadas as técnicas de fixação, coloração, centrifugação fracionada,</p><p>dentre outros.</p><p>2 Tipos de Células</p><p>As células são divididas em dois grupos: procarióticas e eucarióticas. O reino</p><p>Monera pertence ao grupo das células procarióticas; enquanto isso, os reinos: Protista,</p><p>Fungi, Animalia e Plantae fazem parte do grupo das células eucarióticas. Todos os</p><p>seres vivos têm células que podem ser unicelulares, quando são formados por apenas</p><p>Biologia Celular |</p><p>Tipos de Células</p><p>www.cenes.com.br | 7</p><p>uma célula, ou pluricelulares, para os que são formados por várias células.</p><p>2.1 Procariontes</p><p>Esses organismos são unicelulares e fazem parte do grupo Monera, que pode ser</p><p>exemplificado pelas bactérias. Esse tipo de célula tem o DNA que não é envolvido por</p><p>uma membrana e ele fica mergulhado no citoplasma. Esse é formado por diversas</p><p>substâncias dissolvidas em água e no citoplasma são encontrados os ribossomos que</p><p>realizam a síntese de proteínas. Esse tipo de célula é envolvida pela membrana</p><p>plasmática, que também é envolvida pela parede celular, formada por glicídios e</p><p>aminoácidos.</p><p>2.2 Eucariontes</p><p>Esses organismos podem ser uni ou pluricelulares. Comparada à célula</p><p>procariótica, essas células são maiores e mais complexas. Ela possui um material</p><p>genético com DNA associado às proteínas. São envolvidas por uma membrana nuclear</p><p>e possuem um núcleo individualizado, além de diversos organismos que não constam</p><p>nas células eucariontes.</p><p>2.3 Célula Animal</p><p>É a menor unidade básica dos seres vivos. A célula animal é diferente da célula</p><p>vegetal, pois não possui parede celular e nem os plastos. Além disso, ela é dotada de</p><p>flagelos, o que não é comum na célula vegetal. Elas têm um núcleo separado do</p><p>citoplasma com a ajuda de um envoltório, chamado carioteca.</p><p>Componentes da Célula Animal:</p><p>1. Retículo Endoplasmático;</p><p>2. Ribossomos;</p><p>3. Complexo de Golgi;</p><p>4. Lisossomos;</p><p>5. Peroxissomos;</p><p>6. Vacúolos;</p><p>7. Centríolos;</p><p>8. Cílios e Flagelos;</p><p>Biologia Celular |</p><p>Os principais métodos de estudos utilizados na biologia celular</p><p>www.cenes.com.br | 8</p><p>9. Mitocôndria;</p><p>10. Núcleo Celular.</p><p>2.4 Célula Vegetal</p><p>A célula vegetal possui semelhanças com a célula animal, mas são bem distintos.</p><p>Ela possui parede celular e cloroplastos que não constam nas células animais. Ela ainda</p><p>possui organoides distintos da célula animal como vacúolo, plastos e substâncias</p><p>esgásticas.</p><p>2.4.1 Componentes da Célula Vegetal</p><p>▪ Núcleo;</p><p>▪ Retículo endoplasmático;</p><p>▪ Citoplasma;</p><p>▪ Ribossomos;</p><p>▪ Complexo de Golgi;</p><p>▪ Mitocôndrias;</p><p>▪ Lisossomos;</p><p>▪ Plastos;</p><p>▪ Vacúolos;</p><p>3 Os principais métodos de estudos utilizados na biologia</p><p>celular</p><p>Os métodos para estudo das células são bastante diversificados e o</p><p>conhecimento sobre elas progridem com o aperfeiçoamento das técnicas de estudo.</p><p>Somos levados a novas descobertas</p><p>cada vez que aparece um novo instrumento de</p><p>trabalho ou o aperfeiçoamento de um já utilizado. estudo da célula começou através</p><p>do microscópio óptico (eficiente, mas limitado). Com o surgimento do microscópio</p><p>eletrônico, houve um grande impulso para o conhecimento das funções celulares. Sua</p><p>influência foi tão grande que levou a uma revisão dos conceitos morfológicos de seus</p><p>constituintes (tanto que, hoje a forma e a estrutura das organelas são descritas</p><p>conforme nele aparecem).</p><p>Muitos outros instrumentos e técnicas de estudo como cultura de células,</p><p>Biologia Celular |</p><p>Os principais métodos de estudos utilizados na biologia celular</p><p>www.cenes.com.br | 9</p><p>radioautografia, o microscópio de fluorescência, o microscópio eletrônico de</p><p>varredura, técnicas de criofratura e bioquímicas, ou seja, todo o arsenal técnico</p><p>disponível, contribuiu para ampliar o estudo das células.</p><p>Os conhecimentos sobre as células progridem paralelamente ao</p><p>aperfeiçoamento dos métodos de investigação. Inicialmente, o microscópio óptico</p><p>possibilitou o descobrimento das células e a elaboração da teoria de que todos os</p><p>seres vivos são constituídos por células.</p><p>Posteriormente foram descobertas técnicas citoquímicas que possibilitaram a</p><p>identificação e a localização de diversas moléculas constituintes das células. Com o</p><p>advento dos microscópios eletrônicos, que têm grande poder de resolução, foram</p><p>observados pormenores da estrutura celular que não poderiam sequer ser imaginados</p><p>pelos estudos feitos com o microscópio óptico.</p><p>Embora seja possível o estudo microscópico de células vivas, muitas vezes há</p><p>vantagem em obter um preparado permanente (lâmina) no qual as células ficam</p><p>preservadas, isto é, fixadas e coradas para melhor demonstrar seus componentes.</p><p>Todos os preparados apresentam artefatos que são alterações produzidas nas</p><p>células pelas técnicas utilizadas. A primeira etapa na preparação de uma amostra para</p><p>exame ao microscópio é a fixação. Suas finalidades são de evitar a destruição das</p><p>células por suas próprias enzimas (a autólise), evitar a proliferação e atividades de</p><p>bactérias, endurecer as células para que resistam às etapas seguintes, aumentar a</p><p>afinidade das estruturas celulares pelos corantes utilizados na microscopia óptica e</p><p>aumentar o contraste na microscopia eletrônica.</p><p>Numerosas substâncias químicas e misturas são utilizadas como fixadores, um</p><p>dos melhores e mais utilizado é o formaldeído.</p><p>Cada um dos fixadores simples apresenta certos inconvenientes, ao lado de</p><p>algumas qualidades desejáveis. Por isso foram elaboradas as misturas fixadoras que</p><p>contém proporções variáveis dos fixadores simples com a finalidade de compensar-</p><p>lhes as deficiências.</p><p>3.1 Microtomia</p><p>Em sua maioria as células fazem parte de tecidos que precisam ser cortados em</p><p>fatias finas. Para obtenção dos cortes a serem estudados nos microscópio óptico, os</p><p>tecidos devem ser embebidos e envolvidos por uma substância de consistência firme.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Os principais métodos de estudos utilizados na biologia celular</p><p>www.cenes.com.br | 10</p><p>As mais usadas são a parafina e as resinas plásticas.</p><p>Depois de protegidos e envolvidos nesse material o tecido é colocado em um</p><p>instrumento (aparelho) de corte chamado Micrótomo, nele o tecido influído é</p><p>seccionado por uma navalha, obtendo-se geralmente cortes de 1 a 6 µm de espessura.</p><p>Para o microscópio Óptico é usado o corte com navalhas de aço.</p><p>Os cortes são colocados sobre uma lâmina com pequena quantidade de</p><p>albumina que serve como adesivo. Neste ponto as amostras ainda não estão prontas</p><p>para o exame ao microscópio, já que o tecido está impregnado com parafina e o corte</p><p>é incolor. Remove-se então a parafina, e o tecido é reidratado, sendo em seguida</p><p>corado.</p><p>Quando se deseja estudar lipídios, evita-se o emprego de solventes graças ao</p><p>uso do Micrótomo de congelação, no qual o tecido é endurecido por congelação, o</p><p>que permite seu corte. Este tipo de micrótomo e outro tipo mais elaborado e mais</p><p>eficiente denominado Criostato, permitem a obtenção rápida de cortes, sem passar</p><p>pelas etapas de quando se usa a parafina. São muito utilizados em hospitais, quando</p><p>se necessita de um diagnóstico rápido em material patológico.</p><p>3.1.1 Microscopia Óptica</p><p>O microscópio óptico, também conhecido como microscópio de luz, compõe-se</p><p>de uma parte mecânica, que serve de suporte, uma parte óptica, constituída por três</p><p>sistemas de lentes: o condensador, a objetiva e a ocular (Junqueira e Carneiro, 2005).</p><p>Poder de resolução é a capacidade de o instrumento dar imagens individuais de</p><p>pontos situados muito próximos uns dos outros, depende do comprimento de onda</p><p>da luz utilizada e da abertura numérica da objetiva (AN) (De Robertis et al., 2008).</p><p>Limite de resolução é a menor distância que pode existir entre dois pontos para</p><p>que eles apareçam individualizados (Junqueira e Carneiro, 2005).</p><p>3.1.1.1 Microscópio de contraste de fase</p><p>Poder de resolução: 0,2μm</p><p>O microscópio de contraste de fase foi desenvolvido para aumentar as diferenças</p><p>de contraste entre células e o meio ao redor, possibilitando ver as células vivas sem</p><p>corá-las (Brooks et al., 2009).</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 11</p><p>O microscópio de contraste de fase é empregado em especial para o estudo de</p><p>células vivas. É de grande utilidade para observação de células cultivadas, cujo</p><p>crescimento e divisão mitótica podem ser facilmente seguidos sem o emprego de</p><p>corantes (Junqueira e Carneiro, 2005).</p><p>3.1.1.2 Microscópio de interferência</p><p>O microscópio de interferência se baseia em princípios similares aos do</p><p>microscópio de contraste de fase, embora tenha a vantagem de fornecer resultados</p><p>quantitativos e informações adicionais sobre as propriedades físicas dos componentes</p><p>celulares. Com este instrumento, é possível determinar alterações no índice de</p><p>refração, enquanto o microscópio de contraste de fase somente revela as</p><p>descontinuidades mais notáveis. Nos dias de hoje é utilizado um tipo especial de</p><p>microscópio de interferência diferencial, denominado microscópio de Nomarski. O</p><p>microscópio de Nomarski pode ser acoplado a uma câmara de televisão de alta</p><p>resolução para aproveitar as vantagens que esta pode oferecer quanto ao detectar os</p><p>contrastes muito melhor do que o olho humano. As imagens recolhidas são</p><p>transferidas para um computador e processadas digitalmente para aumentar ainda</p><p>mais as diferenças de intensidade e diminuir a relação sinal-ruido (De Robertis et al.,</p><p>2008).</p><p>3.1.1.3 Microscópio de fluorescência</p><p>Poder de resolução: 0,2μm</p><p>O microscópio de fluorescência contém uma fonte de luz ultravioleta (UV)</p><p>embutida. Quando a luz incide em certos corantes e pigmentos, essas substâncias</p><p>emitem uma luz de comprimento de onda mais longo, fazendo com que brilhem</p><p>contra um fundo escuro. O microscópio de fluorescência é frequentemente utilizado</p><p>em laboratórios de imunologia para demonstrar que anticorpos corados com um</p><p>corante fluorescente se combinaram com antígenos específicos; este procedimento é</p><p>um tipo de imuno diagnóstico (Burton e Englkirk, 2005).</p><p>4 Células</p><p>A Citologia é a área da Biologia que estuda a célula em sua organização,</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 12</p><p>morfologia, funcionamento, composição química e os mecanismos de divisão celular.</p><p>Dizemos que todos os seres vivos são formados por células, com exceção dos</p><p>vírus, sendo conhecidos desde formas unicelulares até formas pluricelulares.</p><p>O organismo unicelular tem a célula como sendo o próprio organismo, isto é, a</p><p>única célula é responsável por todas as atividades vitais, como alimentação, trocas</p><p>gasosas, reprodução, liberação de excretas, etc.</p><p>O organismo pluricelular, que é formado por muitas células (milhares, milhões,</p><p>até trilhões de células), apresenta o corpo com tecidos, órgãos e sistemas,</p><p>especializados em diferentes funções vitais. As células</p><p>dos pluricelulares diferem</p><p>quanto às especializações e de acordo com os tecidos a que elas pertencem.</p><p>Podemos então considerar, para o organismo unicelular ou pluricelular, que a</p><p>célula é a unidade estrutural e funcional dos seres vivos.</p><p>Os organismos unicelulares e pluricelulares têm a célula como unidade estrutural</p><p>e funcional</p><p>Na classificação dos seres vivos, são utilizados critérios de organização e</p><p>fisiologia celular para diferenciar os diferentes grupos (reinos).</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 13</p><p>Quanto à organização celular, as células podem ser procarióticas(procariontes)</p><p>ou eucarióticas(eucariontes). E os seres possuidores dessas células são ditos</p><p>eucariontes e procariontes.</p><p>As células procarióticas apresentam organização mais simples, sem núcleo</p><p>organizado e sem organelas membranosas, como retículo endoplasmático, complexo</p><p>de Golgi, mitocôndria, entre outras. Possuem célula procariótica os organismos do</p><p>reino Monera (bactérias e cianobactérias).</p><p>As células eucarióticas apresentam maior complexidade com núcleo organizado</p><p>em carioteca, nucleoplasma, cromatina e nucléolo, além do citoplasma com organelas</p><p>organizadas com sistemas de membranas, como complexo de Golgi, retículo</p><p>endoplasmático, mitocôndria, cloroplasto, entre outras.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 14</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 15</p><p>Podemos ainda considerar a fisiologia celular, o que caracteriza e diferencia a</p><p>célula autotrófica de célula heterotrófica.</p><p>A célula autotrófica é auto-suficiente em termos nutricionais, podendo ser</p><p>fotossintetizante ou quimiossintetizante. São autotróficas as células vegetais, das algas</p><p>e de alguns tipos de bactérias.</p><p>A célula heterotrófica não apresenta a auto-suficiência, sendo dependente da</p><p>aquisição de nutrientes extracelular por absorção direta ou absorção após um</p><p>processo digestivo por ação enzimática.</p><p>São heterotróficas as células animais, dos fungos, dos protozoários e de muitos</p><p>tipos de bactérias.</p><p>Os vegetais possuem células fotossintetizantes e os animais possuem células</p><p>heterotróficas.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 16</p><p>4.1 Célula: uma unidade de eficiência na estrutura e funcionamento dos</p><p>seres vivos.</p><p>O sucesso da organização celular e fisiologia celular está relacionado com várias</p><p>características e propriedades dos diferentes componentes celulares; entre eles</p><p>podemos destacar:</p><p>1) Alto teor de água: a célula é completamente ocupada por água, o que</p><p>facilita a dispersão de substâncias e a ocorrência de reações químicas.</p><p>2) Compartimentação: um vasto sistema de membranas forma numerosos</p><p>compartimentos, isolando os processos metabólicos entre si,</p><p>estabelecendo um fluxo organizado dentro da célula e oferecendo uma</p><p>superfície desproporcionalmente grande em relação ao volume celular.</p><p>3) Presença de material genético: a célula contém no seu interior as</p><p>informações necessárias (DNA) para criar e manter sua própria organização</p><p>e para coordenar as atividades que realiza.</p><p>4) Presença de enzimas: o material genético determina a produção de</p><p>enzimas, catalisadores que permitem a ocorrência de reações que, sem</p><p>eles, levariam milhares de anos para ocorrer.</p><p>5) Economia: o rendimento dos processos celulares é elevado (parcela da</p><p>energia consumida convertida em trabalho). As moléculas orgânicas, com</p><p>as quais as células lidam, são bastante versáteis, isto é, podem</p><p>desempenhar vários papéis funcionais. Com poucos tipos de substâncias,</p><p>as células se mantêm. Além disso, muitas substâncias que são resíduos de</p><p>um processo podem ser empregadas como matéria-prima de outro,</p><p>fazendo com que a produção global de resíduos seja pequena.</p><p>6) Interação com o meio: as células interagem intensamente com o</p><p>ambiente onde estão. Um ser unicelular interage com o meio onde vive,</p><p>assim como as células de um ser pluricelular interagem com o líquido</p><p>intercelular existente entre elas. O ser vivo deve garantir às células um meio</p><p>intercelular estável e confortável. As células são as responsáveis por</p><p>mantê-lo assim, e são as beneficiárias dessa estabilidade.</p><p>4.2 A Célula Viva</p><p>Embora usada como modelo para estudo, uma célula típica, contendo todas as</p><p>estruturas possíveis, não existe. Organismos unicelulares são muito distintos entre si,</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 17</p><p>bem como uma célula muscular é diferente de um neurônio. Todavia, todas as células</p><p>possuem alguns componentes: uma membrana celular, um citoplasma contendo</p><p>organelas e, geralmente, um núcleo.</p><p>Todas têm, ainda, algumas propriedades funcionais: podem obter e transformar</p><p>energia; contêm macromoléculas complexas, como proteínas e ácidos nucleicos;</p><p>podem sintetizar substância se têm a capacidade de se dividir.</p><p>Esquema de uma célula ideal contendo todas as organelas e estruturas dos tipos</p><p>padrões intracelulares dos seres vivos</p><p>Os vírus não têm estrutura celular e só se reproduzem no interior de células.</p><p>Clamídias e ricketsias são células incompletas e, também, parasitas intracelulares</p><p>obrigatórios. Diferem dos vírus por 3 motivos:</p><p>1) possuem DNA e RNA, enquanto os vírus têm DNA ou RNA;</p><p>2) possuem uma membrana envoltória com alguma capacidade de regular as</p><p>trocas entre o meio interno e o externo;</p><p>3) possuem algumas organelas necessárias aos processos de síntese e de</p><p>reprodução.</p><p>4.3 Células Procarióticas</p><p>Caracterizam-se pela ausência de um envoltório nuclear, estando os</p><p>cromossomos imersos no citoplasma. Nessas células, o sistema de membranas se</p><p>resume à membrana plasmática. Os seres procariontes compreendem as bactérias e</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 18</p><p>as cianobactérias (algas azuis).</p><p>Tomando a célula bacteriana como modelo de organização procariótica,</p><p>podemos notar em alguns tipos formato de um bastão com 2 m de comprimento.</p><p>Presença de uma membrana plasmática e, externamente, uma parede celular rígida.</p><p>Ribossomos aderidos à face interna da membrana plasmática e às moléculas de RNA</p><p>mensageiro. Contém cromossomos circulares, presentes na região do hialoplasma.</p><p>Esses cromossomos possuem DNA, mas não possuem proteínas. A membrana</p><p>plasmática possui uma invaginação chamada mesossomo, onde se concentram</p><p>enzimas respiratórias; parece desempenhar algum papel na divisão celular.</p><p>A organização procarionte de uma bactéria</p><p>Nas cianobactérias, fotossintetizantes, encontram-se dobras da membrana</p><p>associadas à clorofila. São as lamelas fotossintetizantes.</p><p>A organização celular procariótica de uma cianobactéria</p><p>Os organismos autótrofos são aqueles autossuficientes em termos alimentares,</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 19</p><p>pois realizam fotossíntese ou quimiossíntese. São autótrofos os vegetais e as algas.</p><p>Os organismos heterótrofos dependem de uma fonte extracorpórea de alimento,</p><p>como os animais e os fungos.</p><p>A organização procariótica das bactérias e das cianobactérias é caracterizada pela</p><p>ausência de uma carioteca e de organelas membranosas como mitocôndria,</p><p>cloroplasto, complexo de Golgi e retículo endoplasmático.</p><p>A organização eucariótica das células animais e vegetais é caracterizada pela</p><p>existência de um núcleo verdadeiro (com carioteca) e de organelas, como mitocôndria,</p><p>cloroplasto, retículo endoplasmático, complexo de Golgi, etc</p><p>4.4 Composição Química das Células: Água e Sais Minerais</p><p>Uma das evidências da evolução biológica e da ancestralidade comum dos seres</p><p>vivos é que todas as formas de vida possuem composição química semelhante. Na</p><p>composição química das células dos seres vivos, estudamos dois grandes grupos de</p><p>substâncias: as substâncias inorgânicas e as substâncias orgânicas.</p><p>São classificadas como substâncias inorgânicas a água e os sais minerais. São</p><p>substâncias orgânicas os carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. As</p><p>substâncias orgânicas</p><p>são formadas por cadeias carbônicas com diferentes funções</p><p>orgânicas.</p><p>Dos elementos químicos encontrados na natureza, quatro são encontrados com</p><p>maior frequência na composição química dos seres vivos. Esses elementos são o</p><p>carbono (C), o oxigênio (O), o nitrogênio (N) e o hidrogênio (H). Além desses quatro</p><p>elementos, outros são biologicamente importantes como o sódio (Na), potássio (K),</p><p>cálcio (Ca), pósforo (P), enxofre (S), entre outros.</p><p>Apesar de existirem inúmeras maneiras desses elementos combinarem-se para a</p><p>formação das substâncias inorgânicas e orgânicas, alguns tipos de substâncias existem</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 20</p><p>em maior quantidade nos seres vivos.</p><p>As Substâncias Inorgânicas</p><p>4.5 Água</p><p>Composição Química das Células</p><p>A vida na Terra começou na água e, ainda hoje, a ela se associa. Só há vida onde</p><p>há água. As propriedades da água que a tornam fundamental para os seres vivos se</p><p>relacionam com sua estrutura molecular que é constituída por dois átomos de</p><p>hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio por ligações covalentes. Embora a</p><p>molécula como um todo seja eletricamente neutra, a distribuição do par eletrônico</p><p>em cada ligação covalente é assimétrica, deslocada para perto do átomo de oxigênio.</p><p>Assim, a molécula tem um lado com predomínio de cargas positivas e outro com</p><p>predomínio de cargas negativas. Moléculas assim são chamadas polares.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 21</p><p>Composição Química das Células</p><p>Quando os átomos de hidrogênio da molécula de água (com carga positiva) se</p><p>colocam próximos ao átomo de oxigênio de outra molécula de água (com carga</p><p>negativa), se estabelece uma ligação entre eles, denominada ligação de hidrogênio</p><p>(ponte de hidrogênio).</p><p>Essa ligação garante a coesão entre as moléculas, o que mantém a água fluida e</p><p>estável nas condições habituais de temperatura e pressão. Algumas das mais</p><p>importantes propriedades da água se relacionam com suas ligações de hidrogênio:</p><p>1) Tensão superficial: coesão entre as moléculas da superfície, formando uma</p><p>"rede".</p><p>Tensão Superficial</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 22</p><p>2) Capilaridade: capacidade de penetrar em espaços reduzidos, o que permite</p><p>à água percorrer os microporos do solo, tornando-se acessível às raízes das plantas.</p><p>3) Calor específico elevado: as moléculas de água podem absorver grande</p><p>quantidade de calor sem que sua temperatura fique elevada, pois parte desta energia</p><p>é utilizada no enfraquecimento das ligações de hidrogênio. Isso explica o papel</p><p>termorregulador da água por meio da transpiração que mantém a temperatura em</p><p>valores compatíveis com a manutenção da vida das diferentes espécies.</p><p>Capilaridade</p><p>4) Capacidade solvente: a polaridade da molécula de água explica a eficácia em</p><p>separar partículas entre si, pois o caráter polar da água tende a diminuir as forças de</p><p>atração dos íons encontrados em sais e em outros compostos iônicos, favorecendo a</p><p>dissociação dos mesmos. Os dipolos da água envolvem os cátions e ânions</p><p>(solvatação), impedindo a união entre essas partículas carregadas eletricamente.</p><p>Capacidade do Solvente</p><p>Alguns dos principais papéis da água nos seres vivos são:</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 23</p><p>1. Solvente da maioria dos solutos, o que permite a ocorrência das reações</p><p>químicas (chamada solvente universal).</p><p>2. As reações catalisadas por enzimas só ocorrem na água. Em algumas</p><p>reações, a água participa também como substrato (reações de hidrólise).</p><p>3. As substâncias se distribuem pelo interior da célula graças ao contínuo</p><p>fluxo de água no seu interior (ciclose).</p><p>4. Os sistemas de transporte dos animais (sistema circulatório) e dos vegetais</p><p>(vasos condutores) usam a água como meio de distribuição de substâncias.</p><p>5. Devido ao seu elevado calor específico, a abundante presença de água nos</p><p>seres vivos impede grandes variações de temperatura.</p><p>6. Age como lubrificante nas articulações, nos olhos e, misturada aos</p><p>alimentos, como saliva, facilita a deglutição.</p><p>A água é a substância mais abundante em todos os seres vivos. No homem,</p><p>representa cerca de 65% de sua massa. A proporção varia de uma espécie para outra</p><p>(mais de 95% da massa dos celenterados), de acordo com a idade (diminui com o</p><p>envelhecimento), com o sexo e de um tecido para outro. No homem, perdas maiores</p><p>que 15% da massa de água (desidratação) podem ter consequências graves, pela</p><p>diminuição do volume de líquido circulante.</p><p>4.6 Sais minerais</p><p>Como a célula é um meio aquoso, não se encontram sais minerais, mas íons</p><p>inorgânicos. Alguns deles são encontrados em todos os seres vivos.</p><p>▪ Cátions: sódio, potássio, magnésio, cálcio, ferro, manganês, cobalto,</p><p>cobre, zinco.</p><p>▪ Ânions: cloreto, bicarbonato, fosfato, sulfato, nitrato.</p><p>Algumas ações são exercidas especificamente por alguns íons:</p><p>▪ Cálcio: participa da estrutura das membranas, dos cromossomos, do</p><p>esqueleto dos vertebrados, da contração muscular e da coagulação do</p><p>sangue.</p><p>▪ Ferro: faz parte das moléculas dos citocromos, componentes da respiração</p><p>celular, e da molécula da hemoglobina, pigmento transportador de O2 do</p><p>sangue.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 24</p><p>▪ Magnésio: encontrado na molécula da clorofila, pigmento</p><p>fotossintetizante dos vegetais. O zinco, o cobre e o cobalto atuam como</p><p>co-enzimas em alguns processos. O sódio e o potássio são os principais</p><p>envolvidos na transmissão do impulso nervoso.</p><p>▪ Fosfato: importante componente da estrutura do ATP e dos nucleotídeos</p><p>do DNA e do RNA.</p><p>▪ Iodo: faz parte da estrutura dos hormônios (tiroxinas) secretados pela</p><p>tireóide dos vertebrados.</p><p>De um modo geral, os sais na forma iônica estão atuando no metabolismo como</p><p>mencionado anteriormente e na forma molecular estão presentes em estruturas</p><p>esqueléticas como carapaças, conchas, ossos, chifres, cascos, onde são comuns o</p><p>carbonato de cálcio e o fosfato de cálcio.</p><p>4.7 Junções célula-célula</p><p>Diferentes tipos de junções intercelulares, incluindo plasmodesmata, junções</p><p>impermeáveis, junções comunicantes e desmossomos.</p><p>Se você estivesse construindo um edifício, que tipos de conexão você gostaria de</p><p>colocar entre os ambientes? Em alguns casos, seria preferível que as pessoas</p><p>pudessem andar de um ambiente para outro e, neste caso, você colocaria uma porta.</p><p>Em outros casos, você gostaria de manter duas paredes contíguas firmemente unidas</p><p>e, aí, você talvez precisasse colocar alguns parafusos fortes. Ainda em outros casos,</p><p>você pode precisar garantir que as paredes estivessem firmemente vedadas – por</p><p>exemplo, para impedir que água gotejasse entre elas.</p><p>Acontece que as células enfrentam as mesmas questões quando estão</p><p>organizadas em tecidos, próximas umas às outras. Elas devem colocar portas que as</p><p>ligue diretamente às suas vizinhas? Elas precisam de pontos de solda entre elas e suas</p><p>vizinhas para criar uma camada mais forte, ou talvez até formar vedações para impedir</p><p>a passagem de água pelo tecido? As junções que servem para todas estas funções</p><p>podem ser encontradas em células de diversos tipos, e aqui vamos ver cada uma delas</p><p>separadamente.</p><p>4.7.1 Plasmodesmata</p><p>As células vegetais, cercadas por uma parede celular, não estão em contato umas</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 25</p><p>com as outras em grandes áreas da membrana plasmática como as células animais.</p><p>Entretanto, elas possuem junções especializadas chamadas de plasmodesmata</p><p>(plasmodesma, no singular), onde canais ligam duas células, permitindo a troca</p><p>citoplasmática entre elas.</p><p>Imagem de duas células ligadas por uma plasmodesma, mostrando como os</p><p>materiais podem ser transportados do citoplasma de uma célula para a próxima por</p><p>meio da plasmodesma.</p><p>As plasmodesmata são alinhadas com a membrana plasmática que é contínua</p><p>com as membranas de duas células. Cada plasmodesma</p><p>tem um segmento de</p><p>citoplasma estendendo-se através dele, contendo um segmento ainda mais fino de</p><p>retículo endoplasmático (não mostrado na figura acima).</p><p>Moléculas menores que um certo tamanho (o limite de exclusão de tamanho) se</p><p>movem livremente pelo canal plasmodesmático por difusão passiva. O limite de</p><p>exclusão de tamanho varia dentre as plantas, e até dentre tipos celulares dentro de</p><p>uma mesma planta. As plasmodesmata podem dilatar (expandir) de forma seletiva</p><p>para permitir a passagem de certas moléculas grandes, como proteínas, embora esse</p><p>processo seja pouco compreendido.</p><p>4.7.2 Junções comunicantes</p><p>Funcionalmente, as junções comunicantes nas células animais são muito</p><p>parecidas com as plasmodesmata nas células vegetais: ambos são canais entre células</p><p>vizinhas que permitem o transporte de íons, água, e outras substâncias.</p><p>Estruturalmente, entretanto, as junções comunicantes e as plasmodesmata são bem</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 26</p><p>diferentes.</p><p>Nos vertebrados, as junções comunicantes são formadas quando um conjunto</p><p>de seis proteínas de membrana chamadas de conexinas formam uma estrutura</p><p>alongada, em forma de rosca, chamada de conexon. Quando os poros, ou os "buracos</p><p>de rosca", dos conexons de células animais adjacentes se alinham, um canal é formado</p><p>entre as células. (Invertebrados também formam junções comunicantes de maneira</p><p>similar, mas utilizam um conjunto de proteínas chamadas de inexinas.)</p><p>Imagem das membranas plasmáticas de duas células unidas por junções</p><p>comunicantes. No local onde os dois conexons das diferentes células se encontram,</p><p>eles podem formar um canal indo de uma célula à outra.</p><p>As junções comunicantes são importantes, especialmente, no músculo cardíaco:</p><p>o sinal elétrico para se contrair viaja rapidamente entre as células musculares à medida</p><p>que os íons passam através das junções comunicantes, permitindo que as células se</p><p>contraiam juntas.</p><p>4.7.3 Junções impermeáveis</p><p>Nem todas as junções entra as células conectam os citoplasmas. Ao invés disso,</p><p>as junções impermeáveis vedam o espaço entre duas células animais adjacentes.</p><p>No local de uma junção impermeável, as células são unidas fortemente umas</p><p>contra as outras por vários grupos individuais de junções impermeáveis chamadas</p><p>claudins, cada uma das quais interage com um grupo parceiro na membrana da célula</p><p>Biologia Celular |</p><p>Células</p><p>www.cenes.com.br | 27</p><p>oposta. Os grupos são agrupados em fios que formam uma rede, com vários grupos</p><p>de fios compondo junções mais fortes.</p><p>Imagem das membranas de duas células unidas por junções impermeáveis. As</p><p>junções impermeáveis são como rebites, e estão organizadas em várias fitas que</p><p>formam retas e triângulos.</p><p>O objetivo das junções impermeáveis é impedir que escape líquido por entre as</p><p>células, permitindo que uma camada de células (por exemplo, as que revestem um</p><p>órgão) atuem como uma barreira impermeável. Por exemplo, as junções impermeáveis</p><p>entre as células epiteliais revestindo sua bexiga impedem que a urina vaze para o</p><p>espaço extracelular.</p><p>4.7.4 Desmossomos</p><p>As células animais também podem conter junções chamadas desmossomos, que</p><p>agem como pontos de solda entre as células epiteliais adjacentes. Um desmossomo</p><p>envolve um complexo de proteínas. Algumas destas proteínas se estendem através da</p><p>membrana, enquanto outras ancoram a junção dentro da célula.</p><p>As caderinas, proteínas de adesão especializadas, são encontradas nas</p><p>membranas de ambas as células e interagem no espaço entre elas, mantendo as</p><p>Biologia Celular |</p><p>Citoesqueleto</p><p>www.cenes.com.br | 28</p><p>membranas juntas. Dentro da célula, as caderinas ligam a uma estrutura chamada</p><p>placa citoplasmática (em vermelho na imagem à direita), que se liga aos filamentos</p><p>intermediários e ajuda a ancorar a junção.</p><p>Crédito da Imagem: OpenStax Biology. Imagem modificada do original por</p><p>Mariana Ruiz Villareal.</p><p>Desmossomos ligam células adjacentes, assegurando que as células dos órgãos</p><p>e tecidos em que se estendem, tais como a pele e o músculo cardíaco, permaneçam</p><p>ligadas de forma ininterrupta.</p><p>5 Citoesqueleto</p><p>Biologia Celular |</p><p>Citoesqueleto</p><p>www.cenes.com.br | 29</p><p>5.1 Modelo da estrutura do citoesqueleto de uma célula mostrando os</p><p>diferentes componentes contidos na matriz citoplasmática.</p><p>A capacidade que as células eucarióticas possuem de adotar uma variedade de</p><p>formas e de executar movimentos coordenados e direcionados depende de uma rede</p><p>complexa de filamentos de proteínas que se estendem por todo citoplasma. Essa rede</p><p>é chamada de citoesqueleto embora seja, ao contrário, de um esqueleto ósseo, uma</p><p>estrutura altamente dinâmica que se reorganiza continuamente sempre que a célula</p><p>altera a forma, se divide ou responde ao seu ambiente. De fato, o citoesqueleto</p><p>poderia ser denominado de "citomusculatura", pois ele é o responsável direto por</p><p>movimentos tais como deslocamentos das células sobre um substrato, contração</p><p>muscular e ele também fornece a maquinaria necessária para movimentos</p><p>intracelulares tais como o transporte de organelas de um lugar a outro no citoplasma</p><p>e a segregação dos cromossomos na mitose. O citoesqueleto está ausente nas</p><p>bactérias.</p><p>O citoesqueleto forma um arcabouço interno para o grande volume do</p><p>citoplasma, sustentando-o da mesma forma que uma estrutura metálica sustenta um</p><p>prédio.</p><p>As diferentes atividades do citoesqueleto dependem de três diferentes tipos de</p><p>filamentos protéicos:</p><p>1. Filamentos de Actina</p><p>2. Microtúbulos</p><p>3. Filamentos Intermediários</p><p>Mostrando os tipos de filamentos protéicos do citoesqueleto.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Citoesqueleto</p><p>www.cenes.com.br | 30</p><p>Cada tipo é formado a partir de uma subunidade protéica diferentes: actina nos</p><p>filamentos de actina, tubulina nos microtúbulos e uma família de proteínas fibrosas,</p><p>como vimentina e lâmina nos filamentos intermediários.</p><p>Os microtúbulos são estruturas rígidas que normalmente apresenta uma das</p><p>estremidades ancorada a um único centro organizador de microtúbulos chamado</p><p>centrossomo (uma estrutura geralmente localizada ao lado do núcleo próximo do</p><p>centro da célula) e a outra livre no citoplasma. Em muitas células, os microtúbulos são</p><p>estruturas altamente dinâmicas que podem aumentar ou diminuir em comprimento</p><p>pela adição ou perda de subunidades de tubulina. Proteínas motoras se movem de</p><p>uma direção a outra ao longo dos microtúbulos carregando organelas específicas para</p><p>os locais pré-determinados dentro da célula. A determinação de polaridade intrínseca</p><p>de certas células está relacionada com a função mecânica dos microtúbulos. Os</p><p>microtúbulos são polímeros rígidos formados por moléculas de tubulina na forma de</p><p>filametos longos e ocos, possuindo diâmetro externo de 25nm e são muito mais</p><p>rígidos do que os filamentos de actina.</p><p>Os filamentos de actina (também chamados de microfilamentos). São polímeros</p><p>helicoidais de duas cadeias. São estruturas flexíveis, com diâmetro de 5 a 9nm,</p><p>organizados na forma de feixes lineares, redes bidimensionais e géis tridimensionais.</p><p>Embora os filamentos de actina estejam distribuídos por toda a célula, eles estão mais</p><p>concentrados no córtex logo abaixo da membrana plasmática.Também são estruturas</p><p>dinâmicas mas, ao contrário dos microtúbulos que são filamentos isolados, se</p><p>organiza em feixes ou redes. O córtex celular, camada situada logo abaixo da</p><p>membrana plasmática, é formada por filamentos de actina e por uma variedade de</p><p>proteínas que se ligam à actina. Esta camada rica em actina controla a forma e os</p><p>movimentos de superfície da maioria das células animais.</p><p>Os filamentos intermediários são estruturas que proporcionam estabilidade</p><p>mecânica às células e tecidos. Os filamentos intermediários são plímeros fortes</p><p>semelhantes a cabos, constituídos de polipepetídeos fibrosos que resistem ao</p><p>estiramenot e desempenham um papel estrutural na célula, mantendo</p><p>sua</p><p>integridade. Existe uma grande variedade de tipos que diferem de acordo com o tipo</p><p>de polipeptídeo que os forma. Os filamentos de queratina das células epiteliais, os</p><p>neurofilamentos das células nervosas, os filamentos gliais dos astrócitos e das células</p><p>de schwann, os filamentos de desmina das células musculares, os filamentos de</p><p>vimentina dos fibroblastos e de muitos tipos celulares. As lâminas nucleares que</p><p>formam a lâmina fibrosa que se estende sob o envelope nuclear constituem uma</p><p>família a parte de proteínas de filamento intermediário.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Estrutura Celular</p><p>www.cenes.com.br | 31</p><p>Os filamentos intermediários são fibras em forma de cordão com diâmetro em torno</p><p>de 10nm. São formados por um grupo de proteínas que constituem uma grande</p><p>família de proteínas heterogêneas</p><p>Micrografia eletrônica do citoesqueleto de um fibroblasto de rato mostrando</p><p>todos os componentes do citoesqueleto: redes de filamentos de actina (mf),</p><p>microtúbulos (setas), filamentos intermediários (pontas de setas). Barra - 0.5 µm.</p><p>Os três tipos de filamentos são conectados entre si e suas funções são</p><p>coordenadas.</p><p>6 Estrutura Celular</p><p>O citoplasma, localizado entre a membrana celular e o núcleo, é o espaço intra-</p><p>celular em que as organelas - como complexo de golgi, mitocôndria e ribossomo -</p><p>estão dispostas. Apesar de possuírem uma alta diversidade, todas as células</p><p>compartilham ao menos três características: apresentam membrana plasmática,</p><p>citoplasma e material genético (DNA). As células se diferenciam em eucariótica (ou</p><p>eucariontes) e procariótica (ou procariontes), sendo que a primeira tem núcleo e</p><p>organelas, enquanto a segunda não possui núcleo organizado e o material genético</p><p>não é delimitado por uma membrana.</p><p>O citoplasma das células procariontes é constituído por um líquido viscoso</p><p>composto principalmente por água. Encontramos também grande quantidade de</p><p>ribossomos, que são diferentes das células eucariontes. Graças a essas diferenças,</p><p>Biologia Celular |</p><p>Estrutura Celular</p><p>www.cenes.com.br | 32</p><p>alguns antibióticos conseguem matar as bactérias, que são procarióticas, e</p><p>praticamente não afetam as células humanas, eucarióticas. No citoplasma das células</p><p>eucariontes encontramos estruturas mergulhadas no citosol denominadas organelas</p><p>e um conjunto de filamentos proteicos que constituem o citoesqueleto. Segue abaixo</p><p>a lista com a definição de algumas organelas.</p><p>Esquema de uma célula eucariótica (Foto: Wikicommons )</p><p>Citoesqueleto: Possuem filamentos proteicos, como microtúbulos, responsáveis</p><p>por manterem a forma da célula, resistindo à compressão. Os microfilamentos</p><p>mantêm a forma da célula, resistindo à tensão. Os filamentos intermediários são</p><p>responsáveis pela ancoragem do núcleo e outras organelas.</p><p>Ribossomos: são formados a partir do RNA ribossômico, realizam a síntese de</p><p>proteínas. Encontramos ribossomos ligados (aderidos a paredes do retículo</p><p>endoplasmático rugoso) e ribossomos livres. Nos ribossomos livres ocorre a produção</p><p>das proteínas que atuam no citosol.</p><p>Retículo endoplasmático rugoso (RER): como apresentam ribossomos</p><p>aderidos à sua membrana externa, este retículo também possui a função de síntese</p><p>proteica, porém a maior parte das proteínas será secretada. Dentro do RER, na maioria</p><p>Biologia Celular |</p><p>Estrutura Celular</p><p>www.cenes.com.br | 33</p><p>dos casos, ocorre a ligação do carboidrato com as proteínas produzidas pelo</p><p>ribossomo, formando glicoproteínas.</p><p>Retículo endoplasmático liso (REL): entre as diversas funções do REL,</p><p>destacamos a síntese de lipídeos como óleos, fosfolipídeos e esteroides. Entre as</p><p>secreções esteroides, podemos destacar os hormônios sexuais (estrogênio e</p><p>testosterona); Em relação à desintoxicação, as enzimas do REL auxiliam este processo</p><p>tornando algumas drogas mais solúveis facilitando assim seu processo de eliminação.</p><p>O REL atua também no armazenamento de íons cálcio nas células musculares.</p><p>Complexo de Golgi: a maioria das vesículas produzidas no RER e no REL é</p><p>enviada para o complexo de Golgi onde sofrerão modificações e serão enviadas para</p><p>os seus destinos (permanecem na célula ou são exocitados). Observamos que células</p><p>secretoras possuem o complexo de Golgi mais desenvolvido que células não</p><p>secretoras.</p><p>Lisossomo: são sacos membranosos que possuem enzimas hidrolíticas. As</p><p>enzimas hidrolíticas são sintetizadas pelo RER e enviadas para o complexo de Golgi.</p><p>As células animais utilizam o lisossomo para digerir macromoléculas, entretanto a</p><p>produção excessiva de lisossomos pode destruir uma célula por autodigestão.</p><p>Mitocôndrias: são organelas responsáveis pela produção de energia (ATP) a</p><p>partir de processos metabólicos. As mitocôndrias são encontradas em quase todas as</p><p>células eucariotas incluindo as plantas, animais, fungos e a maioria dos protistas. Assim</p><p>como os cloroplastos possuem material genético próprio.</p><p>Cloroplastos: estão presentes em células de plantas e em alguns organismos</p><p>fotossintetizantes. São organelas responsáveis pela produção fotossintética dos</p><p>carboidratos. Possuem um pigmento verde denominado clorofila.</p><p>Peroxissomos: possuem enzimas que transferem hidrogênio para o oxigênio</p><p>formando o peróxido de hidrogênio como subproduto que posteriormente será</p><p>transformado em água. Essa transferência de hidrogênio tem como principal objetivo</p><p>quebrar ácidos em moléculas menores entrando assim nas mitocôndrias onde</p><p>produzirão parte da energia necessária à célula. Os peroxissomos encontrados no</p><p>fígado são os principais responsáveis pela desintoxicação do álcool.</p><p>6.1 Síntese de Macromoléculas</p><p>A síntese de macromoléculas é importante para a manutenção da estrutura</p><p>Biologia Celular |</p><p>Estrutura Celular</p><p>www.cenes.com.br | 34</p><p>celular através de mecanismos de síntese que forneçam continuadamente novas</p><p>moléculas. Os principais componentes participantes desta síntese são os</p><p>polirribossomos, o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi, todos explicados</p><p>abaixo....</p><p>6.2 Polirribossomos</p><p>Os polirribossomos (ou polissomas) resultam da associação de uma molécula de</p><p>mRNA com diversos ribossomos, podendo se apresentar aderidos ao retículo</p><p>endoplasmático ou livres no citoplasma.</p><p>Polirribossomos livres tem a função de sintetitzar moléculas protéicas</p><p>essencialmente hidrofílicas que irão constituir o citosol, matriz citoplasmática e</p><p>subunidades protéicas, como microtúbulos e microfilamentos, além da possibilidade</p><p>de serem incorporadas à estruturas que não sintetizam ou sintetizam algumas</p><p>proteínas, como o núcleo, peroxissomos, mitocôndrias e cloroplastos.</p><p>Células que se reproduzem em ritmo acelerado, tais como células embrionárias</p><p>ou tumores de crescimento rápido, têm seus citoplasmas cheios de polirribossomos,</p><p>sintetizando proteínas para o crescimento do citoplasma e do núcleo das células-</p><p>filhas, após cada ciclo mitótico.</p><p>6.3 Retículo Endoplasmático</p><p>Cadeias polipeptídicas atravessando a membrana do RER.</p><p>É um sistema de cisternas intercomunicantes delimitadas por membranas</p><p>lipoprotéicas e constituído por vesículas achatadas, esféricas ou tubulares, localizadas</p><p>https://vignette.wikia.nocookie.net/wikimed/images/8/86/Dawsdaws.jpg/revision/latest?cb=20130903023935</p><p>Biologia Celular |</p><p>Estrutura Celular</p><p>www.cenes.com.br | 35</p><p>na maioria das células no envoltório nuclear e ocupando grande parte do citoplasma.</p><p>Somente é visto pelo microscópio eletrônico e seu tamanho é relativo ao tipo de</p><p>celular e sua atividade.</p><p>Podemos dividi-lo em rugoso e liso, porém estes compartilham algumas</p><p>similaridades, como o fato de segregarem os produtos sintetizados em sua própria</p><p>membrana e auxiliarem o suporte mecânico do citossol, juntamente com microtúbulos</p><p>e microfilamentos hialoplasmáticos.</p><p>6.4 Retículo Endoplasmático Rugoso</p><p>Chamado também de retículo endoplasmático granular, se diferencia por possuir</p><p>polirribossomos acoplados a sua</p><p>face citoplasmática.</p><p>Proteínas produzidas no RER têm como destino permanecer no próprio retículo,</p><p>formar lisossomos, serem transportadas para o Complexo de Golgi, comporem a</p><p>membrana plasmática ou serem secretadas das células. Se o destino das proteínas for</p><p>a composição de membranas do RE, do complexo de Golgi ou dos lisossomos, ela não</p><p>é liberada no interior da cisterna mas inserida à membrana do retículo através de uma</p><p>sequência sinal (1º segmento de proteína a ser produzido) e depois transportada em</p><p>vesículas de transporte que nascem das membranas do retículo e acabam por se</p><p>fundir às membranas do Golgi.</p><p>O desdobramento da cadeia polipeptídicas não é somente determinado por suas</p><p>sequências de aminoácidos, mas auxiliado por outras proteínas, as chaperonas.</p><p>6.5 Retículo Endoplasmático Liso</p><p>Apresenta-se como formações tubulosas que se anastomosam profusamente e</p><p>não possuem ribossomos acoplados. É de extrema importância para a metabolização</p><p>e desintoxicação de vários compostos.</p><p>Tem a capacidade de transformar diversos compostos nocivos ou de difícil</p><p>excreção em substâncias inócuas ou em substâncias facilmente elimináveis (como por</p><p>exemplo as células do fígado fazem). Seu aumento por ingestão de drogas contribui</p><p>para a redução do efeito de determinados medicamentos após certo tempo de uso.</p><p>É também nesse componente que ocorre a solubilização do pigmento da bile</p><p>(bilirrubina), permitindo que esta seja secretada pelas células hepáticas.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Estrutura Celular</p><p>www.cenes.com.br | 36</p><p>O retículo endoplasmático liso é o principal reservatório de cálcio do citoplasma.</p><p>Sendo liberados através de aberturas específicas quand certos processos celulares são</p><p>ativados por sinais químicos. Outra importante função é a síntese fosfolipídios com</p><p>posterior distriuição por meio de vesículas transportadoras para as demais</p><p>membranas celulares.</p><p>Nas células epiteliais absortivas do intestino delgado, o REL é responsável pela</p><p>síntese dos triglicerídeos, que serão transferidas para o meio extracelular e depois</p><p>distruibuídas pelo corpo através do sangue e da linfa.</p><p>6.6 Complexo de Golgi</p><p>É formado por membranas lisas e sem ribossomas, delimitando as cisternas do</p><p>aparelho de Golgi. Sua localização é variável, pode estar em uma determinada região</p><p>do citoplasma, quase sempre ao lado do núcleo e perto dos centríolos; nas células</p><p>secretoras fica entre o núcleo e os grânulos de secreção e em neurônios se encontra</p><p>na forma de vários agregados que circundam o núcleo.</p><p>Sua face convexa é chamada de cis, e é onde as cisternas formam a rede pré-</p><p>golgiana. Já a face côncava, por sua vez, se chama trans, e suas cisternas formam a</p><p>rede pós-golgiana. As cisternas presentes entre as faces são chamadas de cisternas</p><p>médias. Possuem vesículas secretoras, que transportam material do Golgi para outras</p><p>organelas.</p><p>Assim como as demais membranas celulares, o aparelho de Golgi tem suas</p><p>membranas constituídas por fosfolipídios e proteínas. Sendo que muitas destas</p><p>proteínas são enzimas responsáveis pela síntese de glicoproteínas, sulfatação e</p><p>fosforilações. É também no Golgi que ocorre a síntese da porção glicídica das</p><p>proteoglicanas, compostos presentes na superfície celular de grande importância para</p><p>a matriz celular.</p><p>As modificações pós-traducionais permitem a formação de uma maior</p><p>diversidade de proteínas a partir de um mesmo mRNA. E é através da passagem pelos</p><p>sacos golgianos que a proteína sofre modificações, determinando</p><p>Biologia Celular |</p><p>Estrutura Celular</p><p>www.cenes.com.br | 37</p><p>Esquema mostrando os diversos componentes celulares participantes da</p><p>secreção. Seu destino final.</p><p>As proteínas sofrem modificações ainda no RE e depois são transferidas para o</p><p>Golgi, onde ocorrerá a glicosilação terminal, que é a adição de açúcares e a hidrólise</p><p>parcial da fração glicídica das glicoproteínas. Por resultado do processo, esta será</p><p>responsável por parte da especificidade da célula e por seu destino final.</p><p>Quando ocorre o aumento de enzimas responsáveis por tais modificações</p><p>aumentam-se as chances de ocorrerem doenças relacionadas a estas, como a</p><p>Síndrome de Ehlers-Danlos, que causa lesões do colágeno das articulações, dos olhos,</p><p>vasos e tubo digestivo. Outra doença é um tipo de diabetes causada pela não-</p><p>transformação da pré-insulina em insulina ativa.</p><p>6.6.1 Destinação e exportação de macromoléculas</p><p>Proteínas, lipídios e polissacarídeos são transportados do Golgi para seus</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 38</p><p>destinos finais através da via secretora, responsável pelo empacotamento das</p><p>macromoléculas que brotam da rede trans. Na falta de sinais específicos, proteínas</p><p>são transportadas para a membrana plasmática por um fluxo contínuo, que ocorre em</p><p>todas as células e de forma não regulada.</p><p>7 Vesícula</p><p>Esquema duma vesícula simples (lipossoma).</p><p>Uma vesícula, em biologia celular, é uma pequena estrutura dentro de uma</p><p>célula, que consiste num fluido incluso por uma bicapa lipídica. Pode ser entendido</p><p>como uma bolha de líquido dentro de outro líquido, ou seja, a união supramolecular</p><p>constituída por diferentes moléculas. Mais tecnicamente, uma vesícula pode ser</p><p>definido como um pequeno saco membranoso que pode armazenar ou transportar</p><p>substâncias. As vesículas podem formar-se naturalmente devido às propriedades da</p><p>sua membrana lipídica (como é o caso da micelas), ou podem ser preparadas</p><p>artificialmente (como no caso dos lipossomas). A maioria das vesículas têm funções</p><p>especializadas dependendo do material que contêm.</p><p>Dado que as vesículas têm um aspecto muito parecido, é muito difícil descrever</p><p>a diferença entre os diferentes tipos.</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Liposome_scheme-en.svg</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 39</p><p>A vesícula está separada do citosol pelo menos por uma bicamada de</p><p>fosfolípidos. Quando possuem apenas uma destas bicamadas designam-se de</p><p>unilamelares, e se não, multilamelares.</p><p>As vesículas transportam ou digerem produtos celulares ou resíduos. A</p><p>membrana que rodeia a vesícula é similar à da membrana plasmática, pelo que as</p><p>vesículas podem facilmente fundir-se com a membrana plasmática e libertar o seu</p><p>conteúdo para fora da célula. As vesículas podem também fundir-se com outros</p><p>organelos da célula.</p><p>Como o interior da vesícula está separado do citosol pela sua membrana, o</p><p>interior pode ser diferente do ambiente citosólico. Graças a isso, as vesículas são a</p><p>ferramenta básica celular para a organização das substâncias celulares. As vesículas</p><p>estão envolvidas no metabolismo, transporte, controlo de flutuação, e</p><p>armazenamento de enzimas. Podem também desempenhar o papel de</p><p>compartimentos para a formação de reações químicas.</p><p>7.1 Tipos de vesículas</p><p>Micrografia electrónica duma célula que contém um vacúolo alimentar (fv) e um</p><p>vacúolo de transporte (tv) no parasita da malária.</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Hemozoin_in_food_vacuole.jpg</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 40</p><p>7.1.1 Vacúolos</p><p>Os vacúolos são vesículas que contém principalmente água.</p><p>As células vegetais distinguem-se por ter um grande vacúolo central que ocupa</p><p>a maior parte do volume celular, e que a célula da planta usa para o controlo osmótico</p><p>e o armazenamento de nutrientes, mas também pode armazenar outros produtos e</p><p>possui enzimas.</p><p>▪ Os vacúolos alimentares intervêm na fagocitose e em outras formas de</p><p>endocitose. As vesículas de endocitose recebem geralmente o nome de</p><p>endossomas.</p><p>▪ Os vacúolos contrácteis são encontrados em determinados protistas,</p><p>especialmente entre os cilióforos. Esses vacúolos recolhem água do</p><p>citoplasma e expelem-na para fora da célula por um poro especial,</p><p>evitando assim rebentar pela pressão osmótica.</p><p>7.1.2 Lisossomas</p><p>Os lisossomas intervêm na digestão celular. O alimento que é fagocitado do</p><p>exterior e fica</p><p>incluído num vacúolo alimentício por endocitose é digerido pelas</p><p>enzimas lisossómicas quando o vacúolo se funde com o lisossoma, dando origem a</p><p>um vacúolo digestivo. Estão também envolvidos na destruição de microorganismos</p><p>fagocitados pelos glóbulos brancos do sangue, e no processamento de substâncias</p><p>dentro da célula, em associação com os endossomas.</p><p>Os lisossomas também são usados para destruir organelos celulares defeituosos</p><p>ou danificados, processo este denominado endofagocitose.</p><p>7.1.3 Vesículas de transporte</p><p>As vesículas de transporte podem transportar moléculas entre duas zonas do</p><p>interior da célula, por exemplo, deslocam proteínas desde o retículo endoplasmático</p><p>rugoso ao aparelho de Golgi.</p><p>As proteínas de membrana e as proteínas para a secreção sintetizam-se nos</p><p>ribossomas do retículo endoplasmático rugoso. A maioria dessas proteínas</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 41</p><p>amadurecem no aparelho de Golgi antes de alcançarem o seu destino final, que pode</p><p>ser um lisossoma, um peroxissoma ou o exterior da célula. Estas proteínas viajam no</p><p>interior da célula dentro de vesículas de transporte.</p><p>7.1.4 Vesículas secretoras</p><p>As vesículas secretoras contêm substâncias que devem ser excretadas para fora</p><p>da célula. As células têm necessidade de excretar substâncias por vários motivos,</p><p>nomeadamente a eliminação de resíduos ou a secreção de substâncias produzidas</p><p>pela célula que desempenham uma função no organismo (hormónios,</p><p>neurotransmissores, etc.), como acontece em células especializadas que armazenam</p><p>esses produtos em vesículas secretoras e depois libertam-nos quando necessário.</p><p>Alguns exemplos de vesículas secretoras de células especializadas são:</p><p>7.1.4.1 Tipos de vesículas secretoras</p><p>As vesículas sinápticas localizam-se no terminal pré-sináptico de neurónios e</p><p>armazenam neurotransmissores. Quando um sinal desce pelo axónio, as vesículas</p><p>sinápticas fundem-se com a membrana do neurónio, libertando os</p><p>neurotransmissores para que possam se ligar aos receptores de membrana do</p><p>neurónio seguinte e assim se transmita o impulso nervoso.</p><p>▪ Nos animais os tecidos endócrinos liberam hormônios na circulação</p><p>sanguínea. Estas hormonas são armazenadas primeiro a vesículas</p><p>secretoras. Um bom exemplo disto é o tecido endócrino das ilhotas de</p><p>Langerhans no pâncreas. Este tecido contém vários tipos celulares, os quais</p><p>se definem pelas hormonas que produzem.</p><p>▪ As vesículas secretoras contêm enzimas que são usadas na fabricação da</p><p>parede celular de plantas, protistas, fungos, bactérias e arqueas ou da</p><p>matriz extracelular das células animais.</p><p>7.1.5 Outros tipos de vesículas</p><p>As vesículas de gás de arqueas, bactérias e muitos microorganismos</p><p>planctónicos, parece que servem para controlar a migração vertical na coluna de água,</p><p>regulando o teor de gás da vesícula e, portanto, a flutuabilidade, ou permitem à célula</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 42</p><p>situar-se de modo a uma captação máxima da luz.</p><p>As vesículas da matriz extracelular que intervêm na mineralização localizam-se</p><p>no espaço extracelular ou matriz do tecido cartilaginoso e ósseo. Foram descobertas</p><p>independentemente em 1967 em observações com microscópio eletrónico por H.</p><p>Clarke Anderson e Ermanno Bonucci. Estas vesículas exteriores derivam das células e</p><p>são especializadas em iniciar a biomineralização da matriz de diversos tecidos, como</p><p>de osso, cartilagem e dentina. Durante o processo normal de calcificação, um aumento</p><p>do fluxo de íões cálcio e fosfato nas células é acompanhado pela apoptose da célula</p><p>(autodestruição geneticamente determinada) e pela formação de vesículas da matriz.</p><p>A entrada de cálcio também leva à formação de complexos de fosfatidilserina-cálcio-</p><p>fosfato na membrana plasmática, em parte, mediada pelas proteínas anexinas. As</p><p>vesículas da matriz evaginam-se da membrana plasmática em locais de interacção</p><p>com a matriz extracelular, e transportam para a matriz extracelular cálcio, fosfato,</p><p>lípidos e proteínas anexinas, que atuam para nuclear a formação de cristais do mineral.</p><p>Estes processos são coordenados de maneira muito precisa para conseguir, no</p><p>momento e lugar adequados, a mineralização da matriz do tecido.</p><p>Os endossomas conhecidos como corpos multivesículares ou MVB, são vesículas</p><p>revestidas por membranas contendo no seu interior outras pequenas vesículas,</p><p>chamadas vesículas luminais, que se originaram por invaginação da membrana</p><p>perimetral do endossoma. Se a suas vesículas internas se libertam no exterior da célula</p><p>podem dar origem a exossomas.</p><p>7.2 Formação e transporte de vesículas</p><p>Células eucariota com os seus organelos, na qual é vista uma 'vesícula (4)' , e</p><p>estruturas relacionadas com as vesículas como o retículo endoplasmático rugoso (5),</p><p>e aparelho de Golgi (6).</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Biological_cell.svg</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 43</p><p>Algumas vesículas formam-se quando parte da membrana do retículo</p><p>endoplasmático ou do aparelho de Golgi se evagina do organelo. Outras formam-se</p><p>quando algum elemento de fora da célula é introduzido no seu interior por</p><p>invaginação da membrana plasmática ou por fagocitose com emissão de</p><p>pseudópodes.</p><p>7.2.1 Captura das moléculas a transportar</p><p>A formação das vesículas requer a fabricação de numerosos revestimentos para</p><p>as estas, que as rodeiam e se unem às proteínas que transportam no seu interior. Os</p><p>revestimentos também atraem diversas proteínas receptoras, chamadas receptoras da</p><p>carga, as quais ficam encarregues de capturar as moléculas da carga para transportar,</p><p>e que se unirão a elas.</p><p>7.2.2 Revestimento de vesículas</p><p>O revestimento das vesículas serve para conformar a superfície da membrana</p><p>doadora, e para selecionar as proteínas específicas que formarão a carga para</p><p>transportar na vesícula. A seleção das proteínas da carga é feita unindo-as a</p><p>determinadas marcas de classificação que possuem essas proteínas. Os complexos ou</p><p>clusters proteicos do revestimento da vesícula selecionam proteínas de membrana de</p><p>carga nas vesículas que se evaginam.</p><p>Existem três tipos de revestimentos vesiculares, chamados coatómeros: clatrina,</p><p>COPI e COPII. Os revestimentos de clatrina são comuns das vesículas que fazem o</p><p>transporte entre o aparelho de Golgi e a membrana plasmática, ou entre o Golgi e os</p><p>endossomas, ou entre a membrana plasmática e endossomas. As vesículas revestidas</p><p>COPI são as responsáveis pelo transporte retrógrado desde o Golgi ao retículo</p><p>endoplasmático. Por fim, as vesículas revestidas COPII encarregam-se do transporte</p><p>anterógrado desde o retículo endoplasmático ao Golgi.</p><p>Acredita-se que o revestimento de clatrina se reconstrua em resposta à proteína</p><p>reguladora G. O revestimento de coatómeros reconstrói-se e desconstrói-se devido à</p><p>proteína ARF ou fator.</p><p>Biologia Celular |</p><p>Vesícula</p><p>www.cenes.com.br | 44</p><p>7.2.3 União das vesículas a membranas</p><p>Diversos marcadores de superfície das vesículas chamados SNAREs identificam</p><p>qual deve ser a carga a transportar na vesícula, e complementarmente outros SNAREs</p><p>da membrana do organelo de destino funcionam facilitando a fusão da vesícula</p><p>transportadora com a membrana alvo. Os SNAREs vesiculares são por vezes chamados</p><p>cone v-SNAREs (v de vesícula) e os da membrana alvo como t-SNARES (t de target ,</p><p>alvo).</p><p>Porém, não raras vezes, os SNAREs associados a vesículas ou a membranas alvo</p><p>são alternadamente classificados como SNAREs Qa, Qb, Qc ou R, porque apresentam</p><p>uma maior diversidade que não se poderia classificar simplesmente nos dois grupos</p><p>V- ou t-SNAREs. Até agora, foram identificados em diferentes tecidos e</p><p>compartimentos sub-celulares um conjunto de complexos SNARE diferentes com até</p><p>36 isoformas em humanos.</p><p>Pensa-se que as proteínas reguladoras Rab supervisionam a união dos SNAREs.</p><p>As proteínas Rab são proteínas reguladoras ligadas ao GTP,</p>