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Autores: Débora Martins Paixão, Natália Fiorenza e Thiely Rodrigues Ott Organizador: Heytor Neco BASES DE BIOLOGIA CELULAR, MOLECULAR E TECIDUAL Bases de Biologia Celular, Molecular e Tecidual © by Ser Educacional Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, do Grupo Ser Educacional. Diretor de EAD: Enzo Moreira Gerente de design instrucional: Paulo Kazuo Kato. Coordenadora de projetos EAD: Jennifer dos Santos Sousa. Equipe de Designers Instrucionais: Gabriela Falcão; José Carlos Mello; Lara Salviano; Leide Rubia; Márcia Gouveia; Mariana Fernandes; Mônica Oliveira e Talita Bruto. Equipe de Revisores: Camila Taís da Silva; Isis de Paula Oliveira; José Felipe Soares; Nomager Fabiolo Nunes. Designers gráficos: Bruna Helena Ferreira; Danielle Pereira; Jonas Fragoso; Lucas Santos, Sabrina Guimarães, Sérgio Ramos e Rafael José Gomes. Ilustradores: João Henrique Martins. Autores: Paixão, Débora Martins; Fiorenza, Natália; Ott, Thiely Rodrigues. Organizador: Neco, Heytor. Bases de Biologia Celular, Molecular e Tecidual Recife: Telesapiens e Grupo Ser Educacional - 2022. 270 p.: pdf ISBN: 978-65-81507-34-3 1. Citologia e Embriologia 2. Genética Humana 3. Histologia. Grupo Ser Educacional Rua Treze de Maio, 254 - Santo Amaro CEP: 50100-160, Recife - PE PABX: (81) 3413-4611 E-mail: sereducacional@sereducacional.com Iconografia Estes ícones irão aparecer ao longo de sua leitura: ACESSE Links que complementam o contéudo. OBJETIVO Descrição do conteúdo abordado. IMPORTANTE Informações importantes que merecem atenção. OBSERVAÇÃO Nota sobre uma informação. PALAVRAS DO PROFESSOR/AUTOR Nota pessoal e particular do autor. PODCAST Recomendação de podcasts. REFLITA Convite a reflexão sobre um determinado texto. RESUMINDO Um resumo sobre o que foi visto no conteúdo. SAIBA MAIS Informações extras sobre o conteúdo. SINTETIZANDO Uma síntese sobre o conteúdo estudado. VOCÊ SABIA? Informações complementares. ASSISTA Recomendação de vídeos e videoaulas. ATENÇÃO Informações importantes que merecem maior atenção. CURIOSIDADES Informações interessantes e relevantes. CONTEXTUALIZANDO Contextualização sobre o tema abordado. DEFINIÇÃO Definição sobre o tema abordado. DICA Dicas interessantes sobre o tema abordado. EXEMPLIFICANDO Exemplos e explicações para melhor absorção do tema. EXEMPLO Exemplos sobre o tema abordado. FIQUE DE OLHO Informações que merecem relevância. SUMÁRIO ASPECTOS GERAIS DA ESTRUTURA CELULAR.................................13 Organização estrutural e funcionamento das células procarióticas e eucarióticas ........................................................................................13 A membrana celular ............................................................................17 Citoesqueleto.....................................................................................19 Núcleo................................................................................................20 Citoplasma e sistema de endomembranas.........................................22 Diversidade e semelhança entre as células.........................................24 CONCEITOS DE MICROSCOPIA......................................................28 Componentes do microscópio óptico e suas funções..........................31 Definição de técnica histológica.........................................................36 Técnicas para análise do material histológico.....................................37 Técnica de espalhamento..............................................37 Técnica de estiraço........................................................37 Técnica de esmagamento..............................................37 Corte histológico...........................................................38 Decalque.......................................................................38 Montagem total............................................................39 Técnicas citoquímicas e histoquímicas.........................42 BIOMEMBRANAS........................................................................44 Estrutura das biomembranas ............................................................44 Transporte nas biomembranas..........................................................46 Composição lipídica e organização estrutural da membrana.............52 Fluidez e assimetria das bicamadas lipídicas......................................52 Composição proteica..........................................................................54 Carboidratos da membrana................................................................56 Tipos de Junções Celulares..................................................................57 Interdigitações.............................................................58 Desmossomo................................................................59 Junção Aderente (zônula aderente)...............................59 Junção comunicante (GAP)...........................................59 Junção Compacta (Junção Ocludente)..........................60 Complexo Juncional ou Unitivo.....................................60 CITOESQUELETO: ESTUDO DA ESTRUTURA E DA ORGANIZAÇÃO DOS SEUS PRINCIPAIS COMPONENTES...................................................61 Microtúbulos......................................................................................62 Filamentos Intermediários.................................................................63 Microfilamentos de actina .................................................................64 ORGANELAS ENVOLVIDAS NA SÍNTESE DE MOLÉCULAS................68 RIBOSSOMOS: ESTRUTURA, BIOGÊNESE E FUNÇÃO.......................69 Função dos ribossomos.......................................................................72 Sistema de Endomembranas: definição e descrição .....72 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: DEFINIÇÃO E ASPECTOS FUNCIONAIS................................................................................74 Retículo endoplasmático liso.............................................................74 Retículo endoplasmático rugoso........................................................75 Métodos Empregados no Estudo do Retículo Endoplasmático............................................................77 COMPLEXO DE GOLGI: ESTRUTURA E ULTRAESTRUTURA..............77 Aspectos funcionais do Complexo de Golgi ........................................80 Métodos empregados no estudo do Complexo de Golgi........................82 DIGESTÃO INTRACELULAR: DEFINIÇÃO, DESCRIÇÃO, TIPOS E ENDOSSOMOS.............................................................................82 Endocitose....................................................................82 Fagocitose.....................................................................83 Pinocitose (Micro e Macropinocitose)...........................83 Autofagia......................................................................84 Endossomos.......................................................................................85 LISOSSOMOS: DESCRIÇÃO E ASPECTOS INICIAIS ..........................86 BIOENERGÉTICA E METABOLISMO................................................87 Mitocôndrias: Definição e Morfologia................................................88 Função das mitocôndrias....................................................................89 Origem e Biogênese das Mitocôndrias............................90 PEROXISSOMOS: ESTRUTURA E FUNÇÕES ....................................92 NÚCLEO: COMPONENTES E ASPECTOS ESTRUTURAIS...................97 Envoltório Nuclear..............................................................................97um domí- nio transmembrana, que fica inserido no meio da bicamada. Figura 13 – Diferentes tipos de proteínas transmembranas Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna_transmembranar#/ media/Ficheiro:Polytopic_membrane_protein.png Licença: criative.commons Na figura acima, o retângulo bege representa a membrana celular. Dessa maneira, em 1 vemos uma proteína integral unipasso; e em 2 e 3, observamos proteínas integrais multipasso, organizadas em alfa-hélice e folha-beta, respectivamente. 60 As proteínas integrais ainda podem ser ancoradas por lipí- dios que funcionam como “âncoras”, como o glicosilfosfatidilino- sitol (GPI), que só ancora proteínas no domínio extracelular, fazen- do com que interajam com a membrana. Porém, além dos lipídios, as proteínas também podem ser ancoradas por α-hélice, na qual os fosfolipídios da membrana interagem com um domínio lateral hi- drofóbico em α-hélice de uma proteína. Essas, por sua vez, são en- contradas apenas na face citosólica da membrana celular. As proteínas presentes na membrana celular são fundamen- tais para que os processos biológicos das células aconteçam e os te- cidos se formem e funcionem corretamente. Desde o transporte de moléculas à atividade enzimática, bem como mecanismos de ade- são celular, comunicação entre as células, reconhecimento celular, formação das junções celulares e sinalização, as proteínas da mem- brana são fundamentais, de modo que, sem elas, doenças podem acontecer. Carboidratos da membrana Depois de lipídios e proteínas, os carboidratos são as biomo- léculas mais abundantes na membrana plasmática. Em geral, estão localizados na superfície externa das células, associados a proteínas (formando as glicoproteínas) ou a lipídios (formando os glicolipí- dios). Os carboidratos da membrana, junto às proteínas de mem- brana, formam marcadores celulares que atuam no reconhecimento e sinalização celular. Isso é fundamental para o sistema imunológi- co, uma vez que permite que células desse sistema diferenciem uma célula do corpo, que não deve ser atacada, de uma célula estranha, que deve ser combatida (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b). DICA 61 Carboidratos são importantes para a identificação e ligação de uma célula a outra, inclusive no processo de fecundação. A zona pelúcida, uma estrutura que rodeia o oócito e é formada por quatro glicopro- teínas, é fundamental para que o espermatozoide reconheça o oóci- to e, assim, se ligue a ele. Tipos de Junções Celulares Para formar os tecidos, as células se unem de modo a per- mitir a comunicação e o trabalho em conjunto entre elas. Assim, as células desenvolveram várias especializações em suas membranas para se unirem e, a partir de vários tipos de junções, trocarem infor- mações, se ancorarem, absorverem, secretarem, contraírem, entre outros. Do mesmo modo, em processos fisiológicos de multiplicação e morte celular programada, ou ainda processos patológicos, essas junções também podem ser desfeitas. Já em células animais, as junções celulares (Figura 13) são classificadas em ancoradouras, comunicantes ou bloqueadoras. 62 Figura 14 – Tipos de junções intercelulares das células epiteliais Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cell_junctions_types_ shown_on_epithelial_cells_including_cell-cell_and_cell-matrix_junctions.jpeg Licença: criative.commons Vamos conhecer agora as principais junções celulares das cé- lulas e tecidos. Interdigitações As interdigitações são junções laterais formadas pelas inva- ginações e evaginações das membranas de duas células vizinhas. Elas permitem uma maior aderência entre as células e estão rela- cionadas ao aumento da área de contato entre elas. 63 Desmossomo O desmossomo é uma junção ancoradoura que faz com que uma célula esteja aderida à outra. Ele é formado por duas partes, uma em cada célula, das quais partem filamentos que se associam, juntando as células. A ancoragem dos desmossomos acontece nos filamentos intermediários do citoesqueleto. Existe outra estrutura, denominada hemidesmossomo, que é parecida com o desmossomo, mas possui função diferente. O hemidesmossomo conecta a mem- brana plasmática de células epiteliais à lâmina basal (matriz), na qual os epitélios se localizam e não as células entre si. Junção Aderente (zônula aderente) A junção (ou zônula) aderente se assemelha ao desmosso- mo devido à função de ancoragem. São muito frequentes em células musculares cardíacas e em epitélios de revestimento. Essas junções se ancoram em filamentos de actina. Junção comunicante (GAP) A junção comunicante pode se apresentar de diferentes for- mas e tamanhos, pois pode ser feita e desfeita de acordo com a con- centração ou dispersão de proteínas transmembranas, chamadas conexinas. Como o nome sugere, essa junção conecta as células, permitindo a sinalização celular por meio de íons ou pequenos pep- tídeos sinalizadores que passam de uma célula para a outra pelos canais formados pelas conexinas. 64 Junção Compacta (Junção Ocludente) A junção compacta ou zônula de oclusão é classificada como bloqueadora, pois bloqueia e impede a passagem de substância no espaço entre duas células (espaço intercelular). Assim, as substân- cias do meio extracelular não ultrapassam a zona de bloqueio sendo transportadas obrigatoriamente pelo citoplasma das células unidas. Essa junção ainda permite que a célula tenha polos apical (ápice) e basal (base), pois impede a dispersão ou migração de elementos da membrana plasmática, impossibilitando-os de fluir pela região do cinturão de bloqueio. Lembre-se que os invertebrados possuem uma junção similar à ocludente que é chamada de junção septada. Complexo Juncional ou Unitivo As junções celulares são importantes para os diferentes tipos de tecidos e, por isso, as células de alguns tecidos podem possuir mais de um tipo, formando os complexos juncionais (ou unitivos). Por exemplo, o complexo juncional é o conjunto de junções celula- res obrigatórias entre células epiteliais intestinais, os enterócitos. Assim, no epitélio intestinal, do ápice para a base, os enterócitos estão conectados por junções compactas, junções aderentes e des- mossomos, obrigatoriamente nessa ordem. Já os complexos juncionais de outros órgãos, no entanto, não precisam estar nessa ordem e podem apresentar outros tipos de junções. Os discos intercalares do tecido muscular estriado cardía- co, inclusive, são exemplos de complexos juncionais formados por desmossomos, junções aderentes e junções comunicantes. 65 CITOESQUELETO: ESTUDO DA ESTRUTURA E DA ORGANIZAÇÃO DOS SEUS PRINCIPAIS COMPONENTES Caro(a) aluno(a), As células possuem diferentes formatos, de cúbicas a pa- vimentosas e algumas até mesmo apresentam prolongamentos. Aprendemos que, em parte, isso está relacionado à função das célu- las, mas você sabia que existe uma estrutura responsável por sus- tentar os componentes celulares? Pois é, sobre isto, estamos falando do citoesqueleto e já o vi- mos na Figura 3 do início deste material. É ele quem desempenha a função de suporte para a célula, mantendo o formato dela e cada organela no lugar, mas, também, é graças a ele que temos mecâni- ca celular, ou seja, que as células conseguem formar pseudópodes, contrair-se, deslocar organelas e grânulos (MOGESSIE; ZENNER; RENKAWITZ, 2019). O citoesqueleto é formado por três tipos de filamentos pro- teicos, em ordem de maior para menor diâmetro: os microtúbulos, os filamentos intermediários e os microfilamentos de actina (Figura 14). Além deles, diversas macromoléculas se associam a esses fila- mentos ajudando na dinâmica celular. 66 Figura 15 – Componentes do citoesqueleto Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0317_Cytoskeletal_ Components.jpg Licença: criative.commons Dito isto, vamos conhecer agora cada um dos principais tipos de filamentos que compõem o citoesqueleto. Microtúbulos Os microtúbulos são estruturas cilíndricas grossas, com di- âmetrode aproximadamente 24nm, e longas, mas ocas. Foram ob- servados no citoplasma das células por microscopia eletrônica. Os microtúbulos são formados a partir da associação de 13 protofila- mentos formados por dímeros (moléculas formadas por duas uni- dades similares unidas) de α e β-tubulina (alfa e beta tubulina) e, além de ajudar na estrutura da célula, formam organelas microtu- bulares estáveis, como os centríolos, que são organelas relaciona- das ao processo de divisão celular, bem como cílios, flagelos e os corpúsculos basais que existem na base deles. Os microtúbulos sempre estão se organizando, sendo alon- CURIOSIDADE 67 gados em uma das extremidades, a chamada extremidade +. Além dela, existe a extremidade (-). As extremidades (-) dos microtúbu- los são localizadas próximas ao centríolo e as (+) localizam-se na outra ponta. Falando no centríolo, o conjunto de duas dessas organelas, localiza- das próximas ao núcleo, é chamado de centrossomo, que é o princi- pal centro organizador de microtúbulos de uma célula. Filamentos Intermediários Os filamentos intermediários possuem essa denominação porque seu diâmetro (8-10 nm) é menor do que o dos microtúbulos, mas maior do que o dos filamentos de actina. Eles são considerados os filamentos mais estáveis do citoesqueleto, pois não são formados por monômeros ou dímeros, mas sim por estruturas filamentosas, ou seja, por proteínas fibrosas, como queratina, vimentina entre outras, dependendo do tecido. Isso significa que, em uma situação em que a célula se rompesse, enquanto a maior parte dos microtú- bulos se solubilizaria, os filamentos intermediários permaneceriam intactos. CURIOSIDADE 68 Apesar de compor o citoesqueleto, os filamentos intermediários não possuem participação direta em suas funções mecânicas, o que sig- nifica que sua função é apenas estrutural. Microfilamentos de actina Os microfilamentos são fibrilas encontradas no citosol, for- mados principalmente pela proteína actina e por proteínas associa- das a ela, como a miosina, uma proteína motora. Os microfilamen- tos de actina são os filamentos mais finos do citoesqueleto, com um diâmetro de 5-7 nm. Entre as inúmeras funções desses microfila- mentos, destacam-se o auxílio no movimento da célula, a adesão celular, contração e formação do anel contrátil que divide as célu- las durante a telófase, uma das fases da divisão celular (MOGESSIE; ZENNER; RENKAWITZ, 2019). SINTETIZANDO 69 Caro(a) aluno(a), Chegamos ao fim do nosso material e espero que você tenha apro- veitado! Já deu para perceber o quanto nossas mais de 37 trilhões de células trabalham, não é mesmo? Antes de finalizarmos, vamos relembrar os principais pontos desse arquivo? Nós começamos conhecendo os aspectos gerais da estrutura celu- lar. Você entendeu que, basicamente, as células são divididas em membrana plasmática e citoplasma, mas em algumas células (célu- las eucarióticas), o DNA está dentro de um compartimento nuclear. Essas são as células que compõem o organismo humano. As que não possuem o DNA dentro de um envoltório (células procarióticas) são as bactérias. Conhecendo a estrutura básica, pudemos conhecer os tipos de mi- croscopia e detalhar bem mais as células. A partir do microscópio óptico e as diversas técnicas que conhecemos, entendemos que as células possuem compartimentos ácidos e básicos que se coram di- ferentemente, ajudando na identificação de estruturas celulares. Do mesmo modo, a microscopia eletrônica veio para ajudar ainda no estudo das células e tecidos. Somente com a microscopia eletrônica de transmissão que pudemos ver realmente uma membrana celular, essa importante estrutura que delimita as células e compartimentos celulares e que possuem, além de sua bicamada lipídica, proteínas que auxiliam no transporte de íons e moléculas para dentro e fora da célula ou compartimentos. Após conhecer as diversas funções da membrana, vimos também que as células são capazes de se juntar, formando os tecidos e com 70 junções intercelulares ancorando as células, bloqueando passagem de moléculas ou permitindo comunicação entre elas, o que permite a um tecido funcionar corretamente. Mas, você deve estar se perguntando: e o que dá suporte estrutural às células e possui funções mecânicas? A resposta é o citoesqueleto, aquela estrutura formada pelos microtúbulos, filamentos interme- diários e microfilamentos de actina. Agora você já consegue compreender a complexidade das células. Espero que tenha gostado de nossa troca de conhecimentos. Bons estudos! UN ID AD E 2 Objetivos ◼ compreender os aspectos gerais e o funcionamento das orga- nelas envolvidas na síntese e no transporte de moléculas den- tro da célula; ◼ reconhecer a estrutura das organelas e sua relação com suas determinadas funções; ◼ entender a importância do metabolismo energético para o funcionamento das células e do organismo como um todo. 72 Introdução Olá, aluno(a)! Como vai? Seja muito bem-vindo(a) a mais uma etapa de estudos. Ini- cialmente, você deve estar atento(a) ao fato de que as células são estruturas bastante complexas, apresentando diferentes formatos e organizações que permitem a organização em tecidos e órgãos alta- mente especializados. Graças a essa complexidade, em parte gerada pelas organelas, as células conseguem desempenhar diversas fun- ções como veremos a partir de agora. Além disso, você aprenderá agora quais são e como funcio- nam as organelas celulares. Conheceremos também aquelas que es- tão envolvidas em mecanismos de síntese e transporte de moléculas dentro das células (como os ribossomos, os retículos endoplasmá- ticos liso e rugoso, o aparelho de Golgi e os lisossomos), bem como a organela envolvida em metabolismo e bioenergética, a mitocôndria. Bons estudos! ORGANELAS ENVOLVIDAS NA SÍNTESE DE MOLÉCULAS As células produzem várias biomoléculas que estão associa- das a funções estruturais, hormonais, energéticas entre outras. Por exemplo, nossas células são capazes de produzir proteínas, lipídios e, até mesmo, carboidratos em processos metabólicos complexos. 73 Para produzir proteínas funcionais, por exemplo, várias or- ganelas desempenham funções essenciais, que vão desde a “mon- tagem” da proteína, as modificações e o envio para diferentes locais. Algumas dessas organelas, no entanto, possuem um envolvimento mais direto na síntese de proteínas, como é o caso dos ribossomos que estão presentes tanto no citoplasma quanto aderidos no retículo endoplasmático rugoso. Dito isso, convido você a conhecer as prin- cipais características e particularidades dos ribossomos. Vamos lá! RIBOSSOMOS: ESTRUTURA, BIOGÊNESE E FUNÇÃO Quando pensamos em ribossomos, lembramos logo de pro- dução de proteínas, pois é nessa organela que acontece o processo de síntese proteica (também chamada de tradução, na biologia mo- lecular). Pensando nisso, neste material compreenderemos a estru- tura e a função dos ribossomos. Vamos lá! Os ribossomos são os locais onde ocorre a síntese proteica, tanto nas células procarióticas quanto nas eucarióticas. Essas orga- nelas são formadas principalmente por um tipo específico de ácido ribonucleico (RNA), o RNA ribossômico (RNAr). Além do RNAr, os ribossomos são constituídos ainda por proteínas ribossomais, que garantem sua estabilidade. Os ribossomos medem entre 20 e 30 nm, mas existem dife- renças entre aqueles de organismos procariotos e eucariotos. Assim, os ribossomos de células eucarióticas são denominados com base em seu coeficiente de sedimentação, de 80S, e são formados por duas subunidades, uma maior (60S) e uma menor (40S). Enquanto isso, os ribossomos bacterianos são chamados de 70S e são consti- tuídos por uma subunidade maior (50S) e uma menor (30S). Essas subunidades são fundamentais para o processo de síntese protei- 74 ca. Na subunidade maior, por exemplo, existem sítios, denomina- dos A, P e E, específicos para um tipo de RNA, o RNA transportador (RNAt). Já a subunidade menorserve como plataforma para o RNA que contém o código para a sequência de aminoácidos da proteína, o chamado RNA mensageiro (RNAm). Observe a Figura 1 para com- preender melhor. Figura 1 – Estrutura de um ribossomo Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:OSC_Microbio_11_04_TlnInit.jpg Licença: criative.commons Como você pôde perceber na figura acima, os ribossomos são for- mados por duas subunidades, uma maior e outra menor. DICA 75 A classificação dos ribossomos em S é devido à unidade chamada Svedberg, que oferece uma forma de medir o tamanho com base na taxa de sedimentação de uma partícula sob aceleração, ou seja, o quão rápido uma partícula de determinado tamanho e formato se- dimenta (se estabelece no fundo de uma solução). Dessa maneira, o svedberg não é baseado no sistema internacional de unidades (SI), mas é, na verdade, uma medida de tempo que equivale a exatamente 10-13 segundos (100 fentossegundos no Sistema Internacional). Antes de darmos continuidade ao nosso material, é importante que você entenda o que é Biogênese. Assim, você deve estar ciente de que é o processo ou conjunto de processos envolvidos na produção de uma organela. Além disso, estudos sobre a formação dos ribosso- mos indicam que ela acontece no nucléolo, uma região arredondada dentro do núcleo formada por macromoléculas que levam à forma- ção de um RNAr de 45S, precursor dos RNAr 5,8S, 18S e 28S, que se unem a um quarto tipo de RNAr, o 5S, formado em regiões extra- nucleolares. Todos os componentes necessários para esse processo migram até o nucléolo, onde se reúnem para formar as subunidades ribossômicas que são transportadas para o citoplasma. CURIOSIDADE DEFINIÇÃO EXEMPLO 76 Função dos ribossomos Como já falado, os ribossomos são organelas fundamentais para a síntese proteica. Esse processo funciona como uma “linha de montagem” dentro de uma fábrica responsável pela produção. Ba- sicamente, os ribossomos deslizam sobre uma molécula de RNAm. Além disso, o RNAm contém a informação genética que determina qual a ordem de aminoácidos que formará aquela proteína. Então, no ribossomo, entram moléculas de RNAt carregadas com os ami- noácidos corretos e os aminoácidos vão formando ligações peptídi- cas à medida que o ribossomo vai deslizando no RNAm. Assim, na biologia molecular e genética, esse processo é chamado de tradução. Sistema de Endomembranas: definição e descrição O sistema de endomembranas da célula é formado por mem- branas e organelas que criam compartimentos celulares, ajudando a modificar, empacotar e transportar moléculas lipídicas e proteicas. São exemplos de componentes do sistema de endomembranas: o retículo endoplasmático rugoso e liso, o aparelho de Golgi e os li- sossomos. 77 Figura 2 – Componentes do Sistema de Endomembranas Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/Endomembrane_system#/media/ File:Nucleus_ER_golgi.svg Licença: criative.commons Caro(a) aluno(a), na imagem acima, você pode identificar que o sis- tema de endomembranas é formado basicamente pelo retículo en- doplasmático rugoso (3) e liso (4), bem como pelo aparelho de Golgi (10) e vesículas de transporte (7) e lisossomos. DICA 78 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: DEFINIÇÃO E ASPECTOS FUNCIONAIS O Retículo Endoplasmático (RE) é encontrado na maioria das células. Ocupando cerca de 10% do volume celular total, o re- tículo endoplasmático é caracterizado, estruturalmente, como uma rede de membranas interconectadas, formando tubos ou cisternas. Diante das suas características morfológicas e funcionais, podemos classificar o retículo endoplasmático em: retículo endoplasmático liso (ou agranular, pois não apresenta grânulos) e retículo endo- plasmático rugoso (ou granular, pois apresenta grânulos – os ri- bossomos – aderidos em sua superfície) (KARNA et al., 2019). Dito isso, vamos conhecê-los! Retículo endoplasmático liso O Retículo Endoplasmático Liso (REL), ou agranular, é assim chamado porque não existem ribossomos aderidos a sua membrana, conferindo-lhe um aspecto liso. À microscopia, é visto como uma rede de túbulos que se reconectam entre si (CENTONZE; FARHAN, 2019). Essa organela é de fundamental importância para as células, pois é nela que acontecem processos como síntese de hormônios esteroides, armazenamento de Cálcio, síntese de lipídios, desinto- xicação celular e conversão de substâncias nocivas em lipossolúveis ou insolúveis em compostos hidrossolúveis (KARNA et al., 2019). EXEMPLO 79 Por exemplo, álcool e drogas ingeridas são transformados em pro- dutos não tóxicos no retículo endoplasmático liso. Retículo endoplasmático rugoso Já o Retículo Endoplasmático Rugoso (RER), ou granular, é caracterizado pela presença dos polirribossomos (ribossomos e RNAm) aderidos ao lado externo da membrana da estrutura. Por fa- lar na membrana dele, ela é contínua à membrana externa do enve- lope nuclear. O RER pode se apresentar em diversas formas, desde túbulos achatados e longos a alguns bastante dilatados, e sua lo- calização pode ser diversa, em locais específicos do citoplasma ou outros locais (CENTONZE; FARHAN, 2019). Além disso, o Retículo Endoplasmático Rugoso, associado aos ribossomos, possui um papel relevante na síntese e exportação de proteínas para as outras organelas. As proteínas produzidas pelos ribossomos aderidos ao retículo podem ser secretadas pelas células, podem ser direcionadas a outras organelas, podem permanecer na membrana do próprio retículo, como proteína transmembranar, ou até mesmo ser encaminhadas para compor a membrana de outras organelas (GARRITY et al., 2016; KARNA et al., 2019). Assim, para que você possa compreender esse cenário, abaixo temos a Figura 3 que apresenta a diferença estrutural entre o RER e o REL. Veja: 80 Figura 3 – Representação e micrografia do retículo endoplasmático Fonte: Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0313_Endoplasmic_Reticulum.jpg Licença: criative.commons De acordo com a figura acima, em (a) é possível ver o Retículo En- doplasmático Liso (REL) e Rugoso (RER) em representação gráfica. Além disso, em (b) podemos observar uma micrografia eletrônica na qual é possível visualizar o RER com inúmeros ribossomos ade- ridos em sua membrana. A insulina é produzida no retículo endoplasmático rugoso das célu- las betapancreáticas. Logo, mecanismos de estresse no retículo po- dem contribuir para a fisiopatologia de doenças como diabetes. DICA VOCÊ SABIA? 81 Métodos Empregados no Estudo do Retículo Endoplas- mático O retículo endoplasmático pôde ser observado pela primei- ra vez apenas com a utilização de um microscópio eletrônico, por Albert Claude. No entanto, na microscopia de luz, o Retículo En- doplasmático Rugoso pode ser visualizado em células com grandes conjuntos de cisternas de RER. Esses aglomerados de cisternas são chamados de ergastoplasma, que se cora por hematoxilina. Além disso, a presença de RNAr nos ribossomos aderidos à membrana do RER garante a basofilia da organela quando se utiliza coloração H&E (Hematoxilina e Eosina), pois o ácido nucleico possui carga nega- tiva. COMPLEXO DE GOLGI: ESTRUTURA E ULTRAESTRUTURA O Aparelho de Golgi (ou Complexo de Golgi) foi uma das pri- meiras organelas a serem descobertas, devido ao seu tamanho rela- tivamente grande. O complexo de Golgi possui polaridade entre suas membranas e estas se formam em pilhas com duas faces distintas: uma face cis, conhecida como a face de entrada das moléculas e uma face trans, conhecida como face de saída das moléculas. As duas fa- ces apresentam-se intimamente associadas a compartimentos es- peciais, que são formados por uma rede conectada de estruturas tu- bulares e de cisternas (KULKARNI‐GOSAVI; MAKHOUL; GLEESON, 2019). As cisternas do aparelho de Golgi (Figura 4) são agrupadas mediante a sua localização, morfologia e composição química. As- sim, as cisternas que estãopróximas do retículo endoplasmático e com conformação convexa são chamadas de cisternas cis. Já as que estão posicionadas na região central do complexo de Golgi são cha- 82 madas de cisternas médias. Por fim, as cisternas próximas da saída da organela, são chamadas de cisternas trans (KULKARNI‐GOSAVI; MAKHOUL; GLEESON, 2019). Figura 4 – Representação e micrografia eletrônica do aparelho de Golgi Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:0314_Golgi_Apparatus.jpg Licença: criative.commons Na figura acima temos: (a) aparelho de Golgi em representação gráfica; (b) micrografia eletrônica de uma célula evidenciando o aparelho de Golgi. DICA 83 Além destes compartimentos, existem vários outros forma- dos por estruturas membranosas tubulares conectadas por vesícu- las, chamadas de rede cis de Golgi (CGN, de Cis Golgi Network) e rede trans de Golgi (TGN, de Trans Golgi Network) (GOUD; LIU; STORRIE, 2018). Assim, a rede cis de Golgi também pode ser chamada de com- partimento intermediário entre o retículo endoplasmático e o com- plexo de Golgi e está localizada entre o retículo endoplasmático e o local de entrada do complexo de Golgi. Essa face de entrada, além de receber as proteínas recém-sintetizadas do retículo endoplasmáti- co, faz o transporte para as cisternas cis. Já na dinâmica de proces- samento trans, o pensamento é o inverso, sendo o local de saída das substâncias para outros compartimentos da célula ou, em alguns casos, para o meio extracelular. Dessa maneira, você precisa estar atento(a) ao fato de que as membranas do complexo de Golgi diferem quanto a sua estrutura entre a composição proteica e lipídica. Com relação a porção protei- ca, as proteínas presentes no complexo de Golgi são enzimas, pro- teínas estruturais e proteínas associadas à formação e direciona- mento de vesículas. Diante desta diferença de conteúdo enzimático, algumas enzimas podem ser consideradas “enzimas marcadoras”, uma vez que são específicas daquele determinado compartimento (KULKARNI‐ GOSAVI; MAKHOUL; GLEESON, 2019). Enquanto isso, no complexo de Golgi ocorre a remodelação lipídica, que desempenha um papel fundamental na regulação das propriedades físico-químicas das membranas celulares e, conse- quentemente, de suas funções. 84 O nome da organela “Complexo ou Aparelho de Golgi”, ou ainda “Complexo Golgiense”, é uma homenagem ao nome do pesquisador que descreveu a estrutura no século XIX, Camillo Golgi. Aspectos funcionais do Complexo de Golgi O complexo de Golgi é responsável por desempenhar papéis importantes nas funções da célula. Essa organela é um dos princi- pais sítios celulares onde ocorre a síntese de carboidratos, produ- zindo a maioria dos polissacarídeos da célula. Além disso, sua posi- ção na saída do retículo endoplasmático rugoso facilita a adição de oligossacarídeos que são inclusos como cadeiras laterais das prote- ínas e lipídeos transportados pelo Retículo Endoplasmático Rugoso (KULKARNI‐GOSAVI; MAKHOUL; GLEESON, 2019). Dessa maneira, o aparelho de Golgi possui ainda a função de classificação e endereçamento dos produtos sintetizados no retí- culo endoplasmático, encaminhando para a membrana plasmática e outras organelas celulares. É responsável pela biogênese dos li- sossomos, faz o acúmulo de Cálcio na célula e adição de açúcares em proteínas e lipídeos durante o processo de glicosilação, sendo de extrema importância para os processos celulares. Inclusive, a pre- sença de açúcares em uma molécula confere menor flexibilidade e carga negativa a ela, ajudando a manter a estabilidade da estrutura quaternária das proteínas (POTHUKUCHI et al., 2019). As modificações proteicas ocorrem nos diferentes compar- VOCÊ SABIA? 85 timentos do complexo de Golgi através do transporte vesicular. Proteínas que auxiliam no direcionamento desse transporte fazem parte de um complexo denominado complexo de proteínas de re- vestimento do tipo II (COPII). O COPII gera vesículas que realizam movimentos progressivos, carreando vesículas oriundas do retícu- lo endoplasmático para o complexo de Golgi. De forma contrária, o complexo de proteínas de revestimento tipo I (COPI), permite o fluxo de membranas através de um transporte inverso de vesículas que são provenientes do complexo de Golgi em direção do retículo endoplasmático (BROWN, 2013). As vesículas que são provenientes do complexo de Golgi fundem-se com a primeira cisterna do Golgi, a cisterna cis, área caracterizada por ser um local de fosforilação, ou seja, onde ocorre adição de um grupo fosfato a uma proteína ou outra molécula (BROWN,2013). A presença da modificação na estrutura das moléculas fun- ciona como um sinal que, ao ser reconhecido por outros recepto- res, permite que as moléculas sejam encaminhadas aos lisossomos. Dessa maneira, as enzimas marcadoras dessa região são as mono- sidases I e II. Nas cisternas da região medial, a enzima marcadora é a manosidade III, restrita a este compartimento do complexo de Golgi (POTHUKUCHI et al., 2019). Já na estrutura da cisterna trans, observa-se que o lúmen (espaço interno, ou cavidade, que fica den- tro de uma estrutura com o formato de tubo) é contínuo e, é neste momento, que as proteínas são secretadas para dentro de pacotes de transporte e endereçadas para seus destinos. VOCÊ SABIA? 86 Métodos empregados no estudo do Complexo de Golgi O complexo de Golgi é seletivamente visualizado com im- pregnação de prata, mas também pode ser observado por microsco- pia de fluorescência com a utilização de proteínas marcadoras (em geral anticorpos), que possuem propriedades de fluorescência para marcar as proteínas da organela. Além disso, o aparelho de Golgi também pode ser visualizado por microscopia eletrônica de trans- missão. DIGESTÃO INTRACELULAR: DEFINIÇÃO, DESCRIÇÃO, TIPOS E ENDOSSOMOS O processo de digestão intracelular é um processo catabóli- co que acontece dentro das células para digerir partículas absorvi- das. Esse processo é comumente associado às organelas conhecidas como lisossomos que possuem uma grande quantidade de enzimas hidrolíticas em seu interior ácido, permitindo que o processo acon- teça. Dessa forma, para darmos continuidade ao seu material, convido você para, a partir de agora, conhecer os processos respon- sáveis pela digestão intracelular e que estão relacionados nesse en- vio de substâncias a serem digeridas nos lisossomos. São eles: en- docitose, fagocitose, pinocitose e autofagia. Vamos lá! Endocitose A endocitose é a via mais estudada de degradação. Nesse pro- 87 cesso, a célula engloba partículas através da membrana, interna- lizando-as para serem degradadas a seguir. A endocitose pode ser dividida em diferentes tipos, como fagocitose e pinocitose, de acor- do com a natureza sólida ou líquida da partícula a ser transportada para o interior celular. Fagocitose A fagocitose é um processo realizado por células fagocíticas, a exemplo dos macrófagos e neutrófilos. Nessa via, a célula fagocí- tica emite pseudópodes (projeções temporárias da membrana ce- lular) em direção a uma partícula sólida, normalmente grande, ou até mesmo um microrganismo, para “engolfá-lo”, o que resulta na formação de um fagossomo, uma estrutura vesicular formada pelo material a ser digerido envolvido por um pequeno pedaço da mem- brana. Pinocitose (Micro e Macropinocitose) Na via da pinocitose, a endocitose é de uma partícula líquida e acontece a partir de invaginações na membrana, ou seja, parte da membrana plasmática se dobra em direção ao interior da célula. De acordo com o destino e tamanho da vesícula que transporta a par- tícula, a pinocitose pode ser classificada como micro ou macropi- nocitose. Na micropinocitose pequenas quantidades de substâncias extracelulares são internalizadas ou ainda componentes da mem- brana plasmática podem ser translocados de um lugar a outro (transcitose). A macropinocitose, por sua vez, captura grandes por- çõesfluidas do meio extracelular e forma uma grande vesícula que não se associa com os lisossomos, sendo direcionada diretamente 88 ao outro lado da célula para exocitose. Autofagia A autofagia é um processo fisiológico da célula. A partir dele, organelas citoplasmáticas danificadas podem ser degradadas, as- sim como os componentes do citoplasma podem ser reciclados, auxiliando na manutenção da homeostase da célula em situações adversas. Observe a Figura 5 para compreender melhor a diferença en- tre fagocitose e pinocitose. Figura 5 – Processos de Endocitose Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0309_Three_Forms_of_Endocytosis.jpg Licença: criative.commons 89 Autofagia não deve ser confundida com heterofagia. Isso porque a heterofagia é um processo no qual substâncias e partículas do ex- terior da célula são digeridas, ou seja, as partículas endocitadas por fagocitose ou pinocitose se fundem com lisossomos para haver di- gestão. Endossomos As vesículas formadas durante o processo de endocitose são membranares e podem apresentar uma grande diversidade de re- ceptores com ligantes. Rapidamente, após sua formação, essas vesículas perdem o revestimento de proteínas e se fundem com a membrana de grandes compartimentos, os chamados endossomos iniciais ou periféricos (JOHNSON et al., 2016). Esses endossomos possuem uma região vesicular e outra tu- bular, cujo interior é ácido, uma vez que existe um sistema de trans- porte ativo de prótons (H+) na membrana endossômica. O meca- nismo é interessante: em caso de baixo pH, muitos dos receptores dos endossomos são “desligados”, ou seja, a afinidade diminui e os ligantes desses receptores são liberados da membrana da organe- la, ficando livre no interior do endossomo. Isso permite que esses ligantes possam ser novamente reutilizados pela organela, sendo reciclados. Os endossomos também podem ser tardios, quando essas ve- sículas formadas do endossomo inicial vão “amadurecendo” à me- DEFINIÇÃO 90 dida em que são transportadas em direção ao núcleo da célula. LISOSSOMOS: DESCRIÇÃO E ASPECTOS INICIAIS Os lisossomos são organelas membranosas classicamente co- nhecidas pela função de digestão intracelular. O interior lisossomal é ácido, com pH entre 4,5 e 5, e possui cerca de 40 enzimas hidrolí- ticas, como proteases, nucleases, glicosidases, lipases, fosfolipases, fosfatases e sulfatases, todas associadas à digestão de macromo- léculas e funcionais em pH ácido. Porém, com novos estudos, hoje se sabe que os lisossomos são verdadeiros centros de degradação e sinalização nas células, desempenhando funções importantes para a homeostase celular. As mudanças na função dos lisossomos são fundamentais na adaptação celular a sinais e estímulos (YANG, C. WANG, X, 2021). É nos lisossomos que vias de diversas organelas se relacio- nam. Por exemplo, proteínas produzidas no retículo endoplasmático e modificadas no complexo de Golgi entregam grande parte das enzi- mas hidrolíticas presentes nos lisossomos. Os processos de endoci- tose e autofagia podem direcionar substâncias para serem “digeri- das” nessas organelas (HE et al., 2018). Desse modo, os lisossomos ainda estão envolvidos na reciclagem de componentes celulares, defesa, autofagia etc. EXEMPLO 91 Estruturalmente, os lisossomos possuem uma membrana única, mas com a maioria das proteínas altamente glicosiladas, o que a protege das proteases lisossomais (YAMBIRE et al., 2019). O pH do interior deles, inclusive, é mantido ácido devido à H+-ATPa- se (ATP-fosfohidrolase), uma proteína integral da membrana que utiliza a energia liberada na hidrólise do ATP para bombear prótons H+ para dentro do lisossomo. O mal funcionamento de enzimas lisossomais pode levar às desor- dens metabólicas. Por exemplo, as mucopolissacaridoses, causadas por erros inatos do metabolismo, levam à deficiência funcional de enzimas envolvidas na degradação de glicosaminoglicanos (GAGs) que, por não serem metabolizados, ficam acumulados no interior dos lisossomos de células de diversos tecidos e órgãos, levando a um comprometimento ósseo, articular, respiratório, cardiovascular entre outros. BIOENERGÉTICA E METABOLISMO O metabolismo energético envolve todos os processos bio- químicos que levam à produção da energia necessária para o fun- cionamento dos organismos vivos. Já a bioenergética, por sua vez, estuda os processos de produção e transformação de energia nesses organismos. Além disso, as mitocôndrias são organelas centrais na produção de energia para as células. Dessa maneira, vamos conhe- cê-las agora! SAIBA MAIS 92 Mitocôndrias: Definição e Morfologia As mitocôndrias são organelas filamentosas de formato va- riado, que vão de esféricas a alongadas. O tamanho delas também varia, possuindo de 0,5 a 1µm de diâmetro e 1 a 10µm de compri- mento. De acordo com a necessidade energética das células, as mi- tocôndrias serão mais ou menos numerosas e estarão localizadas na região celular que demande mais energia. Elas podem ocupar até 25% do volume do citoplasma e são formadas por duas membranas: uma membrana mitocondrial ex- terna, na qual existem proteínas como as porinas, que tornam a membrana interna permeável; e a membrana mitocondrial interna, que forma pregas (invaginações em direção à matriz mitocondrial) chamadas cristas mitocondriais (SMITH; GALLO, 2018). Entre as duas membranas, há um espaço chamado espaço in- termembranoso. Para entender esse espaço, observe os componen- tes estruturais das mitocôndrias na Figura 6. Figura 6 – Estrutura da Mitocôndria Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Mitoc%C3%B4ndria#/media/ Ficheiro:Animal_mitochondrion_diagram_pt.svg 93 As mitocôndrias são organelas que possuem DNA próprio e, inclu- sive, conseguem se autoduplicar. Em nossas células, só temos mi- tocôndrias que vieram da nossa mãe, pois nos espermatozoides as mitocôndrias localizam-se na cauda que fica de fora do ovócito no processo de fertilização. Assim, o DNA mitocondrial é muito utiliza- do para testes de maternidade. Função das mitocôndrias As mitocôndrias possuem função central na produção de energia para a célula. Elas são responsáveis pela respiração celular aeróbica, ou seja, aquela na qual há consumo de oxigênio. É por esse motivo que células que consomem muita energia, como as células musculares, normalmente, possuem muitas mitocôndrias. Além disso, nas células, utilizamos a energia química chamada de ATP (Adenosina Trifosfato), mas, para termos ATP, precisamos que vá- rios processos metabólicos aconteçam antes. Dessa maneira, vamos entender alguns deles. As moléculas de energia mais utilizadas em nossas células são a glicose e os ácidos graxos. Na respiração celular aeróbica, após entrar na célula, ainda no citoplasma, a glicose passa por um pro- cesso chamado glicólise, no qual é catabolizada em duas moléculas de ácido pirúvico (ou piruvato). Em seguida, o ácido pirúvico é leva- do para dentro da mitocôndria, onde é convertido em uma molécula chamada acetil-CoA. Essa molécula, então, entra no Ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do Ácido Cítrico, um ciclo anfibólico, ou seja, que possui reações catabólicas (quebra) e anabólicas (constru- ção), que acontecem na matriz mitocondrial. DICA 94 Estas duas primeiras etapas da respiração celular ainda não utilizam oxigênio, mas já liberam algumas poucas moléculas de ATP. No entanto, durante a ocorrência dessas reações, ocorre a li- beração de elétrons suficientes para produzir mais 36 mols de ATP na última etapa da respiração celular aeróbica. Isso porque a última etapa é a cadeia transportadora de elétrons, que acontece nas cristas mitocondriais (PICARD et al., 2018). Assim percebemos a importân- cia da mitocôndria! A glicólise só geraria 2 mols de ATP por mol de glicose, o que inviabilizaria a sobrevivência de células que compõem tecidos específicos como o tecido muscular. Origem e Biogênesedas Mitocôndrias Acredita-se que as mitocôndrias surgiram a partir de um evento particular, há milhares de anos, quando uma célula eucari- ótica primitiva teria fagocitado uma bactéria, vivendo em simbio- se com ela. Essa teoria é conhecida como teoria endossimbiótica e apresenta várias características em comum entre as mitocôndrias e as bactérias que a sustentam. O fato de a mitocôndria possuir duas membranas, uma inter- na e outra externa, por exemplo, sustenta essa hipótese até os dias atuais (YAMBIRE et al., 2019). Dessa maneira, a membrana interna, provavelmente, teria se originando da membrana da bactéria origi- nal, enquanto a membrana externa seria um vestígio da membrana plasmática da dinâmica do evento. Além disso, as mitocôndrias têm seu próprio DNA e o processo de produção das proteínas nessas or- ganelas é muito semelhante à síntese proteica bacteriana. Para que você possa ampliar seus conhecimentos e sanar to- das as suas dúvidas, abaixo trago um infográfico que apresenta as 95 evidências que sustentam a teoria endossimbiótica. Vamos anali- sá-lo. Figura 7 – Teoria Endossimbiótica Fonte: NECO, H. (org.) (2022). 96 PEROXISSOMOS: ESTRUTURA E FUNÇÕES Os peroxissomos são organelas membranosas, mas, diferen- temente das mitocôndrias, estão envolvidos por uma única mem- brana e não possuem DNA ou ribossomos. Assim, como não pos- suem genoma próprio, todas as suas proteínas são codificadas pelo DNA da célula (SHAI; SCHULDINER; ZALCKVAR, 2016). Quase todas as células eucarióticas possuem peroxissomos, que contêm enzimas oxidativas, como a catalase e urato oxidase. Assim como as mito- côndrias, os peroxissomos são uma das principais organelas que utilizam oxigênio (ISLINGER et al., 2018). A enzima catalase é uma peroxidase, ou seja, possui a função de degradação do peróxido de hidrogênio (H2O2) formado fisiolo- gicamente após reações metabólicas. Assim, as reações oxidativas realizadas pelos peroxissomos são de particular importância em células de órgãos como fígado e rim, uma vez que os peroxissomos atuam na desintoxicação celular. Além disso, também é nessa organela que acontece a β-oxi- dação (beta oxidação) dos ácidos graxos, na qual há a quebra dessas moléculas, a partir do encurtamento de suas cadeias, convertendo- -os em acetil-CoA, que é exportado para o citoplasma e poderá ser utilizado em reações de biossíntese. Em mamíferos, a β-oxidação ocorre em mitocôndrias também, mas nas leveduras e células vege- tais só ocorre nos peroxissomos. SINTETIZANDO EXEMPLO 97 A deficiência de uma proteína de membrana de peroxissomos pode estar relacionada a doenças. É o caso da Adrenoleucodistrofia (ALD), condição retratada no filme “O Óleo de Lorenzo”. Em pessoas com ALD, a proteína de membrana responsável pelo transporte de ácidos graxos de cadeia muito longa para serem degradados dentro dos pe- roxissomos está ausente. Isso leva a uma diversidade de manifesta- ções clínicas, desde alterações de comportamento, perda de função das glândulas adrenais, à perda da capacidade de falar, de interagir e dificuldades para engolir, alimentar-se entre outros. Caro(a) aluno(a), Neste material conhecemos o complexo de membranas reticulares chamado retículo endoplasmático. Ao longo do nosso arquivo, você percebeu que ele pode ser subdividido a partir de características morfofuncionais em retículo endoplasmático liso, no qual lipídios são sintetizados, e retículo endoplasmático rugoso, relacionado à síntese e endereçamento de proteínas. Além disso, você também percebeu que conhecemos uma das maio- res organelas que a célula possui, o complexo de Golgi, que é for- mado por cisternas empilhadas e interconectadas responsáveis pela entrada (face cis) e saída (face trans) de moléculas, que são modifi- cadas no percurso. Além disso, é o principal sítio de síntese de car- boidratos na célula e o responsável por originar os lisossomos. 98 Após a leitura de nosso material, você pôde entender que muitas or- ganelas também estão associadas a processos digestivos e metabó- licos nas células. Além disso, estão associadas ao processo de diges- tão intracelular. Neste arquivo, você pôde conhecer os endossomos e lisossomos, compartimentos membranares capazes de controlar a acidez interna. Lembra que os lisossomos possuem cerca de 40 enzimas hidrolíticas que ajudam no processo de digestão dentro da célula? Mas, e as mitocôndrias? Você aprendeu que são organelas filamen- tosas, muito semelhantes a bactérias e, por isso, acredita-se que se originaram a partir de procariotos. Além disso, essas organelas são as grandes responsáveis pela produção de ATP nas nossas células e é nelas que processos complexos da respiração celular aeróbica acontecem. Finalizamos nosso material conhecendo os peroxisso- mos, estruturas que participam do processo de desintoxicação das nossas células. Agora, parece que estamos entendendo como nossas células funcio- nam! Espero que tenha gostado de nossa troca de conhecimentos. Bons estudos! UN ID AD E 3 Objetivos ◼ compreender a estrutura e as funções do núcleo; ◼ conhecer a estrutura dos ácidos nucleicos e sua organização; ◼ entender os processos de replicação, transcrição e tradução; ◼ reconhecer a importância da genética na evolução e na saúde. 100 Introdução Olá, aluno(a). Como vai? Inicialmente, acredito que você já entendeu boa parte das funções e características das organelas celulares. Mas, o que você acha de conhecer aquele que é considerado o centro de controle das atividades das células, o núcleo? Ele só está presente em organismos eucariotos e entre suas principais funções temos os complexos pro- cessos de divisão e controle celular. Dito isto, a partir de agora mergulharemos mais fundo! Isso porque, além do nível celular, vamos para o nível molecular e co- nheceremos os processos genéticos como replicação, transcrição e tradução, fundamentais para a divisão celular, controle das células e síntese de proteínas. Do mesmo modo, aprenderemos como a gené- tica influenciou na evolução das espécies e como mutações no DNA estão associadas ao surgimento de doenças. Vamos nessa! 101 NÚCLEO: COMPONENTES E ASPECTOS ESTRUTURAIS Caro(a) aluno(a), inicialmente, é importante que você saiba que o núcleo é fundamental para as células eucarióticas, pois é nele que se encontram os ácidos nucleicos, DNA e RNA, macromoléculas formadas por nucleotídeos e que possuem o código genético prote- gido pelo envoltório nuclear. Além disso, é exatamente no interior do núcleo que aconte- cem os processos de replicação (ou duplicação) do DNA (ácido de- soxirribonucleico) e a transcrição do DNA em RNA (ácido ribonu- cleico), para posterior síntese proteica (SKINNER; JOHNSON, 2017). Normalmente, o núcleo se encontra no centro da célula e sua forma pode variar de acordo com o tipo celular. Dessa maneira, para começarmos nossos estudos, vamos tratar agora do envoltório nuclear. Vamos lá! Envoltório Nuclear O envoltório nuclear só é possível de ser visualizado através da microscopia eletrônica, pois sua espessura está abaixo do poder de resolução do microscópio óptico. Através do estudo da ultraes- trutura desse envoltório, foi possível observar que ele é constituído por duas membranas, limitando um espaço que mede de 10 a 50 nm (KUNZLER, 2018). Assim, a membrana interna é voltada ao material genético, enquanto a externa fica em volta da membrana interna, sendo con- tínua com a membrana do Retículo Endoplasmático Rugoso (RER). Você lembra que o RER participa da síntese de proteínas, já que tem 102 vários ribossomos aderidos a sua membrana? Pois então, assim como a membrana do RE, a membrana externa do núcleo apresen- ta ribossomos que estão trabalhando constantemente na síntese de proteínas. Poros Nucleares O envoltório nuclear apresenta pequenas interrupções na sua estrutura, formando então os poros nucleares, estruturas impor- tantes para o metabolismo celular e com número variávelde acordo com o tipo de célula (DICKINSON; NEELAM; LELE, 2015; KUNZLER, 2018). Dessa maneira, os poros nucleares são uniformemente espa- çados e estabelecem comunicação entre o núcleo e o citoplasma. Os poros possuem formato circular e diâmetro variável, sendo consti- tuídos por um complexo de monômeros proteicos que formam oito unidades associadas, limitando um canal. Além disso, você deve estar atento(a) ao fato de que os poros podem estar presentes em cerca de 1,2 a 25% da área do envoltório nuclear, com a finalidade de realizar essa troca de informações entre o núcleo e o citoplasma ou vice-versa (PÉREZ-GARRASTACHU et al., 2017). Para realizar suas funções, o núcleo precisa continuamente impor- tar proteínas do citoplasma. Assim, as proteínas próprias do núcleo são sintetizadas no citoplasma com um sinal nuclear específico, formado por porções de 4-8 aminoácidos, com os predominantes lisina e arginina, que são aminoácidos de carga elétrica positiva (KUNZLER, 2018). EXEMPLO 103 Lembre-se que são os poros nucleares que reconhecem essas proteínas e fixam-nas, transportando-as para dentro do núcleo, por processo ativo, ou seja, este processo consome energia da cé- lula. Inclusive, esse sinal não é removido e é possível que, depois que a proteína entrar no núcleo, haja uma reintrodução quando o envoltório nuclear se desfizer depois de uma divisão celular (KUN- ZLER, 2018). Dito isto, abaixo temos a Figura 1 que apresenta a estrutura do núcleo, com detalhe para um poro nuclear. Veja! Figura 1 – Estrutura do núcleo e poros nucleares Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/File:NuclearPore.svg Licença: criative.commons 104 Na imagem acima, é possível perceber que o poro nuclear é uma es- trutura complexa formada por proteínas que permitem a passagem de substâncias pelo envelope nuclear.Além disso, entre a membra- na externa e interna, há o espaço ou cisterna perinuclear, que con- tém as mesmas proteínas das cisternas do RE, o que evidencia que o envoltório nuclear é uma porção especializada do RE (KUNZLER, 2018). Matriz Nuclear Chegando na membrana interna, observamos que ela apre- senta, em sua face interna, um espessamento conhecido como lâ- mina que é parte da chamada matriz nuclear (SKINNER; JOHNSON, 2017). Dessa maneira, a matriz nuclear, no interior do núcleo, é uma rede de proteínas fibrogranulares, uma estrutura análoga ao citoes- queleto, mas que, nesse caso, dá suporte ao núcleo, ou seja, é atra- vés dela que os componentes do núcleo se organizam no espaço in- terno se apoiando nas estruturas fibrilares da matriz (DICKINSON; NEELAM; LELE, 2015). Caro(a) aluno(a), nesse momento você deve estar se perguntando “o que são estruturas análogas”? São aquelas que possuem morfo- logia similar ou que possuem a mesma função. Na evolução, o termo é empregado de maneira similar para definir adaptações semelhan- tes em organismos com origens diferentes, por exemplo, a analogia entre as asas dos insetos com as asas das aves. DEFINIÇÃO DICA 105 Conforme você deve ter percebido, os processos celulares de um organismo acontecem devido ao controle nuclear, pois é no nú- cleo que as informações genéticas estão armazenadas. Assim, a par- tir de uma informação ou sinal intra ou extracelular, uma proteína pode ser produzida ou o DNA pode ser duplicado para a célula entrar em divisão. Lembre-se que as informações necessárias são hereditárias e se en- contram no material genético, sendo passadas de uma célula para todas as células-filhas durante o processo de divisão celular e estas informações são essenciais para todas as células eucarióticas e pre- cisam ser armazenadas de forma eficaz (KUNZLER, 2018). Nucléolo Dentro do núcleo ainda há estruturas esféricas chamadas nucléolos, estruturas ricas em RNA. Eles possuem diâmetro de 1 a 3 µm e, embora possamos encontrar células com núcleo com dois ou mais nucléolos, geralmente o nucléolo é único e está associado a uma massa de cromatina em sua periferia (JUNQUEIRA & CARNEI- RO, 2000). Como veremos mais a frente, no núcleo, em seu período in- terfásico, quando a célula está se preparando para se dividir, o DNA pode ser visto na forma de cromatina compactada (heterocroma- tina) ou frouxa (eucromatina), mas, antes mesmo de entendermos qual a relação da cromatina com esses processos nucleares, preci- samos conhecer melhor a estrutura química e molecular dos ácidos nucleicos. Vamos lá? DICA DEFINIÇÃO 106 ESTRUTURA QUÍMICA E MOLECULAR DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Os detalhes sobre os ácidos nucleicos tiveram diferentes con- tribuições. Enquanto os químicos descobriam a estrutura do DNA, os biólogos tentavam identificar a fonte da informação genética. Mas, muito antes disso, Gregor Mendel publicou as regras básicas da hereditariedade, em 1866, mas ele não tinha ideia da estrutura física da informação da hereditariedade. Logo depois, no início do século 20, os biólogos concluíram que os genes se localizavam nos cromossomos. Quimicamente falando, a estrutura dos ácidos nucleicos é simples e pouco varia entre os diferentes tipos de espécies. Essas moléculas são formadas por: a) nucleotídeos, que por sua vez são formados por: uma base nitrogenada, que pode ser uma purina (adenina ou guanina) ou uma pirimidina (timina ou citosina, no DNA; uracila ou citosi- na, no RNA); b) um açúcar chamado pentose (desoxirribose, no caso do DNA; e ribose, no caso do RNA); c) um grupo fosfato (PO4). O conjunto de base + açúcar (pentose) denomina-se nucleosídeo. Já, o nucleotídeo é o conjunto de base + açúcar + fosfato. 107 Para entender o que estamos tratando, peço que você observe a Fi- gura 2, pois ela traz a estrutura química dos nucleotídeos. Veja: Figura 2 – Estrutura dos nucleotídeos Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0322_DNA_Nucleotides.jpg Licença: criative.commons É importante lembrar, ainda, que os ácidos nucleicos DNA e RNA podem ser diferenciados pela composição química e até estru- tural. Por exemplo, como pentose, o DNA contém desoxirribose e o RNA (ácido ribonucleico) contém ribose. É esse componente, inclu- sive, que dá o nome ao ácido nucleico (desoxirribose= ácido deso- xirribonucleico; ou ribose= ácido ribonucleico). Além disso, o RNA não possui timina, mas sim uracila, que só está presente no RNA. O grupo fosfato, no entanto, apresenta-se invariável, tanto no DNA quanto no RNA. O DNA encontra-se, principalmente, nos cromos- somos e o RNA é encontrado no nucléolo e no citoplasma, havendo muito pouco nos cromossomos. Além dessas diferenças na composição química, DNA e RNA diferem quanto à estrutura molecular. Isso porque a estrutura do DNA, por exemplo, só foi proposta em 1953, por James Watson e 108 Francis Crick, com base em estudos de difração de raios X realizados pela química britânica Rosalind Frankin. Esse estudo possibilitou perceber que o DNA é uma molécula helicoidal (em forma de hélice) e formado por duas fitas constituídas por vários nucleotídeos, que se pareiam em espiral em torno de um mesmo eixo imaginário e de polaridade oposta. Dessa maneira, na Figura 3, podemos perceber que cada fita de DNA tem sua polaridade determinada pela orientação dos com- ponentes açúcar e fosfato. Veja: Figura 3 – Estrutura do DNA Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:0322_DNA_Nucleotides.jpg Licença: criative.commons Analisando a figura acima, perceba que uma fita termina no átomo de carbono 5’ da molécula de desoxirribose, o que caracteriza a ex- tremidade 5’; enquanto a fita oposta termina no carbono 3’ do açú- car, constituindo a extremidade 3’ da fita. Por esse motivo, as fitas são chamadas de “antiparalelas”. REFLITA 109 A ligação entre as duas fitas de DNA, formando a dupla-hé- lice, é estabilizada devido à interação entre as bases nitrogenadas. Isso acontece porque, como o espaço de pareamento é pequeno, uma base grande (púrica)deve parear com outra pequena (pirimí- dica), por meio de pontes de hidrogênio. Esse pareamento complementar ocorre entre bases específi- cas: adenina e timina (A com T) e guanina e citosina (G com C), por permitirem uma associação mais estável. Sabendo disso, as quan- tidades de bases púricas e pirimídicas em uma molécula de DNA são iguais, ou seja, A+G=C+T, uma vez que se pareiam. Do mesmo modo, as quantidades de adenina e timina são iguais, assim como as de guanina e citosina, ou seja, A=T e G=C. Essa característica dos ácidos nucleicos nos permite saber qual seria uma fita complemen- tar. Por exemplo, uma fita com a sequência nucleotídica 5’-ATGC- GTCAG-3’, teria como fita complementar uma de sequência 3’-TA- CGCAGTC-5’. A estrutura do DNA proposta originalmente é a conformação B, mas, além do DNA-B, também existem as conformações DNA-A e DNA-Z. Essas formas dependem de fatores como nível de hidrata- ção, modificações químicas em bases, concentração e tipos de íons metálicos, sequência de nucleotídeos, direção e grau do superenro- lamento entre outros. As sequências de DNA são importantes porque nos ajudam a estudar os genes, que são segmentos de DNA que codificam um RNA mensageiro (RNAm) que pode ser traduzido em uma cadeia poli- peptídica. No entanto, entre as sequências codificantes (éxons) dos genes, existem sequências que não são traduzidas (íntrons), bem como uma sequência codificadora é antecedida por regiões promo- toras. Por falar em RNA, ele é um ácido nucleico menor do que o DNA e, normalmente, é ilustrado como uma fita simples, como mostra a Figura 4. 110 Figura 4 – Estrutura do RNA Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:Difference_DNA_RNA-EN.svg Licença: criative.commons Caro(a) aluno(a), agora que conhecemos a estrutura do DNA e do RNA, vamos entender como essas moléculas se organizam den- tro do núcleo? Antes de tudo precisamos compreender que, mesmo dentro do núcleo, o DNA se associa a RNA e proteínas presentes na- quele ambiente. Isso forma um complexo que chamamos de croma- tina. Existem proteínas denominadas histonas que estão rela- cionadas à compactação e descompactação do DNA, mas não são as únicas na cromatina, pois existem as proteínas não-histônicas também. Assim, o DNA vai se enrolando ao redor das histonas, for- mando um nucleossomo. A partir do momento que temos vários nu- 111 cleossomos sendo formados, o DNA está bem compactado a ponto de enxergarmos uma cromatina bem condensada, formando os cro- mossomos, como ilustra a Figura 5. Figura 5 – Níveis de organização molecular do DNA Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Figure_10_01_03.jpg Licença: criative.commons 112 Dito isto, agora sim podemos voltar a falar especificamente do núcleo, principalmente daqueles de células em intérfase, ou seja, que estão se preparando para se dividir. Nessas células, encontra- mos a cromatina compactada/condensada (heterocromatina) ou frouxa (eucromatina). O grau de condensação da cromatina varia de um tipo celular para o outro ou, até mesmo, entre um mesmo tipo celular e de acordo com o estado metabólico da célula (BAUMGART- NER et al., 2018). Quando a cromatina está no estado de heterocromatina, a alta compactação impede que o DNA seja transcrito em RNA, já que as regiões gênicas não estão expostas por estarem muito enroladas. Inclusive, existem regiões da cromatina permanentemente conden- sadas (heterocromatina constitutiva), presentes nas extremidades dos cromossomos, perto do centrômero e regiões organizadoras de nucléolos (KUNZLER, 2018). Os centrômeros são regiões dos cromossomos onde há um “estran- gulamento”. É também chamado de constrição primária e, nessa região, existe um disco proteico, o cinetócoro, cuja função é prender as fibras microtubulares durante a divisão celular. Cromossomos Inicialmente, é necessário que você saiba que, antes da divi- são da célula, a cromatina se agrega para formar os cromossomos VOCÊ SABIA? 113 (FLORESCU; THERIZOLS; ROSA, 2016). Para que você entenda, a descoberta dos cromossomos aconteceu no século XIX, quando es- truturas em formato de cordão eram visualizadas no núcleo de cé- lulas que começavam a se dividir. Assim, com o avanço da ciência, os pesquisadores descobriram que os cromossomos eram formados por DNA, mas continham proteínas. Hoje, sabemos que o DNA con- tém a informação hereditária das células e que as proteínas relacio- nadas aos cromossomos atuam, principalmente, na compactação e no controle das moléculas de DNA (DIXON; GORKIN; REN, 2016). Além disso, essas moléculas de DNA cabem facilmente no núcleo da célula, mas, depois do seu processo de replicação, são divididas en- tre as duas células-filhas a cada divisão celular. Nos organismos eucarióticos, o DNA está distribuído em gru- pos diferentes de cromossomos. E, no caso de células humanas, por exemplo, o DNA está distribuído em 46 cromossomos, 23 herda- dos do pai e 23 herdados da mãe. Assim, os 46 cromossomos estão relacionados à quantidade de cromossomos que nossos gametas possuem. Como espermatozoides e oócitos possuem apenas 23 cro- mossomos, ou seja, são haploides, nós possuímos 46 cromossomos resultantes desse processo de fertilização, portanto somos diploi- des. Desse modo, alterações nos números de cromossomos ou em sua morfologia podem acarretar o aparecimento de doenças, como veremos ainda neste material. É importante destacarmos que, além das proteínas envolvi- das no processo de compactação do DNA, os cromossomos estão as- sociados com diversas proteínas envolvidas na replicação do DNA, reparo e expressão gênica (DIXON; GORKIN; REN, 2016). 114 Os eritrócitos (hemácias) não possuem núcleo e, assim, também não possuem cromossomos. Isso significa que não possuem a capa- cidade de se dividir e duram 120 dias. No entanto, a falta do núcleo os tornou mais eficientes no transporte de oxigênio no corpo. CICLO CELULAR E DIVISÃO CELULAR Você já parou para pensar como as células se reproduzem? Antes de mesmo de entender esse processo, você precisa saber que a reprodução de uma célula é chamada de divisão celular. Isso sig- nifica dizer que, quando uma célula está se dividindo, na verdade, mais células estão sendo geradas, ou seja, estão se multiplicando. No processo de divisão, e até mesmo antes dele, acontece uma série de eventos sequenciais nos quais a célula vai duplicar seu conteúdo para se dividir em duas. É exatamente esta série de ações coordena- das e organizadas em que a célula duplica e se divide que chamamos de ciclo celular. Na divisão das células eucarióticas é preciso que muitos cro- mossomos sejam duplicados e distribuídos em mesma quantidade, entre as células-filhas. Além disso, as organelas, como mitocôn- drias, retículo endoplasmático, complexo de Golgi entre outros, também precisam ser distribuídas entre as células-filhas. Contudo, enquanto as mitocôndrias são distribuídas aleatoriamente entre as células-filhas, o retículo endoplasmático e o complexo de Golgi são fragmentados por ocasião de divisão e, mais tarde, reconstituídos nas células-filhas. CURIOSIDADE 115 De forma geral, o ciclo celular apresenta-se em duas etapas principais: intérfase e divisão celular. A intérfase e o tipo de divi- são (mitose ou meiose) são divididas em várias fases, e algumas até possuem subfases, que aprenderemos a seguir. Intérfase Antes de tudo, precisamos entender que, para uma célula se dividir, ela precisará aumentar de volume, bem como duplicar seu conteúdo citoplasmático. Por esse motivo, existe a intérfase, o perí- odo do ciclo celular em que há uma intensa atividade metabólica e DNA e organelas são duplicados, consequentemente, aumentando o tamanho da célula. Como veremos na Figura 6, a interfase é orga- nizada em três fases: G1, S e G2 (MONTANARI, 2010). Figura 6 – Esquema do ciclo celular de uma mitose Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cell_cycle_simple.pngLicença: criative.commons 116 A intérfase é dividida nos períodos G1 (do inglês gap, interva- lo, que é o intervalo 1, o período de pré-síntese do DNA), S (período de síntese do DNA) e G2 (período de pós-síntese do DNA). Mas, você deve estar se perguntando: o que acontece em cada um deles? Para sanar essa e outras perguntas que você possa ter, a partir de agora vamos detalhar os períodos citados. Veja! Fase G1 Durante o período G1, a célula duplica suas organelas e mate- riais do citosol, inclusive é nela que inicia a replicação dos centros- somos, estruturas formadas por centríolos e que são essenciais para regular a organização dos microtúbulos durante a futura divisão. Assim, é nesse período que se produzem as proteínas, lipídios e car- boidratos que serão utilizados inclusive para formar as membranas das “células-filha” que se formarão a partir da divisão da célula- -mãe. Além disso, esse é o período do ciclo celular mais variável em duração, de acordo com o tipo celular. Hepatócitos, as células do fígado, possuem um crescimento lento e podem permanecer em G1 por vários anos, enquanto células da me- dula óssea, para se dividirem mais rápido, permanecem nessa fase apenas por 16 a 24 horas. Lembre-se que a fase G1 corresponde ao intervalo entre a di- visão mitótica (mitose) anterior e a próxima fase da intérfase, a fase S (KUNZLER, 2018). EXEMPLO 117 Fase S A fase S (do inglês synthesis, ou seja, síntese) acontece entre as fases G1 e G2 e dura, em média, 8 horas. É nessa fase que ocorre a duplicação do DNA que resulta na formação de duas moléculas de DNA idênticas que serão divididas entre as células-filhas (KUN- ZLER, 2018). É importante destacarmos que, na biologia molecular, o processo de duplicação do DNA também é chamado de replicação, um processo complexo e indispensável, pelo qual uma célula dupli- ca seu DNA antes da divisão. Replicação do DNA A replicação do DNA é semiconservativa, o que significa que cada fita de DNA da célula-mãe servirá como molde para a síntese de uma nova molécula de DNA, que irá para as células-filhas. Lembrando que a molécula de DNA é formada por duas fitas, as- sim as moléculas das células-filhas serão formadas por uma fita que veio da molécula original da célula-mãe e outra que foi recém-sin- tetizada. DICA 118 A replicação do DNA acontece simultaneamente em várias regiões da dupla fita do DNA, podendo ser uni ou bidirecional, no sentido 5’-3’. A partir de uma região de origem de replicação, o DNA começa a ser aberto, formando a estrutura chamada “forquilha de replicação”. Como você pode perceber, o processo é complexo e en- volve várias enzimas, como veremos a seguir. O processo replicativo inicia com uma enzima chamada he- licase, que reconhece a origem de replicação e rompe as pontes de hidrogênio, gerando duas fitas de DNA antiparalelas. Para impedir que essas fitas voltem a ter as bases pareadas, proteínas chamadas SSBPs (Proteínas de Ligação à Fita Simples) ligam-se às fitas-mol- des de DNA, mantendo a estabilidade da forquilha. Além disso, a enzima topoisomerase também é importante nesse processo, pois evita que a dupla hélice de DNA se enrole muito, enquanto o DNA vai sendo aberto. Com a estabilidade garantida, a enzima primase produz uma sequência de nucleotídeos de RNA complementar (primer). Dessa maneira, o primer também é chamado de sequência iniciadora ou desencadeadora e é inserido na fita molde, no local onde a repli- cação de cada nova fita iniciará. Esse iniciador de RNA é necessário para que a enzima DNA polimerase III o reconheça e comece a pro- duzir a nova fita de DNA. Dito isso, sugiro que você observe a Figura 7 abaixo e con- tinue lendo o texto para entender a replicação da melhor maneira. 119 Figura 7 – Forquilha da replicação de DNA em organismos eucariotos Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Fragmento_de_Okazaki#/media/ Ficheiro:DNA_replication_en.svg Licença: criative.commons Com o reconhecimento do primer, a DNA polimerase III vai “polimerizando” uma nova fita, inserindo os nucleotídeos corres- pondentes e complementares às bases da fita-molde de DNA. Por exemplo, se tem Adenina na fita-molde, a DNA polimerase co- locará uma Timina na nova fita. Do mesmo modo, se houver uma Guanina na fita-molde, a enzima colocará na nova uma Citosina. Assim, a nova fita de DNA vai sendo alongada à medida que se for- mam as pontes de hidrogênio entre as bases complementares. De- pois desse processo, o primer é removido com o auxílio da DNA po- limerase I, que o substitui por bases de DNA complementares. EXEMPLO 120 Você lembra que as duas fitas que compõem a molécula de DNA são antiparalelas? Isso é importante no processo de replica- ção também, pois haverá uma das fitas, a de sentido 5’-3’, em que a replicação será contínua e acontecerá sem interrupções e essa fita é chamada de fita líder. Já na fita de sentido 3’-5’, no entanto, a sínte- se é descontínua, com a primase inserindo vários primers ao longo dela. Assim, vários fragmentos de DNA vão sendo produzidos e pre- cisarão ser ligados para compor a nova fita. Esses são os chamados “fragmentos de Okazaki”, que são ligados entre si com a ajuda da DNA ligase. Durante esse processo, há um mecanismo complexo de re- paro, inclusive com as remoções de bases incorporadas de modo incorreto e inserções de bases corretas. A DNA polimerase II está envolvida nesse processo. Após entendermos a complexidade de um dos processos que acontecem na fase S podemos seguir conhecendo a outra fase da in- térfase. Vamos lá!”. Fase G2 Dando continuidade ao nosso material, vamos a partir de agora tratar da Fase G2 que corresponde ao intervalo entre a fase S e a fase mitótica e dura em torno de 4 a 6 horas. Nessa fase, a cé- lula continua a crescer, enquanto proteínas vão sendo sintetizadas para a divisão celular e finalização da replicação dos centrossomas (KUNZLER, 2018). SAIBA MAIS 121 Além das três fases clássicas, alguns autores relatam a existência de uma fase G0 (G-zero), na qual células altamente especializadas, como neurônios, permanecem em intérfase. No entanto, dependen- do do tipo celular, alguns podem ser estimulados e a célula voltar a se dividir, retornando no ciclo celular. Divisão Celular Caro(a) aluno(a), Percebeu como se preparar para se dividir é importante para a célula? São muitos processos envolvidos no ciclo celular para que a divisão celular de fato ocorra. Assim, continuando nossas expla- nações, vamos conhecer agora os tipos de divisão celular: mitose e meiose. Vamos lá! Mitose A mitose é o tipo de divisão celular que acontece nas células somáticas e leva ao crescimento dos organismos e à reposição das células mortas. Portanto, o material genético, constituído de DNA “empacotado” nos cromossomos, é transmitido de modo constante de uma célula para suas descendentes, ou seja, mantendo o número cromossômico. Além disso, a mitose é um processo contínuo, mas, para ser facilmente compreendido, costuma-se dividi-lo nas fases prófase, metáfase, anáfase e telófase, conforme a Figura 8. 122 Figura 8 – Fases da mitose Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitosis_Stages_-_Numerical_version. svg Licença: criative.commons Dessa maneira, vamos entender cada uma das fases da mi- tose. Prófase Após a intérfase, os cromossomos já estão duplicados. A pró- fase então é iniciada pela condensação da cromatina dos cromos- somos dos eucariotos. Dessa maneira, os cromossomos tornam-se gradativamente mais curtos e espessos, sendo visíveis com o final da prófase. Além disso, os filamentos de DNA formados após a du- plicação do DNA, agora condensados e unidos pelo centrômero, for- mam o que chamamos de cromátides-irmãs. 123 Assim, na prófase, a membrana nuclear dissolve-se, os nu- cléolos desaparecem, os cromossomos espalham-se e se inicia a formação do fuso acromático ou fuso mitótico. Esse fuso consiste em microtúbulose ligam o cinetócoro (estrutura situada junto ao centrômero dos cromossomos) aos centríolos (estruturas que cons- tituem o ponto de origem do fuso acromático). Metáfase É na metáfase que os cromossomos atingem o máximo de condensação e, depois que as fibras do fuso se fixam nos cinetócoros dos cromossomos, cada cromossomo move-se aleatoriamente para a zona equatorial da célula. Assim, os cromossomos ficam alinhados no meio da célula formando a chamada placa metafásica (ou placa equatorial). Lembre-se que o alinhamento cromossômico adequado é um im- portante ponto de controle do ciclo celular, tanto na mitose quanto na meiose. Assim, o alinhamento cromossômico correto é de natureza química: a desfosforilação de algumas proteínas associadas ao ci- netócoro. Ao fim da metáfase, as cromátides-irmãs de cada cro- DICA 124 mossomo iniciam sua separação até ficarem unidas somente pelos centrômeros (assemelhando-se à letra X). Anáfase Na anáfase mitótica, o centrômero de cada cromossomo di- vide-se longitudinalmente e as cromátides-irmãs, agora chamadas de cromossomos-filhos, vão se separando e se dirigindo para os po- los opostos da célula em divisão, visto que as proteínas que uniam as cromátides são dissolvidas. Assim, vão 2n cromossomos para cada polo. Nesse cenário, o papel dos centrômeros aqui é muito importante, pois estes orien- tam cada cromossomo-filho para um dos polos. Além disso, o papel dos microtúbulos do fuso também é importante, pois seu encurta- mento progressivo puxa os cromossomos em direções opostas para os polos. Assim, os cromossomos sem centrômeros não têm como se orientar na direção dos polos celulares. Telófase e Citocinese Na última fase da mitose, após os dois conjuntos cromossô- micos atingirem os polos opostos da célula, os cromossomos so- frem descondensação progressiva, as fibras do fuso se desintegram e a tubulina fica armazenada na célula. Dessa maneira, formam-se novas membranas nucleares e as organelas também se distribuem para o citoplasma das duas novas células. Assim, a citocinese, que é a divisão do citoplasma, ocorre e a divisão celular por mitose está terminada. 125 Meiose A meiose é o processo de divisão celular que as espécies de reprodução sexuada utilizam para formar os seus gametas. No caso da espécie humana, espermatozoides e oócitos são formados por esse tipo de divisão. Por intermédio desse processo, o material ge- nético é reduzido à metade nos gametas para garantir a manutenção da quantidade de DNA necessária para cada espécie. E, além disso, nesse processo ocorre a troca de material genético entre os cromos- somos de origens diferentes (materno e paterno), aumentando a variabilidade genética na espécie, o que é de grande interesse evo- lutivo. Nas células que vão sofrer meiose, a síntese de DNA ocor- re na intérfase, antes dessa divisão. Além disso, na meiose, ocorre uma divisão cromossômica para duas divisões celulares: a meiose I ou meiose reducional (na qual há a redução do número de cromos- somos à metade) e a meiose II ou meiose equacional, que é mui- to semelhante à mitose, porém com os cromossomos em número haploide. Mesmo havendo duas divisões consecutivas, o processo meiótico é precedido apenas por uma única duplicação do DNA. Dito isto, vamos agora conhecer as particularidades das Meioses I e II. Meiose I Quando essa divisão se inicia, o DNA já está replicado de modo semelhante ao que ocorre na mitose e, como a mesma, o processo se subdivide em quatro fases: prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. Vamos conhecê-las! 126 Prófase I É a fase mais longa da meiose e na qual ocorrem fenômenos de grande importância biológica. Essa fase está subdividida em cin- co subfases ou estágios: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. Vamos conhecer essas subfases? Leptóteno Nessa subfase, os cromossomos, já replicados, iniciam sua condensação meiótica e aparecem como filamentos longos e del- gados. Ao longo dos filamentos, existem regiões mais espessas (cromômeros) e menos espessas alternadas e fortemente coradas, apresentando um padrão típico para cada cromossomo. Assim, esses são cromossomos homólogos, que formam pa- res com outros cromossomos, pois possuem o mesmo tamanho, além de centrômeros e genes posicionados na mesma região. À me- dida que os cromossomos se condensam mais, os cromômeros ad- jacentes fusionam-se em estruturas maiores. Zigóteno No zigóteno os membros de cada par homólogo aproximam- se, até ficarem lado a lado, ao longo do seu comprimento. Esse é o chamado pareamento dos cromossomos homólogos. Dessa manei- ra, os pares de homólogos correspondem aos pares cromossômicos que vieram dos pais. 127 Lembre-se que células diploides (2n) humanas possuem 46 cro- mossomos, 23 vieram do pai e 23 vieram da mãe. Assim, existem 23 pares de homólogos. Nesse cenário, o pareamento iniciado nas extremidades cro- mossômicas é denominado sinapse e envolve a formação do com- plexo sinaptonêmico, importante para que aconteça uma troca entre as cromátides cromossômicas (crossing over) entre os homó- logos, na etapa seguinte. Paquíteno Durante a fase do paquíteno, os cromossomos parecem mais curtos e mais condensados, e cada homólogo pode ser identificado duplicado. Assim, cada par de homólogos pareado é chamado biva- lente. Lembre-se que os homólogos permanecem unidos por meio do complexo sinaptonêmico. Além disso, cada bivalente é formado por dois cromossomos homólogos ou quatro cromátides, por isso ele é chamado, também, de tétrade. Durante o paquíteno, quando os cromossomos homólogos estão pareados, pode ocorrer um fenômeno importante, que gera variabilidade genética, o crossing over (permuta). Nesse processo, como ilustra a Figura 9, acontece a troca de segmentos gênicos en- tre cromátides homólogas, o que gera consequências muito impor- tantes na reprodução sexuada. DICA 128 Figura 9 – Representação do Crossing over Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Synapsis_and_Crossing_ Over_with_Labels.png Licença: criative.commons Diplóteno No diplóteno os cromossomos homólogos começam a se afastar, contudo esse afastamento não é completo. Isso porque eles permanecem unidos em algumas regiões ao longo das cromáti- des, formando os quiasmas, que indicam que houve permutações cromossômicas. No processo de terminalização dos quiasmas, eles tendem a se mover para as extremidades cromossômicas. A recom- binação e formação de quiasmas não são raras, mas a frequência va- ria com a espécie e tamanho dos cromossomos. Diacinese Na diacinese os cromossomos continuam encurtando e con- densando, enquanto os quiasmas completam seu movimento de terminalização (com exceção dos cromossomos maiores, que com- pletam sua terminalização apenas na anáfase I). Dessa maneira, o complexo sinaptonêmico desaparece e os bivalentes começam a se organizar na zona equatorial da célula, formando a metáfase I. 129 Tanto na linhagem germinativa feminina quanto na masculina, a diacinese marca o fim da prófase I. Na linhagem germinativa femi- nina, porém, observa-se que o diplóteno é muito mais longo, cons- tituindo o dictióteno, estágio de prófase suspensa, no qual as células podem permanecer por vários anos. Metáfase I Na primeira metáfase, ou seja, a da meiose I, os cromossomos homólogos, cada um composto por duas cromátides-irmãs unidas, estão ancorados ao fuso meiótico pelos cinetócoros, apresentando- se alinhados pelos centrômeros na placa metafásica. Anáfase I Já na anáfase I, acontece a separação dos cromossomos ho- mólogos, com cada um (o de origem paterna e materna) se dirigindo para os polos opostos da célula. A principal diferença entre a aná- fase da mitose e a anáfase I da meiose é que, na primeira anáfase da meiose, não há divisão dos centrômeros, somente a separação dos homólogos. CURIOSIDADE 130 Telófase I Quando os cromossomos chegam aos polos da célula, a mem- brana nuclear é reconstituída. Dessa maneira,Poros Nucleares..................................................................................98 Matriz Nuclear..................................................................................100 Nucléolo ...........................................................................................101 ESTRUTURA QUÍMICA E MOLECULAR DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS....102 Cromossomos..................................................................................108 CICLO CELULAR E DIVISÃO CELULAR ............................................110 Intérfase ............................................................................................111 Fase G1.........................................................................112 Fase S............................................................................113 Replicação do DNA.......................................................113 Fase G2.........................................................................116 Divisão Celular...................................................................................117 Mitose .........................................................................117 Prófase.........................................................................118 Metáfase.....................................................................119 Anáfase.......................................................................120 Telófase e Citocinese...................................................120 Meiose .........................................................................121 Meiose I........................................................................121 Prófase I.......................................................................122 Metáfase I....................................................................125 Anáfase I......................................................................125 Telófase I.....................................................................126 Meiose II......................................................................127 Prófase II......................................................................127 Metáfase II...................................................................127 Anáfase II.....................................................................128 Telófase II....................................................................128 Controle do Ciclo Celular..................................................................128 Transcrição........................................................................................131 Tradução...........................................................................................135 ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS E NUMÉRICAS....138 Alterações Cromossômicas Numéricas.............................................139 Alterações estruturais..................................................141 HERANÇA MONOGÊNICA................................................................144 Tipos de herança...............................................................................146 Herança autossômica - Herança autossômica dominante..................................................................146 Herança autossômica recessiva..................................147 Herança ligada ao sexo................................................148 Herança recessiva ligada ao sexo.................................149 Herança dominante ligada ao sexo..............................149 Tipos especiais de herança monogênica...........................................152 Alelos múltiplos e Codominância..................................152 Herança mitocondrial..................................................152 GENÉTICA DE POPULAÇÕES........................................................153 Estimativa das Frequências Alélicas e Genotípicas...........................155 A LEI DO EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG...............................157 Demonstração da Lei de Hardy-Weinberg........................................158 GENÉTICA E EVOLUÇÃO..............................................................160 Teoria da evolução.............................................................................160 Evolução no Brasil.............................................................................161 TECIDO EPITELIAL DE REVESTIMENTO........................................167 Componentes teciduais....................................................................167 Células epiteliais.........................................................167 Lâmina basal e membrana basal.................................168 Especializações................................................................................169 Tipos de epitélio de revestimento......................................................171 TECIDO EPITELIAL GLANDULAR...................................................174 Glândulas exócrinas..........................................................................175 Glândulas endócrinas........................................................................177 Glândulas mistas ou anfícrinas.........................................................178 TECIDO CONJUNTIVO.................................................................178 Células do tecido conjuntivo.............................................................179 Componentes fibrosos do tecido conjuntivo.....................................181 Colágenos...................................................................182 Fibras reticulares.......................................................183 Fibras elásticas............................................................183 Substância fundamental..................................................................184 Classificação dos tecidos conjuntivos..............................................185 Tecido conjuntivo propriamente dito..........................186 TECIDO ÓSSEO ...........................................................................193 Células do tecido ósseo.....................................................................193 Matriz Óssea....................................................................................194 Tipos de tecidos ósseos.....................................................................195 Tipos de ossificação – osteogênese.................................................198 TECIDO SANGUÍNEO...................................................................199 Plasma..............................................................................................201 Eritrócitos........................................................................................202 Leucócitos........................................................................................203 Neutrófilos.......................................................................................204 Eosinófilos.......................................................................................204 Basófilos..........................................................................................205 Linfócitos.........................................................................................205 Monócitos.......................................................................................206 Plaquetas.........................................................................................206 TECIDO MUSCULAR....................................................................207 Tecido muscular liso.........................................................................208 Tecido estriado esquelético e cardíaco.............................................210 Tecido estriado esquelético..........................................211 Músculo estriado cardíaco...........................................215 TECIDO NERVOSO E SEUS CONSTITUINTES..................................217 Neurônios.........................................................................................218os cromossomos espiralizados não se descondensam completamente, estando em número haploide (n) em cada extremidade da célula. Cada cromos- somo, porém, continua constituído por duas cromátides. Observe, na Figura 10, o esquema representativo da meiose. Figura 10 – Representação da meiose Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meiosis_Stages_-_ Numerical_Version.svg Licença: criative.commons Caro(a) aluno(a), para que você possa compreender a figura 10 aí vai uma dica: considere que do número 1 ao 4 é possível observar as fases da Meiose I e do 5 ao 8, as fases da Meiose II. DICA 131 Meiose II As duas células resultantes da meiose I passam imediata- mente para a meiose II, sem que haja uma nova intérfase típica. Dessa maneira, não ocorre replicação dos cromossomos entre essas duas divisões e os cromossomos presentes no início da meiose II são idênticos aos que estavam presentes no fim da meiose I. Prófase II Essa etapa praticamente inexiste, pois os cromossomos não se descondensaram. Assim, com a formação do fuso e o desapare- cimento da membrana nuclear, as células resultantes da telófase I entram logo em metáfase II. Metáfase II Na metáfase II, cada cromossomo, formado por duas cromá- tides-irmãs unidas pelo centrômero, está disposto no plano equa- torial da célula, preso ao fuso pelo centrômero. A principal diferença entre as metáfases I e II é que, na II, os cromossomos estão duplica- dos, mas em número haploide, enquanto na metáfase I eles também estão duplicados, mas dispostos aos pares, na placa equatorial da célula. 132 Anáfase II Na anáfase II, como não há mais cromossomos homólogos pareados, as cromátides-irmãs dos cromossomos duplicados serão separadas. Telófase II A telófase II é marcada pela presença dos cromossomos já nos polos celulares, com uma membrana nuclear sendo formada ao re- dor de cada conjunto haploide (n). Ao fim da telófase II, a meiose está completa, resultando, teoricamente, em quatro novas células haploides (gametas). Isso significa que o núcleo de cada célula con- tém 1/4 da quantidade de DNA presente no início do processo mei- ótico. Controle do Ciclo Celular Todos os processos envolvidos no ciclo celular são contro- lados a partir de uma rede complexa de proteínas reguladoras, o que garante que mecanismos-chaves do ciclo, como replicação do DNA e mitose, aconteçam de maneira correta. É por isto que existem pontos de checagem. 133 Na transição da fase G1 da intérfase para a fase S, há um checkpoint (ponto de checagem) para checar se todas as proteínas necessárias à replicação do DNA foram produzidas, ou seja, antes da fase S acon- tecer. Do mesmo modo, há um segundo ponto de checagem entre a fase G2 e M (Mitose) para avaliar se o DNA foi totalmente replicado e se está sem danos. Além disso, durante a divisão celular, na metá- fase, há um terceiro ponto de checagem que serve para verificar se todos os cromossomos duplicados estão ligados ao fuso mitótico, antes de acontecer uma anáfase. Todo esse incrível sistema de checkpoints acontece através de ativação e inibição cíclicas de proteínas envolvidas nos processos por enzimas que realizam fosforilação (proteínas-quinases) e des- fosforilação (proteínas-fosfatases). Esses são sinais de controle in- terno das células. Na verdade, são dois tipos de proteínas: as ciclinas e as quinases (CDK, quinase dependente de ciclina), que levam à ati- vação de genes responsáveis por fazer uma célula entrar em divisão. Perceba que todos os eucariotos regulam a progressão do ci- clo celular por meio do complexo ciclina-CDK, embora os detalhes de sua estrutura e seu mecanismo de ação possam diferir entre os organismos. Além dos sinais internos, sinais externos, como hor- mônios, que agem à distância, e fatores de crescimento, que atuam mais localmente, por exemplo, também atuam regulando processos de multiplicação celular. Porém, sobre os checkpoints, a falha neles resulta em instabilidade genética. EXEMPLO 134 Caso o controle do fuso não funcione, isso levará a aneuploidias (erros no número de cromossomos das células). Do mesmo modo, problemas no ponto de checagem de danos do DNA podem levar a alterações cromossômicas estruturais, como translocações, dele- ções entre outras. A divisão celular é incrível mesmo, mas, não pense que as cé- lulas “se dividem para sempre”. Isso porque elas podem sofrer ape- nas um certo número de divisões, o que está relacionado ao “relógio da vida celular”, chamado telômero. Os telômeros são as regiões finais (extremidades) dos cromossomos e, após cada divisão celular, perdem certa quantidade de nucleotí- deos, o que faz com que os cromossomos sejam encurtados. Se levarmos em conta que, a cada replicação do DNA, os cro- mossomos perdem cerca de 8 a 12 nucleotídeos nos telômeros, 50 divisões depois, uma grande quantidade de DNA telomérico terá sido perdida, o que já é um sinal para que a célula não mais se divida. Assim, ela pode até continuar viva, mas sem se dividir novamente, ou poderá morrer, dependendo do ciclo. DEFINIÇÃO EXEMPLO 135 Agora que vimos como acontece o processo de preparo para se dividir e a própria divisão celular, precisamos entender como as proteínas, que regulam e possuem funções primordiais nesses pro- cessos, são produzidas e qual a relação com as informações que es- tão na sequência do nosso DNA. É hora de conhecer os processos de transcrição e tradução! Transcrição A transcrição é o processo genético pelo qual ocorre a sínte- se de RNA. Em eucariotos, ocorre no núcleo. O mecanismo é seme- lhante ao da síntese de DNA (replicação), embora não possua tantas enzimas envolvidas. As principais enzimas que atuam no processo de transcrição são as RNA polimerases. Elas se ligam em sequências nucleotídicas específicas denominadas regiões promotoras. Com a ajuda de proteínas chamadas fatores de transcrição, iniciam então a síntese de moléculas de RNA nos sítios de início da transcrição perto dos promotores. As células humanas possuem três tipos de RNA polimerases no núcleo. Além disso, um quarto tipo é usado pelas mitocôndrias para transcrever genes do DNA mitocondrial. Dessa maneira, cada RNA polimerase que fica no núcleo possui funções distintas e reco- nhece diferentes tipos de promotores. Assim, os tipos de RNA clas- sicamente envolvidos são: ◼ RNA polimerase I (pol I) - transcreve especificamente os ge- nes de RNA ribossômico, com exceção do RNAr 5S. ◼ RNA polimerase II (pol II) - transcreve todos os genes codifi- cadores de proteínas (RNAm, RNA mensageiro) e muitos dos genes que codificam RNAs funcionais, incluindo o snoRNAs 136 (pequeno RNAs nucleolares), que modificam o RNA ribossô- mico e os microRNAs que regulam a tradução. ◼ RNA polimerase III (pol III) - transcreve os genes de RNAt (RNA transportador) e o RNA ribossômico 5S, junto com al- guns outros pequenos RNAs. A síntese de RNA ocorre em uma região específica reconhe- cida por fatores de transcrição. Diferentemente das DNA polimera- ses, as RNA polimerases não precisam de um primer para iniciar a polimerização. Porém, no processo de transcrição em organismos eucariotos, os fatores de transcrição se ligam na região promotora, ajudando a RNA polimerase a se ligar nela. Nessa região, para que o gene comece a ser transcrito, a dupla hélice se separa, abrindo o DNA e com uma das cadeias servindo de molde para que a molécula de RNA seja polimerizada. A sequência nucleotídica de uma molécula de RNA é comple- mentar à da fita-molde de DNA (a que possui sentido 3’-5’), mas, como o RNA não possui o nucleotídeo com a base nitrogenada timi- na, ela é substituída por uracila. Ou seja, quando houver Adenina na fita-molde, a RNA polimerase colocará como base complementar a uracila. Dessa maneira, uma das regiões promotoras mais conhecidas no DNA de eucariotos é a região que possui uma sequência conhe- cida como TATA box. Isso porque, por ser uma região rica em T e A, bases que se pareiamcom apenas duas pontes de hidrogênio, é mais fácil rompê-las. Esse local é reconhecido por fatores de transcrição gerais, que possibilitam a ligação de outros fatores de transcrição, bem como da RNA polimerase II. Essa etapa é conhecida como ini- ciação. À medida que a RNA polimerase III se move ao longo do DNA, ela vai desenovelando a dupla-hélice, expondo um novo segmento 137 da fita-molde, com o qual nucleotídeos da fita de RNA em cresci- mento vão sendo pareados. Nesse processo, após a passagem da en- zima por um segmento, a dupla-hélice vai sendo reestabelecida. A etapa é conhecida como alongamento. A finalização do processo, chamada de terminação, acontece com o reconhecimento de uma sequência de nucleotídeo caracterís- tica, a partir da qual nenhuma outra base é adicionada à fita de RNA. Assim, com a última base adicionada, a RNA polimerase II e a fita de RNA recém-produzida são liberadas, formando o RNA nuclear he- terogêneo (RNAhn) ou pré-RNAm no núcleo. Observe como ocorre a transcrição na Figura 11. Figura 11 – Esquema da transcrição Fonte: Adaptado por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:Process_of_transcription_(13080846733).jpg Licença: criative.commons Como você deve ter percebido, o pré-RNAm produzido não está pronto para sair do núcleo e, para ser encaminhado ao citoplas- ma, onde pode ser traduzido, precisa sofrer processamento pós- 138 -transcricional. Esse processamento inclui algumas modificações, como a adição de alguns grupamentos químicos para protegê-lo e torná-lo mais estável. No início (extremidade 5’), é inserida uma guanina modificada, formando o chamado cap 5’. Já na terminação (extremidade 3’) é inserida uma estrutura com diversos nucleotíde- os de adenina, formando a denominada cauda poli-A. Em acréscimo, como o pré-RNAm é muito mais longo do que a informação que codifica, pois é formado por regiões codificadoras que são transcritas e traduzidas (éxons) e regiões não codificadoras que são transcritas, mas que não são traduzidas (íntrons), ele pre- cisa ser reduzido. Isso se dá com a remoção dos íntorns, uma vez que não são traduzidos. Dessa maneira, só após todo esse processo teremos RNAm maduro. A remoção dos íntrons é realizada por um processo denomi- nado splicing, que ocorre em um complexo formado por pequenas ribonucleoproteínas nucleares (U1, U2, U4, U5 e U6) e outras prote- ínas. Esse complexo é o spliceossomo e nele acontecem diversas rea- ções nas quais os íntrons são removidos e descartados, enquanto os éxons remanescentes são unidos em uma única sequência de RNAm. O processamento de RNAs é muito importante. O gene distrofina, um dos maiores genes humanos já identificados, possui 79 éxons e, ao menos, sete promotores diferentes. Dessa maneira, mutações de splicing nesse gene, inclusive, já foram associadas à mutações que levam à distrofia muscular de Duchenne (DMD), uma condição de herança recessiva ligada ao cromossomo X e que acomete meninos, afetando os músculos estriados e o miocárdio. EXEMPLO 139 Com o transcrito pronto e processado, agora o RNA pode ser transferido para o citoplasma, onde ser ligará aos ribossomos para iniciar a tradução e síntese do polipeptídeo. Tradução A tradução é o processo no qual as informações genéticas ar- mazenadas em “trincas” de nucleotídeos no RNAm são “traduzi- das” em sequências de aminoácidos que irão compor as proteínas. Os nucleotídeos com as bases nitrogenadas A, U, C e G no RNAm for- mam, de 3 a 3, ou seja, em trincas, o que denominamos códons que, de acordo com a combinação de bases, determinará aminoácidos específicos. São 64 possíveis combinações que podemos ver abaixo, na Figura 12, que contém o nosso código genético. Figura 12 – O código genético Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Genetic_Code.png Licença: criative.commons 140 Como você deve ter percebido, se em um RNAm tivermos a sequência AUG, ela codificará o aminoácido metionina. A tradução do RNAm em polipeptídeo vai acontecer com a ajuda dos ribossomos, grandes complexos formados por RNA ribos- sômico e proteínas, mas que conta com a participação do RNAt, os aminoácidos carregados por eles entre outros. No processo de iniciação (primeira etapa) da tradução o ri- bossomo se une ao RNAm e ao primeiro RNAt. Em detalhe, a cap 5’ do RNAm é reconhecida por proteínas-chave que se ligam à subu- nidade menor do ribossomo. O ribossomo então percorre a extremi- dade 5’ UTR do RNAm na direção 5’→3’ com o objetivo de encontrar um códon de iniciação compatível (AUG, que se traduz em metio- nina). Enquanto no RNAm temos vários códons, cada RNAt possui um anticódon, exatamente complementar ao códon. Desse modo, o RNAt compatível com o códon AUG no RNAm, será aquele que pos- sui o anticódon UAC. Com o RNAt inicial transportando o amino- ácido correto até o complexo de iniciação, a subunidade maior do ribossomo se liga ao complexo. É, então, que começa a segunda etapa da tradução, o alon- gamento. Agora, o RNAt que transporta o segundo aminoácido for- ma pontes de hidrogênio entre seu anticódon e o segundo códon do RNAm. Em seguida, é formada a primeira ligação peptídica entre os dois primeiros aminoácidos, com o auxílio de uma enzima chama- da ribozima. Nesse momento, você deve estar se perguntando como acontece esse processo. Para acabar com sua dúvida, vamos enten- der melhor o que estamos falando observando a Figura 13. 141 Figura 13 – O processo de tradução (síntese proteica) Disponível em: https://simple.wikipedia.org/wiki/File:Ribosome_mRNA_ translation_en.svg Licença: criative.commons Após observar a figura acima, você deve ter percebido que a parte do ribossomo que mantém juntos o RNAm e o RNAt tem dois sítios: o sítio P (de peptidil), que mantém a cadeia polipeptídica crescente; e o sítio A (de aminoacil), que mantém o próximo ami- noácido a ser adicionado à cadeia. Assim, a tradução continua com a cadeia sendo alongada até que a mensagem seja lida por inteiro. Mas, fique atento(a), pois o término do processo (termina- ção) se dá́ quando é encontrado um dos códons finalizadores (UAG, UAA ou UGA) no RNAm. O polipeptídeo completo irá então sofrer um processamento que pode incluir clivagem e modificação das cadeias laterais. . 142 Cinco tipos de RNA (RNAm, RNAt, RNAr, snRNA e miRNA) são pro- duzidos por transcrição. Porém, ao contrário dos RNAm, que geram polipeptídeos, os produtos dos genes de RNAt, RNAr, snRNA e miR- NA são moléculas de RNA que não são traduzidas. Percebeu a relação que existe entre a sequência de nossos nu- cleotídeos no DNA? Se a sequência de aminoácidos em uma proteína muda, isso pode alterar a conformação dela e até mesmo fazer com que ela nem seja produzida. Em outras palavras, uma pequena troca na sequência de DNA, pode fazer com que o transcrito de RNA este- ja incorreto e isso pode levar a consequências. Então, imagine só o que acontece no caso de alterações cromossômicas. Vamos conhecer algumas? ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS E NUMÉRICAS O conjunto de cromossomos na célula de um organismo é de- finido como cariótiopo. Como você já deve saber de cor, os humanos, por exemplo, devem possuir 46 cromossomos, 23 herdados da mãe e 23 herdados do pai. Esse número cromossômico é mantido porque espermatozoides e oócitos possuem, cada um, apenas 23 cromosso- mos. Então, quando há a fertilização e fecundação, o zigoto gerado possui 46 cromossomos. Desses cromossomos, 44 (ou 22 pares, do par 1 ao par 22) são chamados de cromossomos autossômicos e são homólogos na espécie humana. O último par, no entanto, é formado por aqueles que denominamos cromossomos sexuais, que são o X e o Y, não homólogos no homem, mas sim nas mulheres, pois, gene- DICA 143 ticamente, mulheres possuem dois cromossomos X (XX), enquanto homens possuem um X e um Y. As alterações numéricas e estruturais dos cromossomos, as- sim como as mutações que ocorrem nos genes, consistem emuma fonte de variação importante para a evolução das espécies. As al- terações cromossômicas podem ser classificadas em dois grupos: numéricas e estruturais. Alterações Cromossômicas Numéricas As alterações cromossômicas numéricas são aquelas em que o número de cromossomos está alterado, para mais ou para menos. Podem ser de dois tipos euploidia e aneuploidia. A euploidia está relacionada à alteração numérica que acon- tece em múltiplos exatos do número haploide (n) do genoma da- quela espécie. O número haploide de um ser humano é 23 cromossomos, mas nos- sas células, com exceção dos gametas, são diploides (46 cromosso- mos). Na espécie humana, a euploidia é completamente incompa- tível com a vida, ou seja, no caso de um zigoto formado ser triploide EXEMPLO 144 (3n, ou seja, 69 cromossomos) haverá abortamento espontâneo ou morte neonatal. Nesse caso, houve uma poliploidia, quando o cari- ótipo é representado por três ou mais genomas. Do mesmo modo, a haploidia também é incompatível com a vida humana, pois, com exceção dos nossos gametas, todas nossas células somáticas são di- ploides. As aneuploidias, por sua vez, acontecem com um ou mais pa- res de cromossomos, sem a necessidade de ser em múltiplos exatos. Elas podem acontecer devido à não disjunção de um ou mais cro- mossomos durante a anáfase I e/ou II da meiose ou na anáfase da(s) mitose(s) do zigoto. Esse fenômeno de não disjunção acontece com maior frequência durante a meiose. Se ocorrer na primeira divisão em um dos pares de cromossomos, um gameta terá um cromos- somo em excesso, em vez de ter apenas um, como acontece após a anáfase I, sendo um de origem materna e o outro de origem paterna. Do mesmo modo, o outro gameta não terá a cópia de um dos cro- mossomos, pois ela ficou na outra célula em divisão. Se a não disjunção acontecer na segunda anáfase, os cromos- somos de um mesmo par (no gameta que ficou com as duas cópias) serão de origem idêntica, materna ou paterna. Também é possível que a não disjunção aconteça nas primeiras divisões mitóticas após a formação do zigoto, o que pode levar à presença de duas ou mais linhagens celulares diferentes no mesmo indivíduo, o conhecido mosaicismo. Os principais grupos de aneuploidias e exemplos estão abaixo: ◼ nulissomia - quando há́ perda dos dois membros de um par cromossômico (2n-2) e são, geralmente, letais. ◼ monossomia - quando há́ perda de um dos cromossomos do par (2n-1). As perdas de cromossomos ou de segmentos cromossômicos têm-se mostrado mais deletérias do que a adição. Com exceção da monossomia do x (síndrome de tur- ner), os indivíduos com monossomias completas de qualquer 145 autossomo são geralmente inviáveis. A síndrome de turner é uma das anomalias cromossômicas mais comuns em huma- nos, afeta 1 a cada 2000 a 2500 mulheres, e é uma importante causa de baixa estatura e insuficiência ovariana em mulheres. ◼ trissomia - quando um mesmo cromossomo se apresenta re- petido três vezes (2n+1). As trissomias são as alterações nu- méricas mais importantes sob o ponto de vista clínico. Como a maioria das alterações cromossômicas na espécie humana, elas estão, em geral, associadas a malformações congênitas múltiplas e deficiência intelectual. Como exemplo, podemos citar a trissomia do cromossomo 21, conhecida como síndro- me de down. ◼ tetrassomia - quando um mesmo cromossomo está repetido quatro vezes (2n+2). São mais raras. Exemplo: tetrassomia do x ou síndrome do tetra x (44 + xxxx ou 48, xxxx). Sintomas variam de leves a incapacitantes, incluindo dificuldades na fala e na aprendizagem. ◼ trissomia dupla - corresponde à trissomia de dois cromosso- mos pertencentes a pares diferentes (2n+1+1). Exemplo: tris- somia do 21 e do par sexual (44 + xxy + 21 ou 48, xxy, + 21). Alterações estruturais Os cromossomos também podem apresentar alterações em sua estrutura, resultando em ganhos ou perdas de material gené- tico. As alterações cromossômicas estruturais podem ser rela- cionadas às alterações no número de genes (deleção, duplicação e cromossomo em anel) ou de mudanças na localização dos genes (inversão e translocação). Veja abaixo o que acontece em cada uma delas: 146 ◼ deleção - acontece quando segmentos cromossômicos são perdidos, levando a perda de genes. Quanto maior for a quan- tidade de material genético perdido, maior a consequência. Podemos citar como exemplo a síndrome de cri-du-chat ou “miado-do-gato”, que é causada pela deleção parcial do bra- ço curto do cromossomo 5. ◼ duplicação - acontece quando um mesmo segmento cromos- sômico se encontra repetido, o que leva ao aumento no nú- mero de genes. A maioria das duplicações acontece devido ao crossing over desigual entre as cromátides homólogas, duran- te a meiose. As duplicações são mais comuns e menos preju- diciais do que as deleções, ou seja, é melhor haver mais cópias de um gene do que a falta dele. ◼ cromossomo em anel - acontece quando um cromossomo com duas deleções terminais tem suas extremidades reuni- das, formando um cromossomo estruturalmente similar a um anel. Normalmente há instabilidade durante a divisão celular. ◼ Inversão - ocorre quando há uma mudança de 180º na direção de um segmento cromossômico. A inversão resulta da quebra de duas regiões cromossômicas, seguida pela ligação do seg- mento invertido. Ela pode ser pericêntrica (quando envolve a região do centrômero) ou paracêntrica (quando não envolve o centrômero). Raramente causam problemas nos portadores, a menos que um dos pontos de quebra esteja em um gene fun- cional importante. ◼ translocação - nessa alteração acontece a transferência de segmentos de um cromossomo para outro que não é seu ho- mólogo. Ela ocorre quando há quebra em dois cromossomos e, em seguida, troca dos segmentos quebrados. Essa transloca- ção pode ser recíproca, quando a troca é entre os dois cromos- somos que sofreram as quebras; ou não recíprocas, quando o segmento de um cromossomo se liga a outro, sem haver troca. Muita informação, não é verdade? Mas, fique tranquilo(a)! EXEMPLO 147 Abaixo temos a Figura 14 que vai lhe ajudar a visualizar, de manei- ra mais simples, algumas alterações cromossômicas estruturais. E, para entender essa explicação, considere: 1) deleção; 2) duplicação; 3) inversão. Figura 14 – Alterações cromossômicas estruturais Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Single_Chromosome_ Mutations.svg Licença: criative.commons Um exemplo de translocação não recíproca acontece em pessoas com leucemia mieloide crônica. Nelas, os leucócitos apresentam 148 um segmento do braço longo do cromossomo 22 translocado para o cromossomo 9, ficando o 22 com uma deleção em seu braço longo e, assim, formando o chamado cromossomo Philadelphia. Agora que conhecemos algumas alterações cromossômicas, vamos falar sobre herança monogênica, aquela controlada por ale- los de um locus particular. Vamos lá! HERANÇA MONOGÊNICA A herança monogênica é o tipo de herança em que uma carac- terística é determinada pela expressão de um único gene ou alelo, diferentemente da herança poligênica, na qual vários genes estão relacionados a uma mesma característica. Dessa maneira, a herança monogênica é considerada uma forma de herança mendeliana, ou seja, o tipo de herança que se baseia no conjunto de princípios pro- postos por Gregor Mendel, que é conhecido como pai da Genética. Se o gene relacionado à herança monogênica em questão está localizado em cromossomos autossômicos, a herança é denominada autossômica, assim como o gene é autossômico. Do mesmo modo, se o gene está localizado em cromossomos sexuais, a herança é dita ligada ao sexo e o gene é ligado ao sexo. Os cromossomos homólogos, um que herdamos do nosso pai e um que herdamos da nossa mãe, possuem genes localizados em uma mesma posição que chamamos de lócus. Esses genes são os alelos, formas alternativas de um gene em um dado lócus. O con- junto de alelos herdados do pai e da mãeé conhecido como genótipo. 149 Em um determinado gene, dois alelos são possíveis: A e a. Quando os dois membros de um par de alelos são iguais, o genótipo daquela pessoa é homozigoto (AA=homozigoto dominante; ou aa=homo- zigoto recessivo), o que significa que ela herdou o mesmo alelo da mãe e do pai. No entanto, quando os alelos são diferentes, o indiví- duo é heterozigoto (Aa), o que significa que herdou A ou a de cada um dos pais, dependendo da análise. Esse genótipo é a composição genética. O fenótipo, no entan- to, é o conjunto das características físicas, bioquímicas e fisiológicas determinadas por esses genes, e que podem ou não ser influencia- dos pelo ambiente. Para compreender a herança monogênica, é importante en- tender alguns conceitos gerais, como os de dominância e recessivi- dade. Dessa maneira, uma característica dominante é aquela que, para se manifestar, basta que um alelo dominante (A) esteja em dose simples, ou seja, um indivíduo heterozigoto (Aa) ou homozi- goto dominante (AA), para esse gene, manifestaria a característica. A contraponto, a característica recessiva é a que, para se manifestar, o indivíduo deve possuir apenas alelos recessivos do gene (aa), ou seja, o indivíduo é homozigoto recessivo. Os estudos afirmam que existem de 5.000 a 8.000 doenças monogênicas, ou seja, condições hereditárias que obedecem a pa- drões de heranças relacionadas a um único gene. O estudo desse tipo de herança é feito a partir dos estudos genealógicos, a partir de he- redogramas, que ajudam a entender a transmissão das característi- cas dominantes e recessivas entre as famílias. EXEMPLO 150 Tipos de herança Os tipos de genealogias apresentadas para essas caracterís- ticas dependem de dois fatores: se o gene está em um cromosso- mo autossomo ou em um cromossomo sexual e se a característica é dominante ou recessiva, existindo quatro tipos básicos de herança: autossômica dominante, autossômica recessiva, dominante ligada ao sexo e recessiva ligada ao sexo. Herança autossômica - Herança autossômica dominan- te A característica autossômica dominante é determinada por um dos alelos localizados em um cromossomo autossômico e se manifesta mesmo em dose simples. Assim, pais afetados heterozi- gotos (Aa) podem ter filhos normais (aa), e pais normais não devem ter filhos afetados, a não ser que aconteça mutação gênica específi- ca na gametogênese. Mas, existe uma condição chamada Doença de Huntington, uma doença no sistema nervoso central, caracterizada pela perda celular marcante na parte do cérebro denominada de gânglios da base, o que leva a problemas motores, cognitivos e psiquiátricos. Essa doença é rara e associada a uma herança autossômica domi- nante. No caso, existe uma mutação no gene que codifica uma pro- teína chamada huntingtina (Htt), que é produzida de forma altera- da, levando à morte dos neurônios. Nesse caso, uma pessoa com o genótipo AA ou Aa desenvolveria a condição. 151 A acondroplasia é um tipo de nanismo determinado por um gene au- tossômico dominante que afeta o crescimento de ossos longos como os das pernas, braços e dedos. Ressalta-se que não existem indiví- duos homozigotos dominantes, pois a ausência do alelo recessivo é letal, ou seja, o indivíduo com nanismo deve ser heterozigoto (Aa). Herança autossômica recessiva A característica autossômica recessiva é aquela que se mani- festa apenas quando os alelos recessivos de um cromossomo autos- sômico aparecem em dose dupla no genótipo, ou seja, o indivíduo é homozigoto recessivo (aa). O albinismo é um exemplo de condição autossômica recessiva, re- sultando na falta de produção da melanina na pele, pelos e olhos. A distrofia miotônica também é um exemplo, sendo a forma mais comum de distrofia muscular em adultos. EXEMPLO EXEMPLO 152 Herança ligada ao sexo A herança ligada ao sexo corresponde àquela relacionada a genes localizados nos cromossomos sexuais X e Y. Sabe-se, no en- tanto, que os cromossomos X e Y, no sexo masculino, apresentam poucas regiões homólogas (pareiam-se apenas pelas pontas dos braços curtos), motivo pelo qual a maioria dos genes situados no X não tem lócus correspondentes no Y. Além disso, o cromossomo Y apresenta poucos genes, entre os quais estão os relacionados com a determinação do sexo mas- culino, genes para estatura, tamanho dentário e fertilidade. Entre os primeiros, há o gene HYS, que se relaciona com a produção de um antígeno de membrana, denominado antígeno H-Y (histocom- patibilidade Y), e o gene SRY, que desempenha um papel crítico na determinação do sexo gonadal. Além disso, a herança relacionada ao cromossomo Y é deno- minada herança holândrica, isto é, a transmissão se dá́ apenas de homem para homem. Visto que o número de genes situados no cro- mossomo Y é pequeno em relação ao número de genes que se lo- caliza no X, assim, a herança ligada ao sexo pode ser denominada também de herança ligada ao X. Nas mulheres, as relações de dominância e recessividade dos genes situados no X são semelhantes às dos autossomos, pois elas possuem dois cromossomos X. Assim, as mulheres podem ser ho- mozigotas dominantes para o alelo A (XAXA), heterozigotas (XAXa) ou homozigotas recessivas para o alelo (XaXa). Já nos homens, que são hemizigotos para os genes situados no cromossomo X, já que só possuem um cromossomo X, qualquer gene se manifesta no seu fenótipo. 153 Herança recessiva ligada ao sexo Existem doenças recessivas ligadas ao sexo. A displasia ec- todérmica anidrótica, a mais frequente das displasias ectodérmi- cas, é caracterizada pela ausência de pelos e defeitos ou ausência de glândulas sudoríparas, sebáceas e mucosas. Devido à redução na sudorese (hipoidrose), há incapacidade de suportar temperaturas elevadas. É importante que você saiba que o gene para a displasia ectodérmica anidrótica está localizado no braço longo do cromos- somo X, na região Xq12-q13.1. A distrofia muscular de Duchenne, por sua vez, é uma mio- patia progressiva que resulta em degeneração progressiva e fra- queza muscular. A maioria dos meninos afetados passa a precisar de cadeira de rodas em torno dos 11 anos, devido à grave fraqueza muscular proximal nos membros inferiores. Nas mulheres, a data de início e a gravidade da doença dependem do grau de inativação do cromossomo X. Outras doenças relacionadas a genes localizados no cromossomo X com herança recessiva são: cegueira para a cor verde e vermelha; Doença de Norrie; Megalocórnea; Retinite pigmenta; Retinosquise; Síndrome do X frágil entre outras. Herança dominante ligada ao sexo A característica é ligada ao sexo (ou ligada ao X) quando não EXEMPLO 154 se distribui igualmente nos dois sexos e não há transmissão direta de homem para homem. Dessa maneira, a característica é ligada ao sexo e dominante quando existem mais mulheres afetadas do que homens afetados e os homens afetados têm 100% de suas filhas também afetadas, enquanto 100% de seus filhos do sexo masculino são normais. A herança dominante ligada ao X pode ser confundida com a herança autossômica dominante, ao exame dos descendentes das mulheres afetadas. Ela se distingue, no entanto, pela descendência dos homens afetados, onde todas as filhas são afetadas, mas ne- nhum dos filhos é. A distrofia muscular de Becker é um exemplo. Esta doença é cau- sada por uma mutação no gene da distrofina. É clinicamente muito semelhante à distrofia muscular de Duchenne, mas com curso bem mais suave, pelo fato de que as deleções do gene DMB alteram a se- quência de aminoácidos apenas de parte da proteína. A idade mé- dia de início da doença é de 11 anos e muitos pacientes continuam caminhando até a idade adulta. A expectativa de vida é um pouco reduzida e alguns pacientes continuam assintomáticos até a quinta ou sexta década de vida. A localização cromossômica da mutação é no Xp21.2. Outro exemplo que podemos citar é a incontinência pigmentar, também conhecida como síndrome de Bloch-Sulzberger ou incon-tinência pigmentar tipo II. Nela as meninas afetadas, em geral, são heterozigotas e apresentam lesões de pele vesiculares eritematosas inflamatórias ao nascer. Mais tarde, aparecem as pigmentações se- melhantes a “bolo- mármore”. Essa doença é causada por mutações no gene IKBKG, relacionado com o sistema imune e localizado em Xq28. EXEMPLO 155 Para que você possa ampliar seus conhecimentos e sanar to- das as suas dúvidas, abaixo trago um infográfico que exibe algumas dicas de análises de heredogramas de doenças monogênicas. Veja: Figura 15 – Dicas de análises de heredogramas de doenças monogênicas Fonte: NECO, H. (org.) (2022). 156 Tipos especiais de herança monogênica Alelos múltiplos e Codominância Existem características que apresentam mais de dois alelos diferentes para o mesmo lócus. Esses alelos são chamados de ale- los múltiplos e mutações no gene normal produzem diferentes ale- los que possuem dominância ou recessividade em relação ao alelo original. Um exemplo disso é o que acontece no sistema sanguíneo ABO. Existem, no mínimo, três alelos (IA, IB, i). Um indivíduo pode possuir qualquer combinação dos alelos, determinando diferentes genótipos e tipos sanguíneos, veja: IAIA ou IAi, para sangue tipo A; IBIB ou IBi para sangue tipo B; IAIB, para sangue tipo AB ou ii, para sangue tipo O. É possível ainda que os alelos de um par de genes se expres- sem de maneira independente em um indivíduo heterozigoto, que apresenta ambos os fenótipos. É o caso de pessoas com tipo sanguí- neo AB, cujos alelos IA e IB manifestam suas características, levando à produção dos antígenos A e B na superfície dos eritrócitos. Nesse caso, diz-se que ocorreu codominância. Herança mitocondrial As mitocôndrias possuem DNA próprio e são herdadas apenas das nossas mães. Isso quer dizer que, em casos de doenças mito- condriais, aquelas ocasionadas por mutações em genes do DNA mi- tocondrial (mtDNA), elas foram herdadas exclusivamente da mãe. Assim, apenas as mulheres podem transmitir as doenças mitocon- driais, passando as mutações para toda a sua prole de ambos os se- xos. 157 Contudo, essa transmissão não parece ser tão simples, pois a expressão de alguns genes mitocondriais depende da interação com genes nucleares, cujo mecanismo ainda não está totalmente elu- cidado. Lembre-se que as doenças mitocondriais se caracterizam, mais frequentemente, por miopatias e encefalopatias, condições dos músculos e do encéfalo, respectivamente. Conhecendo os alelos, agora podemos entender como as fre- quências deles e dos genótipos podem ser importantes para o estu- do de um importante campo da genética, a genética de populações! Vamos nessa! GENÉTICA DE POPULAÇÕES A genética de populações estuda as frequências alélicas, ge- notípicas e fenotípicas de uma população, bem como a distribuição desses alelos nas populações sob influência das quatro forças evolu- tivas: seleção natural, deriva gênica, mutação e fluxo gênico. A teoria da genética populacional se fundamenta em estudos de frequências alélicas. Isso porque cada gene possui alelos em di- ferentes frequências na população e, para analisar suas frequências, devemos saber quantos indivíduos são homozigotos (dominantes ou recessivos) ou heterozigotos. Dessa maneira, os cálculos das fre- quências são a base da teoria da genética de populações. Estudando a genética das populações humanas, consegui- mos entender melhor os aspectos das doenças hereditárias, agentes mutagênicos entre outros. Para melhor compreensão da genética de populações, algumas definições são necessárias: 158 ◼ população - qualquer conjunto de indivíduos que podem se entrecruzar; pessoas de uma comunidade, de uma cidade, es- tado ou nação entre outras. ◼ conjunto gênico ou pool gênico - envolve todos os alelos con- tidos no conjunto dos indivíduos que se cruzam de uma popu- lação, em um dado instante. ◼ frequência alélica - é a frequência de um alelo em relação aos outros alelos de um gene, em uma determinada população, ou seja, a proporção dos alelos na população. ◼ frequência genotípica - é a frequência de um genótipo em re- lação aos outros genótipos, em uma dada população, ou seja, a proporção dos genótipos na população. ◼ frequência fenotípica - refere-se ao percentual de determi- nado fenótipo em uma dada população. A genética de populações tem importantes influências nas ciências da saúde, agricultura, zoologia entre outras. Entre elas, po- demos citar: ◼ aconselhamento genético em relação a doenças hereditárias; ◼ programas de rastreamento populacional de doenças genéti- ca em alguns grupos populacionais do que em outros, entre outros; ◼ determinar a probabilidade de ocorrência de uma determina- da doença hereditária em um indivíduo, quando não há histó- ria familiar da doença; ◼ dos testes de DNA e a interpretação estatística dos seus resul- tados; ◼ importante no diagnóstico clínico e na identificação das fre- quências de diferentes distúrbios. Por meio da genética de po- pulações conseguimos determinar as diferenças nas frequên- 159 cias de doenças gênicas entre os membros de grupos isolados geneticamente e os indivíduos da população originaria; ◼ usada no delineamento de estudos de amostragem, conheci- mento e preservação da variação genética entre as populações humanas distribuídas por todo o mundo. Estimativa das Frequências Alélicas e Genotípicas Inicialmente, é importante destacarmos que frequências são proporções ou porcentagens, geralmente expressas em fração de- cimal. As frequências genotípicas e alélicas da amostra são, então, usadas para representar o pool de genes da população. Além disso, a soma de todas as frequências genotípicas é sempre igual a 1. Para exemplificar, o Quadro 1 apresenta dados hipotéticos de uma amostra de pessoas submetidas à genotipagem para identifi- cação do genótipo relacionado a presença de sardas. Veja: Quadro 1 - Frequência dos genótipos e fenótipos relacionados Fonte: NECO, H. (org.) (2022). 160 A frequência genotípica pode ser calculada de maneira sim- ples, dividindo o número de pessoas com o genótipo que se quer descobrir a frequência pelo total de pessoas na amostra. Pelos dados presentes no Quadro 1 - Frequência dos genó- tipos e fenótipos relacionados, a frequência genotípica do genótipo AA pode ser calculada dividindo o número de pessoas com o genótipo AA (35) pelo total de pessoas da amostra (100). Assim, a frequência genotípica seria de 35/100, que daria 0,35. Do mesmo modo, a frequência do genótipo Aa seria de 40/100 (0,4) e a frequ- ência do genótipo aa seria de 25/100, ou seja, 0,25. Perceba que, so- mando todas as frequências genotípicas, o resultado será 1, como informado anteriormente. Já para calcular a frequência alélica, a ideia é parecida, mas como cada indivíduo da amostra possui dois alelos, o número total de alelos na amostra é o dobro do tamanho da amostra. Como só temos dois alelos (A e a), só podemos calcular duas frequências alé- licas. Vamos lá! Também considerando o Quadro 1 - Frequência dos genótipos e fe- nótipos relacionados, se temos 100 pessoas e cada pessoa possui dois alelos, significa que temos um total de 200 alelos na amostra. Continuando, na amostra do quadro, existem 35 indivíduos com ge- EXEMPLO EXEMPLO 161 nótipo AA. Isso significa que cada indivíduo desse possui dois ale- los A. Assim percebemos que, contando só esses 35 indivíduos, eles possuem 70 alelos A. Em seguida, existem 40 indivíduos com ge- nótipo Aa. Nesse caso, eles possuem 40 alelos A e 40 alelos a. Com esses dados, já conseguimos calcular a frequência alélica para o ale- lo A, que é o total de alelos A, sobre o total de alelos da amostra, ou seja, o total de alelos A é 70+40 (110), que dividindo por 200, dá 0,55 (ou 55%). Podemos descobrir a frequência alélica do alelo a do mesmo modo. Como já vimos, os 40 indivíduos com genótipo Aa possuem 40 alelos A e 40 alelos a. Porém, temos 25 indivíduos com genóti- po aa, o que significaque possuem dois alelos a, ou seja, em total, 50 alelos a. Somando a quantidade de alelos a dos homozigotos re- cessivos (50) com a quantidade dos alelos a dos heterozigotos (40), obtemos um total de 90 que, dividido pelo total de alelos da amostra (200), nos dá 0,45 (ou 45%). Desse modo, se p representa a frequência do alelo A e q re- presenta a frequência do alelo a, estimamos que na população da qual a amostra foi retirada p=0,55 e q=0,45. Além disso, como A e a representam 100% dos alelos desse gene específico, p+q= 1. A LEI DO EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG Em 1980, de maneira independente, os pesquisadores Hardy e Weinberg publicaram artigos descrevendo a relação matemática entre frequências alélicas e as frequências genotípicas. O princípio publicado por eles ficou conhecido como Lei do Equilíbrio de Hardy- -Weinberg e possui a premissa de que em qualquer lócus gênico as frequências relativas dos genótipos, em populações de cruzamentos 162 ao acaso (panmíticas), vão permanecer constantes, de geração a ge- ração, a menos que certos fatores perturbem esse equilíbrio. Esses fatores citados seriam a mutação, a seleção natural, a deriva gené- tica e a migração (ou fluxo gênico), que causariam desequilíbrio nas frequências. O modelo proposto por Hardy-Weinberg parece não se apli- car às populações humanas, pois elas não atendem à todas as pre- missas mencionadas acima. Porém, a lei é importante porque nos ajuda a descrever a composição de uma população em termos de frequências alélicas, bem como conhecer as frequências genotípicas e avaliar os possíveis efeitos dos fatores evolutivos (mutação, se- leção, migração e deriva genética) na constituição genética de uma população. Demonstração da Lei de Hardy-Weinberg Para demonstrar a Lei de Hardy-Weinberg, vamos imagi- nar um conjunto gênico (uma mistura de genes) que dará origem à próxima geração. Nesse conjunto, qualquer gameta masculino tem a mesma probabilidade de se unir a qualquer gameta feminino. Isso significa que as frequências genotípicas esperadas no zigoto da próxima geração podem ser previstas, bastando que conhecemos as frequências dos alelos A e a. Além disso, assuma que p é a frequência do alelo A e q a frequência do alelo a. Agora vamos cruzar dois indivíduos heterozigotos para esse locus (Aa x Aa) e, dessa forma, será obtida a distribuição genotípica mostrada no Quadro 2. 163 Quadro 2 – Cruzamento dos indivíduos Aa Fonte: NECO, H. (org.) (2022). Desse modo, percebemos que as frequências genotípicas es- peradas para a geração seguinte são: p2= frequência esperada de AA 2pq= frequência esperada de Aa q2= frequência esperada de aa Obedecendo-se às premissas que garantam o equilíbrio de Hardy-Weinberg, as frequências gênicas se mantêm constantes de geração a geração. Se as frequências genotípicas (e consequente- mente as alélicas) permanecessem em equilíbrio, não haveria evo- lução. Portanto, os fatores evolutivos são indispensáveis para a so- brevivência das populações. 164 GENÉTICA E EVOLUÇÃO Quando Charles Darwin postulou sua teoria, em 1859, não havia ideia alguma sobre genética. O conhecimento molecular re- força a ideia de que praticamente todas as espécies usam o mesmo código genético para a síntese de proteínas, assim, poderiam ter evoluído de um ancestral comum. Teoria da evolução Com o acúmulo de mutações no DNA ao longo de várias gera- ções, efeitos fenotípicos significativos ocorrem nos organismos. As pesquisas de Darwin e Alfred Wallace revolucionaram os conceitos científicos da época em que viveram, pois introduziram uma nova perspectiva na Biologia: a de que haveria um parentesco entre todos os seres vivos, em razão da descendência de um ancestral comum. Entretanto, quando essas ideias foram propostas, o trabalho de Mendel sobre hereditariedade ainda estava em percurso e o novo ramo da ciência, a genética, ainda não estava estabelecido. De fato, pesquisas sobre evolução biológica só passaram a ser mais realiza- das após a redescoberta dos trabalhos de Mendel. Dessa maneira, a genética mendeliana, genética de popu- lações, junto com outras ciências, como botânica, citologia, em- briologia e paleontologia, resultou na teoria sintética da evolução (síntese moderna ou neodarwinismo), que parte da ideia de que as variações hereditárias, geradas a partir de pequenas mutações, es- tão sob a ação da seleção natural nas populações. Isso é capaz de modificar as frequências dos alelos nessas populações, o que leva à maior adaptação dos organismos a seus ambientes. 165 Por meio das técnicas de genética molecular podemos obser- var as semelhanças e as diferenças entre os materiais genéticos de diversos organismos e acompanhar a herança genética de marcas de DNA ao longo de processos históricos no tempo. Organismos com sequências de DNA muito semelhantes descendem de um ancestral comum recente, ao passo que organismos com sequências de DNA menos semelhantes têm um ancestral comum mais remoto. Por- tanto, assim, consegue-se estabelecer as relações históricas entre os organismos. Essas relações são chamadas de árvore filogenética, ou estudo de filogenia, palavra derivada das palavras gregas phylon = tribo e genesis = origem, que significa “a origem das tribos”, uma ferramenta importante do estudo da evolução. Evolução no Brasil No Brasil, foi demonstrada a presença dos humanos na flo- resta amazônica desde 11,3 mil anos atrás, mediante estudos de um sítio arqueológico em Monte Alegre (Pará). Em Minas Gerais (nas localidades de Lapa do Boquête, Vale do Peruaçu; e Lapa Vermelha e Santana do Riacho, Lagoa Santa) e no Piauí́ (no Boqueirão da Pedra Furada, São Raimundo Nonato) foram encontradas evidências re- motas, anteriores a 10 mil anos. Datações feitas a partir de carvões originados de fogueiras e pedras lascadas indicam uma ocupação humana que remonta a 60 mil anos. No entanto, entre os arqueólo- gos, existem divergências. A entrada das populações migrantes no continente americano provavelmente ocorreu pelo estreito de Bering, vindos da Mongólia ou da Sibéria, em uma ou mais rotas de migração terrestres, interio- res, costeiras ou marítimas. Pesquisadores, com base em estudos do DNA mitocondrial, sugerem uma entrada única no continente, em torno de 16 mil a 20 mil anos atrás. 166 Os estudos de DNA que investigam genomas de humanos atuais e hominídeos do passado indicam que a espécie Homo sapiens passou por uma ampla mistura genética desde sua formação e que seu índice evolutivo aumentou. Em várias partes do mundo, as etnias humanas vêm se tor- nando cada vez menos distintas. Os grupos humanos que viviam em locais diferentes mantiveram contatos suficientes para evitar que evoluíssem para uma espécie separada. Com a inexistência de barreiras geográficas, reprodutivas e sociais, seria de se supor que o tempo da evolução estivesse esgotado. No entanto, isso não aconte- ce. Por meio do projeto HapMap, sabe-se que cerca de 7% dos genes humanos sofreram evolução relativamente recente, em torno de 5 mil anos atrás. Por muito tempo, a raça humana foi conceituada como grupo de indivíduos de uma espécie cujas diferentes frequências alélicas o distinguem, porém esse conceito não é mais utilizado. Uma vez que, barreiras geográficas, reprodutivas, políticas e culturais hoje praticamente inexistem e isso proporciona um maior fluxo gênico entre as populações. O âmbito de variação genética entre duas populações é ligei- ramente distinto do observado entre indivíduos da mesma popu- lação. Nesse sentido, os estudos de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e de sequências Alu (elementos móveis mais abundan- tes no genoma humano), bem como o rastreamento do DNA mito- condrial, abrem caminhos para o conhecimento das relações entre as variações genéticas e seus efeitos bons ou nocivos sobre a vida humana; e contribuem significativamente para o conhecimento de sua evolução. 167 Caro(a) aluno(a), Chegamos ao fim do nosso materiale nele pudemos conhecer o nú- cleo das células e vários processos que ocorrem dentro e fora dele, sendo todos processos genéticos. Assim, você entendeu que estru- tura nuclear, desde o envoltório formado por duas membranas, aos poros nucleares e matriz nuclear, possui muita importância para o suporte e função da organela. Vimos também que é dentro dele que o DNA é condensado com a ajuda de proteínas chamadas histonas e que o grau máximo de condensação forma os cromossomos. Aprendemos que a divisão celular é controlada molecularmente e, ainda antes da célula se dividir, ela precisa produzir proteínas, du- plicar DNA entre outros em uma fase chamada intérfase. Como você deve ter entendido, a intérfase é formada pelas fases G1, S e G2. Em que a fase G1 é aquela na qual as células começam a du- plicar as organelas e os materiais citoplasmáticos, enquanto na fase S acontece o incrível processo de replicação do DNA. Nesse processo, o DNA é duplicado com a ajuda de diversas enzimas, como helicase, topoisomerase, primase, DNA polimerase e DNA ligase. Já na fase G2 observamos que a célula continua seu processo de crescimento para, após ele, entrar em divisão celular. Falando em divisão, conseguimos diferenciar os processos de mito- se e meiose, em que a mitose acontece em células somáticas e não envolve diminuição no número de cromossomos. Já a meiose, en- volvida na divisão dos gametas, possui duas divisões consecutivas, as meioses I e II, e é o tipo de divisão que garante a variabilidade genética. Em geral, mitose e meiose são divididas em Prófase, Me- táfase, Anáfase e Telófase, mas, na Prófase I da Meiose I, acontece o SINTETIZANDO 168 processo de crossing over (ou recombinação gênica). Problemas de separação de cromossomos podem acontecer na meiose e isso leva a alterações cromossômicas numéricas que po- dem acarretar monossomias, trissomias ou tetrassomias, com con- sequências clínicas. Alterações cromossômicas também podem ser estruturais, envolvendo deleção, translocação, inversão, cromosso- mos em anel entre outros. Inclusive, podemos estudar a herança de várias condições a partir de heredogramas que permitem compreender a transmissão nas gerações de condições autossômicas ou ligadas aos cromossomos sexuais. Condições que podem ser recessivas ou dominantes e que são objetos para compreender como evoluímos, o que conseguimos com a genética de populações e evolução. Espero que, neste momento, você já consiga compreender a impor- tância da biologia molecular para as células. Bons estudos! UN ID AD E 4 Objetivos ◼ conhecer as características dos tecidos epitelial, conjunti- vo propriamente dito, cartilaginoso, ósseo, hematopoiético, muscular e nervoso; ◼ compreender a organização dos tecidos nos órgãos; ◼ relacionar as características dos tecidos com as funções nos órgãos e sistemas; ◼ entender a constituição histológica dos sistemas tegumentar, circulatório, digestório e urinário. 170 Introdução Olá aluno(a), tudo bem? Inicialmente, destaco que você já deve conhecer as células, já sabe como elas funcionam e como acontecem seus processos a nível molecular. Isso é importante par a sua caminhada acadêmica, pois, a partir de agora, vamos começar a estudar como os tecidos, for- mados por inúmeras células, funcionam. Dessa maneira, estamos começando a conhecer a biologia tecidual, também conhecida como histologia. Para que seu aprendizado seja completo, você precisa saber que, durante o desenvolvimento dos vertebrados, o embrião cons- ta de três camadas celulares: a endoderme, a mesoderme e a ec- toderme. Nestas três camadas germinativas as células continuam a dividir-se e a se especializar em sua forma e função. Além disso, essas células formam agrupamentos, estruturalmente e metaboli- camente semelhantes entre si, denominados de tecidos. Assim, os órgãos são formados por estes tecidos e, de modo geral, podemos encontrar os quatros tecidos básicos num mesmo órgão. Lembrese também que, por sua vez, denominamos sistema o conjunto de ór- gãos com funções semelhantes, mas amplamente distribuídos em diversas regiões anatômicas. Dito isto, aqui, manteremos nosso foco no estudo dos teci- dos originários de uma das três camadas germinativas, conhecidos como tecidos primários ou básicos. Assim, fique atento(a), pois, para além das células especializadas, os tecidos primários também são constituídos de elementos intercelulares, como a matriz extra- celular (MEC). Não se esqueça que os quatros tecidos básicos, ou primários, são: epitelial, conjuntivo, muscular e nervoso. Seguindo com nossa explanação, prepare-se para mais um material de muito aprendizado! 171 TECIDO EPITELIAL DE REVESTIMENTO Inicialmente, você deve estar atento(a) ao fato de que o tecido epitelial de revestimento, ou simplesmente epitélio de revestimen- to, tem como principal característica a justaposição celular, com quantidade reduzida de matriz extracelular associada. Em geral, é formado por células poliédricas que apresentam grande quantidade de junções intercelulares, o que garante a grande aderência entre elas. Está localizado acima do tecido conjuntivo e tem como uma de suas principais funções a de revestimento. O tecido epitelial recobre a superfície do corpo, de órgãos, como os que compõem os tratos digestório, urogenital e respirató- rio, de vasos sanguíneos e linfáticos e de cavidades, como a pleura. Além disso, desempenha função importante de absorção (p.e. intes- tinos), excreção (p.e. túbulos renais), percepção de estímulos (p.e. neuroepitélio olfatório e gustativo), função germinativa (p.e. testí- culos) e contração (células mioepiteliais). Dito isto, vamos conhecer um pouco mais a respeito dos componentes teciduais e suas células epiteliais. Veja! Componentes teciduais Células epiteliais As células que constituem o tecido epitelial de revestimen- to são poliédricas (vários lados), justapostas (unidas lado a lado), com formas distintas, abundante citoplasma e citoesqueleto desen- VOCÊ SABIA? 172 volvido, incluindo filamentos intermediários. A forma celular varia desde colunares até pavimentosas achatadas. São células polariza- das, devido à diferença de composição da membrana plasmática e a posição das organelas citosólicas. O núcleo das células epiteliais geralmente varia de acordo com a forma celular: células cuboides costumam ter núcleos esfé- ricos e células pavimentosas tendem a ter núcleos achatados. Além disso, devido à dificuldade em visualizar os limites celulares na mi- croscopia de luz, a forma nuclear nos auxilia a identificar a organi- zação e a estrutura das células epiteliais. Caro(a) aluno(a), você sabia que a citoqueratina é uma proteína que forma os filamentos intermediários característicos e exclusivos das células epiteliais? Além disso, a identificação de citoqueratina por métodos imunocitoquímicos na biópsia de tumores malignos per- mite o diagnóstico de sua origem epitelial. Lâmina basal e membrana basal Também chamada de lâmina própria, a Lâmina Basal é uma camada de glicoproteínas (laminina, colágeno do tipo IV e entacti- na) e proteoglicanos secretada pelas células epiteliais que, como o nome diz, situa-se na base do tecido, entre as células epiteliais e o tecido conjuntivo adjacente. Ela tem de 40 a 120 nm de espessura, sendo visível apenas ao microscópio eletrônico. CURIOSIDADE 173 São inúmeras as funções dessa estrutura. Dentre elas, po- demos citar filtragem seletiva de substâncias, a regulação da pro- liferação, diferenciação e metabolismo celular, influência na pola- ridade da célula, migração celular e interações célula a célula. Sua presença é tão importante que, quando as células perdem o contato com a LM, entram em apoptose celular. A Membrana Basal (MB) representa uma camada formada pela fusão de duas lâminas basais ou de uma LM e uma camada reti- cular – camada de fibras reticulares, formada por colágeno tipo III. Por ser mais espessa, a MB pode ser visualizadano microscópio de luz, após coloração pela técnica de ácido periódico-reativo de Schiff (PAS) ou de impregnação com prata. Durante o diabetes e o processo de envelhecimento normal, há um espessamento da lâmina basal dos pequenos vasos sanguíneos, de- vido ao aumento na deposição de colágeno tipo IV e laminina. Porém a lâmina torna-se mais permeável, devido à diminuição da síntese de proteoglicanos, podendo ocorrer alteração na pressão oncótica do capilar. Especializações As células epiteliais apresentam diferentes tipos de especia- lizações em sua porção apical e basal. Abaixo vamos descrever algu- mas delas e suas respectivas funções. 174 ◼ Microvilos ou microvilosidades: são evaginações da mem- brana apical da célula que aumentam sua superfície de ab- sorção. Essa estrutura pode ser encontrada na maioria das células, porém está mais desenvolvida nas células absortivas, tais como aquelas dos túbulos renais e do intestino delgado. Os microvilos são sustentados por filamentos de actina dis- postos paralelamente e conectados por diferentes proteínas acessórias. ◼ Cílios e flagelos: os cílios são prolongamentos maiores que os microvilos, móveis, formados por uma complexa estrutura de microtúbulos em seu interior. No aparelho vestibular da ore- lha interna, nos túbulos renais e nos testículos, encontram-se células monociliadas, ou seja, que apresentam um único cílio, que tem a função de captar estímulos mecânicos, químicos, osmóticos e luminosos. O flagelo possui estrutura semelhante a do cílio, porém é mais longo e único na célula. São encon- trados exclusivamente nos espermatozoides, no organismo humano. ◼ Estereocílios: são cílios imóveis (do grego stereo - fixos); são prolongamentos alongados e ramificados, formados por fi- lamentos de actina em seu interior. Com estrutura e função similar aos microvilos, estão presentes no epidídimo e ducto deferente, ambas estruturas do sistema reprodutor masculi- no. Também estão presentes nas células pilosas da orelha in- terna, atuando como mecanorreceptores. ◼ Pregas basolaterais (invaginações ou interdigitações): são invaginações das porções basal e lateral das células envolvidas no transporte iônico e de líquidos, que aumentam a superfície para inserção de proteínas transportadoras. Embora não sejam propriamente especializações da mem- brana plasmática, as junções celulares são componentes importan- tes do tecido epitelial, pois promovem a coesão entre células vizi- nhas e dessas com a matriz, além de atuar na troca de informações entre as células. A integridade dessas estruturas é tão importante 175 que a ausência de um de seus componentes pode levar ao compro- metimento da função tecidual (tissular). Isso pode ser observado no Pênfigo, uma doença autoimune carac- terizada pela produção de anticorpos contra desmogleínas, proteí- nas que compõem os desmossomos. Nesse caso, há a formação de bolhas nas mucosas e na pele e perda do líquido tecidual, podendo levar a morte. O tratamento se baseia na administração de corticoi- des e outros imunossupressores. Lembre-se que, além dos desmossomos, outras junções pre- sentes no tecido de revestimento são: junções de oclusão, junções aderentes, junções comunicantes, interdigitações e hemidesmos- somos. Tipos de epitélio de revestimento O epitélio de revestimento é classificado de acordo com o número de camadas de células e as características morfocelulares da camada superficial. Essa está relacionada à função celular e é de- terminada por fatores intrínsecos, como arquitetura do citoesque- leto e quantidade de citoplasma, e extrínsecos, como pressões ex- ternas. Vamos agora descrever cada um dos tipos de epitélio, quanto ao número de camadas. ◼ Simples: apresenta uma única camada. ◼ Pseudoestratificado: é um tipo especial de epitélio simples no EXEMPLO 176 qual as células possuem núcleos posicionados em diferentes alturas, o que dá a ideia de se tratar de um epitélio estratifi- cado. ◼ Estratificado: apresenta mais de uma camada de células. Com relação à morfologia, as células podem ser: ◼ cúbicas - altura, largura e comprimento têm as mesmas di- mensões, lembrando um cubo. Apresentam muitas organelas intracelulares, com núcleo central e são geralmente secreto- ras. ◼ cilíndricas, colunar ou prismática - a altura é maior que a largura e o comprimento. São células mais alongadas e que, geralmente, atuam na absorção e transporte iônico. Apresen- tam maior número de organelas e são encontradas glândulas unicelulares associadas a elas. ◼ pavimentosas - largura e o comprimento são maiores que a altura. São células achatadas, formando algo similar a um pa- vimento mesmo. Esse formato facilita a passagem de subs- tâncias de um meio ao outro, porém são pouco resistentes à estímulos mecânicos. Como já foi dito anteriormente, com frequência não conse- guimos identificar os limites celulares através da microscopia de luz, tornando-se imprescindível a análise nuclear para definir-se a forma e a função das células. Isso só é possível, pois o maior eixo do núcleo é paralelo ao eixo longitudinal da célula. Porém, isso não acontece nas células que retêm internamente seus produtos de se- creção, visto que o núcleo fica comprimido nessa situação. É o caso das células caliciformes, produtoras de glicoproteínas, um tipo de célula epitelial colunar. Juntando as duas características, podemos diferenciar os ti- pos de epitélio de revestimento. O Quadro 1 nos mostra as principais características desses tecidos, assim como exemplos de onde são encontrados. 177 Quadro 1 – Descrição dos diferentes tipos de epitélio de revestimento Fonte: adaptada de Natália Gindri Fiorenza (2020). 178 Na epiderme, à medida que as células basais se deslocam para a porção superior do epitélio, elas passam a produzir as proteínas de citoqueratina, que são moléculas maiores e interagem com os filamentos de citoqueratina, formando a queratina. Essa camada de células mortas queratinizadas tem maior resistência ao atrito e confere proteção extra à entrada de microrganismos. Outra especia- lização desse tecido é a presença de fosfolipídeos no espaço interce- lular, que formam uma barreira impermeável à água, prevenindo a desidratação tecidual. TECIDO EPITELIAL GLANDULAR As células caliciformes, presentes em alguns epitélios, como o do intestino e o da traqueia, apesar de serem células isoladas, são consideradas glândulas unicelulares. Já as glândulas pluricelula- res (ou multicelulares) são formadas pela invaginação do epitélio de revestimento que, após proliferação celular, sofrem invasão do tecido conjuntivo proximal e posterior de diferenciação em células secretórias. As células secretórias apresentam grânulos em seu citoplas- ma e podem permanecer conectadas à superfície epitelial, onde um ducto é formado. Quando a secreção é liberada na superfície do cor- po ou em uma cavidade através desse ducto, a glândula é dita exó- crina. Por outro lado, quando as células perdem essa conexão, a se- creção é liberada para dentro dos vasos sanguíneos, e ela é chamada de endócrina. Dentre as substâncias liberadas pelo epitélio glandu- lar, podemos citar: proteínas, enzimas digestivas, leite, lipídeos, carboidratos, hormônios, lágrimas e suor. 179 Existem tumores epiteliais benignos de dois tipos: papilomas, que surgem na superfície epitelial; e adenomas, oriundos do epitélio glandular. Os tumores epiteliais malignos são carcinomas, que re- sultam do epitélio superficial, e adenocarcinomas, que se originam de um epitélio glandular. Glândulas exócrinas São glândulas que liberam suas secreções dentro de uma ca- vidade corpórea ou na superfície do corpo. Exemplos são as glându- las sudoríparas e as salivares. Elas podem ser classificadas de acordo com diferentes aspectos que serão descritos a seguir. 1. Ramificação da porção ductal (ducto secretor) ◼ Simples: tem apenas 1 ducto não ramificado. Por exemplo, as glândulas sudoríparas. ◼ Composta:quando há ramificação do ducto principal em duc- tos menores. Um exemplo são as glândulas de Brünner, en- contradas na camada submucosa do duodeno. 2. Forma da porção secretora ◼ Tubular: em forma de tubo reto, como no caso da glândula in- testinal de Lieberkühn ou em tubo enovelado, como as glân- dulas sudoríparas. ◼ Acinosa ou alveolar: em forma esférica ou arredondada. Como exemplo podemos citar as glândulas sebáceas. CURIOSIDADE 180 ◼ Tubuloacinosa: quando há tanto porção tubular, quanto aci- nosa. Um exemplo desse tipo é a glândula submandibular. 3. Tipo de secreção ◼ Serosa: secreta um fluido aquoso, rico em enzimas. Na análise histológica, suas células aparecem em formato de pirâmide, citoplasma e basófilo, rico em RER, núcleo basal, eucromá- tico, com 1 ou 2 nucléolos. Um bom exemplo são as glândulas parótidas. ◼ Mucosa: secreta o muco, fluido viscoso, rico em glicoprote- ínas. Na análise histológica, o citoplasma das células é claro, vacuolizado (a coloração de He dissolve os grânulos de glico- proteínas), núcleo achatado e comprimido. Exemplos dessa são as glândulas duodenais. ◼ Seromucosa (ou mista): apresenta células serosas e mucosas. Por exemplo, as glândulas sublinguais. 4. Liberação da secreção ◼ Merócrina ou écrina: a secreção é liberada através do proces- so de exocitose, sem prejuízo celular, como ocorre na maioria das glândulas. Exemplo: pâncreas exócrino. ◼ Apócrina: a secreção é liberada juntamente com parte da por- ção apical do citoplasma. Exemplos: glândulas mamárias e glândulas de Moll da pálpebra. ◼ Holócrina: a secreção é liberada juntamente com toda a célula – destruição celular. Exemplo: glândulas sebáceas. Ao redor das glândulas exócrinas, existem células mioepiteliais, de função contrátil. A presença de citoqueratina nelas confirma a ori- VOCÊ SABIA? 181 gem epitelial, apesar de sua capacidade de contração. Essas células ficam entre as epiteliais e a lâmina basal, são fusiformes ou estre- ladas e ricas em desmossomos. A contração dessas células ocorre através da interação de filamento de actina com a miosina (como nas células musculares típicas) e sua função é a de comprimir as glândulas vizinhas, facilitando a liberação de suas moléculas secre- tórias. Glândulas endócrinas De acordo com o arranjo das células epiteliais, as glândulas endócrinas podem ser: ◼ foliculares - formam folículos ou vesículas preenchidas por material secretado. Um exemplo são as glândulas tireoidia- nas, que apresentam um folículo central. ◼ cordonais - as células formam cordões ou fileiras em anasto- mose ao redor dos capilares. Como exemplo, temos as glându- las paratireoide e suprarrenais. Anastomose é o termo técnico utilizado nas ciências biológicas para definir a comunicação, natural ou resultante de processo cirúrgico, entre tubos, vasos sanguíneos ou nervos da mesma natureza. DEFINIÇÃO 182 Glândulas mistas ou anfícrinas São glândulas que apresentam função endócrina e exócrina. O pâncreas, por exemplo, apresenta os ácidos pancreáticos, que pro- duzem o suco pancreático liberado no duodeno durante a digestão – secreção exócrina – e as ilhotas de Langerhans, glândulas endó- crinas cordonais que produzem e liberam os hormônios insulina e glucagon na circulação sanguínea. Outros exemplos incluem as gô- nadas e o fígado. TECIDO CONJUNTIVO Os tecidos conjuntivos possuem origem mesodérmica e de- sempenham uma função estrutural, mecânica, dando forma ao cor- po. São formados por alguns tipos celulares característicos, porém seu principal constituinte é a matriz extracelular, formada por dife- rentes combinações de proteínas fibrosas e substância fundamen- tal. Mais adiante detalharemos a substância fundamental, mas, já adianto que se trata de uma substância formada por carboidratos complexos, como glicosaminoglicanos e proteoglicanos, e glico- proteínas. Assim, dentre as suas funções estão sustentação, pre- enchimento, conexão e regulação dos tecidos adjacentes, atuando como um reservatório de fatores de crescimento celular. Lembre-se que a presença de fibras colágenas confere resis- tência ao tecido. Isso porque essas são mais abundantes em tendões, na cápsula de órgãos e nas meninges. Além disso, as fibras elásticas, por suas características morfofuncionais, podem oferecer resis- tência e elasticidade. Além de seus componentes fibrosos, a matriz extracelular também apresenta um líquido viscoso altamente hi- drofílico, além de carboidratos complexos e glicoproteínas, que se conectam a proteínas presentes na superfície das células proximais. 183 Células do tecido conjuntivo As células do tecido conjuntivo propriamente dito são: as cé- lulas mesenquimais, os fibroblastos, os plasmócitos, os macrófa- gos, os mastócitos, as células adiposas e os leucócitos. Células mesenquimais São células-tronco pluripotentes, que dão origem a diferen- tes tipos celulares desse tecido. Apresentam um aspecto estrelado, devido à presença de prolongamentos que se conectam a células vi- zinhas através de junções comunicantes. Sua quantidade é reduzida no tecido adulto, concentrando-se principalmente na polpa dentá- ria e ao redor de pequenos vasos sanguíneos. Durante uma lesão tecidual, podem transformar-se em fi- broblastos ou miofibroblastos contribuindo, assim, para o reparo do tecido, além de influenciar na diferenciação das células epite- liais e musculares adjacentes, pela produção de citocinas e fatores de crescimento. Fibroblastos São as células mais abundantes do tecido conjuntivo. Apre- sentam longos prolongamentos em formato estrelado, núcleo grande eucromático, com um ou dois nucléolos proeminentes; cito- plasma basófilo e retículo endoplasmático e complexo de Golgi bem desenvolvidos. São responsáveis pela síntese de componentes da matriz ex- tracelular, tais como colágenos, fibras reticulares e elásticas, gli- 184 cosaminoglicanos e proteoglicanos. Também sintetizam fatores de crescimento que controlam a proliferação e diferenciação celular. Apresentam, ainda, a capacidade de regular seu metabolismo, po- dendo tornar-se inativos – fibrócitos – quando são fusformes, com núcleo menor, heterocromático e menor quantidade de retículo en- doplasmático. Macrófagos São células fagocíticas, de morfologia variável, com nú- cleo excêntrico em forma de rim. Originam-se dos monócitos que migraram a partir do sangue até o tecido conjuntivo. São capazes de fagocitar e digerir bactérias, restos celulares e substâncias es- tranhas. Também atuam na regulação dos componentes da matriz extracelular, liberando colagenases, elastases e enzimas que degra- dam glicosaminoglicanos. Plasmócitos São células grandes, ovoides, com retículo endoplasmático abundante e citoplasma basófilo. Seu núcleo é arredondado, excên- trico com grumos de cromatina que se alternam em hetero e eucro- matina e nucléolo bem evidente. Os plasmócitos derivam dos linfó- citos B e são mais abundantes no tecido conjuntivo de regiões mais propensas a invasões bacterianas, como a mucosa intestinal, sendo abundantes também durante a inflamação crônica. São as células responsáveis pela síntese dos anticorpos. Mastócitos São células grandes, globosas, com núcleo pequeno, esférico e central e citoplasma rico em grânulos basófilos heterogêneos, que contêm mediadores químicos inflamatórios e alergênicos, como a 185 histamina e glicosaminoglicanos. A presença de integrinas em sua membrana, promove adesão, migração e diferenciação dessas cé- lulas. Além disso, em sua superfície constam receptores para as IgE secretadas pelos plasmócitos. A ligação desses ao seu receptor gera a exocitose da histamina e outras substâncias contidas nos grânu- los, como leucotrienos e prostaglandinas, desencadeando a respos- ta alergênica conhecida como reação de sensibilidade imediata ou anafiláticas. Leucócitos São as células de defesa do nosso corpo. Também chamados de glóbulos brancos, estão presentes no tecido conjuntivo, onde chegaram atravésdo processo conhecido por diapedese – migração a partir do sangue. Sua concentração é maior em locais propensos à entrada de patógenos e substâncias estranhas, como é o caso dos tratos respiratório e digestório. Adipócitos (Células adiposas) São células grandes, esféricas e com função de armazenar gordura. Seu tamanho varia de acordo com o peso corporal. Apre- sentam núcleo prensado na periferia da célula devido a presença de uma vesícula lipídica (gota lipídica) que ocupa a maior parte do di- âmetro celular. Estão em pequena quantidade no tecido conjuntivo como um todo, porém se acumulam em um tipo especial de tecido conjuntivo, o tecido adiposo. Componentes fibrosos do tecido conjuntivo Inicialmente, é importante que você saiba que os componen- 186 tes fibrosos do tecido conjuntivo são formados por proteínas que se polimerizam, formando uma estrutura alongada de funções distin- tas, a depender das propriedades da proteína em questão. Dito isso, vamos conhecer essas proteínas? Colágenos Os colágenos são formados pela associação da glicoproteína colágeno presente na matriz extracelular. Além disso, é importante destacar que o colágeno é a proteína mais abundante do organis- mo e apresenta 3 cadeias polipeptídicas enroladas, que podem estar presentes como moléculas individuais ou associadas em redes, fi- brilas ou fibras. É sintetizado no interior dos fibroblastos, condróci- tos, osteoblastos e células epiteliais e musculares. Sua sequência de aminoácidos apresenta 28 variações, o que representa 28 moléculas diferentes de colágeno na matriz extracelular. As fibrilas de colágeno tipo I se agregam, por meio das prote- oglicanos e dos colágenos tipo XII e XIV, a fibras colágenas maiores. Essas fibras podem estar agrupadas em feixes e são mais resistentes que fios de aço de mesmo diâmetro. Estão presentes na derme, nos tendões, na cápsula dos órgãos, na cartilagem fibrosa e no osso. O acúmulo exagerado de colágeno nos tecidos leva a várias condições diferentes. A esclerose sistêmica progressiva, por exemplo, caracteriza-se pelo acúmulo de colágeno em quase todos os órgãos, gerando um processo fibrótico, que compromete a função desses. Outro tipo de EXEMPLO 187 fibrose é um espessamento localizado na pele, devido à deposição excessiva de colágeno durante a cicatrização, formando as famosas queloides. Fibras reticulares Já as fibras reticulares são predominantemente formadas pela polimerização do colágeno tipo III que se associa a glicopro- teínas e proteoglicanos. As fibrilas são bastante finas e formam um padrão de bandas semelhante às fibrilas de colágeno. Aparecem dis- postas em forma de redes em alguns órgãos e são sintetizadas por fibroblastos, adipócitos, células de Schwann (no sistema nervoso periférico) e por células musculares. Fique atento(a), pois as fibrilas não se coram pelo método convencional com HE (Hematoxilina e Eosina), porém a visualiza- ção é possível através da impregnação com sais de prata, pela qual se coram de preto, e da coloração com PAS (Ácido Periódico de Schi- ff), pela qual ficam coradas de rosa. São abundantes no músculo liso e órgãos hematopoiéticos e linfoides, como medula, baço e linfo- nodos. Formam ainda a membrana basal, juntamente com a lâmina basal e uma fina camada em torno das células adiposas, dos vasos sanguíneos e das fibras nervosas. Fibras elásticas Não podemos esquecer que as fibras elásticas são formadas pela proteína elastina – periférica - e pelas microfibrilas, consti- tuídas da glicoproteína fibrilina – central. São produzidas simulta- neamente com o colágeno, pelos fibroblastos e células musculares lisas da parede dos vasos. Além disso, estão presentes no mesenté- 188 rio, derme, ligamentos elásticos, nas artérias, cartilagem elástica, pulmões e na bexiga. Na coloração de HE aparecem retráteis e eosi- nófilas e com fucsina-resorcina coram-se em violeta escuro. Substância fundamental Como dito anteriormente, a substância fundamental é uma mistura de carboidratos complexos – glicosaminoglicanos e prote- oglicanos – e glicoproteínas. Ela preenche o espaço entre as células e as fibras do tecido conjuntivo e, além disso, atua como lubrifican- te e como barreira aos microrganismos. Quando fixada para análise histológica, seus componentes se agregam e precipitam, formando grânulos visíveis através da microscopia eletrônica. Dentre os glicosaminoglicanos encontrados estão: ácido hialurônico, sulfato de condroitina, sulfato de dermatana, sulfato de queratana e sulfato de heparana (ou heparina). Com exceção do ácido hialunônico, todos podem se associar a proteínas para cons- tituir os proteoglicanos. A presença desses carboidratos complexos, dotados de cargas negativas, é fundamental para a difusão do oxi- gênio, nutrientes e resistência a compressão. Isso porque as cargas negativas atraem cátions como o Na+ para a região, os quais atraem a água, a qual se liga aos glicosaminoglicanos, dando uma consis- tência de gel ao tecido. Com relação aos proteoglicanos, é importante destacar sua participação na sinalização celular. Eles são capazes de se ligar a fa- tores de crescimento, aumentando ou inibindo sua ação na super- fície das células. Já as glicoproteínas multiadesivas estão relaciona- das à adesão dos componentes da matriz entre si e com as células 189 proximais, sendo a fibronectina a glicoproteína mais abundante desse tecido. Durante os processos histológicos, é comum que a substância fundamental seja perdida, devido as técnicas de fixação e desidrata- ção. Para que ocorra sua visualização, os cortes histológicos devem ser realizados sob congelamento. Para glicosaminoglicanos e preo- teoglicanos, é indicado o uso de corantes catiônicos, como a hema- toxilina, o azul de Alcian e o azul de toluidina. Já as glicoproteínas são coradas em magenta pelo PAS. A interação do ácido hialurônico com a água confere viscosidade ao tecido, dificultando o movimento de microrganismos e metástases celulares. Algumas bactérias, como o Staphylococcus aureus, secre- tam hialuronidase, que degrada esse glicosaminoglicano, possibili- tando, assim, que ocorra a infecção. Classificação dos tecidos conjuntivos Segundo a composição celular e da matriz extracelular, o te- cido conjuntivo está classificado em tecido conjuntivo propriamente dito, tecido conjuntivo de suporte e tecido conjuntivo de proprieda- des especiais. Observe o infográfico abaixo que apresenta um mapa mental com os tipos de tecido conjuntivo. VOCÊ SABIA? 190 Figura 1 – Tipos de Tecido Conjuntivo Fonte: NECO, H. (org.) (2022). Agora que você está familiarizado(a) com as principais carac- terísticas do tecido conjuntivo, chamo a sua atenção para as subdi- visões presentes em cada uma das classificações citadas. Veja! Tecido conjuntivo propriamente dito Agora conheceremos apenas as características básicas do tecido conjuntivo propriamente dito e suas subdivisões. Vejamos abaixo: ◼ tecido conjuntivo frouxo: apresenta células mesenquimais, fibroblastos, macrófagos, mastócitos, plasmócitos, leucóci- tos e células adiposas, além de abundante matriz extracelu- 191 lar. Não há predominância de nenhum dos constituintes e está presente subjacente ao epitélio. Suas fibras estão frouxamente dispostas, conferindo flexibilidade ao tecido. Além disso, têm função de suporte ao epitélio, preenchimento de espaço entre os órgãos e tecidos, nutrição de tecidos avasculares, armaze- namento de água e eletrólitos e função de defesa contra inva- sores patogênicos. ◼ tecido conjuntivo denso: oferece resistência e proteção para os tecidos, sendo menos flexível e mais resistente a lesão do que o tecido frouxo. A quantidade de fibras colágenas é muito maior do que dos outros componentes do tecido conjuntivo. Apresenta número reduzido de células, sendo os fibroblas- tos as mais abundantes. O tecido é dito denso não modelado quando suas fibras se organizam em feixes dispostos sem orientação definida, permitindoClassificação dos neurônios..............................................................219 Células gliais................................................................221 SISTEMA NERVOSO CENTRAL E SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO..225 Sistema nervoso central (SNC).........................................................225 Sistema Nervoso Periférico...............................................................225 SISTEMA TEGUMENTAR.............................................................226 Epiderme.........................................................................................228 Células epidérmicas....................................................229 Derme..............................................................................................230 Anexos cutâneos...............................................................................231 Pelos............................................................................231 Unhas..........................................................................232 Glândulas sebáceas....................................................232 Glândulas sudoríparas................................................233 Sistema circulatório...................................................234 Sistema vascular.........................................................234 Coração.......................................................................235 Artérias e veias...........................................................236 Capilares.....................................................................239 Sistema linfático.........................................................241 Sistema digestório......................................................242 Sistema urinário..........................................................251 Apresentação Olá, estudante! Como vai? Para começarmos, gostaria de saber se você consegue ler o número a seguir? Veja: 37.000.000.000.000. Se você falou “37 tri- lhões”, parabéns, você acertou! Mas, é provável que você esteja se perguntando de onde vem esse numeral. E a resposta para essa per- gunta é que esse é o número aproximado de células que temos no corpo humano de um adulto de 70Kg. Pensando nisso, você deve saber que, muito antes de termos condições de estimar a quantidade de células dos organismos, a in- venção e o aperfeiçoamento do microscópio permitiram que con- seguíssemos enxergar estruturas nunca vistas antes e que formam todos os organismos vivos, as estruturas microscópicas. Assim, neste material você irá conhecer as bases da biologia celular, molecular e tecidual, conhecendo as estruturas e funções das células e sua relação com a genética e a histologia. Preparado(a)? Vamos em frente! Autoria Débora Martins Paixão Olá. Meu nome é Débora Martins Paixão. Sou Doutora em Zootecnia e com uma experiência técnico-profissional na área de Educação a distância de mais de 3 anos. Passei por empresas como o Instituto de Pesquisas e Educação Continuada Economia e Gestão de Empresas-PECEGE, Briwet Consulteria, @agronomiaconcursos e Aprova Concurso. Sou apaixonada pelo que faço e adoro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando em suas pro- fissões e estou muito feliz em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo! Lattes: http://lattes.cnpq.br/5726401257775561 Natália Fiorenza Olá. Meu nome é Natália Fiorenza. Sou formada em Ciências Biológicas, com mestrado e doutorado na área de Ciências da Saúde. Passei por diferentes labora- tórios de pesquisa, publicando traba- lhos científicos e participando de muitos Congressos e Cursos em diferentes áreas de saúde e educação. Fui professora uni- versitária e tutora durante 4 anos do curso de medicina, onde me conectei com minha paixão pela docência e por metodologias ativas de ensino. Sou ávida por aprender e ensinar e, além disso, por trocar conhecimentos quer na área científico-acadêmica, quer na área de desenvolvimento humano e autoconhecimento. Tenho como pro- pósito transmitir aquilo que sei e auxiliar outras pessoas no início de sua jornada profissional, por isso estarei com você nessa caminhada de muito estudo e trabalho. Conte comigo! Lattes: http://lattes.cnpq.br/7011592935958198 Thiely Rodrigues Ott Olá. Meu nome é Thiely Rodrigues Ott. Sou formada em Biomedicina, com uma experiência técnico-profissional na área de Citopatologia e Patologia Humana de mais de 8 anos. Além disso, sou especia- lista em Citopatologia e Mestre em Saúde, Medicina Laboratorial e Tecnologia Foren- se. Atualmente desenvolvo minha tese de doutorado em análise de tecnologias para a saúde. Ao longo da minha vida profissional, tive a oportunidade de trabalhar em hospitais de grande, médio e peque- no porte e participei de projetos de pesquisa na Universidade Fe- deral do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Universidade Estadual do Rio de Janeiro e Fiocruz, onde mantenho vínculos profissionais até hoje. Sou apaixonada pelo que faço e ado- ro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando em suas profissões. Estou muito feliz em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo! Lattes: http://lattes.cnpq.br/4058554197484983 Organizador Heytor Neco Sou Heytor Neco, biólogo com ênfa- se em biologia parasitária, especialista em metodologias ativas e um grande entusias- ta em entender como nosso corpo funciona nos processos de saúde e doença. Sou Mes- tre em Ciências pela Fiocruz Pernambuco e foi nessa mesma instituição que realizei o doutorado em Biociências e Biotecnologia em Saúde. Minhas pes- quisas envolvem células do sistema imunológico, infecções virais e imunogenética, sem esquecer das pesquisas em educação e divulga- ção científica. Espero contribuir com a sua aprendizagem, falando sobre as bases da biologia celular, molecular e tecidual. Desejo su- cesso em sua caminhada! Lattes: http://lattes.cnpq.br/0986631071030804 UN ID AD E 1 Objetivos ◼ Reconhecer os aspectos gerais, organização das células pro- carióticas e eucarióticas e os mecanismos envolvidos no seu funcionamento; ◼ Compreender a estrutura do microscópio, seu funcionamento e as diferentes técnicas de microscopia; ◼ Entender os métodos empregados no estudo das células e te- cidos; ◼ Conhecer as funções da biomembrana e do citoesqueleto. 16 Introdução Caro(a) aluno(a), A partir de agora vamos começar a estudar o incrível mundo microscópico, formado por estruturas que só conseguimos ver com o auxílio de um microscópio. Nesse universo, é importante desta- carmos que o aperfeiçoamento desse equipamento ao longo dos anos possibilitou que as células pudessem ser estudadas em detalhe, a ponto de hoje conhecermos suas estruturas e funções. Além disso, o estudo das células, chamado biologia celular, foi se desenvolvendo junto a outras ciências como a biologia molecular e tecidual. Pensando nisso, neste material você conhecerá como uma célula funciona, a partir dos aspectos gerais da estrutura celular. Você também aprenderá sobre microscopia, conhecendo como os microscópios funcionam, quais os tipos de equipamentos e técnicas. A unidade ainda informará sobre os métodos empregados no estudo das células, bem como sobre a importância das biomembranas e do citoesqueleto para o funcionamento celular. Prepare-se para uma viagem de aprendizado na qual você entenderá como as menores estruturas do seu corpo funcionam. Bons estudos! 17 ASPECTOS GERAIS DA ESTRUTURA CELULAR Organização estrutural e funcionamento das células procarióticas e eucarióticas Em 1838, os cientistas Matthias Schleiden e Theodor Schwa- nn, após pesquisas com tecidos animais e vegetais, concluíram que os componentes fundamentais de animais e plantas eram os mes- mos e formularam aquela que é até hoje uma das principais teorias da biologia, a Teoria Celular. Essa teoria trouxe uma das definições mais clássicas das células,resistência à tração em qual- quer direção. Já o denso modulado apresenta feixes de colá- genos paralelos e alinhados com os fibroblastos, resistindo à tração exercida num determinado sentido. Um exemplo desse tecido são os tendões. Depois de conhecer o tecido conjuntivo propriamente dito, vamos conhecer os tecidos conjuntivos de suporte, começando pelo cartilaginoso. Vamos lá! Tecido cartilaginoso O tecido cartilaginoso é uma especialização do tecido con- juntivo encontrado nas articulações, onde desempenha a função de suporte dos tecidos moles e facilita o deslizamento dos ossos. Ela também é importante para a formação e durante o crescimento de ossos longos. 192 Geralmente, as cartilagens são envolvidas por uma camada de tecido conjuntivo que recebe o nome de pericôndrio, com exce- ção das cartilagens articulares e fibrosas. O tecido cartilaginoso não apresenta vasos sanguíneos, recebendo seu aporte de nutrientes do pericôndrio, nos ossos ou do líquido sinovial, nas cartilagens arti- culares. Também não encontramos vasos linfáticos e nervos neste tecido. É importante destacarmos também que esse tecido contém células especializadas e abundante matriz extracelular. Os compo- nentes das cartilagens estão descritos abaixo. ◼ Condroblastos: são células alongadas, com pequenas proje- ções que aumentam a superfície de troca com o meio. Possuem núcleo grande, com nucléolo proeminente, abundante retícu- lo endoplasmático rugoso, o que torna o citoplasma basófilo, e presença de vacúolos que contêm glicogênio e lipídeos. São importantes para a produção dos componentes da matriz ex- tracelular e dão origem aos condrócitos. ◼ Condrócitos: são células esféricas, com superfície bastante irregular. Apresentam núcleo ovoide, eucromático, com retí- culo endoplasmático rugoso e complexo de Golgi abundantes, poucas mitocôndrias e gotículas lipídicas. As protuberâncias de sua superfície aumentam a área de contato com o meio, facilitando sua nutrição. Os condrócitos sintetizam os com- ponentes da matriz extracelular, tais como colágenos, prin- cipalmente o tipo II, proteoglicanos e glicoproteínas como a condronectina. Sua atividade depende da atuação de vários hormônios, como tiroxina, testosterona, estradiol, cortisona e hormônio do crescimento. ◼ Matriz cartilaginosa: consiste em fibrilas de colágeno do tipo II, fibras elásticas, e/ou fibras colágenas do tipo I, proteogli- canos, ácido hialurônico e glicoproteínas de adesão, como a condronectina, que liga os componentes da matriz à mem- brana das células. As proteoglicanos são formadas por gli- cosaminoglicanos sulfatadas e se ligam às fibrilas colágenas formando macromoléculas que conferem rigidez à matriz. 193 Classificação do Tecido Cartilaginoso As cartilagens se diferenciam em três tipos: cartilagem hia- lina, cartilagem elástica e cartilagem fibrosa (ou fibrocartilagem). Vamos conhecê-las! Cartilagem hialina É o tipo mais frequente de cartilagem presente no corpo hu- mano. No tecido vivo, apresenta colocação branco-perolada, quase transparente e representa o primeiro esqueleto do embrião, sendo gradativamente substituída por tecido ósseo. É um tecido firme, resistente, com bastante resistência ao desgaste. Caracteriza-se por uma matriz homogênea, composta de fibrilas de colágeno tipo II extremamente finas, não estando visí- veis à microscopia de luz. Essas se associam ao ácido hialurônico, proteoglicanos e glicoproteínas. Constam ainda colágenos do tipo VI, IX, X e XI. Durante a fase do desenvolvimento, está presente entre a diáfise e epífise de ossos longos, formando o disco epifisário. No adulto, pode ser encontrada na parede das fossas nasais, traqueia, brônquios, extremidade ventral das costelas e recobrindo as super- fícies articulares dos ossos longos. Nessas, seu papel é o de diminuir a fricção entre os ossos e amortecer impactos. Em algumas regiões, está em contato direto com a superfície ou o osso, porém boa parte dela é envolvida pelo pericôndrio, de quem recebe nutrientes. Em torno dos condrócitos existem zonas estreitas com pou- co colágeno e abundante proteoglicanos, que são conhecidas como cápsulas ou matriz capsulares. É uma região basófila e metacromá- tica ao microscópio de luz. CURIOSIDADE 194 Cartilagem elástica Já a cartilagem elástica é encontrada no sistema auditivo (pa- vilhão, conduto externo e tuba auditiva), na epiglote e na laringe. Sua estrutura é semelhante à cartilagem hialina, porém apresenta uma abundante rede de fibras elásticas que lhe conferem maior fle- xibilidade. É revestida pelo pericôndrio e está menos sujeita a pro- cessos degenerativos e de calcificação do que a cartilagem hialina. A presença da elastina confere uma coloração amarelada ao tecido vivo. Com HE, as fibras são eosinófilas e retráteis; com fucsina-re- sorcina coram-se em vermelho escuro e com orceína adquirem a coloração marrom-avermelhada. Muitas pessoas acreditam que, pelo fato de serem formados por te- cido cartilaginoso não calcificado, as orelhas e o nariz continuam crescendo durante toda a vida. Porém, estudos comprovam que o crescimento da cartilagem elástica, que forma essas duas estrutu- ras, é insignificante após os 18 anos de idade. Além disso, um estudo concluiu que, com o passar dos anos, o nariz e as orelhas sofrem uma frouxidão da associação entre a gordura subcutânea e a matriz extracelular. Isso torna a pele mais flácida e, devido à ação da gravi- dade, essas estruturas se alongam, causando o suposto aumento de tamanho (ISAMU, I. et al. 2001). 195 Cartilagem fibrosa É um tecido com características de cartilagem hialina e teci- do conjuntivo denso, estando intimamente associado a esse último. Não apresenta pericôndrio e está presente nos discos interverte- brais, nos pontos de inserção dos ligamentos e tendões aos ossos, na sínfise pública, nos meniscos dos joelhos e nas articulações tem- poromandibulares, esternoclaviculares e dos ombros. A matriz é composta de fibras colágenas – tipo I –, fibrilas de colágeno – tipo II e escassa substância fundamental. Os condrócitos nela presentes se originam de fibroblastos e aparecem enfileirados entre as fibras colágenas. Devido à presença de fibras colágenas, a matriz é acidófila e a sua constituição em feixes torna o tecido bastante resistente à tração e às deformações. Dessa maneira, os discos intercalares ou intervertebrais ficam entre os corpos das vértebras, unidos por liga- mentos. Atuam como membranas lubrificadas que previnem o des- gaste das vértebras durante o movimento da coluna espinhal. São formados por duas estruturas, sendo elas: ◼ anel fibroso: é formado de camadas concêntricas de feixe de colágeno (cartilagem fibrosa) e na periferia apresenta tecido conjuntivo denso; ◼ núcleo pulposo: ocupa a porção central do anel fibroso. Além disso, é constituído de células arredondadas, imersas em lí- quido extracelular rico em ácido hialurônico. Por ser bastante hidratada, essa estrutura funciona como uma almofada, ab- sorvendo o impacto da coluna. Com o avanço da idade, o nú- cleo pulposo é parcialmente substituído por fibrocartilagem. EXEMPLO 196 Para que você compreenda a importância dos discos intercalares, vamos ver o que acontece durante a formação de uma hérnia de dis- co. À medida em que envelhecemos, os ligamentos que conectam os discos intercalares se tornam mais frágeis e ocorre a perda de elas- ticidade e de flexibilidade dos discos, tornando-os mais propensos à ruptura do anel fibroso. Quando isso acontece, o núcleo pulposo é perdido, levando ao achatamento do disco e a aproximação das vértebras proximais a esse. O deslocamento do disco de sua posição normal ocasionado pela movimentação desse pode comprimir ner- vos, produzindo fortes dores e distúrbios neurológicos. Para enten- der o que estamos falando, sugiro que observe a Figura 1. Figura 1 – Esquema mostrando a estrutura dos discos intervertebrais Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ACDF_oblique_annotated_spanish.svgLicença: Licença: criative.commons 197 TECIDO ÓSSEO O tecido ósseo é um tipo especializado de tecido conjuntivo que constitui o esqueleto humano. É um tecido rígido, porém adap- ta-se às mudanças vividas pelo organismo durante o seu desenvol- vimento. Tem função importante de suporte para os tecidos moles e proteção de órgão vitais, além de atuar como uma alavanca para o movimento voluntário, devido a sua íntima associação com a mus- culatura esquelética. Também é uma importante reserva de cálcio, fosfato e outros íons para o corpo, atuando como um sistema regulatório da concen- tração dessas moléculas no sangue. E, por fim, é capaz de absorver toxinas e metais pesados, minimizando seus efeitos adversos no or- ganismo. Como relação aos seus constituintes, é formado de células diferenciadas e pela matriz óssea. Células do tecido ósseo ◼ Células osteoprogenitoras: são derivadas das células mesen- quimais e dão origem aos osteoblastos. São fusiformes, com núcleo ovoide, eucromático e nucléolos proeminentes. En- contram-se na superfície da matriz óssea. ◼ Osteoblastos: são células cuboides ou poligonais quando ati- vas e alongadas quando inativas. O núcleo é central, eucro- mático, com nucléolo proeminente, apresenta citoplasma basófilo pela grande quantidade de retículo endoplasmático rugoso. Aparecem, ainda, vesículas carregadas de glicoprote- ínas que conferem aparência vacuolizada ao citoplasma. São responsáveis pela produção da matriz óssea, sintetizando o osteoide, que consiste em fibras colágenas tipo I, proteogli- 198 canos, glicosaminoglicanos e glicoproteínas multiadesivas, e participam de sua mineralização. Estão organizados de forma enfileirada, recobrindo a superfície da matriz e, uma vez “en- globados” pela matriz recém-sintetizada, passa a ser chama- do de osteócito. ◼ Osteócitos: São células achatadas, com pequena quantidade de retículo endoplasmático, complexo de Golgi pouco de- senvolvido e cromatina condensada; características que in- dicam baixa atividade celular. Essas células são encontradas em lacunas presentes na matriz. Cada lacuna contém apenas 1 osteócito. Dentro dos canalículos que seguem a partir das la- cunas, seus prolongamentos se conectam através de junções comunicantes, por onde trocam pequenas moléculas e íons. Os osteócitos participam da síntese e degradação da matriz óssea, atuam na homeostase do cálcio e sua morte resulta em reabsorção óssea. ◼ Osteoclastos: células móveis, gigantes, multinucleadas (po- dem conter 100 núcleos), que apresentam ramificações. O citoplasma é granuloso, com abundância de mitocôndrias e lisossomos, fracamente basófilo nos osteoclastos jovens e acidófilo nos maduros. Porções dilatadas dos osteoclastos po- dem estar presentes em áreas de reabsorção óssea; sua ativi- dade nessas regiões formam as lacunas de Howship. A ativi- dade dos osteoclastos leva a liberação de cálcio para o sangue e remodela o osso, fazendo com que os componentes da matriz se alinhem para resistir ao estiramento e a compressão. Após a reabsorção ser concluída esses entram em apoptose celular. Matriz Óssea É constituída de uma porção orgânica, o osteoide e uma por- ção inorgânica, formada pelos íons cálcio, fosfato, bicarbonato, magnésio, sódio e potássio e pequenas concentrações de citrato. O 199 cálcio e o fósforo são os mais abundantes e formam cristais com es- trutura de hidroxiapatita, que apresenta uma camada de água e íons ao seu redor, conhecida como capa de hidratação. A maior parte do colágeno presente neste tecido é do tipo I, mas existem ainda os tipos III, V, XI e XIII. As fibras colágenas se associam a hidroxiapatita conferindo dureza e resistência ao tecido ósseo. As proteoglicanos e glicosaminoglicanos suportam à com- pressão e regulam a mineralização. Já as glicoproteínas de adesão se associam às células e a matriz extracelular. O tecido ósseo armazena cerca de 99% do cálcio do corpo. Esse íon é importante para vários processos biológicos, como per- meabilidade da membrana, adesão celular, coagulação sanguínea, transmissão do impulso nervoso e contração muscular. Após a re- moção do cálcio, os ossos mantêm sua forma, porém tornam-se tão flexíveis quanto os tendões. Já a destruição do colágeno, que pode ser feita por elevação da temperatura, torna o osso tão quebradiço que, dificilmente, pode ser manuseado sem se partir. Tipos de tecidos ósseos Existem dois tipos de tecido ósseo: o imaturo, ou primário, e o maduro, ou secundário. Ambos contêm os mesmos tipos celula- res e mesmos constituintes de matriz, porém são diferentes no que diz respeito à disposição das fibras colágenas, como entenderemos abaixo. ◼ Tecido Primário ou imaturo: é o primeiro que se forma nos ossos, sendo substituído gradualmente pelo tecido secundá- rio. É também conhecido como não lamelar, devido à disposi- 200 ção sem orientação definida, das fibras colágenas. Apresenta ainda menor quantidade de minerais e de osteócitos do que o tecido secundário. É escasso no adulto, persistindo apenas próximo às suturas dos ossos do crânio, nos alvéolos dentá- rios e em pontos de inserção dos tendões. ◼ Tecido secundário ou maduro: também chamado de lamelar, por conta da organização das fibras colágenas paralelas umas às outras, em camadas concêntricas a partir da periferia, até os vasos sanguíneos, formando o sistema de Havers. O Siste- ma de Havers ou ósteon compreende uma estrutura em forma de cilindro, formado por várias lamelas ósseas concêntricas que circundam um canal central, o canal de Havers. Seu di- âmetro é bastante variável, visto que o tecido ósseo está em constante remodelação. Os canais de Havers são longitudinais com relação ao osso por onde cruzam os capilares sanguíneos e nervos. Eles se comunicam entre si e com a cavidade me- dular e superfície do osso através de canalículos transversais ou oblíquos, conhecidos como canais de Volkmann, que não apresentam lamelas concêntricas ao seu redor. Por conta de sua maior quantidade de substância fundamen- tal, o tecido primário cora-se mais com hematoxilina, enquanto o tecido secundário, mais calcificado e com maior quantidade de co- lágeno, cora-se com a eosina. O tecido ósseo é formado por regiões de osso compacto e outras de osso esponjoso, que apresenta muitas cavidades intercomunicadas. ◼ Osso compacto: também chamado de cortical, encontra-se na periferia dos ossos e tem capacidade de resistir a deforma- ções. Apresenta sistemas de Havers e canais de Havers, assim como canais de Volkmann. Possuem, ainda, lacunas entre as lamelas, que foram deixadas pelos osteócitos. As lamelas cir- cunferenciais internas ficam na porção interna do osso, junto 201 ao canal medular, enquanto as circunferenciais externas fi- cam na periferia. ◼ Osso esponjoso: também chamado de trabecular, fica na por- ção interna dos ossos. É formado por trabéculas – hastes fi- nas – de matriz óssea, que formam cavidades centrais e são importantes para resistir às tensões físicas aplicadas sobre o osso. Os ossos longos apresentam as epífises (extremidades), for- madas por osso esponjoso e a diáfise (haste) quase totalmente com- pacta, com pequena quantidade de osso esponjoso a porção mais central, delimitando o canal da medula. Já os ossos curtos têm o centro esponjoso e em seu redor fica o osso compacto. As cavidades do osso esponjoso e o canal medular da diáfi- se dos ossos longos apresentam a medula óssea, estrutura respon- sável pela produção de células do sangue. No recém-nascido, essa região tem coloração avermelhada, devido à alta concentração de hemácias. Com a idade, a atividade hematogênica reduz e o tecido vai sendo infiltrado por células adiposas, adquirindo a coloração amarela. Apesar de ser um tecido duro, é possível produzir lâminas histológicas de osso, através de dois processos: descalcificação e desgaste. Na descalcificação, o osso é colocado em uma solução áci- da para retirar os sais de cálcio. O osso fica mole o quepermite que, após inclusão em parafina, seja cortada no micrótomo. Após, pode ser feita a coloração com HE. Para a observação das células, utiliza- -se o método de desgaste (Método de Schmorl), no qual pedaços de osso compacto são lixados até uma espessura bastante fina que per- mita a passagem da luz do microscópio para a formação da imagem. 202 Tipos de ossificação – osteogênese São dois os processos de ossificação: intramembranosa ou endocondral. Veja abaixo a diferença entre elas. ◼ Ossificação intramembranosa: as células mesenquimais di- ferenciam-se em células osteoprogenitoras, que dão origem aos osteoblastos, produtores da matriz óssea. As células os- teoprogenitoras e os osteoblastos dispostos na superfície da matriz compõem a porção chamada de endósteo, região res- ponsável pela manutenção e reparo do tecido. A parte do me- sênquima que não sofre ossificação constitui o periósteo, cuja porção externa é formada de tecido conjuntivo denso não mo- delado, e a interna contém as células osteoprogenitoras, que se diferenciam em osteoblastos e atuam no crescimento e re- paro ósseo. Esse tipo de ossificação ocorre nos ossos chatos do crânio, clavícula, e parede dos ossos longos e curtos. ◼ Ossificação endocondral: ocorre sobre um molde de cartila- gem hialina, que se origina do mesênquima e assume a forma do futuro osso, porém de tamanho menor. É o tipo de ossifica- ção que ocorre em ossos curtos e longos. A formação dos ossos longos é mais complexa. Na diáfise (haste do osso) a ossifi- cação é primeiramente intramembranosa, com a formação de um colar ósseo externo, pela ação dos osteoblastos. Esse im- pede a difusão de nutrientes para o interior da cartilagem hia- lina, levando a morte dos condrócitos e formação de cavidades medulares. Os osteoclastos perfuram o colar ósseo e os vasos sanguíneos e, além disso, os nervos entram na diáfise. As cé- lulas osteoprogenitoras vindas da circulação, estabelecem o centro primário de ossificação, com a substituição do tecido cartilaginoso pelo ósseo. A diáfise aumenta em diâmetro pela deposição de matriz óssea na porção externa e reabsorção na parte interna. Posteriormente, em cada uma das epífises ósseas, irão se for- mar os centros secundários de ossificação. Esses apresentam cres- 203 cimento radial, diferente do crescimento longitudinal apresentado pelo centro primário e sua presença reduz o tecido cartilaginoso a dois locais: cartilagem articular e disco epifisário (cartilagem de conjugação). A cartilagem articular é o tecido cartilaginoso que “reveste” as articulações do corpo. Já o disco epifisário fica entre o tecido ós- seo da epífise e o da diáfise e é responsável pelo crescimento longi- tudinal do osso até a sua completa ossificação, por volta dos 20 anos de idade. Essa cartilagem apresenta 5 regiões distinguíveis: 1. zona de repouso, onde há cartilagem hialina sem alterações morfológicas; 2. zona de cartilagem seriada ou de proliferação, na qual os condrócitos estão se dividindo formando “fileiras” de células empilhadas; 3. zona de cartilagem hipertrófica, na qual os condrócitos au- mentam de volume; 4. zona de cartilagem calcificada, na qual, após a morte dos condrócitos por apoptose, ocorre mineralização; e, 5. zona de ossificação, na qual aparece tecido ósseo, uma vez que células osteoprogenitoras invadem as cavidades nas quais os condrócitos se localizavam. TECIDO SANGUÍNEO O sangue é um tipo bem especial de tecido conjuntivo, sendo considerado um “tecido líquido”. Está contido em compartimentos fechados, vasos sanguíneos e coração, que formam o sistema cir- culatório. Seu movimento é regular e unidirecional e apresenta, em média, um volume de 5 L num indivíduo adulto. Esse tecido está di- vidido em duas partes: o plasma, parte líquida onde estão suspen- sos os componentes celulares, representados por glóbulos brancos, glóbulos vermelhos e plaquetas. Todos eles são derivados de células hematopoiéticas que constituem a medula óssea. 204 Após ser tratado com um anticoagulante, como a heparina e ser centrifugado, o sangue se separa em camadas sedimentadas, o hematócrito. Nesse, podemos visualizar o plasma como uma ca- mada superior translúcida e amarelada. Além disso, os glóbulos brancos e plaquetas ocupam a camada intermediária, de cor acin- zentada; enquanto os glóbulos vermelhos, mais densos, ocupam a camada inferior, de coloração vermelha e que representa de 35 a 50% do conteúdo total de sangue. A principal função do sangue é a de transportar células de defesa, nutrientes, metabólitos e moléculas, conectando células ou sistemas que realizam a absorção e/ou síntese com aqueles que farão a recepção e/ou excreção. Entre as substâncias transportadas pelo sangue, podemos citar o oxigênio e gás carbônico, hormônios, aminoácidos e proteínas, lipídeos e açúcares. Além disso, o sangue atua como um regulador da distribuição de calor e no equilíbrio ácido-base e osmótico dos tecidos. A Figura 2 ilustra os principais componentes do sangue. Figura 2 – Principais componentes do sangue Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Components_of_blood.png Licença: criative.commons 205 Plasma É a porção aquosa do sangue, onde estão imersas proteí- nas plasmáticas, sais inorgânicos e compostos orgânicos diversos, como hormônios, vesículas lipídicas, aminoácidos, vitaminas e glicose. Íons e compostos de baixo peso molecular transitam mais facilmente entre o plasma e o líquido intersticial que compõe os te- cidos, permitindo que ambos estejam osmoticamente em equilíbrio. As proteínas presentes em maior quantidade são: albuminas, alfa, beta e gamaglobulinas, lipoproteínas e as proteínas de coagulação protrombina e fibrinogênio. Lembre-se que as albuminas são importantes para a manu- tenção da pressão osmótica do sangue e uma redução na sua con- centração sanguínea gera edema generalizado. Em 1891, o médico russo Dmitri Leonidovich Romanowsky usou uma mistura dos corantes eosina e azul de metileno em uma amos- tra de sangue. A combinação permitiu alcançar melhores resultados na visualização do que o uso dos corantes separadamente. Na oca- sião, ele conseguiu visualizar os parasitos da malária (Plasmodium sp) nos eritrócitos, feito importante para o diagnóstico dessa do- ença. Parte do parasito foi corada com uma tonalidade violeta que não podia ser atribuída diretamente à eosina ou ao azul de metileno, mas devia ser resultante da formação de um novo corante. Esse mé- todo de coloração foi batizado de Coloração de Romanowsky em sua homenagem. CURIOSIDADE 206 Eritrócitos Também conhecidos como hemácias ou glóbulos vermelhos, são células anucleadas, com grande quantidade de hemoglobina, proteína com alfa afinidade ao O2, responsável pelo seu transporte no plasma. Possuem formato de disco bicôncavo, que lhes propor- ciona uma relação favorável de área/ volume para as trocas gasosas. São células flexíveis devido à intensa polarização e despolarização dos filamentos de actina do citoesqueleto, porém, em condições normais, não deixam o sistema circulatório, como os leucócitos. A concentração normal dessas células no sangue varia entre 4 e 5,4 milhões por µL na mulher e 4,6 a 6 milhões por µL no ho- mem. Devido à hemoglobina, os eritrócitos são acidófilos, coran- do-se pela eosina. A ausência de mitocôndrias é uma característica dessas células que obtém a maior parte de sua energia da glicólise anaeróbica. São originados a partir de células hematopoiéticas da medula óssea. Durante seu desenvolvimento na medula, perdem o núcleo e outras organelas, o que restringe seu tempo de vida a 120 dias, em média. Depois desse tempo, são digeridos por macrófagos, princi- palmente no baço. A porção externa da membrana dos eritrócitos contém ca- deias de carboidratos que são especificamente herdadas e atuam como antígenos. A presença (ou ausência) dos antígenos A e B de- terminam os quatro grupos sanguíneosprincipais: A, B, AB e O. Há ainda o fator sanguíneo Rh, assim denominado porque foi identifi- cado no macaco do gênero Rhesus. Ele comporta vários antígenos, sendo três (C, D e E), bastante comuns na população humana, e o indivíduo que possui um deles é considerado Rh+. 207 Leucócitos Também conhecidos como glóbulos brancos, os leucócitos são células esféricas, incolores, com função de defesa contra infec- ções por microrganismos. Assim como os eritrócitos, são produzi- dos a partir das células hematopoiéticas pluripotentes da medula óssea, sendo também produzidos em tecidos linfoides. São trans- portados no sangue até seu local de ação, onde sofrem diapedese – passagem através das paredes dos capilares. Estão divididos em dois grandes grupos: granulócitos e agra- nulócitos. Os granulócitos apresentam núcleo irregular e grânulos citoplasmáticos. São eles os neutrófilos, eosinófilos e basófilos. Já os agranulócitos tem forma nuclear regular e ausência de grânulos no citoplasma. São eles os linfócitos e monócitos. O número de leucócitos na circulação normal de um adulto varia de 4.500 a 11.500 µL. Em caso de redução nesse número, temos uma leucopenia e, se houver um aumento, uma leucocitose. As células do sangue, geralmente, são estudadas pela técnica de esfregaço, onde uma gota de sangue é espalhada sobre uma lâ- mina. A coloração é feita com misturas especiais que contêm eosina (corante ácido), azul de metileno (corante básico) e azures (coran- tes básicos de cor púrpura). Com essas misturas de corantes, as es- truturas acidófilas ficam coradas de rosa, as basófilas de azul e as CURIOSIDADE 208 azurófilas na cor púrpura. As misturas de corantes mais utilizadas são de Leishman, Wright e Giemsa. Neutrófilos Conhecidos como polimorfonucleares, apresentam núcleo formado por dois a cinco lóbulos unidos por finas pontes de cro- matina. Os polimorfonucleares imaturos apresentam núcleo não segmentado, em forma de bastão curvo, por isso são conhecidos como bastonetes. Já os neutrófilos maduros apresentam quantidade reduzida de retículo endoplasmático rugoso, ribossomos, mitocôn- drias e complexo de Golgi. Sua principal função é a degranulação de seu conteúdo em locais de infecção, no combate à microrganismos invasores. Os grânulos presentes no citoplasma são de dois tipos: azu- rófilos, maiores e representam os lisossomos; e grânulos específi- cos, que contêm distintas moléculas, como enzimas, componentes de membrana e moléculas antioxidantes. Nos neutrófilos de mulheres, há uma pequena estrutura em forma de baqueta de tambor no núcleo. Essa consiste em um dos cromossomos X bastante condensado e, consequentemente, inativo e é conhecido como cromatina sexual ou corpúsculo de Barr. Eosinófilos São menos abundantes que os neutrófilos. Apresentam nú- cleo bilobulado, com retículo endoplasmático, mitocôndrias e com- 209 plexo de Golgi pouco desenvolvidos. Suas granulações ovoides se coram pela eosina sendo, portanto, acidófilas. Entre as substâncias secretadas pelos grânulos estão citocinas, leucotrienos, peroxida- se e neurotoxina. Além de atuarem no ataque a microrganismos, os eosinófilos induzem a degranulação de mastócitos e basófilos e, além disso, apresentam antígenos contra os linfócitos, modulando negativamente a atividade dessas células. Basófilos Apresentam núcleo volumoso, irregular, semelhante à letra “S”. Além disso, os grânulos são grandes e abundantes, podendo obscurecer o núcleo durante análise histológica. Esses grânulos são bastante eletrodensos e metacromáticos. Contém histamina, fatores quimiotáticos para eosinófilos e neutrófilos e heparina. Represen- tam cerca de 2% do total de leucócitos no sangue, sendo, portanto, de difícil visualização. Apresentam receptores para a Imunoglobuli- na-E (IgE) e liberam mediadores inflamatórios, como leucotrienos e citocinas. Linfócitos Constituem uma família de células esféricas, de tamanho va- riável, com núcleos esféricos, cromatina em grumos grosseiros e nucléolo pouco visível. O citoplasma é escasso, pobre em organelas, com discreta basofilia, corando-se de azul-claro. Pode haver grâ- nulos azurófilos. São responsáveis pela defesa imunológica do organismo, através da síntese e liberação de imunoglobulinas (linfócitos B) e 210 da resposta citotóxica ou auxiliar mediada por células (linfócitos T). Diferentemente dos outros leucócitos, os linfócitos voltam dos teci- dos para o sangue, recirculando continuamente. Monócitos São as maiores células do sangue. Apresentam núcleo excên- trico, em forma de rim ou ferradura, conforme seu amadurecimen- to. Contém dois ou três nucléolos, que podem ser visualizados no esfregaço comum. O citoplasma é vacuolizado, basófilo, corando-se de azul-acinzentado devido à presença de grânulos azurófilos bas- tante finos e dispersos por todo o citoplasma. A superfície da célula contém muitas microvilosidades e vesículas de pinocitose. Origi- nam-se das células mononucleares fagocitárias da medula óssea e dão origem aos macrófagos, células fagocíticas mais desenvolvidas. Plaquetas Resultam da fragmentação do citoplasma dos megacarióci- tos, células poliploides presentes na medula óssea. Apresentam for- ma de disco e são anucleadas. Promovem a coagulação do sangue a auxiliam na reparação da parede de vasos sanguíneos. Nos esfrega- ços de sangue, as plaquetas tendem a aparecer em grupos (agluti- nação). Em sua superfície, as plaquetas possuem glicocálix espesso, com moléculas adesivas e invaginações que aumentam a área e oti- mizam a liberação de substâncias contidas em seus grânulos. Dentre essas substâncias estão ADP, ATP, cálcio, histamina, fatores de coa- gulação, fatores de crescimento derivado de plaquetas e serotonina. Dito isto, vamos agora conhecer os tecidos musculares? 211 TECIDO MUSCULAR O tecido muscular é caracterizado por células alongadas es- pecializadas na atividade contrátil. Elas são ricas em filamentos de proteínas que interagem entre si e realizam a contração de forma dependente de ATP. Alguns de seus constituintes recebem nomes especiais: a membrana celular é chamada de sarcolema, o citosol é o sarcoplasma e o retículo endoplasmático liso, especializado no ar- mazenamento de cálcio, é o retículo sarcoplasmático. Com relação a sua função, podemos citar as seguintes: ◼ movimento do corpo, através dos ossos e das articulações; ◼ movimento de substâncias e de líquidos no interior de órgãos e vasos; ◼ regulação da posição e do volume de órgãos; ◼ produção de calor. As células musculares, também chamadas de miócitos ou fi- bras musculares, possuem origem mesodérmica e são classificadas, de acordo com suas características morfológicas, em estriadas es- queléticas, estriadas cardíacas e lisas. As características de cada um dos tecidos musculares estão resumidas no Quadro 2. Quadro 2 – Características dos diferentes tipos de músculos Características Muscular liso Estriado Cardíaco Estriado Esquelético Contração Lenta involuntária Rápida involuntária Rápida voluntária Tempo de contração Lento Rápido Rápido 212 Estrias transversais Não há Há Há Núcleo e Posição 1 / central 1 ou 2 / central Mais de um núcleo / periféricos Forma celular Fusiforme Filamentar Filamentar ramificada Forma do músculo Camadas envolvendo órgãos Formam 1 camada - miocárdio Feixes bem definidos Fonte: FIORENZA, N. (org.) (2020). Como você deve saber, os miócitos são constituídos de fila- mentos de actina e miosina – contração, além de filamentos inter- mediários de desmina. Apresentam lâmina basal associada e fibras reticulares compondo a matriz extracelular, cujos componentes são secretados pelas próprias células musculares e auxiliam na adesão entre elas. O grau de contração muscular depende de dois fatores: a in- tensidade do estímulo e a quantidade de fibras estimuladas. Dessa forma, somente ocorrerá contração quando o estímulo nervoso tiver intensidade suficiente para desencadear em um númerosig- nificativo de fibras. Tecido muscular liso É formado pela associação entre miócitos fusiformes, de comprimento variado, com núcleo central alongado, como pode ser observado na Figura 3. Além disso, possui citoplasma perinuclear rico em ribossomos, RER, complexo de Golgi, mitocôndrias e glico- gênio. Apresenta vesículas endocíticas e cavéolas, devido à intensa atividade pinocítica para a entrada de cálcio. 213 Os miócitos contém pouco REL, o qual não armazena cálcio neste tecido. Suas miofibrilas (filamentos contráteis) estão dispos- tas em diferentes planos e, por isso, não são visualizadas aqui as es- triações características do tecido muscular estriado. Os corpos den- sos são especializações desse tecido que sustentam as miofibrilas de actina e miosina, em forma de redes no citoplasma e no sarcolema. Figura 3 – Estrutura e exemplos dos tipos de músculo Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Types_Of_Muscle.jpg Licença: criative.commons As características desse tecido são bastante variáveis, de- pendendo do órgão ao qual está associado, do tipo de resposta aos estímulos e da inervação à que é exposto. As miofibrilas finas e grossas do músculo liso são diferentes daquelas do tecido estriado, tanto na sua composição, quanto na sua estrutura. Os filamentos finos são formados pela actina, caldesmona e calponina, enquan- to os filamentos grossos são constituídos de moléculas de miosina II, as quais se orientam de forma a que os filamentos finos sejam 214 tracionados por toda a sua extensão. Caldesmona e calponina de- sempenham o papel da troponina do músculo estriado, bloqueando o local de ligação da actina com a miosina, de forma independente de cálcio. O músculo liso pode ser dividido em multiunitário e unitário. O mul- tiunitário é composto por fibras musculares separadas e discretas, o que garante que cada fibra contraia de forma independente, sendo cada uma delas inervada por uma única terminação nervosa. Como exemplo, podemos citar o músculo ciliar do olho, a íris, músculos eretores dos pelos, entre outros. Enquanto isso, o músculo liso uni- tário é formado por centenas ou milhares de fibras musculares que contraem como uma única estrutura. Pode ser encontrado na parede da maioria dos órgãos, como intestino, útero e ductos biliares. Já na coloração com HE, o citoplasma dessas células fica cora-se de rosa, visto que actina e miosina estão presentes e interagem com a eosina. Essa coloração de hematoxilina férrica permite a visualização dos corpos densos. Tecido estriado esquelético e cardíaco O tecido muscular estriado é formado por fibras musculares cilíndricas, alongadas, que apresentam estrias transversais e que são resultado do arranjo entre os filamentos finos de actina e os filamentos grossos de miosina em uma estrutura conhecida como sarcômero. Ele está dividido em tecido estriado esquelético e tecido estriado cardíaco, que vamos conhecer a partir de agora! DEFINIÇÃO 215 Tecido estriado esquelético O termo “esquelético” se deve à sua localização, associada ao esqueleto ósseo. Este tecido apresenta células grandes, alongadas e cilíndricas, multinucleadas, com núcleos periféricos e abundan- tes miofibrilas. A multinucleação se deve à fusão de centenas de mioblastos – células precursoras – durante a formação dos mió- citos. O músculo esquelético possui células com pequena quan- tidade de RER e ribossomos, porém o retículo sarcoplasmático é bastante desenvolvido e especializado no armazenamento de íons Ca+2. As mitocôndrias são abundantes e, no citoplasma, podemos identificar gotículas lipídicas, glicogênio e pigmentos de mioglobi- na. O glicogênio serve de reserva energética para a célula, enquanto a mioglobina, uma proteína que confere a coloração vermelho escu- ra de algumas fibras musculares, serve de depósito de oxigênio. Os filamentos de actina e miosina encontram-se envoltos por invagi- nações do sarcolema, cisternas do retículo sarcoplasmático e pelas mitocôndrias. Dessa maneira, as fibras estriadas esqueléticas apresentam um diâmetro que varia de 10 a 100 µm. Seu diâmetro depende de uma série de fatores, como localização, idade, sexo, estado nutri- cional e treinamento físico. O aumento da musculatura em função do exercício físico se deve à formação de novas miofibrilas, com consequente aumento do diâmetro das fibras – hipertrofia. Observe o músculo estriado esquelético detalhado na Figura 4. 216 Figura 4 – Músculo estriado esquelético Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Figura_3_- _M%C3%BAsculo_Esquel%C3%A9tico.JPG Licença: criative.commons Na imagem acima você pode observar: 1. fibra vista longitudinalmente; 2. tecido conjuntivo (endomísio); 3. fibra vista transversalmente; 4. núcleo da fibra muscular. DICA 217 Organização do tecido muscular estriado esquelético As fibras musculares estão organizadas em feixes, sendo o conjunto de feixes envolvidos por tecido conjuntivo denso não mo- delado, conhecido como epimísio. Dessa camada partem inúmeros septos formados por tecido conjuntivo frouxo que separam os fei- xes no interior do músculo. Esses septos compreendem o perimísio, que envolve cada feixe. Dentro do feixe, cada fibra é recoberta pelo endomísio, formado pela lâmina basal, fibras reticulares e poucos fibroblastos. O endomísio une e ancora as fibras musculares e contém va- sos linfáticos e sanguíneos e axônios, sendo importante para a nu- trição e inervação dessas células. Sua função também é fundamental para permitir que a contração gerada em células individuais se pro- pague para todo o músculo e seja transmitida a outras estruturas, como ligamentos, tendões e ossos. Na região de transição entre o músculo e o tendão, ocorre o afinamento das fibras musculares e o colágeno avança inserindo-se em dobras do sarcolema. A Figura 5 ilustra, de maneira completa e didática a organiza- ção estrutural de um músculo estriado esquelético. 218 Figura 5 – Estrutura do músculo estriado esquelético Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:1007_Muscle_Fibes_ (large)_esp.jpg Licença: criative.commons 219 Músculo estriado cardíaco A musculatura cardíaca é formada por células alongadas, ra- mificadas e cilíndricas, conhecidas como cardiomiócitos. Apresen- tam um ou dois núcleos em posição central e, assim como as fibras musculares esqueléticas, também apresentam estriações transver- sais, devido à presença dos sarcômeros. As fibras se fixam umas às outras por meio de junções celu- lares complexas e são circundadas por uma fina camada de tecido conjuntivo – o endomísio – rico em vasos sanguíneos. Já o sarco- plasma apresenta um grande número de mitocôndrias e de mioglo- binas, que estão justificadas pelo alto consumo de oxigênio molecu- lar. Há ainda gotículas de gordura e depósitos de glicogênio. Durante o envelhecimento, podemos encontrar depósitos de lipofuscina próximos ao núcleo celular. As fibras musculares dos átrios são menores do que a dos ventrículos e atuam no controle da pressão arterial. Elas armaze- nam grânulos contendo o peptídeo natriurético atrial, o apresenta em ação hormonal, reduzindo a reabsorção de sódio e água nos tú- bulos renais. Ao microscópio de luz, podemos identificar linhas transver- sais retas ou em forma de escada, fortemente coráveis, em inter- valos regulares ao longo da fibra. Essas estruturas são conhecidas como discos intercalares e são exclusivas desse tecido (Figura 6). 220 Figura 6 – Estrutura da fibra muscular cardíaca Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cardiac_Muscle.png Licença: criative.commons Os discos intercalares representam complexos formados por vários tipos de junções celulares, como desmossomos, junções de adesão e interdigitações que impedem a separação das células du- rante o batimento cardíaco e junções comunicantes que transferem 221 íons e pequenas moléculas entre células adjacentes.A presença de junções comunicantes é vital para a propagação intercelular da des- polarização, que ocorre em forma de sincício e consequente sincro- nização da contração. As junções de adesão estão presentes também na membrana lateral das fibras, ancorando os filamentos de actina. A contração é involuntária, regulada pelo sistema nervoso autônomo (SNA) simpático e parassimpático. Porém, além do estí- mulo neural, existem células musculares modificadas, as células de Purkinje, especializadas na geração e na condução da despolariza- ção, localizadas no nodo sinoatrial e no nodo paraventricular. Elas estão conectadas por muitas junções comunicantes e sua atuação permite que as contrações dos átrios e ventrículos ocorram em uma sequência específica, permitindo que o coração exerça sua função. Vamos conhecer outro tecido? Esse é formado por células bem características e que são capazes de transmitir impulsos nervosos. TECIDO NERVOSO E SEUS CONSTITUINTES O tecido nervoso é um tecido de comunicação, sensível a es- tímulos que se originam fora ou dentro do organismo. Tem origem ectodérmica, encontra-se espalhado pelo corpo, porém em algumas regiões forma estruturas, como o encéfalo e a medula espinal. Esses dois órgãos, juntamente com o sistema fotorreceptor, compreen- dem o Sistema Nervoso Central (SNC), enquanto gânglios e nervos formam o Sistema Nervoso Periférico (SNP). Ele é constituído de dois tipos celulares: os neurônios, que emitem longos prolonga- mentos, e as células gliais ou neuroglia, que apresentam diferentes funções. Na análise microscópica do SNC, podemos identificar uma porção de coloração cinza, formada pelos corpos celulares dos neurônios e células gliais, conhecida como substância cinzenta. É 222 também possível identificar a substância branca, constituída pelo prolongamento dessas células. Seu nome deve-se a presença de grande quantidade de mielina (de coloração esbranquiçada) reves- tindo esses prolongamentos. É importante destacarmos que o tecido nervoso recebe infor- mações do meio externo, através dos sentidos, e do meio interno, os chamados estímulos. Processa essas informações, inicia e controla uma resposta. Dentre as suas funções estão organizar e coordenar direta ou indiretamente o funcionamento de quase todas as funções do organismo, tais como funções motoras, intelectuais, viscerais, endócrinas e reprodutivas e as condições internas do corpo. Tra- taremos agora da morfofisiologia de seu principal constituinte, o neurônio. Neurônios São as células responsáveis pela transmissão da informa- ção, através da geração de potenciais de ação e liberação de neuro- transmissores e neuromoduladores, ou seja, conseguem converter um estímulo elétrico em estímulo químico. A estrutura dessa célula pode ser bastante variável (Figura 7), porém apresentam-se dividi- das da seguinte forma: ◼ corpo celular, soma ou pericário: porção central esférica, alongada ou piriforme que contém o núcleo e um sistema de organelas. É daí que partem os prolongamentos e, assim, como os dendritos, pode receber estímulos. ◼ dendritos: prolongamentos bastante ramificados, especiali- zados na recepção dos estímulos do meio externo, de células sensoriais ou de outros neurônios. 223 ◼ axônio: prolongamento único, ramificado na porção terminal e especializado na condução do estímulo para outras células (nervosas, glandulares ou musculares). Figura 7 – Estrutura do neurônio Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:1206_The_Neuron.jpg Licença: criative.commons Classificação dos neurônios De acordo com o número de prolongamentos, os neurônios podem ser classificados em: 224 ◼ pseudounipolar: são dois prolongamentos que se fundem próximo ao corpo do neurônio. As ramificações terminais da periferia recebem os estímulos que passam ao prolongamento superior, sem passar pelo pericário, que farão sinapse no SNC. Exemplos desses são os neurônios sensoriais. ◼ bipolares: apresentam um dendrito e um axônio. Ocorrem, por exemplo, na retina e na mucosa olfatória. ◼ multipolares: apresentam mais de dois prolongamentos. Re- presentam a maioria dos neurônios. Com relação à sua função, os neurônios são divididos em: ◼ sensoriais ou aferentes: recebem o estímulo e o conduzem ao SNC; ◼ interneurônios: são menores e estabelecem conexões entre os neurônios. Podem ser bi ou multipolares; ◼ motores ou eferentes: conduzem o estímulo para os efetores. Originam-se no SNC e são do tipo multipolares. Algumas regiões do cérebro, como o bulbo olfatório e o giro dentea- do do hipocampo, apresentam células-tronco onipotentes, capazes de se dividir e de gerar novos neurônios, repondo células danifica- das. Essas células expressam a nestina, um filamento intermediário que serve de marcador histoquímico na identificação dessas. EXEMPLO 225 Além dos neurônios, no sistema nervoso encontramos as cé- lulas da glia (neuroglia), também chamadas de células gliais. Vamos conhecê-las. Células gliais A neuróglia ou células gliais compreendem células especia- lizadas em diferentes funções, que atuam na manutenção de um microambiente favorável a atividade neuronal, além de proteção e defesa contra microrganismos. Estima-se que, no SNC, para cada neurônio existam 10 células gliais. Elas são de difícil visualização em lâminas do tecido nervoso, devendo-se utilizar métodos de impreg- nação pela prata ou pelo ouro para identificação de sua morfologia. Adiante, falaremos de cada uma dessas células e suas principais ca- racterísticas. Astrócitos São as maiores e mais numerosas células gliais. Apresentam múltiplos prolongamentos, núcleo grande, ovoide, cromatina frou- xa e nucléolo central. O citoplasma é rico em filamentos interme- diários exclusivos dessas células, constituídos pela proteína fibrilar ácida glial (GFAP do inglês glial fibrillary acidic protein). De acordo com o comprimento de seus prolongamentos, po- dem ser do tipo fibroso ou protoplasmático. Os fibrosos têm pro- longamentos menos abundantes, mais longos e ricos em GFAP e são encontrados na substância branca, enquanto os protoplasmáticos são mais abundantes e curtos e, além disso, localizam-se na subs- tância cinzenta. 226 Os astrócitos apresentam uma lâmina basal e oferecem su- porte físico e metabólico aos neurônios. Seus prolongamentos cir- cundam vasos sanguíneos e a pia-máter, uma camada fina de tecido conjuntivo que reveste o SNC. Através dessa conexão, os astrócitos captam e enviam os nutrientes sanguíneos para os neurônios, en- quanto retiram íons e neurotransmissores em excesso no fluído ex- tracelular. Além disso, esse revestimento vascular, juntamente com a existência de uma lâmina basal contínua, reduz a permeabilidade do endotélio dos vasos, formando uma barreira hematoencefálica. Quando ocorre a morte de neurônios no SNC, os espaços dei- xados por esses são ocupados pela proliferação e pelo aumento de volume dos astrócitos, num processo conhecido como gliose. Na superfície do cérebro, os prolongamentos dos astrócitos protoplas- máticos formam uma camada, a glia limitante, uma barreira rela- tivamente impermeável. Já a glândula pineal, a hipófise posterior e partes do hipotálamo não apresentam a barreira hematoencefálica, o que torna os capilares bastante permeáveis. Oligodendrócitos Presentes na substância cinzenta e substância branca do SNC, os oligodendrócitos apresentam soma mais arredondado, com pou- cos prolongamentos, núcleo heterocromático, organelas citoplas- máticas abundantes e ausência de filamentos intermediários e lâ- mina basal. Na substância cinzenta estão próximos ao pericário dos neurônios, sendo afetados por suas alterações químicas e ajudam a controlar o pH do meio extracelular proximal. Na substância bran- ca, seus prolongamentos envolvem segmentos axonais de vários neurônios que constituem a bainha de mielina. Essa estrutura não é contínua, formando regiões entre dois segmentos em queo axônio está exposto – os nódulos de Ranvier. 227 Para uma melhor identificação dos oligodendrócitos, deve-se uti- lizar a coloração imunocitoquímica para proteínas relacionadas a bainha de mielina, que são exclusivas dessas células, como a prote- ína básica da mielina. Já para a visualização da bainha de mielina no tecido nervoso, é necessário fixar o material biológico com tetróxi- do de ósmio, antes da desidratação. Micróglia São as menores células presentes na substância cinzenta e na substância branca. Apresentam prolongamentos curtos e irre- gulares, com espículas na extremidade. Com HE o núcleo aparece alongado e escuro, devido à cromatina condensada. São células fa- gocíticas, apresentadoras de antígenos, que liberam citocinas infla- matórias e limpam os restos celulares após uma lesão no SNC. Ori- ginam-se de precursores provenientes da medula hematopoiética. Sua identificação histológica é possível através da coloração imu- nocitoquímica para a proteína vimentina, que forma os filamentos intermediários dessa célula. Células Ependimárias São células epiteliais cúbicas ou colunares, dispostas em fi- leira, que revestem os ventrículos do cérebro - plexo coroide - e o canal central da medula espinal. Apresentam microvilos e podem ser ciliadas, contribuindo para síntese e movimentação do líquido cefalorraquidiano. O núcleo é ovoide, basal, com cromatina con- densada. Apresentam desmossomos, mas não lâmina basal. Seus prolongamentos invadem o tecido nervoso, misturando-se com os prolongamentos astrocíticos. DICA 228 Células satélites e células de Schwann Estão presentes no SNP. As células satélites localizam-se ao redor dos neurônios que constituem os gânglios nervosos. São cé- lulas achatadas, pequenas, com núcleo escuro e heterocromático e, além disso, possuem GFAP e lâmina basal na face externa. Apresen- tam funções semelhantes aos astrócitos do SNC, mantendo um mi- croambiente favorável ao redor nos neurônios, promovendo trocas metabólicas e isolamento elétrico. No sistema digestório, podem atuar na neurotransmissão e na regulação do sistema imune. As células de Schwann são alongadas, com poucas mito- côndrias e complexo de Golgi pouco desenvolvido. Contém GFAP e apresentam lâmina basal externa. Possuem a mesma função dos oligodendrócitos do SNC, porém cada célula se enrola totalmente em um segmento ao redor de um único axônio, compondo a bainha de mielina desse (que você poderá observar mais a frente, na figura 8). As incisuras de Schmidt-Lanterman são fendas oblíquas presen- tes em cada segmento da bainha de mielina, formadas pela deposi- ção do citoplasma da célula de Schwann. Os nódulos de Ranvier são parcialmente revestidos por projeções do citoplasma dessas células. Enquanto lesões no corpo celular causam a morte do neurônio, da- nos aos seus prolongamentos podem ser reparados. As redes neu- ronais são capazes de se reorganizar após uma lesão, num processo conhecido como plasticidade sináptica. Novas sinapses são estabe- lecidas com o crescimento de novos prolongamentos. Com relação aos oligodendrócitos, sua sobrevivência irá depender de sinal en- viado pelos axônios. Isso porque, se perdem essa comunicação, os oligodendrócitos entram em apoptose celular. DICA 229 SISTEMA NERVOSO CENTRAL E SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO Sistema nervoso central (SNC) É constituído pelo cérebro, cerebelo e medula espinal. Como não tem tecido conjuntivo associado, o SNC tem a consistência de uma massa mole. Como já foi dito anteriormente, é possível iden- tificar duas porções bem definidas no SNC: a substância branca, que corresponde aos axônios mielinizados, oligodendrócitos, e ou- tras células gliais; e a substância cinzenta, formada pelo corpo dos neurônios, dendritos, porção inicial dos axônios e células gliais. A substância branca ocupa a porção mais central dessas estruturas, onde existem alguns grupos de neurônios isolados, que formam os núcleos, como o núcleo do trato solitário e o núcleo accumbens. No cerebelo e cérebro, a substância cinzenta forma, superficialmente, o córtex cerebelar e cerebral, respectivamente. Sistema Nervoso Periférico É formado por nervos, gânglios e terminações nervosas. Os nervos são feixes de fibras nervosas, envoltas em tecido conjuntivo. Já as fibras nervosas são formadas pelos axônios do tecido nervo- so. Esses são envolvidos por dobras das células de Schwann (no SNC são os oligodendrócitos). Além disso, as fibras amielínicas são com- postas de axônios de pequeno calibre e apresentam uma única do- bra; nesse caso, o impulso nervoso é conduzido lentamente através da fibra. Uma única célula de Schwann pode envolver várias fibras amielínicas. 230 Enquanto isso, nervos são agrupamentos de fibras em fei- xes. Devido à mielina e aos colágenos, são esbranquiçados, exceto aqueles que só contêm fibras amielínicas. Isso porque eles fazem conexão entre os centros nervosos, os órgãos de sensibilidade e as células efetoras, presentes em músculos e glândulas. Fora do SNC existem agrupamentos de neurônios, os gân- glios. São normalmente órgãos esféricos, protegidos por uma cáp- sula de tecido conjuntivo e associados aso nervos. Podem ser senso- riais, quando recebem fibras aferentes que se deslocam em direção ao SNC; cranianos, quando estão associados aos nervos cranianos; ou espinhais, quando presentes nas raízes dorsais dos nervos espi- nhais. Agora vamos entender como os tecidos que estudamos se re- lacionam e se organizam para formar os órgãos e sistemas. Come- çaremos pelo sistema tegumentar, no qual conheceremos a histolo- gia da pele e anexos. SISTEMA TEGUMENTAR A pele é uma estrutura formada pela epiderme, de origem ec- todérmica, a derme, de origem mesodérmica e seus anexos, como unhas, pelos, glândulas sebáceas, glândulas sudoríparas e glându- las mamárias. Esses elementos, juntos, constituem o sistema tegu- mentar (Figura 8). A epiderme constitui-se de um epitélio estratificado pavi- mentoso queratinizado, enquanto a derme é formada por tecido conjuntivo. Sendo o maior órgão do corpo humano – pode repre- sentar 16% do peso corporal –, a pele não é uma estrutura homogê- nea, apresentando diferenças de acordo com sua localização. Locais que sofrem maior impacto, como a palma das mãos, planta dos pés e 231 algumas regiões de articulação, possuem várias camadas de células epidérmicas e camada superficial de queratina mais espessa, sendo chamada de pele grossa. Essa região não possui pelos, nem glându- las sebáceas, porém é rica em glândulas sudoríparas. O restante do corpo é revestido pela pele fina, que apresenta epiderme com pou- cas camadas de células e delgada camada de queratina. Figura 8 – Esquema do sistema tegumentar Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DiagramaPeleHumana.jpg Licença: criative.commons 232 São inúmeras as funções dessa estrutura, dentre as quais po- demos citar: proteção contra a desidratação e o atrito, percepção do meio, através de suas terminações nervosas, termorregulação, excreção de substâncias, produção da vitamina D e barreira física e imunológica contra microrganismos. Epiderme Esse epitélio estratificado apresenta cinco camadas de células na pele grossa: camada basal, espinhosa, granulosa, lúcida e córnea. Já na pele fina, as camadas granulosa e lúcida geralmente estão au- sentes e a córnea é bastante reduzida. Cada uma das camadas está descrita a seguir. ◼ Camada basal: é também chamada de camada germinativa devido à grande quantidade de células-tronco da epiderme. São células colunares ou cuboides, basófilas, conectadas à membrana basal. Apresentam intensa divisão celular sendo, portanto, responsáveis pela renovação do tecido. Sintetizam os tonofilamentos (filamentos intermediários que constituem a queratina), que vão se tornando mais numerosos à medida que a célula se desloca para a superfície. ◼ Camada espinhosa: células cuboides ou levemente achata- das, núcleo central, citoplasma rico em tonofilamentos,que mantêm as células unidas entre si através dos desmossomos. A interação entre essas duas estruturas permite maior coesão entre as células e resistência ao atrito. ◼ Camada granulosa: células poligonais achatadas, com núcleo central e citoplasma rico em grânulos basófilos e grânulos la- melares – compostos de discos lamelares que se fundem com a membrana plasmática para liberar seu conteúdo lipídico no meio intercelular. Os lipídios se depositam entre as células, formando uma barreira contra a penetração de substância e à 233 perda de água. Na camada granulosa encontram-se termina- ções nervosas livres de fibras amielínicas, associadas a noci- cepção (dor). ◼ Camada lúcida: é mais evidente na pele grossa. Apresen- ta uma camada de células achatadas, eosinófilas, com cito- plasma e organelas digeridos por enzimas lisossomais – zona translúcida. ◼ Camada córnea: constituída por células achatadas, mortas e sem núcleo. De espessura variável, é quase que totalmente composta de queratina. Aqui não há presença de desmosso- mos e as células descamam continuamente. Células epidérmicas As diferentes camadas epidérmicas apresentam composições celulares distintas. As características de cada célula estão detalha- das abaixo. ◼ Melanócitos: encontram-se na junção da epiderme com a derme, na camada basal. São células que apresentam longos prolongamentos, citoplasma claro e núcleo ovoide. Apesen- tam melanossomas que são vesículas em que ocorre a produ- ção da Melanina a partir do aminoácido tirosina, pela ação da enzima tirosinase. Lembre-se que a melanina é um pigmento de coloração marrom-escuro que se concentra sobre o núcleo da célula, protegendo o material genético da radiação ultra- violeta. Uma vez formados, os grânulos de melanina migram pelos prolongamentos dos melanócitos e a melanina é trans- ferida para os queratinócitos. ◼ Queratinócitos: encontram-se na porção superior da cama- da espinhosa. São células pavimentosas que contém grânulos de querato-hialina, que sintetizam e armazenam proteínas envolvidas na queratinização, além de serem responsáveis pelo aspecto granuloso do seu citoplasma. Os queratinóci- 234 tos funcionam como depósitos de melanina e contêm maior quantidade desse pigmento do que os melanócitos. São, ainda, responsáveis pela síntese de colesterol, ácidos graxos livres e de lipídeos complexos que são exocitados para os espaços in- tercelulares, formando uma barreira impermeável à perda de água. ◼ Células de Langerhans: localizam-se em toda a epiderme, entre os queratinócitos, sendo mais frequentes na camada es- pinhosa. São células muito ramificadas, com prolongamentos dendríticos, citoplasma claro e núcleo ovoide. As células de Langerhans, captam, processam e apresentam os antígenos estranhos da pele, para os linfócitos T na própria epiderme ou em linfonodos regionais. Por seu papel imunológico, estão envolvidas nas reações imunitárias, como dermatites e na re- jeição de transplantes cutâneos. ◼ Células de Merkel: Localizam-se na parte profunda da epi- derme, na camada basal e aparecem presas aos queratinócitos através dos desmossomos. São semelhantes aos melanócitos em sua morfologia, porém mais escassas e de difícil visuali- zação. Apresentam núcleo volumoso, filamentos de queratina e citoplasma rico em vesículas neuroendócrinas. Na sua base, encontram-se junções sinápticas, com terminações nervosas responsivas a estímulos mecânicos sendo, portanto, consi- deradas células mecanorreceptoras. São mais abundantes na pele grossa, principalmente nas pontas dos dedos, e na base dos folículos pilosos. Derme Representa o tecido conjuntivo entre a epiderme e o tecido subcutâneo ou hipoderme. É bastante irregular, principalmente na pele grossa, devido à presença das papilas dérmicas (projeções da derme para a epiderme), e das cristas epidérmicas (projeções da epiderme para a derme). Apresenta duas camadas de limites pouco distinguíveis: a camada papilar, mais superficial e a reticular, mais profunda. Vamos entender essas camadas. 235 ◼ Camada papilar: camada mais fina, constituída de tecido con- juntivo frouxo e corresponde às papilas dérmicas. Apresenta fibrilas de colágeno, dispostas em diferentes sentidos, res- ponsáveis por prender a derme à epiderme e pequenos vasos sanguíneos responsáveis pela nutrição e oxigenação da epi- derme. ◼ Camada reticular: mais espessa, constituída de tecido con- juntivo denso. Ambas as camadas da derme são compostas de fibras elásticas que conferem a elasticidade da pele, assim como vasos sanguíneos e linfáticos, terminações nervosas sensoriais, glândulas sebáceas e sudoríparas e anexos epidérmicos. Algumas regiões da derme con- têm células musculares lisas, como é o caso das aréolas mamárias e do escroto, e fibras musculares esqueléticas, como ocorre na face. Anexos cutâneos Pelos São estruturas finas e queratinizadas que se desenvolvem nos folículos pilosos, invaginações da epiderme que alcançam a hipo- derme. Sua cor, tamanho e disposição variam nas diferentes etnias e de acordo com a região do corpo. São abundantes na pele fina do couro cabeludo e ausentes nos lábios, glande, pequenos lábios, nas porções laterais das mãos e dos pés e na pele grossa. São estrutu- ras que crescem descontinuamente, intercalando fase de repouso e fase de crescimento. As características dos pelos e regiões do corpo, como a face e o púbis, são influenciadas pelos hormônios sexuais. O folículo piloso apresenta uma região terminal dilatada que constitui o bulbo piloso, cuja proliferação de suas células centrais 236 dá origem a raiz do pelo. Em certos tipos de pelos grossos as células centrais da raiz dão origem a células grandes, vacuolizadas e que formam a medula do pelo. Ao redor dessas, diferenciam-se célu- las mais queratinizadas e compactas, que formam o córtex do pelo. Externo ao córtex está a cutícula do pelo, formada por células mais fortemente queratinizadas em forma de escamas. Unhas São placas de células queratinizadas, localizadas na porção dorsal das falanges terminais dos dedos. Sua porção mais proximal é a raiz da unha, onde ocorre sua formação. As células epiteliais lo- calizadas na região da raiz se proliferam e se queratinizam gradati- vamente, dando origem a uma placa córnea. Essas placas tornam- -se compactas e se aderem fortemente umas às outras, formando a unha. A cutícula da unha é formada por células epiteliais convencio- nais que se tornam mais queratinizadas. Glândulas sebáceas São glândulas presentes na derme, cujo ducto excretor geral- mente desemboca no folículo piloso, podendo excretar diretamen- te na superfície epidémica, em regiões sem pelos. Sua distribuição acompanha a dos pelos, ou seja, abundante no couro cabeludo e au- sente nas palmas das mãos e plantas dos pés. É importante que você saiba que são glândulas exócrinas, acinosas e holócrinas. Seus ácinos são formados por células epite- liais que se tornam mais arredondadas e o núcleo, gradualmente, desaparece à medida que acumulam o sebo em seu interior. Lem- CURIOSIDADE 237 bro a você que o sebo é uma secreção oleosa, rica em ácidos graxos, triglicerídeos e ésteres que contêm, ainda, os restos celulares das células centrais da glândula que se romperam. Ele é responsável por lubrificar a superfície da pele e do pelo, protegendo-os e reduzindo a perda de água. A secreção sebácea é grandemente aumentada durante a puberdade, em função da produção acelerada dos hormônios sexuais. Qualquer obstrução no fluxo de sua secreção para a superfície pode causar uma inflamação crônica, conhecida como acne. Glândulas sudoríparas Estão distribuídas pela superfície do corpo, exceto nos lábios, clitóris, pequenos lábios, glande e superfície interna do prepúcio. São abundantes nas palmas das mãos e plantas dos pés e sua porção secretora situa-se profundamente abaixo da derme – na hipoder- me. As glândulas sudoríparas são do tipo exócrinas, tubulares sim- ples enoveladase merócrinas. Além disso, a parte secretora é composta de células escuras, produtoras de glicoproteínas, e células claras responsáveis pela se- creção aquosa do suor. Lembre-se que as células mioepiteliais au- xiliam na liberação de seu conteúdo. O ducto da glândula abre-se na superfície da pele e é constituído de epitélio cúbico estratificado 238 que reabsorve a maior parte dos íons e excretam substâncias como a ureia e o ácido lático. Sistema circulatório O sistema circulatório é composto pelos sistemas vascular, formado pelo coração, artérias, veias e capilares, e o sistema linfá- tico, composto de capilares linfáticos, que desembocam em grandes veias próximas ao coração. Sistema vascular A função primordial do sistema vascular é o transporte de nutrientes e de oxigênio a todas às células do corpo. Além disso, o sangue é responsável pelo transporte de hormônios, fatores de co- agulação, metabólitos, células de defesa, dissipação do calor e con- tribui, também, para a manutenção da homeostase do organismo. Fique atento(a), pois o coração funciona como uma câmara contrátil que bombeia e impulsiona o sangue através das artérias. Essas são vasos ocos que conduzem o sangue, na grande circulação, para órgãos e tecidos, entregando às células os nutrientes e o oxigê- nio necessários ao seu metabolismo. As artérias também são responsáveis pelo transporte de san- gue desoxigenado do coração até os pulmões, na pequena circula- ção. Já as veias são vasos aferentes, ou seja, trazem o sangue a par- tir do corpo, de volta ao coração; junto com as artérias compõem a macrocirculação. Além disso, os capilares formam uma rede com- 239 plexa de vasos de diâmetro reduzido que se aproximam das células teciduais e realizam o intercâmbio de moléculas com essas, através de paredes mais permeáveis. Não se esqueça que os capilares são estruturas microscópicas e constituem a microcirculação. Coração O coração é um órgão muscular, de capacidade contrátil, de- vido à presença dos cardiomiócitos. Apresenta-se dividido em 4 câ- maras: 2 átrios e 2 ventrículos. Suas paredes são formadas por três túnicas: endocárdio, miocárdio e pericárdio. Além disso, há uma região central, fibrosa, onde se inserem as fibras musculares e as válvulas que separam os átrios dos ventrículos. Dito isto, vamos conhecer as três túnicas que compõem as paredes do coração. ◼ Endocárdio: é a camada mais interna, formada pelo endotélio. Está associada ao tecido conjuntivo frouxo, que se divide em duas camadas: a subendotelial, que contém fibras elásticas e células musculares lisas, e a subendocárdica, onde se encon- tram pequenos vasos sanguíneos e nervos. ◼ Miocárdio: camada intermediária, mais espessa, formada pelo músculo estriado cardíaco e responsável pelo bombea- mento do sangue. As fibras musculares encontram-se orien- tadas em muitas direções. Nesta camada, encontra-se o nodo sinoatrial e o marcapasso cardíaco, com células diferenciadas, especializadas na geração do impulso elétrico. São, em média, 70 despolarizações por minuto que se propagam por feixes es- pecíficos até o nodo atrioventricular e daí para os ventrículos. ◼ Pericárdio: camada serosa que reveste externamente o co- 240 ração. Composta de tecido conjuntivo frouxo, o epicárdio, e epitélio simples pavimentoso, o mesotélio. O ínfimo espaço entre as duas camadas contém pequena quantidade de líquido de consistência serosa, que possibilita o movimento de con- tração/distensão do coração. A camada subepicardial contém vasos sanguíneos e linfáticos e fibras nervosas. Nos átrios, por causa do fluxo turbulento do sangue, o endo- cárdio é espesso, enquanto nos ventrículos o miocárdio é mais de- senvolvido para a propulsão do sangue para fora do coração. É importante destacarmos que no endocárdio a porção cen- tral, constituída de tecido conjuntivo denso não modelado, forma um esqueleto fibroso que atua na sustentação dos tecidos e como um isolante elétrico entre as fibras que compõem os átrios e os ven- trículos. Além disso, as válvulas são extensões desse esqueleto fi- broso e contêm fibras elásticas e colágenas, que impedem o retorno do sangue para os átrios durante a contração ventricular e para os ventrículos após sua saída do coração. Artérias e veias Assim como o coração, os vasos sanguíneos, de forma geral, também são formados por três camadas ou túnicas: íntima, média e adventícia. Alguns componentes podem estar ausentes ou variar em sua estrutura, de acordo com o diâmetro do vaso ou se são veias ou artérias. Dito isto, vamos conhecer as túnicas que formam os vasos sanguíneos. 241 ◼ Túnica íntima: formada pelas células endoteliais, pela ca- mada subendotelial de tecido conjuntivo frouxo e pela lâmi- na elástica interna. Essa última só está presente nas artérias e apresenta fenestras que permitem que tornem o tecido mais permeável à molécula, possibilitando assim a nutrição das camadas mais profundas da parede do vaso. As veias que transportam o sangue, a partir dos membros superiores e in- feriores, apresentam pregas na túnica íntima que funcionam como válvulas que impedem o refluxo do sangue. A presença dessas válvulas é fundamental, visto que esse retorno sanguí- neo ocorre contra a gravidade. ◼ Túnica média: constituída por células musculares lisas, orga- nizadas concentricamente, em espiral. Entre as células, pode- mos observar uma quantidade variável de MEC, composta de fibras e lamelas elásticas fenestradas, fibras reticulares, pro- teoglicanos e glicoproteínas. Além disso, nas artérias há uma camada mais delgada de fibras elásticas que separa a túnica média da adventícia. ◼ Túnica adventícia: formada por tecido conjuntivo denso não modelado e tecido conjuntivo frouxo. Seus principais cons- tituintes são colágeno tipo I e fibras elásticas, sintetizados por fibroblastos. Ela torna-se contínua ao tecido conjuntivo do órgão em que o vaso está inserido e pode apresentar feixes musculares longitudinais. Apesenta nervos, vasos linfáticos e vasa vasorum, pequenos vasos que nutrem os tecidos adjacen- tes. Nessa perspectiva, a Figura 9 apresenta a representação es- quemática da estrutura das camadas que constituem os vasos san- guíneos. 242 Figura 9 - Esquemática da estrutura dos vasos sanguíneos Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://upload.wikimedia. org/wikipedia/commons/thumb/f/f2/2106_Large_Medium_Vein_Venule. jpg/1200px-2106_Large_Medium_Vein_Venule.jpg Licença: criative.commons As grandes veias, que formam o tronco venoso, próximo ao coração, possuem a camada adventícia mais espessa e bastan- te desenvolvida, com feixes longitudinais de músculo liso. A túni- 243 ca média é fina, com poucos miócitos e maior quantidade de tecido conjuntivo. As válvulas presentes nas grandes veias são dobras da túnica íntima, compostas de tecido conjuntivo rico em fibras elásti- cas e revestida pelo endotélio. Capilares Os capilares consistem em artérias e veias de menor diâmetro (de 7 a 9 mm) e que estão mais intimamente associados aos órgãos e tecidos. São formados por uma camada de células endoteliais (epi- télio simples pavimentoso). Essas células apresentam núcleos que se projetam para a luz do capilar e contém abundante complexo de Golgi, ribossomos e mitocôndrias. As junções de oclusão que conectam uma célula a outra, de- sempenham um papel importante na regulação da permeabilidade do tecido. Associado ao endotélio está a lâmina basal, cujos compo- nentes são secretados pelas próprias células endoteliais. Os capilares são conhecidos como vasos de troca, pois é neles que ocorre a troca de oxigênio e gás carbônico, água e solutos, além de nutrientes e metabólitos entre o sangue e os tecidos. VOCÊ SABIA? 244 Em algumas regiões de vênulas – capilares venosos – encon- tramos células de origem mesenquimal, localizadas ao redor das células endoteliais. Os pericitos, como são chamados, comunicam- -se com essas através de junções comunicantes, apresentamlongos prolongamentos citoplasmáticos e miofibrilas de actina e miosina que corroboram com sua função contrátil. Durante a lesão tecidual, os pericitos podem se diferenciar e formar novos vasos sanguíneos. De acordo com a continuidade do endotélio, os capilares podem ser classificados em 3 tipos: contínuo, fenestrado e sinusóide. Contínuo: as junções de oclusão são abundantes e não há espaço intercelular, além de as moléculas serem absorvidas por pinocitose. Estão presentes nas glândulas exócrinas e nos teci- dos muscular, conjuntivo e nervoso (barreira hematoencefálica). O transporte de substâncias ocorre em ambas as direções. Fenestrados: como o próprio nome sugere, são formados por fenestras nas paredes das células endoteliais, recobertas por uma membrana delgada, o diafragma, que permite a passagem de mo- léculas. Apresenta lâmina basal contínua. São encontrados nos rins, glândulas endócrinas, intestinos e algumas regiões do SNC onde a troca de substâncias com o sangue é rápida e intensa, tais como hi- potálamo, hipófise, glândula pineal e plexo coroide. Nos glomérulos renais encontramos capilares fenestrados destituídos de diafragma, contando apenas com a lâmina basal, mais espessa, na região das fenestras. Sinusóide: apresentam maior calibre, com circulação san- guínea mais lenta, devido ao trajeto tortuoso desses vasos. A lâmina basal é descontínua, há amplos espaços intercelulares e ausência de diafragma nas fenestras citoplasmáticas. A estrutura desses vasos permite a intensa troca de moléculas e a entrada e saída de células sanguíneas no tecido. Existem macrófagos localizados entre as cé- lulas endoteliais, importantes para a defesa contra microrganismos. Estão presentes no baço, fígado e na medula óssea. 245 Os capilares se anastomosam formando redes de conexão entre arteríolas e vênulas pós-capilares. As arteríolas se ramificam em metarteríolas (pequenos vasos recobertos por músculo liso), que culminam nos capilares. A contração das metarteríolas regula a entrada de sangue nos capilares. Tecidos metabolicamente mais ativos apresentam uma rede de capilares mais abundante, enquanto o número de capilares é reduzido em tecidos menos ativos, como o músculo liso e tecido conjuntivo denso. A circulação do sangue tam- bém é controlada por estimulação nervosa e através de hormônios. Vasa vasorum São arteríolas, capilares e vênulas que se ramificam na ca- mada adventícia e porção externa da média dos grandes vasos san- guíneos, com o objetivo de nutri-los. São mais frequentes em veias do que em artérias, visto que a concentração de O2 é reduzida no sangue venoso, presente no lúmen das veias. Sistema linfático O sistema linfático constitui-se de um conjunto de vasos que recolhem o líquido, ou linfa, presente no espaço intercelular e o de- volve para o sangue. A linfa é incolor, devido à ausência de hemá- cias, e circula unidirecionalmente dentro dos capilares linfáticos que desembocam nas grandes veias e chegam ao coração. Nela estão presentes linfócitos e imunoglobulinas, proteínas diversas e vesí- culas lipídicas, como os quilomícrons. Os capilares linfáticos são vasos de paredes finas e fundo cego que se originam no tecido conjuntivo. Apresentam uma única cama- da de células endoteliais e lâmina basal descontínua. São ancora- 246 dos no tecido conjuntivo adjacente por microfibrilas elásticas, que mantém a abertura do vaso. Esses, gradativamente, formam vasos de maior calibre, os vasos linfáticos, que culminam em 2 ductos lin- fáticos: o ducto torácico e o ducto linfático direito. O ducto torácico se estende do abdome até o pescoço e é o grande responsável por co- letar a maior parte da linfa. Já o ducto linfático direito, por sua vez, faz a drenagem do quadrante superior direito do corpo (lado direito da cabeça, pescoço, tórax e membro superior do lado direito). Os vasos linfáticos são histologicamente semelhantes às veias de médio calibre com válvulas que impedem o refluxo da linfa, finas paredes e clara separação entre as túnicas. Na região das válvulas, esses se apresentam dilatados, formando uma estrutura semelhan- te a um colar de contas. Estão presentes na maioria dos órgãos, com exceção do SNC e da medula óssea. Os vasos passam por linfonodos que filtram a linfa e adicionam linfócitos ao líquido. Sistema digestório O sistema digestório é formado pela cavidade oral, faringe, tubo digestivo, que vai desde o esôfago até o canal anal, além das glândulas exócrinas acessórias. Sua função é a de obter os nutrien- tes necessários ao bom funcionamento do organismo, através de um processo prévio de digestão. Já a digestão consiste na quebra de macromoléculas, como lipídeos, proteínas, ácidos nucléicos e car- boidratos complexos em moléculas menores, que podem ser facil- mente transportadas ou absorvidas pelas células intestinais. Além da capacidade absortiva, o revestimento do trato diges- tivo tem propriedade secretória e funciona como uma barreira de proteção contra substâncias tóxicas e microrganismos patogênicos. A seguir trataremos das características histológicas de cada um de seus constituintes. 247 Lembre-se que o trato digestivo é um tubo oco de diâmetro variável, cuja parede é composta de quatro camadas: mucosa, sub- mucosa, muscular e serosa. ◼ Camada ou membrana mucosa: é a camada exposta ao lúmen do vaso. Apresenta um epitélio que varia de acordo com sua localização e com a lâmina basal, de tecido conjuntivo frouxo, que contém células musculares lisas e macrófagos, podendo tecido linfoide. Entre essa e a submucosa encontramos a mus- cular da mucosa, duas camadas de células musculares, sendo uma circular e a outra longitudinal. A função dessa muscula- tura é permitir o movimento da camada mucosa, independen- te das outras camadas e aumentar seu contato com o alimento. ◼ Camada submucosa: formada por tecido conjuntivo, contém o plexo de Meissner ou plexo submucoso – gânglio parassim- pático - e pode conter glândulas e tecido linfoide. ◼ Camada muscular: apresenta células musculares lisas orien- tadas de forma circular, camada interna, e longitudinal, ca- mada externa. Entre essas encontra-se o plexo de Auerbach ou plexo mioentérico, outro gânglio parassimpático. ◼ Camada serosa: é formada por tecido conjuntivo frouxo e pelo mesotélio, epitélio simples pavimentoso. Cavidade oral A cavidade oral é onde a digestão inicia, através da ação dos dentes e da saliva. É revestida por epitélio pavimentoso estratifica- do queratinizado na região do palato duro e da gengiva e não que- ratinizado no restante da cavidade, que compreende o palato mole, lábios, bochechas e assoalho da boca. Nas regiões do palato duro e gengivas, a lâmina própria apre- 248 senta papilas e a ela se segue o periósteo. No tecido conjuntivo, abaixo do epitélio, encontram-se as glândulas salivares difusamen- te distribuídas, que secretam fluidos seroso e mucoso. Já o centro do palato mole é formado por músculo estirado esquelético, que permite a movimentação do alimento, glândulas mucosas e nódulos linfoides. Língua A língua é uma estrutura formada de abundantes feixes mus- culares esqueléticos orientados em três planos e imersos em tecido conjuntivo. O epitélio de revestimento é pavimentoso estratificado queratinizado, na sua porção dorsal, e não queratinizado, na ven- tral. Na parte dorsal encontramos uma grande quantidade de papi- las – elevações do epitélio e lâmina própria orais, que apresentam diferentes formas e funções. As papilas filiformes ocupam a superfície anterior da boca, possuem forma de cone, são queratinizadas e têm papel mecânico na alimentação. As fungiformes têm forma de cogumelo, ficam en- tre as filiformes, são menos queratinizadas e ricamente vasculari- zadas. Por último, as circunvaladas são papilas grandes que se avo- lumam acima das outras papilas na porção posterior da língua. São circundadas por invaginações do epitélio, que forma sulcos onde desembocam os ductos de glândulasapresentando-as como as unidades mi- croscópicas morfofuncionais dos seres vivos. Além disso, trouxe o conceito de que essas células podem se associar, formando organis- mos mais complexos. Tradicionalmente, diz-se que as células possuem núcleo, ci- toplasma e membrana. Porém, a estrutura e o funcionamento das células podem variar muito entre os diversos tipos. Existem células cujo material genético, o ácido desoxirribonucleico (DNA), é encon- trado disperso no citoplasma, a região onde são encontradas as or- ganelas, estruturas envolvidas no funcionamento celular. Estas que possuem o DNA “espalhado” no citoplasma são mais primitivas e chamadas de células procarióticas (do grego pro, primeiro; e karyon, noz, núcleo), como as bactérias, que pertencem ao reino Monera. Para que você possa entender o que falamos até agora, sugiro que veja abaixo, na Figura 1, a organização estrutural de uma célula procariótica. DICA 18 Figura 1 – Estrutura de uma célula procariótica Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Prokaryote_ cell-es.svg Licença: criative.commons Como você pôde observar na figura acima, a bactéria é um organis- mo unicelular e a única célula que a forma não tem núcleo. Dessa maneira, o DNA está espalhado no citoplasma. Em outras células, o DNA é envolvido por um envoltório nu- clear, a carioteca. Essas são mais complexas e chamadas de células eucarióticas (do grego eu, verdadeiro; e karyon, noz, núcleo), como DICA 19 os protozoários e as células dos fungos, plantas e animais, como as células dos humanos (Figura 2). Figura 2 – Estrutura de uma célula eucariótica Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/Celula2. png?20161003201602 Licença: criative.commons Ao analisar a figura acima, você deve perceber que as células euca- rióticas são muito complexas. Isso porque elas possuem uma grande variedade de organelas e seu DNA está envolvido por um envoltório nuclear, chamado carioteca. 20 Essa primeira classificação é devido à própria organização interna das células, mas existem diversas outras diferenças entre as células procarióticas e eucarióticas, como exibe o quadro abaixo: Tabela 1 - Classificação celular Fonte: Adaptado de ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. A maioria das células procarióticas é pequena e simples na sua aparência externa. Elas podem viver isoladas ou em colônias, como as bactérias, que formam comunidades organizadas de forma livre. Essas células possuem, normalmente, formato esférico ou em forma de bastonete e medem poucos micrômetros em dimensão li- near. Frequentemente apresentam uma capa protetora resistente, chamada de parede celular, abaixo da qual se encontra a membra- na plasmática envolvendo um único compartimento citoplasmático contendo DNA, RNA, proteínas e ribossomos como única organela. Além disso, é importante destacar que as células procarióti- cas vivem em uma grande variedade de locais e suas capacidades metabólicas são muito diversas, mais até do que as das células eu- carióticas. EXEMPLO 21 Dentro das células procarióticas, existem bactérias organotróficas, que podem utilizar praticamente qualquer tipo de molécula orgâ- nica como alimento, de açúcares e aminoácidos a hidrocarbonetos e gás metano. Existem também espécies fototróficas, que captam energia luminosa de diferentes maneiras, podendo ou não gerar oxigênio como produto secundário, entre outros tipos de bactérias (BROWN, 2013). Já as células eucarióticas têm uma característica muito mar- cante que é a presença de compartimentos no citoplasma, como o núcleo, que protege o DNA, a partir do envoltório nuclear, prote- gendo o material genético até do próprio movimento dentro da cé- lula. A presença desses compartimentos citoplasmáticos, chamados de organelas, aumenta a eficiência metabólica e energética celular, permitindo que atinja um amplo tamanho sem prejuízo ou altera- ções das suas funções. A membrana celular A membrana plasmática, também chamada de membrana celular, é a estrutura que delimita a célula, separando o meio exter- no do meio interno. Além disso, ajuda no transporte de substância entre os meios. REFLITA 22 Imagine a membrana celular como as paredes de uma casa. Elas servem para proteger, mas, além disso, possuem estruturas (como as portas) por onde substâncias podem passar de dentro (meio in- terno) para fora (meio externo) e vice-versa. É importante lembrarmos também que a membrana celular é formada por uma bicamada lipídica (duas camadas de fosfolipídios) e nela podemos encontrar proteínas integrais e periféricas, associa- das ou não a carboidratos (glicoproteínas e proteoglicanos), e in- seridas entre diferentes tipos de fosfolipídios e colesterol (BROWN, 2013). Além disso, a espessura média é de 9 a 10nm, o que faz com que não consigamos visualizá-la nem mesmo com um microscópio de luz (microscópio óptico). Porém, com um microscópio eletrôni- co, é possível identificar 3 camadas ou lâminas: 2 linhas externas mais escuras e uma linha central mais clara que, juntas, compreen- dem a unidade de membrana. Dessa maneira, a membrana atua como uma barreira sele- tiva para íons e moléculas diversas, regulando a entrada e saída de substâncias, através do seu sistema de poros, canais, carreadores e “bombas”, proteínas que atravessam a membrana. Além disso, a membrana ainda ajuda a determinar a forma e a estrutura celular, uma vez que está associada ao citoesqueleto, do lado interno, e à matriz extracelular, do lado externo. Como você pôde perceber, são muitas funções. E, além do que já foi dito, a membrana também atua no controle da função celular, pois recebe e transmite sinais de mediadores químicos extracelula- 23 res (de fora da célula) e possibilita a ativação sincrônica de grupos de células proximais. Citoesqueleto Caro(a) aluno(a), como você pode observar abaixo, o citoes- queleto (Figura 3) é uma estrutura formada por microtúbulos, fila- mentos de actina e filamentos intermediários e é responsável por estabelecer, modificar e manter a estrutura da célula. Além disso, é o responsável pelo movimento da célula e pelo deslocamento das suas organelas internas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016a). A mem- brana celular e o citoesqueleto são tão importantes para a célula que, ainda nesse material, detalharemos mais essas estruturas. Figura 3 – Estrutura do Citoesqueleto Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cytoskeleton_Components. png Licença: criative.commons 24 Núcleo O núcleo é o centro de controle da célula e está presente ape- nas em células eucarióticas, uma vez que nelas o material genético está envolvido pelo envoltório nuclear, também chamado de cario- teca. De acordo com tipo celular, o núcleo poderá se apresentar em diferentes tamanhos e formas. Geralmente, o tamanho dessa estru- tura está entre 5 e 10µm e seu formato varia de esférico a alongado ou até mesmo se apresentando dividido em lóbulos. Estruturalmente, o envoltório que forma o núcleo é constitu- ído por duas membranas separadas e um espaço entre elas. A mem- brana externa é associada ao retículo endoplasmático rugoso, que possui vários ribossomos. É importante citar que o núcleo possui poros que permitem que substâncias sejam transportadas entre o núcleo e o citoplasma (BROWN, 2013). É dentro do núcleo que encontramos o ácido desoxirribonu- cleico (DNA). Como você deve saber, o DNA é o material que contém nossa informação genética e é encontrado enrolado em proteínas chamada histonas, formando a cromatina (JUNQUEIRA; CARNEI- RO, 2016a). No núcleo ainda podemos encontrar uma estrutura em forma de corpúsculo onde ocorre a produção dos ribossomos: o nu- cléolo (BROWN, 2013). Dessa maneira, abaixo temos a Figura 4 que nos mostra com grande detalhamento a estrutura do núcleo. Veja: VOCÊ SABIA? 25 Figura 4 – Organização estrutural do núcleo Fonte: Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_human_salivares serosas. Além disso, os corpúsculos gustativos são estruturas ovoides, constituídas pelas células neuroepiteliais, células de sustentação e células basais. As duas primeiras apresentam, em sua superfície, microvilos e um pequeno orifício no epitélio, o poro gustativo. As células neuroepiteliais são receptoras do paladar e, nos humanos, distinguem 5 sabores: doce, salgado, amargo, azedo e umami. As células basais são células-tronco e originam as demais. 249 A renovação das células do corpúsculo gustativo é de cerca de 10 dias. Dentes Os 32 dentes permanentes estão inseridos em fileira nos os- sos maxilar e mandibular e estão divididos em: 8 incisivos, 4 cani- nos, 8 pré-molares e 12 molares. Os dentes apresentam uma porção externa, que fica acima da gengiva, conhecida como coroa, a qual está dividida em 3 partes: o esmalte, camada mais externa e dura, mineralizada; a dentina, camada intermediária, também minerali- zada, que recobre a polpa; e uma região mais interna composta de tecido conjuntivo frouxo, rica em vasos sanguíneos e terminações nervosas. A raiz do dente se refere à porção inserida no interior da gen- giva. É formada externamente pelo cemento, tecido mineralizado que se une ao esmalte, pela dentina e pela polpa. O ligamento pe- riodontal é formado por tecido conjuntivo rico em feixes de fibras colágenas, que se insere no cemento e no osso alveolar, fixando o dente ao osso. O esmalte é a estrutura mais dura do corpo humano. É formado por 96% de minerais, 1 % de matéria orgânica e 3% de água. Entre a porção mineral estão os cristais de hidroxiapatita que também formam os ossos. CURIOSIDADE 250 Faringe É uma região de transição entre a cavidade oral e o tubo di- gestório, sendo comum aos sistemas digestivo e respiratório. Na camada mucosa temos epitélio estratificado pavimentoso não que- ratinizado na sua porção oral e epitélio pseudoestratificado ciliado, com células caliciformes na região nasal. O tecido conjuntivo, que também compõe essa camada, apresenta pequenas glândulas sali- vares que produzem um muco lubrificante e as tonsilas faríngeas e palatinas. Apresenta músculos estriados esqueléticos longitudinais e constritores que promovem a deglutição dos alimentos. Tonsilas são órgãos formados por tecido linfoide, rico em glóbulos brancos. As tonsilas faríngeas são também conhecidas como ade- noides, enquanto as palatinas são chamadas amídalas. Esôfago O esôfago é um tubo oco que transporta o alimento da fa- ringe ao estômago. É formado pela mucosa esofágica, com epité- lio estratificado pavimentoso não queratinizado e lâmina própria. Na submucosa encontram-se glândulas esofágicas tubuloacinosas, que secretam muco lubrificante. Existem pregas longitudinais da mucosa e submucosa formadas pela contração da camada muscular circular. Durante a passagem do alimento, o esôfago se distende e as pregas desaparecem. Já a musculatura esofágica consiste em fibras estriadas esqueléticas na parte superior, as quais estão misturadas CURIOSIDADE 251 com fibras musculares lisas na porção medial. Além disso, a por- ção inferior é formada pela musculatura lisa. A região do esôfago inserida na cavidade peritoneal apresenta um revestimento externo formado por uma membrana serosa. Estômago O estômago é uma porção dilatada do tubo digestivo e está histologicamente dividido em três porções: cárdia, fundo e corpo e piloro, que detalharemos um pouco mais adiante. Sua função é a de converter o bolo alimentar triturado em quimo, realizar a digestão de proteínas e promover a separação dos alimentos em camadas, de acordo com a sua densidade, o que facilitará a digestão total, no duodeno. É responsável também pela produção de alguns hor- mônios digestivos e do fator intrínseco, necessário para a absorção de vitamina B12. Na ausência de alimentos, as camadas mucosa e submucosa formam pregas longitudinais que se distende quando o alimento chega ao estômago e ocorre a distensão de suas paredes. O epitélio de revestimento é simples colunar e apresenta cé- lulas mucosas, produtoras de muco viscoso, rico em bicarbonato de sódio, que se aderem ao glicocálix. Essas células apresentam cito- plasma apical, com vesículas de glicoproteínas e núcleo oval e basal. São preferencialmente coradas com PAS. Há invaginações do epitélio que formam as fossetas gástri- cas, onde desembocam as glândulas características de cada porção do estômago. A lâmina própria é formada por tecido conjuntivo frouxo, por onde circulam vasos sanguíneos e por células muscu- lares e linfoides. Já a camada serosa delimita o estômago, exceto na região da cárdia, que é revestida pela adventícia. A Figura 10, que veremos adiante, esquematiza a histologia do estômago. Mas antes, a seguir, descreveremos as principais características de cada porção do estômago. 252 ◼ Cárdia: estende-se de 2 a 3 cm a partir da junção gastroesofá- gica. Apresenta fossetas mais rasas, com glândulas tubulares simples ou ramificadas. Apresentam muitas células mucosas e poucas parietais produtoras de H+ e Cl-. ◼ Fundo e corpo: as duas estruturas são semelhantes histologi- camente e, por isso, agrupadas aqui. As glândulas fúndicas são tubulares ramificadas e estão divididas em três porções que variam em sua distribuição celular: istmo com células mu- cosas, células-tronco e parietais; colo, com células-tronco, mucosas do colo, enteroendócrinas e parietais e; base, com células parietais, enteroendócrinas e zimogênicas. ◼ Piloro: apresenta fossetas profundas, com glândulas pilóricas simples ou ramificadas. Apresentam muitas células enteroen- dócrinas do tipo G, produtoras de gastrina, intercaladas com células mucosas. Figura 10 – Esquema histológico do estômago Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2415_Histology_of_ StomachN.jpg Licença: criative.commons 253 Intestino delgado Tubo longo dividido em três partes: duodeno, jejuno e íleo. Sua função é a de finalizar a digestão e absorver nutrientes e água. As camadas mucosa e submucosa formam pregas, o epitélio e teci- do conjuntivo formam vilos e as células epiteliais apresentam mi- crovilosidades. Todas essas adaptações têm a função de aumentar a superfície de contato e facilitar a absorção. As pregas são mais abundantes no jejuno, enquanto no duodeno os vilos são mais de- senvolvidos, assumindo uma forma de folha. Entre esses encon- tram-se as aberturas ou criptas de glândulas tubulares do intestino, conhecidas como glândulas de Lieberkühn. O epitélio do intestino é simples colunar; a porção dos vi- los é composta de enterócitos e células caliciformes, enquanto as criptas contêm também células de Paneth, enteroendócrinas e cé- lulas-tronco. Os enterócitos, conhecidos também como células ab- sortivas devido a sua função, têm forma colunar, apresentam mi- crovilosidades, núcleo ovoide e basal e o glicocálix é composto de enzimas digestivas. As células caliciformes, que estão entre os enterócitos, tor- nam-se mais abundantes na região do íleo. Elas produzem mucina, uma glicoproteína que compõem o muco que protege e lubrifica o intestino. As células de Paneth produzem substâncias bactericidas e são exócrinas, com grânulos de secreção eosinofílicos na porção apical do citoplasma e núcleo basal. Já as enteroendócrinas são células semelhantes às do estô- mago, que secretam vários hormônios, enquanto as células M são enterócitos modificados que recobrem as placas de Peyer, com for- ma cuboide, micropregas na superfície apical e invaginações na ba- sal, que capturam antígenos por endocitose e transportam-no para os macrófagos e linfócitos. 254 Estima-se que cada enterócito contenha cerca de 3000 microvilosi- dades. Juntamente com os vilos e pregas intestinais essas estruturas são responsáveis por aumentar em até 600 vezes a superfície intes- tinal, resultando em uma área de aproximadamente 200m². A lâmina própria é formada por tecido conjuntivo frouxo,com capilares fenestrados, fibras nervosas, vasos linfáticos e fibras musculares lisas. Contém ainda células de defesa que, em algumas regiões, formam nódulos linfáticos, conhecidos como placas de Peyer, visíveis a olho nu. Já a submucosa é composta de tecido conjuntivo denso não modelado. Apresenta vasos sanguíneos e linfáticos e o plexo de Meissner. Contém ainda as glândulas de Brünner, glândulas tubula- res ramificadas presentes no duodeno, cujos ductos se abrem entre as vilosidades, com a função de secretar um muco alcalino. O pe- ristaltismo é controlado pelo plexo de Auerbach, entre as camadas musculares interna e externa. A adventicia reveste parte do duode- no, enquanto a serosa reveste o restante do intestino delgado. Intestino grosso e canal anal Assim como o intestino delgado, o grosso também está di- vidido em porções: ceco, apêndice (divertículo), cólon ascendente, cólon transverso, cólon descendente, cólon sigmoide, reto e ânus. Não há pregas, exceto no reto, nem vilosidades, mas apresenta criptas intestinais, com células caliciformes e absortivas colunares com microvilosidades irregulares. CURIOSIDADE 255 Na região do ceco e apêndice, podemos encontrar ainda as cé- lulas de Paneth. A lâmina própria contém muitas células e nódulos linfoides, que são mais abundantes no apêndice de crianças. A ca- mada muscular é formada pelas subcamadas circular e longitudinal, sendo que fibras longitudinais se unem na região do ceco e do cólon para formar feixes espessos, conhecidos como tênias do colo. Essas tênias apresentam um tônus constante, responsável pela formação de pregas na região. A porção inicial do intestino grosso é revestida pela camada serosa, enquanto a final é revestida pela adventícia. O canal anal transporta os resíduos alimentares do reto até o exterior. Sua porção superior apresenta as mesmas características do reto, porém, a porção mais distal apresenta epitélio estratificado pavimentoso, com glândulas anais, que se abrem na região de tran- sição entre o reto e o canal anal. A lâmina própria apresenta dois plexos de veias grandes: o hemorroidário interno e o externo que, quando dilatados e varicosos podem geram as hemorroidas. Lem- bre-se que o canal anal é delimitado pela adventícia e constituído de tecido muscular liso, na sua porção superior e estriado esquelético, na inferior. Estruturas anexas As glândulas salivares, o pâncreas exócrino, a vesícula biliar e o fígado representam estruturas associadas ao sistema digestório, pois sintetizam e secretam moléculas e enzimas que atuam no pro- cesso digestivo. Devido à complexidade de suas estruturas, a histo- logia desses órgãos não será abordada aqui. Sistema urinário O sistema urinário tem a função de filtrar o sangue, retirando 256 as substâncias que estão em excesso e os metabólitos do organismo, que são excretados na forma de urina. É constituído por dois rins, dois ureteres, bexiga e uretra que vamos conhecer agora. Rins Os rins são responsáveis pela manutenção da homeostase in- terna, através da regulação da excreção de metabólitos, eletrólitos, não eletrólitos e água. Diferentes porções renais são responsáveis pelas funções de filtragem, absorção ativa, absorção passiva e se- creção. Além disso, produzem hormônios que atuam na regulação da pressão arterial, como a renina e que estimulam a hematopoiese, como a eritropoietina, além de ativar a vitamina D3. Estão localizados na parede abdominal posterior, um em cada lado da coluna vertebral, sendo o rim direito um pouco mais infe- rior, devido à posição do fígado. Estão envolvidos por uma camada de tecido adiposo que lhes confere proteção. Abaixo dessa, encon- tra-se uma cápsula de tecido conjuntivo denso, com miofibroblas- tos na região interna, o córtex e a medula. Na sua porção côncava, situa-se o hilo, por onde entram e saem vasos sanguíneos e linfáti- cos, nervos e a pélvis renal. Os primeiros estudos sobre os rins foram do histologista Marcello Malpighi (1628-1694), o qual desvendou a estrutura dos corpúscu- los, que recebem seu nome, e dos túbulos renais. Mais tarde o ana- tomista Friederich Gustav Henle (1809-1885) descreveu um novo segmento do néfron, que também foi batizado com seu nome: a alça de Henle. Já a cápsula de Bowman foi descrita pelo histologista Wi- liam Bowman (1816-1892). CURIOSIDADE 257 Corpúsculo renal É formado pelo glomérulo renal e pela cápsula de Bowman. O glomérulo constitui-se de um emaranhado de capilares arteriais fenestrados, enquanto a cápsula que o circunda contém uma cama- da externa de epitélio simples pavimentoso e outra interna formada por células epiteliais especializadas, os podócitos. Entre as duas ca- madas encontram-se os espaços capsulares, que recebem o líquido filtrado da parede dos capilares e da camada interna – visceral. Cada corpúsculo tem um polo vascular, por onde entram e saem as ar- teríolas e um polo urinário, que dá sequência ao túbulo contorcido proximal. Na porção glomerular, o epitélio vascular fenestrado repousa em uma lâmina basal espessa, que se une a fibras reticulares para constituir a membrana basal. Os podócitos que formam a cama- da externa, apresentam grandes corpos celulares, de onde partem prolongamentos que se ancoram na lâmina basal, formando espaço denominados de fendas de filtração. A união entre as células endo- teliais, a membrana basal e os podócitos forma uma barreira física e eletroquímica que filtra o sangue, formando um líquido de compo- sição semelhante ao do plasma, conhecido como filtrado glomeru- lar. Entre os capilares encontramos células mesangiais que sin- tetizam dão suporte e regulam o fluxo sanguíneo através desses e sintetizam a matriz mesangial – matriz extracelular local. São cé- lulas contráteis, responsivas a angiotensina II; são irregulares, com prolongamentos, núcleo esférico ou ovoide e contém filamentos de miosina em seu citoplasma. 258 Túbulo Contorcido Proximal - TCP É a porção mais longa do néfron, contínua ao polo urinário do corpúsculo renal. Constitui-se de um tubo incialmente tortuoso, com epitélio simples cúbico ou colunar, com microvilos. O citoplas- ma basal é acidófilo, há numerosas mitocôndrias e interdigitações entre as células. Na porção apical encontramos canalículos que partes dos mi- crovilos e aumentam a capacidade absortiva das células. Os túbulos proximais são circundados por muito capilares sanguíneos e tem a função e absorver proteínas, aminoácidos, glicose, íons e água do filtrado. Também secreta íons H+ e substâncias tóxicas no filtrado. Alça de Henle Contínua ao TCP está a alça de Henle, uma estrutura em for- ma de U, com dois segmentos delgados, a porção descendente e a ascendente, interpostos a um segmento espesso. Na região descen- dente o epitélio é simples pavimentoso, enquanto na porção mais espessa ele torna-se simples cúbico baixo. A parte ascendente tem estrutura semelhante à do túbulo contorcido distal. Os néfrons jus- taglomerulares têm alça de Henle bastante longas, estendendo- se até a medula renal, enquanto os corticais têm alças curtas. A maior parte dessa estrutura fica na região medular e é im- portante para a retenção da água no corpo, gerando um filtrado primeiramente hipertônico. A porção descendente é bastante per- meável a água, enquanto a ascendente é impermeável. A saída de íons Cl- e Na+ e de ureia na porção ascendente torna o filtrado hi- potônico. 259 Em cortes de parafina, a parte delgada da alça de Henle asse- melha-se a capilares sanguíneos, podendo ser distinguida por suas células serem ligeiramente mais espessas, com núcleo menos cora- do e ausência de células sanguíneas na luz do tubo. Túbulo Contorcido Distal - TCD A porção distal da alça de Henle dá origem ao túbulo contor- cido distal, revestido por epitélio simples cúbico, sem microvilos. Essa porção também é impermeável à água, apresenta pregas ba- solaterais e abundantes mitocôndrias. Diferentemente do TCP, esse apresenta luz tubular ampla,suas células são menores, com núcleos maiores e menos acidófilas. Em certa altura, o TCD se aproxima do corpúsculo renal e sua parede se modifica: o epitélio se torna colunar com células mais finas e núcleos centrais e alongados. Essa aparece como uma por- ção mais escura do néfron nos cortes histológicos e corresponde a mácula densa. A mácula densa é sensível a alterações no volume de líquido do filtrado tubular e libera substâncias que atuam parácri- namente para a produção de renina pelas células justaglomerulares. A mácula densa, as células justaglomerulares e as células me- sangiais extraglomerulares constituem o aparelho justaglomerular, o qual é importante para o controle hídrico e o equilíbrio iônico do organismo. As células justaglomerulares, são células musculares li- sas modificadas, que contém aglomerados de grânulos de secreção em seu citoplasma. Secretam a renina, um hormônio que atua na regulação da pressão arterial. 260 Ducto coletor O TCD desemboca no ducto coletor através do túbulo cole- tor. Ambos seguem um trajeto retilíneo. O epitélio é cúbico e contém células principais (claras), mais abundantes, e células intercaladas (escuras). As células claras são fracamente coradas com eosina, de- vido à pouca quantidade de organelas. Apresentam microvilosida- des curtas e um cílio que atua como mecanorreceptor. As células es- curas contêm muitas mitocôndrias e participam do transporte ativo de H+. Os ductos abrem-se na extremidade da papila – região do ápice das pirâmides medulares, voltadas para o hilo – formando a área crivosa. Cada papila desemboca em um cálice renal que, por sua vez, culminam na pelve renal. Bexiga e vias urinárias A pelve renal representa a porção expandida do ureter e apre- senta a mesma estrutura histológica básica desse e da bexiga. A mu- cosa é formada por epitélio de transição, lâmina própria de tecido conjuntivo que se intercala entre frouxo e denso. As células variam de poliédricas a pavimentosas e as mais superficiais apresentam membrana plasmática especializada, composta de placas espessas, compostas de abundantes glicolipídeos, intercaladas com camadas delgadas da membrana. A presença dessas placas, aliada às junções de oclusão entre as células superficiais, tornam o tecido pratica- mente impermeável e resistente à osmolaridade acentuada da uri- na. Quando a bexiga está vazia, a membrana se dobra e as placas se invaginam, formando vesículas fusiformes próximas à superfície celular. Quando está cheia, sua parede se distende e as placas voltam a aparecer. A camada muscular lisa é composta de uma porção longitudi- nal, interna, e uma circular, externa, na região superior do ureter e mais uma camada longitudinal externa, na região inferior dos ure- 261 teres e da bexiga. O ureter entra obliquamente na bexiga, formando uma válvula que impede o refluxo da urina. O revestimento externo é feito pela adventícia na bexiga e na parte retroperitoneal do ureter. Na junção entre a bexiga e a uretra há um esfíncter formado pelo es- pessamento da musculatura lisa. Quando esse relaxa, a urina entra na uretra e ocorre o reflexo da micção. Observa na Figura 11 como é a histologia da bexiga. Figura 11 – Esquema histológico da bexiga Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2605_The_Bladder.jpg Licença: criative.commons Como você pôde observar, a uretra é um tubo que direciona a urina da bexiga para o exterior. A masculina é dividida em porção prostática, membranosa e peniana ou cavernosa. A prostática situ- 262 a-se próxima à bexiga e no interior da próstata e apresenta epitélio de transição. A membranosa é a mais curta e é revestida por epité- lio pseudoestratificado, onde situa-se o esfíncter externo da urina, formado por musculatura estriada esquelética. A uretra cavernosa encontra-se no corpo cavernoso do pênis e apresenta regiões de epitélio estratificado pavimentoso. Glândulas mucosas são encontradas em toda a extensão da uretra e são conhe- cidas como glândulas de Littré. Já a uretra feminina é revestida por epitélio estratificado, com regiões de epitélio pseudoestratificado. Próximo ao orifício uretral encontra-se o esfíncter externo da ure- tra. Olá, aluno(a). Chegamos ao final dessa etapa de estudos. Muito aprendizado, não é verdade? Depois de tudo que vimos nesse mate- rial, é inevitável não admirar nossas células e como formam tecidos tão especializados. Lembro a você que iniciamos este material vendo o tecido epitelial, cujas células podem ser pavimentosas, cúbicas ou colunares e são polarizadas, o que permite um melhor desempenho de suas funções. Você aprendeu também que, com relação à forma celular e ao nú- mero de camadas, os epitélios de revestimento podem ser classifi- cados em: simples pavimentoso, simples cúbico, simples colunar, pseudoestratificado, de transição, estratificado pavimentoso que- ratinizado ou não, estratificado cúbico e estratificado colunar, cada um com características, localização e funções distintas. SINTETIZANDO 263 E as glândulas? Discutimos que o tecido epitelial glandular é, na verdade, uma diferenciação do epitélio de revestimento, que se in- vagina em associação com o tecido conjuntivo proximal. As glându- las são classificadas em exócrinas, quando secretam para a superfí- cie corpórea ou no interior de uma cavidade, ou endócrinas, quando secretam no interior de vasos sanguíneos; ou mistas, que são ao mesmo tempo exócrinas e endócrinas. Quando estudamos o tecido conjuntivo, vimos o quanto ele é com- plexo. As funções são diversas: sustentação, preenchimento, cone- xão e regulação da proliferação e diferenciação celular. Aprendemos que o tecido conjuntivo está subdividido em três grandes classes: tecido conjuntivo propriamente dito – frouxo e denso –, tecido conjuntivo de propriedades especiais e tecido conjuntivo de suporte. Falando no tecido conjuntivo de suporte, conhecemos aquele que é importante para a formação e crescimento dos ossos longos, oferece suporte aos tecidos moles e constitui as articulações. Estamos fa- lando do tecido cartilaginoso, formado pelos condroblastos, células alongadas que dão origem aos condrócitos, células especializadas na produção da matriz extracelular das cartilagens. Quanto à sua classificação, o tecido cartilaginoso pode ser de vários tipos: carti- lagem hialina, cartilagem elástica e cartilagem fibrosa. Conhecemos também o tecido ósseo. Ele serve como suporte para os tecidos moles, proteção de órgãos vitais, movimento e reserva de íons para o corpo. Com relação às células que formam os tecidos ósseos temos: osteoprogenitoras, que dão origem aos osteoblastos; osteoblastos, que produzem a matriz óssea e participam de sua mi- neralização; osteócitos, que participam da síntese e degradação da matriz, atuando na homeostase do cálcio; e osteoclastos, que atuam no remodelamento ósseo. 264 Um tipo de tecido conjuntivo incrível que também entendemos foi o tecido sanguíneo. Vimos que o plasma, porção líquida do sangue, é composto basicamente de proteínas plasmáticas, aminoácidos, gli- cose, lipídeos, vitaminas e hormônios. Após ele, estudamos os mús- culos. Começamos abordando as características e funções gerais do tecido muscular. Depois aprendemos que o tecido muscular liso é constituído de células fusiformes que não apresentam a estrutura do sarcômero, mas sim corpos densos espalhados pelo sarcoplasma e sarcolema. A musculatura estriada, por sua vez, é assim chamada pelas estriações originadas pela sequência de unidades de sarcôme- ro que se repetem por toda a fibra. Você aprendeu também que as fibras esqueléticas são multinucle- adas, com retículo sarcoplasmático abundante e apresentam inva- ginações do sarcolema que atuam na despolarização e entrada de cálcio no citoplasma. Também viu que os feixes e fibras são recober- tos por camadas de tecido conjuntivo, sendo que o epimísio recobre vários feixes, o perimísio recobre um feixe e o endomísiorecobre cada fibra. O último tipo de tecido que vimos foi o tecido nervoso. Nós começa- mos falando que o tecido nervoso forma o sistema nervoso central, que compreende encéfalo e medula espinal e sistema nervoso peri- férico, com gânglios e nervos. Conhecendo os tecidos básicos entendemos como eles estão inter- ligados nos diferentes sistemas do nosso organismo. Que viagem incrível! Até uma próxima! 265 Referências Bibliográficas Unidade 1 ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. BROWN, R. A Célula - Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan p. 14–15, 2013. CAPUTO, L. F. G.; GITIRANA, L. DE B.; MANSO, P. P. DE A. Capítulo 3 - Técnicas histológicas: conceitos e Métodos para a formação de Profissionais em Laboratórios de Saúde - Técnicas histológicas, v. 3, p. 89–188, 2017. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 9.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. Tecnologia da Biologia Celu- lar e Molecular: Alguns Exemplos- Biologia Celular e Molecular, 2016a. JUNQUEIRA, L. C. U.; CARNEIRO, J. Biologia e Fisiologia Celulares. Biologia e Fisiologia Celular. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan p. 21–31, 2016b. MOGESSIE, B.; ZENNER, H.; RENKAWITZ, J. Meeting report – Cell dynamics: organelle–cytoskeleton interface. Journal of Cell Scien- ce, v. 132, n. 16, p. jcs236679, 2019. MONTANARI, T. 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DICA 26 Citoplasma e sistema de endomembranas Como já comentado, o citoplasma das células eucarióticas é compartimentalizado, o que cria microambientes internos distintos e aumenta o rendimento das atividades celulares. A seguir, temos uma breve explicação das características de cada componente cito- plasmático. Sugiro que você realize a leitura do texto e volte a observar a Figura 2 para compreender melhor à medida que for conhecendo as orga- nelas. Vamos lá! • Citosol ou matriz citoplasmática: a matriz citoplasmá- tica é uma solução líquida que preenche o interior do ci- toplasma. Compreende subunidades proteicas do citoes- queleto, proteínas motoras, enzimas e outras moléculas, como glicose, aminoácidos e vitaminas. • Mitocôndrias: organelas que, segundo a teoria da En- dossimbiose, surgiram a partir de bactérias que teriam sido engolfadas por células eucarióticas primitivas. Apresentam-se em quantidades variáveis e são respon- sáveis pela obtenção de energia para as células, a partir da quebra de moléculas. São organelas formadas por duas membranas e sua função também pode ser mencionada nos livros como respiração celular. • Complexo de Golgi: é uma organela formada por um conjunto de 3 a 10 cisternas achatadas e vesículas. A cis- 27 terna mais próxima ao núcleo e ao retículo endoplasmá- tico é designada face cis (do latim cis, deste lado), en- quanto a que se localiza na região oposta, voltada para o exterior, é a face trans (do latim trans, do outro lado). É responsável pelo processamento de proteínas, após o processo genético da tradução, e pela glicosilação e sul- fatação de lipídios. • Ribossomos: os ribossomos são pequenas partículas (12nm de largura e 25nm de comprimento), compostas de proteínas e RNAr. Cada ribossomo é composto por uma subunidade maior e uma subunidade menor, refe- ridas como 60S e 40S, respectivamente. Estão envolvi- dos na síntese de proteínas, participando do processo de tradução. • Retículo endoplasmático: apresenta um sistema de membranas em forma de túbulos, vesículas e cisternas e está dividido em retículo endoplasmático liso (REL) e rugoso (RER). O RER, também chamado de retículo en- doplasmático granular, está associado a inúmeros ribos- somos, estruturas responsáveis pela síntese proteica; já o REL apresenta diversas enzimas responsáveis pela sín- tese de lipídios. • Peroxissomos: são encontrados em quase todos os ti- pos celulares, mas são mais comuns nas células do fíga- do e do rim. Essas organelas membranosas esféricas ou ovoides apresentam enzimas responsáveis pela β-oxida- ção dos ácidos graxos de cadeias longas e muito longas, processo no qual os ácidos graxos são degradados. Além disso, atuam na síntese de colesterol e de ácidos biliares. • Lisossomos: são pequenas organelas com enzimas hi- drolíticas, como fosfatases, proteases, nucleases, glico- sidases, lipases, fosfolipases e sulfatases. Essas enzimas são responsáveis pela digestão de organelas e moléculas intra e extracelulares endocitadas pela célula. Pode-se dizer que os lisossomos são os responsáveis pela diges- tão intracelular. SAIBA MAIS 28 Diversidade e semelhança entre as células A diversidade das células, bem como sua organização estru- tural e funções, são essenciais para a vida, uma vez que permitem a construção, manutenção e regulação dos seres vivos. Em outras palavras, é a diversidade celular que garante o correto funcionamento do organismo, com células usando diferentes vias metabólicas, apresentando estruturas celulares diferentes e se lo- calizando em regiões específicas do corpo. O agrupamento de várias células forma os tecidos, que são estruturas formadas pela união de células que possuem formas e funções semelhantes. Lembre-se que os tecidos humanos são clas- sificados basicamente em quatro tipos fundamentais: epitelial, con- juntivo, muscular e nervoso. Além disso, a organização dos tecidos, por sua vez, forma órgãos que vão fazer parte dos sistemas do corpo. Pensando nisso, veja a seguir as características dos tecidos primários. • Tecido epitelial: reveste a superfície externa do corpo (pele), dos órgãos e glândulas e das cavidades e canais corporais internos. EXEMPLO 29 • Tecido conjuntivo: é formado por células que variam de acordo com o subtipo e abundância de matriz extrace- lular (uma substância que fica fora das células). Possui função de preenchimento, sustentação e transporte de substâncias. • Tecido muscular: formado por células alongadas capazes de realizar contração. • Tecido nervoso: formado por células com prolongamen- tos citoplasmáticos que podem agrupar-se em massas ou feixes. Forma o sistema nervoso central e periférico. Caro(a) aluno(a), após conhecermos os tecidos primários, percebemos que o tamanho e o formato da célula variam porque estão relacionados à função. Assim, número de organelas, pressão externa sobre a célula, organização do citoesqueleto, quantidade de citoplasma e até mesmo o acúmulo de substâncias de reserva ou se- creção podem afetar o tamanho e a forma delas. Como exemplo, podemos citar a diversidade de formas e tamanhos das células que compõem nossos tecidos epiteliais, que revestem nosso organismo interna e externamente. CURIOSIDADE 30 Para que você possa entender, sugiro que observe a figura abaixo: Figura 5 – Diversidade de formas das células epiteliais Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:403_Epithelial_Tissue.jpg Licença: criative.commons Como a Figura 5 ilustra células epiteliais, quando observadas ao microscópio, são geralmente poliédricas, ou seja, possuem vá- rios lados. Essa é uma das características desse tipo celular. Se uma célula epitelial possui a largura e o comprimento das células maio- res que a sua altura, ela é classificada como pavimentosa. Quando a altura é igual à largura e ao comprimento, é denominada cúbica. Já quando a altura da célula é maior que a sua largura e o seu comprimento, a célula é chamada de colunar (cilíndrica ou prismá- tica). EXEMPLO 31 É importante destacarmos que as células pavimentosas estão presentes em locais que facilitam a passagem de substâncias, como ocorre com as células que formam o epitélio dos vasos sanguíneos (endotélio). Enquanto isso, células cúbicas e colunares são mais al- tas porque apresentam organelas mais desenvolvidas para exercer a atividade de secreção, absorção ou transporte de íons. E, ainda ob- servando a Figura 5 com mais atenção, você perceberá que o núcleo, geralmente, reflete a morfologia da célula. Células pavimentosas e colunares possuem núcleo achatado, acom- panhando seu formato, enquanto células cúbicas possuem núcleo circular. Essa característica é bastante importante porque, como não se observa a membrana celular na microscopia óptica, por ser muito fina, o formato do núcleo pode ser utilizado como parâmetro para se ter uma ideia da forma da célula. Porém, essa dica não pode ser utilizada para todos os tipos celulares, pois existem células que re- têm seus produtos de secreção ou de reserva e, dessa maneira, a visualização do núcleo acaba ficando comprometida pela presença dessas substâncias. Os outros tecidos também possuem células com formatos diferentes. EXEMPLO 32 No tecido conjuntivo, por exemplo, as mudanças na morfologia das células acontecem devido às mudanças no estado fisiológico do organismo. Já as células adiposas, por exemplo, inicialmente, são fusiformes, mas adquirem um formato esférico com o armazena- mento de lipídios e, no tecido adiposo, por causa da compactação, podem serpoliédricas. Além disso, as células musculares têm uma maior constância na morfologia. São fusiformes ou cilíndricas e adaptadas à atividade contrátil. Agora que você já conhece os aspectos gerais, a diversidade das células e como elas se organizam, chegou o momento de conhe- cer como essas estruturas microscópicas são estudadas. Vamos em frente! CONCEITOS DE MICROSCOPIA Todas as estruturas que estudamos até agora só foram iden- tificadas com a criação e o aperfeiçoamento do microscópio. Esse equipamento foi criado no final do século XVI por dois holandeses fabricantes de óculos, Hans e Zacharias Janssen. O microscópio de- les era formado por duas lentes de aumento e ampliava a imagem entre 10 e 30 vezes, mas ainda não havia sido utilizado para fins científicos (PICULO, 2014). 33 O microscópio só foi utilizado de fato para fins científicos por Antonie Von Leeuwenhoek (1632-1723) que foi o primeiro a ob- servar bactérias, protozoários e leveduras em materiais biológicos. Após isso, em 1665, o físico e biólogo Robert Hooke analisou fatias de cortiça em um microscópio composto construído por ele. Este aparelho já conferia um aumento de 270 vezes. Além disso, Hooke observou compartimentos, os quais designou de células (cell em in- glês, do latim cella, que significa câmara, pequeno cômodo). Após o avanço da microscopia óptica, o desenvolvimento do microscópio eletrônico, em 1931, gerou um grande avanço para os estudos das células e tecidos. Essa técnica foi desenvolvida pelo russo Ernst Ruska, permitindo uma resolução e um aumento mui- to maior e, posteriormente, em 1935, Max Knoll desenvolveu o mi- croscópio eletrônico de varredura, que possibilita a análise da su- perfície da amostra com a ampliação de até 100.000 vezes. Caro(a) aluno(a), para que você possa entender a evolução da microscopia, convido você a observar a linha do tempo abaixo que traz os principais marcos históricos dessa mudança. 34 Figura 6 – Marcos históricos da microscopia Fonte: NECO, H. (org.) (2022). 35 Componentes do microscópio óptico e suas funções Os microscópios permitem a observação da célula e da sua estrutura pelo aumento proporcionado através das suas lentes. O microscópio de luz, também chamado de microscópio óptico, é formado por uma parte mecânica, que serve de base, garantindo a estabilidade do microscópio e, além disso, possui uma parte óptica, formada por luz e conjunto de lentes, com a função de ampliar o que está sendo visualizado. Abaixo, a Figura 6 apresenta as principais partes do micros- cópio óptico. Veja: Figura 7 – Partes do microscópio Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Parts_of_a_Microscope_ (english).png Licença: criative.commons 36 Dessa maneira, após conhecermos a estrutura do microscó- pio, vamos agora entender a função de cada componente. Vamos nessa! 1. Lentes Oculares: posicionam-se à frente dos olhos do obser- vador e ampliam a imagem formada pelas lentes objetivas. Os materiais a serem observados no microscópio são dispostos em uma lâmina de vidro, coberta por uma lamínula (Figura 7). 2. Tubo ou canhão (Cabeçote binocular): suporte das oculares. Possui um parafuso que o fixa para não deslizar ou ficar frouxo. 3. Braço: interliga a base ao conjunto de lentes do microscópio. É utilizado quando se quer mudar o equipamento de lugar. 4. Controle de intensidade de iluminação: O botão regula a inten- sidade da luz. 5. Parafuso macrométrico: move a platina para cima e para baixo, para o ajuste do foco na objetiva de 4x. 6. Parafuso micrométrico: utilizado para ajuste fino do foco, a partir da objetiva de 10x. 7. Presilha/Pinça e Parafusos do charriot: não representado na imagem acima, ele serve para prender e auxiliar na função de movimentação lateral e anteroposterior do charriot, que prende a lâmina na platina. 8. Condensador e Diafragma do campo luminoso: concentra e controla a intensidade da luz projetada sobre a lâmina. O dia- fragma possui uma alavanca que permite regular a intensidade da luz que incide no campo de visão do microscópio. 9. Platina (ou mesa): é uma plataforma que suporta a lâmina. 10. Lentes Objetivas: ampliam a imagem formada pela luz que atravessa o material corado interposto entre lâmina e a lamí- nula. Ampliam as estruturas 4, 10, 40 e 100x. Localizam-se em uma estrutura que gira, chamada revólver. DICA 37 Figura 8 – Lâmina e lamínula Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Microscope_slide_and_ cover_slip.JPG Licença: criative.commons Como você pôde observar na imagem acima, a lamínula é uma peça de vidro que cobre a amostra sobre uma lâmina. Como vimos anteriormente no infográfico, os microscópios continuaram em aprimoramento para permitir uma visualização mais clara e reveladora. Isso tornou os microscópios mais poten- tes e precisos, a ponto de possibilitar que um feixe de elétrons atra- vessasse o espécime analisado. Esse tipo de microscopia que utiliza feixe de elétrons ao invés de uma luz comum é chamado de micros- 38 copia eletrônica, que pode ser dividida em microscopia eletrônica de transmissão e a microscopia eletrônica de varredura. Conheça abai- xo as principais características delas. • Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET): a MET per- mite observar o tamanho e a forma de estruturas cristalinas e amorfas, inorgânicas e biológicas. Em outras palavras, permite visualizar cortes e estruturas internas das células. A resolução é muito maior quando comparada com os microscópios ópti- cos devidos porque elétrons possuem menor comprimento de onda. Nesse tipo de microscopia a imagem é bidimensional e, com a visualização, é possível encontrar defeitos estruturais no objeto analisado. Assim, ao invés das lentes do condensador do microscópio óptico, na MET há eletromagnetos que direcionam o feixe de elétrons no material a ser analisado. Esses materiais, normalmente, são corados com metais pesados, como urânio e chumbo. Além disso, o feixe de elétrons interage com a amos- tra enquanto passa através dela, o que leva à formação de uma imagem que é ampliada várias vezes e está focada em um dis- positivo de imagem, como uma placa fluorescente ou até detec- tada por sensores. • Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV): na MEV, que também utiliza um feixe de elétrons, a imagem formada é tri- dimensional, pois o feixe de elétrons é usado para realizar uma varredura da superfície da amostra. Ou seja, essa técnica é utili- zada para uma melhor observação da estrutura externa das cé- lulas. O material analisado passa por um preparo no qual é de- positada uma camada de metal pesado, como ouro ou paládio, na superfície. Para que você possa diferenciar os itens detalhados, a Figura 8 traz uma comparação de imagens produzidas com MET (à esquer- da) e MEV (à direita). Veja: DICA 39 Figura 9 – Micrografias obtidas em microscopia eletrônica de transmissão e varredura Para ambas: Licença: criative.commons Caro(a) aluno(a), na imagem acima é possível perceber à esquer- da (A) a bactéria Bacilus subtilis, vista à microscopia eletrônica de transmissão. Já à direita (B), o protista marinho traz o Thraustochy- trid observado à microscopia eletrônica de varredura. Nesse cenário, o desenvolvimento e o aperfeiçoamento das técnicas de investigação das células, bem como dos métodos de co- loração foram determinantes para o conhecimento não só da bio- logia celular, mas também da histologia (biologia tecidual). Essa ciência, também denominada anatomia microscópica ou biologia tecidual, estuda a estrutura e o funcionamento de células de tecidos e órgãos que formam os organismos vegetais e animais. Fonte: Imagem A: https://pt.wikipedia. org/wiki/Microsc%C3%B3pio_ eletr%C3%B4nico_de_ transmiss%C3%A3o#/media/ Ficheiro:Bacillus_subtilis.jpg Fonte: Imagem B: https:// commons.wikimedia.org/wiki/ File:Thraustochytrid_Binary_Division. jpg CURIOSIDADE 40 Existem outros tipos de microscópios eletrônicos. O microscópio eletrônicode varredura por transmissão (MEVT), por exemplo, per- mite a visualização de átomos. Para isso, até as salas onde se locali- zam devem ser bastante estáveis, com pouca vibração, mudança de temperatura e ondas elétricas e acústicas. Dando continuidade ao seu aprendizado, a partir de agora conheceremos as principais características das diferentes técnicas histológicas utilizadas, assim como as formas básicas de coleta e coloração do material histológico. Definição de técnica histológica Caro(a) aluno(a), inicialmente, é preciso entender que: a técnica histológica tem o objetivo de preparar um tecido para ser estudado por microscopia óptica, aquele tipo de mi- croscopia na qual a luz atravessa uma lâ- mina de vidro contendo o material a ser observado (TANG, 2017). Mas, para que a luz atravesse esse material, ele deve ser frag- mentado e “cortado” em fatias bem finas e que podem ser coradas para facilitar a visualização das estruturas. Assim, existem algumas técnicas que você conhecerá a partir de agora. 41 Técnicas para análise do material histológico Antes de analisar o material biológico, ele precisa passar por diferentes técnicas de análises prévias: espalhamento, estiraço, es- magamento, corte histológico, decalque e montagem total. Vamos conhecê-las? Técnica de espalhamento Técnica simples que consiste em espalhar o material bioló- gico a ser observado em uma lâmina de vidro. Em algumas vezes, o material na lâmina poderá ser corado com um corante temporário e será coberto com uma lamínula para ser levado à observação. Técnica de estiraço O estiraço, também denominado de técnica de extensão, é bastante utilizado para análise de sangue. Nessa técnica, uma fina camada de sangue é estendida sobre uma lâmina. Após isso, o ma- terial é corado e levado para observação ao microscópio. Técnica de esmagamento O esmagamento é normalmente utilizado para materiais que possuem tecidos com células muito unidas. Nessa técnica, o mate- rial pode ser colocado sobre uma lâmina e, após colocar uma lamí- nula, poderá ser esmagado, com o próprio polegar, por exemplo. Em variações da técnica, o material pode ser ligeiramente fervido para facilitar a separação das células. CURIOSIDADE 42 Corte histológico Quando o material a ser estudado é formado por células fir- memente unidas entre si, como os órgãos, é preciso cortá-lo em fa- tias muito finas, de modo a permitir que a luz do microscópio consi- ga atravessar o material. Tecidos vegetais, que são firmes e rígidos, a exemplo de caules e raízes, podem ser cortados com uma lâmina, manualmente, por exemplo. Isso possibilita que observemos o ma- terial ainda vivo. Porém, materiais de origem animal e vários outros de origem vegetal, normalmente, são muito moles não sendo pos- sível cortá-los manualmente de modo que a observação a fresco é dificultada. Os cortes histológicos são fragmentos de tecidos e órgãos obtidos a partir de um equipamento chamado micrótomo, que fatia os mate- riais em fatias muito finas, permitindo que passem por várias eta- pas. Decalque O decalque é uma técnica na qual um órgão de consistência mole, como fígado, baço e rins, é pressionado sobre uma lâmina re- petidas vezes com o auxílio de uma pinça, como se fosse um “ca- rimbo”. Essa lâmina é tratada com soluções fixadoras e corantes, o que permite que os núcleos das células fiquem impressos na peça 43 de vidro. Com essa técnica é possível estudar a quantidade de DNA, interações moleculares, fenótipos nucleares entre outros. Montagem total Na montagem total, o material precisa ser cortado, pois deve ser fino ou transparente o suficiente para ser observado à microsco- pia. No entanto, nessa técnica, o corte deve ser lavado, conservado, corado e montado. Ou seja, o processamento do tecido deve seguir uma sequência de procedimentos, de forma cautelosa, para manter, ao máximo, a estrutura original e reduzir a possibilidade de artefa- tos na amostra. Resumidamente, o processo envolve: coleta do material, fi- xação, desidratação e clarificação, inclusão, microtomia (corte em fatias finas), coloração e montagem das lâminas, respectivamente. Dito isso, vamos conhecer agora essas etapas! ◼ Coleta: é a remoção de amostras de tecido de um organismo. A coleta pode ser feita com o organismo ainda vivo, através de uma biópsia ou cirurgia, por exemplo, ou ainda post mortem, após realização de necropsia dos organismos. ◼ Fixação: a fixação paralisa o metabolismo celular e preser- va a morfologia do tecido, evitando autólise e proliferação de microrganismos. Ela também é importante para a penetração de outras substâncias utilizadas nos passos subsequentes à fixação. A escolha adequada da solução fixadora irá variar de acordo com o material examinado e as substâncias utilizadas para a inclusão. Entre os fixadores mais utilizados pode-se ci- tar o glutaraldeído 2,5% em tampão fosfato (0,1M, pH 7,4) e a solução “formalina neutra tamponada” (NBF). A fixação dos tecidos pode ocorrer através dos processos de perfusão, após lavagem, ou de imersão. 44 ◼ Desidratação e clarificação: a desidratação é feita através da imersão do material em soluções de álcool etílico com dife- rentes concentrações graduais e crescentes. A graduação pode ser iniciada, se necessário, a partir de 50% e terminar com a imersão e retirada em álcool absoluto. Esse processo permite que a desidratação seja homogênea, o que evita danos na es- trutura do tecido. Após a imersão em álcool absoluto, a amos- tra passa pelo processo de clarificação com xilol, no intuito de remover todo o álcool presente na amostra (a parafina não se mistura com o álcool). Nessa etapa, a amostra torna-se mais clara e transparente, por isso o nome clarificação. A desi- dratação acontece para permitir a penetração de substâncias apolares como parafina e resinas utilizadas na próxima etapa (inclusão). ◼ Inclusão: a inclusão é realizada utilizando-se parafina ou re- sinas plásticas, como glicol metacrilato. Se a inclusão for feita com parafina, é necessário que o processo de clarificação te- nha sido realizado. Dessa maneira, a amostra passa por uma infiltração em parafina e é transferida para um molde conten- do parafina líquida. Em poucos minutos a parafina endurecerá e um “bloco” contendo o fragmento do tecido em seu interior será gerado. No entanto, na inclusão com glicol metacrilato, o tecido é infiltrado com glicol metacrilato por uma noite e, então, incluído no molde contendo a resina ainda líquida, mas que endurece após algumas horas. ◼ Microtomia: para que os tecidos sejam observados ao mi- croscópio de luz, eles precisam ser seccionados em fatias bem finas e uniformes e, de acordo com o objetivo do estudo, a es- pessura do material pode variar. Normalmente, as fatias pos- suem espessura que varia entre 4 e 6 µm. O equipamento que confecciona essas fatias finas precisamente é o micrótomo, que pode ser de dois tipos: o rotativo, para aqueles tecidos que passaram por inclusão em parafina; e o criostato, para os te- cidos que foram congelados. As secções obtidas de fragmentos 45 incluídos em parafina são coletadas em lâminas de vidro e o tecido é tratado com xilol novamente, para remover a parafina e ser reidratado, para que passe pela coloração. ◼ Coloração: para visualizar bem os tecidos na microscopia óptica, utilizar corantes para corar o material é essencial. A maioria dos corantes cora estruturas celulares com base na interação de elementos químicos deles com estruturas ácidas ou básicas das células. Por exemplo, como corantes ácidos te- mos a eosina, fucsina ácida, azul de anilina entre outros. Já como exemplo dos básicos, temos hematoxilina, azul de me- tileno, verde metil e azul de toluidina. A hematoxilina e eosina são dois corantes bem utilizados nas rotinas histológicas. Por ter caráter básico, a hematoxilina rea- ge com estruturas ácidas (como o núcleo da célula) e confere a elas uma coloração azul-arroxeada. Essas estruturas e tecidosque co- ram com esses corantes básicos apresentam essa coloração e se diz que possuem uma coloração basófila. De modo similar, por ter ca- ráter ácido, a eosina cora estruturas básicas (como o citoplasma) de vermelho ou rosa. Os corantes citados acima ajudam a diferenciar os compo- nentes ácidos e básicos das células, porém existem outros tipos de corantes que são específicos para diferenciar estruturas fibrosas da matriz extracelular e sais metálicos que se precipitam nos tecidos, conferindo uma visualização diferente às células e tecidos. Esses corantes permitem que identifiquemos e diferenciemos diferentes tipos de células, tecidos e seus componentes, como veremos a se- guir. EXEMPLO 46 Na hematologia, a técnica de esfregaço é bastante utilizada. Isso porque, a partir de esfregaços sanguíneos, é possível avaliar células como leucócitos, eritrócitos e outros elementos figurados do san- gue, como as plaquetas. Para corar as células do sangue, uma mis- tura especial de corantes é utilizada. Entre eles, podemos citar as colorações de Leishman, Giemsa, Wright ou May-Grünwald, todas desenvolvidas a partir de modificações da coloração a base de co- rantes Romanovsky que, basicamente, é formada por um corante básico e um corante ácido. Técnicas citoquímicas e histoquímicas Inicialmente, é importante que você saiba que: As técnicas citoquímicas podem ser em- pregadas tanto na microscopia óptica quanto na eletrônica e ajudam a localizar as substâncias no ambiente intracelular. Algumas reações citoquímicas, inclusive, coram as estruturas celulares proporcio- nalmente à concentração das substâncias nas estruturas. Com essas técnicas con- seguimos realizar a análise de proteínas e enzimas, DNA, ácido ribonucleico (RNA), catecolaminas, polissacarídeos entre ou- tros (CAPUTO; GITIRANA; MANSO, 2017). Assim, diferentes tipos de microscopia também ajudam na pesquisa citoquímica. A microscopia de fluorescência, por exemplo, VOCÊ SABIA? 47 na qual o microscópio possui uma lâmpada capaz de gerar luz ul- travioleta, estimula a fluorescência de moléculas nas células, como riboflavina (vitamina B2), a vitamina A e as porfirinas, permitindo sua identificação e localização. Outra técnica, a imunocitoquímica, permite que proteínas específicas sejam localizadas precisamente dentro da célula, ex- cluindo a possibilidade de ser alguma outra. Aplicada ao estudo dos tecidos, temos a imunohistoquímica, igualmente baseada na reação de moléculas presentes na amostra com anticorpos primários e se- cundários biomarcados. Técnicas imunohistoquímicas são aplicadas diariamente para diag- nóstico e acompanhamento de várias doenças. Por exemplo, é pos- sível classificar adequadamente um linfoma com essa técnica, o que permite um tratamento personalizado e mais eficaz. Os anticorpos, ao reconhecerem especificamente uma pro- teína-alvo, possibilitam sua identificação molecular, através de reações enzimáticas, nos elementos teciduais onde ela se insere. A análise da biomarcação é realizada com auxílio do microscópio. Essa técnica pode ser utilizada em células em cultura ou em cortes histológicos de tecidos processados segundo a técnica de inclusão em parafina, em cortes obtidos pelo método de congelamento ou, ainda, incluído em resina. Agora você já consegue reconhecer os aspectos gerais dos métodos empregados no estudo das células e tecidos. Nossa viagem pela célula vai continuar, mas, dessa vez, conhecendo componentes celulares e suas funções de maneira mais detalhada. Vamos lá! 48 BIOMEMBRANAS Estrutura das biomembranas Todas as células precisam ser delimitadas, separando o meio externo do meio interno. A estrutura celular responsável por isso é a membrana plasmática. Além da membrana que envolve a célula, algumas organelas também são revestidas por membrana. Por esse motivo, as membranas que delimitam estruturas nos seres vivos são chamadas de biomembranas. Assim, além da membrana plasmáti- ca delimitar a estrutura celular, outras biomembranas (as endo- membranas presentes em organelas como retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, lisossomos e vacúolos) ajudam no processo de compartimentalização celular, de modo que processos celulares es- pecíficos ocorrem nas organelas. Assim, a membrana plasmática é formada por uma bicamada lipídica (duas camadas de lipídios, uma voltada para o meio inter- no e outra voltada para o meio externo), com proteínas, lipídios e carboidratos associados a ela. De acordo com o modelo do mosaico fluido, essa bicamada lipídica, de aproximadamente 5nm de espes- sura, possui moléculas de proteína associadas. E é verdade! Cerca de 50% da membrana é formada por lipídios e estima-se que 30% sejam de proteínas associadas a ela. Para que você entenda o que es- tamos tratando, sugiro que você observe a Figura 9, que representa a estrutura de uma membrana celular. 49 Figura 10 – Estrutura detalhada de uma membrana celular Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Detalle_de_la_ membrana_celular.svg Licença: criative.commons Uma das principais propriedades das biomembranas é a per- meabilidade seletiva, ou seja, elas podem ser permeáveis ou não às moléculas, selecionando a partir das características bioquímicas quais irão entrar ou sair da célula. CURIOSIDADE 50 Somente pequenas moléculas sem carga podem se difundir livre- mente pela bicamada lipídica. Isso porque, de modo geral, a membrana é permeável a gases como dióxido de carbono (CO2), óxido nítrico (NO) e oxigênio (O2). Hormônios esteroides, que são pequenos e hidrofóbicos também conseguem passar pela membrana, do mesmo modo que pequenas moléculas polares, como etanol, também a atravessam. Transporte nas biomembranas A membrana celular é pouco permeável à água, devido à na- tureza apolar das caudas dos fosfolipídios presentes na membrana, como mostrado anteriormente na Figura 9. Além disso, a membra- na é praticamente impermeável a íons e moléculas maiores, como glicose, lactose, frutose, aminoácidos e nucleotídeos, sejam elas polares ou não (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b). Ainda assim, essas moléculas devem entrar na célula em vá- rias situações e, por isso, o transporte dessas moléculas pela mem- brana deve acontecer com a ajuda de proteínas transmembranas. Esse transporte poderá acontecer com ou sem gasto de energia e é graças a isso que conseguimos classificá-los como transporte pas- sivo ou ativo, como ilustrado na Figura 10. DICA 51 Figura 11 – Processos de transporte na membrana celular Fonte: Adaptado de ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. Fique atento(a), pois, para entender a figura acima, é importan- te perceber que o diagrama acima ilustra os tipos de processos de transporte via membrana plasmática (transportadores e proteínas de canal). No transporte passivo não acontece gasto de energia, pois as moléculas e íons transportados passam de uma região (comparti- mento) onde estão mais concentrados (em maior quantidade) para uma em que estejam menos concentrados (em menor quantidade), ou seja, a favor do gradiente de concentração. Nesse tipo de trans- porte, proteínas podem ou não auxiliar durante o processo. DEFINIÇÃO 52 No caso de o transporte ser realizado sem o auxílio de proteínas, dizemos que está ocorrendo uma difusão simples. Porém, quando uma proteína facilita a passagem desses íons e moléculas de onde estão mais concentrados para onde estão menos concentrados, di- zemos que está acontecendo o processo de difusão facilitada. A difusão facilitada acontece com a ajuda de proteínas que podem ser: canais iônicos (proteínas canais), que formam poros na membrana, permitindo a passagem de íons de um compartimento a outro; ou proteínas carreadoras, como a proteína GLUT-4, que é a transportadora de glicose na membrana de células do tecido adipo- so e muscular cardíaco e esquelético. No entanto, existem proteínas carreadoras que também atuam no transporteativo (MONTANARI, 2016). Apesar de o transporte ser passivo, os canais iônicos e as proteínas carreadoras são regulados. Canais iônicos, por exemplo, sofrem regulação a partir da interação com ligantes extracelulares ou intracelulares, de alterações na voltagem da membrana ou até mesmo mecanicamente, pelo estiramento da membrana. Enquanto isso, as características químicas da molécula a ser transportada são determinantes na velocidade do transporte por difusão facilitada. CURIOSIDADE SAIBA MAIS 53 Para moléculas sem carga, a velocidade de transporte é proporcio- nal ao gradiente de concentração, de modo que, quanto maior a di- ferença na concentração da molécula entre dois compartimentos, maior será a velocidade da difusão facilitada. Porém, para íons ou moléculas que possuem carga positiva ou negativa, devemos levar em consideração o gradiente eletro- químico, que está relacionado tanto ao gradiente de concentração quanto ao potencial de membrana (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b). Desse modo, moléculas carregadas positivamente são atraídas com uma maior velocidade para um compartimento mais negativo, ou seja, com predomínio de cargas negativas. O potencial de membrana é a diferença de potencial elétrico entre os meios extra e intracelular. Além disso, o valor desse potencial varia de acordo com o tipo celular e isso está relacionado às diferenças de gradientes iônicos e na permeabilidade aos íons. Os eritrócitos, por exemplo, possuem um potencial de membrana equivalente à -6 mV (milivolts), enquanto nos hepatócitos é de -28 mV e nas células cardíacas é de -86 mV. CURIOSIDADE 54 Dessa maneira, o transporte ativo é aquele em que ocorre gasto de energia. Nesse caso, significa dizer que as moléculas ou íons estão sendo transportados contra o seu gradiente de concen- tração. Além disso, o gasto energético acontece porque nesse tipo de transporte a entropia é reduzida, o que leva ao aumento da energia livre do sistema. Lembre-se que o transporte ativo pode ser classificado como: Transporte Ativo Primário, quando utiliza diretamente uma mo- lécula de energia química, como o ATP (adenosina trifosfato); ou Transporte Ativo Secundário, quando o gradiente eletroquímico é gerado a partir de um transporte ativo primário que dependeu de ATP, ou seja, foi gerado da energia gasta por proteínas que realiza- ram o transporte ativo primário. Entropia é uma importante grandeza física da termodinâmica que mede o grau de desordem de um sistema. Quanto maior for a varia- ção de entropia em um sistema, significa que maior será sua desor- dem. E, em casos como esse, menos energia estará disponível para ser utilizada. Já no transporte ativo primário, as proteínas que realizam o processo são chamadas de ATPases de membrana ou Bombas, como a conhecida bomba de Sódio (Na) e Potássio (K). Na bomba de Na e K (Figura 11), para cada molécula de ATP hidrolisada, 3 íons de Na+ são transportados para o meio extracelular, enquanto 2 íons K+ são direcionados para o interior da célula. A bomba de Ca2+ também é outro exemplo de ATPase que se localiza tanto na membrana plas- DICA 55 mática quanto na membrana do retículo sarcoplasmático (retículo endoplasmático das células musculares) e serve para remover cál- cio desses compartimentos, ajudando a regular mecanismos como a contração muscular. Figura 12 – Mecanismo da Bomba de Sódio e Potássio Disponível em: http://184.105.177.41/b/7f02722f240d50cd7cafd116e0e0d3c02d17bd54 Caro(a) aluno(a), como você pode observar na figura acima, Na bomba de Na e K, três íons Na são transportados para o meio extra- celular e dois K para o meio intracelular. Assim, você deve saber que isso requer a hidrólise (quebra) de um ATP. No transporte ativo secundário, podemos citar como “tro- cadores iônicos” algumas proteínas, como o co-transportador Gli- cose-Na+, que são responsáveis pela absorção de glicose no trato digestório, bem como os co-transportadores de aminoácidos e Na+. EXEMPLO 56 Composição lipídica e organização estrutural da membrana Como já mencionado, as biomembranas são constituídas por lipídios, proteínas e carboidratos. Os carboidratos são ligados de maneira covalente às proteínas ou lipídios, formando as glicopro- teínas ou proteoglicanos e os glicolipídios. Os principais lipídios que formam a membrana são os fosfo- lipídios. Eles são moléculas anfipáticas, o que significa que possuem tanto caráter hidrofílico ou polar (possuem afinidade pela água), quanto caráter hidrofóbico ou apolar (aversão à água). De acor- do com o tipo celular ou compartimento intracelular delimitado, a composição das biomembranas pode variar. O colesterol, um tipo de lipídio, está presente em células animais, mas não em células vegetais e organismos procariotos, como as bactérias. Fluidez e assimetria das bicamadas lipídicas A bicamada lipídica que compõe as membranas é assimétri- ca. Isso quer dizer que as duas monocamadas (uma interna e outra externa) possuem composições diferentes. No caso da membrana plasmática, por exemplo, os lipídios da monocamada externa (face VOCÊ SABIA? 57 da superfície celular) são, principalmente, a fosfatidilcolina e a es- fingomielina, enquanto aqueles localizados na monocamada inter- na (face citosólica – voltada para o citosol) são, principalmente, fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina. Como você pode perceber, a composição lipídica, bem como a temperatura, são fatores que podem alterar a fluidez da membrana, que pode estar em dois estados físicos: paracristalino (gel) ou fluido (líquido). Dessa maneira, a mudança de um estado físico desse para o outro é chamada de transição de fase. Além disso, a presença de fosfolipídios com caudas insaturadas ou de cadeia curta, por exem- plo, permite uma maior fluidez membranar. O colesterol também é outra molécula lipídica importante para manter a fluidez da membrana, como em situações de baixa tem- peratura, pois ele imobiliza o local próximo à região polar do fos- folipídio, o que reduz a permeabilidade. Ou seja, devido ao tamanho menor e por ser mais rígido, o colesterol interage com os fosfolipí- dios ao lado de maneira mais forte. Assim, quanto mais colesterol, menos fluida é a membrana. Do mesmo modo, associando à tempe- ratura, quanto mais elevada for a temperatura, por exemplo, mais fluida será a biomembrana. Lembre-se que a fluidez das biomembranas é essencial para que processos celulares importantes, como transporte de molécu- las e íons, bem como mecanismos de sinalização celular, funcionem adequadamente. CURIOSIDADE 58 Além disso, as balsas lipídicas, domínios da membrana ricos em esfingolipídeos, colesterol e proteínas associadas, dependem da fluidez da membrana para a sua participação em processos de sina- lização e endocitose. Sinalização celular é um sistema de comunicação entre as células. Ele é complexo e está relacionado à transmissão de um sinal de uma célula emissora para uma célula receptora, que receberá aquele si- nal para realizar uma determina função. Os neurônios são bons exemplos, pois um propagará um impulso nervoso se tiver recebido sinais a partir da liberação de neurotransmissores em um neurônio que os emitiu. Composição proteica As proteínas que constituem as biomembranas são classi- ficadas em integrais (intrínsecas) ou periféricas (extrínsecas). As proteínas integrais estão fortemente associadas com os lipídios da membrana e atravessam a estrutura, sendo, portanto, chamadas de proteínas transmembranas, enquanto as proteínas periféricas, por sua vez, estão associadas à membrana por interações iônicas com os fosfolipídios ou até mesmo com proteínas integrais. As proteínas transmembranas (Figura 12) podem atravessar a bicamada lipídica apenas uma vez (proteína integral unipasso) ou diversas vezes (proteína integral multipasso). Por atravessarem a DICA 59 membrana, possuem domínios voltados para fora da célula (domí- nio extracelular), dentro da célula (domínio citosólico) e