BIOLOGIA 
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Fronteiras da célula
Fronteiras da célula

2 FRONTEIRAS DA CÉLULA

 

A bactéria Escherichia coli Enterohemorrágica.

 

MEMBRANA PLASMÁTICA

 
A membrana plasmática, membrana celular ou plasmalema é a estrutura que delimita todas as células vivas, tanto as procarióticas como as eucarióticas. Ela estabelece a fronteira entre o meio intracelular, o citoplasma, e o ambiente extracelular, que pode ser a matriz dos diversos tecidos.
Aparece em eletromicrografias como duas linhas escuras separadas por uma faixa central clara, com uma espessura de 7 a 10 nm. Esta estrutura trilaminar encontra-se em todas as membranas encontradas nas células, sendo por isso chamada de unidade de membrana ou membrana unitária.
A membrana celular não é estanque, mas uma “porta” seletiva que a célula usa para captar os elementos do meio exterior que lhe são necessários para o seu metabolismo e para libertar as substâncias que a célula produz e que devem ser enviadas para o exterior (sejam elas produtos de excreção, das quais deve se libertar, ou secreções que a célula utiliza para várias funções relacionadas com o meio).
 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MEMBRANA PLASMÁTICA
 
Açúcares:
Todas as membranas plasmáticas celulares são constituídas predominantemente por fosfolipídios e proteínas em proporções variáveis e uma pequena fração de açúcares, na forma de oligossacarídeos. Exteriormente, na grande maioria das células animais, a membrana plasmática apresenta uma camada rica em glicídeos: o glicocálix ou glicocálice. Entre outros papeis, o glicocálix tem a função de reconhecimento químico da célula para seu exterior e tem também função protetora, impedindo que alguns tipos de vírus ou bactérias se anexem à célula.
Lipídios:
Os lipídios presentes nas membranas celulares pertencem predominantemente ao grupo dos fosfolipídios. Estas moléculas são formadas pela união de três grupos de moléculas menores: um álcool, geralmente o glicerol, duas moléculas de ácidos graxos e um grupo fosfato, que pode conter ou não uma segunda molécula de álcool. A estrutura das membranas deve-se primariamente a essa camada dupla de fosfolipídios. Esses lipídios são moléculas longas com uma extremidade hidrofílica (tem afinidade com a água) e a cadeia hidrofóbica (não tem afinidade com a água). O grupo fosfato está situado nas lâminas externas da estrutura trilaminar. A parte situada entre as lâminas fosfatadas é composta pelas cadeias hidrofóbicas. As membranas animais possuem ainda o colesterol, e as células vegetais possuem outros esteróis, importantes para o controle da fluidez das membranas. Em certa temperatura, quanto maior a concentração de esteróis, menos fluida será a membrana. As células procariontes, salvo algumas exceções, não possuem esteróis.
Proteínas:
As proteínas são os principais componentes funcionais das membranas celulares. A maioria das proteínas da membrana celular está mergulhada na camada dupla do fosfolipídios, interrompendo sua continuidade, são as proteínas integrais. Outras, as proteínas periféricas, estão aderentes às extremidades de proteínas integrais. Algumas proteínas atuam no transporte de substâncias para dentro ou para fora da célula. Entre estas, encontram-se glicoproteínas (proteínas ligadas a carboidratos). Algumas destas proteínas formam conexões, os fibronexos, entre o citoplasma e macromoléculas da matriz extracelular. Os grupos sangüíneos A-B-O, M-N e Rh, bem como fatores HLA, são antígenos da superfície externa da membrana.

 

 


Esquema do mosaico fluido.

 

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA MEMBRANA CELULAR
 
A membrana celular é responsável pela manutenção de uma substancia do meio intracelular, que é diferente do meio extracelular e pela recepção de nutrientes e sinais químicos do meio extracelular. Para o funcionamento normal e regular das células, deve haver a seleção das substâncias que entram e o impedimento da entrada de partículas indesejáveis, ou ainda, a eliminação das que se encontram no citoplasma. Por ser o componente celular mais externo e possuir receptores específicos, a membrana tem a capacidade de reconhecer outras células e diversos tipos de moléculas, como hormônios.
As membranas celulares possuem mecanismos de adesão, de vedação do espaço intercelular e de comunicação entre as células. Os microvilos ou microvilosidades são muito freqüentes e aumentam a superfície celular.
Não confundir a membrana celular com a parede celular (das células vegetais, por exemplo), que tem uma função principalmente de proteção mecânica da célula. Devido à membrana citoplasmática não ser muito forte, as plantas possuem a parede celular, que é mais resistente.
A membrana celular é uma camada fina e altamente estruturada de moléculas de lipídios e proteínas, organizadas de forma a manter o potencial elétrico da célula e a controlar o que entra e sai da célula (permeabilidade seletiva da membrana). Sua estrutura só vagamente pode ser verificada com um microscópio de transmissão eletrônica. Muitas vezes, esta membrana contém proteínas receptoras de moléculas específicas, os Receptores de membrana, que servem para regular o comportamento da célula e, nos organismos multicelulares, a sua organização em tecidos (ou em colônias).
Por outro lado, a membrana celular não é, nem um corpo rígido, nem homogêneo – é muitas vezes descrita como um fluido bidimensional e tem a capacidade de mudar de forma e invaginar-se para o interior da célula, formando algumas das suas organelas.
 
 
TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS (PERMEABILIDADE CELULAR)
 
Mesmo nas membranas não biológicas, como as de plástico ou celulose, há moléculas que as conseguem atravessar, em determinadas condições. Dependendo das propriedades da membrana e das moléculas (ou átomos ou íons) em presença, o transporte através das membranas classifica-se em:
  • Transporte passivo – quando não envolve o consumo de energia do sistema, sendo utilizada apenas a energia cinética das moléculas; a movimentação dá-se a favor do gradiente de concentração.
  • Transporte ativo – quando o transporte das moléculas envolve a utilização de energia pelo sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada é na forma de Adenosina tri-fosfato (ATP); a movimentação das substâncias dá-se contra o gradiente de concentração.
O transporte através das membranas pode ainda ser classificado em mediado, envolve permeases (transporte ativo e difusão facilitada), e não-mediado (difusão direta).
 
TRANSPORTE PASSIVO

 
O interior das células – o citoplasma – é basicamente uma solução aquosa de sais e substâncias orgânicas. O transporte passivo de substâncias na célula pode ser realizado através de difusão ou por osmose.
A difusão se dá quando a concentração interna de certa substância é menor que a externa, e as partículas tendem a entrar na célula. Quando a concentração interna é maior, as substâncias tendem a sair. A difusão pode ser auxiliada por enzimas permeases sendo classificada difusão facilitada. Quando não há ação de enzimas, é chamada difusão simples
No que se refere à osmose, quando a concentração externa de substâncias é maior que a interna, parte do líquido citoplasmático tende a sair fazendo com que a célula murche - plasmólise. Quando a concentração interna é maior, o líquido do meio externo tende a entrar na célula, dilatando-a - Turgência, entretanto existe ainda a situação em que a célula murcha e depois por motivos externos volta a obter sua quantidade normal de água,então esse fato é chamado de Deplasmólise, ou seja, uma plasmólise inversa. Neste caso, se a diferença de concentração for muito grande, pode acontecer que a célula estoure. As células que possuem vacúolos são mais resistentes à diferença de concentração, pois estas organelas, além de outras funções, agem retendo líquido.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Difusão facilitada por
poteínas transportadoras.
 
 
 
 
    Célula animal (A) e vegetal (B) em osmose. Na Micrografia, hemácias em osmose.
 
 
 
TRANSPORTE ATIVO
 
O transporte ativo através da membrana celular é primariamente realizado pelas enzimas ATPases, como a importante bomba de sódio e potássio, que tem função de manter o potencial eletroquímico das células.
Muitas células possuem uma ATPase do cálcio que opera as concentrações intracelulares baixas de cálcio e controla a concentração normal (ou de reserva) deste importante mensageiro secundário. Uma outra enzima atua quando a concentração de cálcio sobe demasiadamente. Isto mostra que um íon pode ser transportado por diferentes enzimas, que não se encontram permanentemente ativas.
 
 
Funcionamento da bomba de sódio-potássio.
 
 

ENDOCITOSE E EXOCITOSE

Endocitose é o processo pelo qual as células vivas ativamente absorvem material (moléculas, pedaços de detritos ou outras células) através da membrana celular. Existem três formas principais de endocitose: fagocitose e pinocitose.
A fagocitose é o englobamento e digestão de partículas sólidas e microorganismos por fagócitos ou células amebóides. Na corrente sanguínea ocorre quando o sistema imunológico identifica um corpo estranho que será englobado e digerido pelos leucócitos. Um grande aumento de leucócitos no sangue indica processo infeccioso. Consiste também em processo de alimentação de muitos protozoários unicelulares - onde a partícula englobada pela célula, através da membrana celular, é envolvida num vacúolo digestivo, a partir do qual a matéria digerida passa depois para o citoplasma.
A ingestão das partículas de alimento pode ser realizada por pseudópodes, como nos organismos amebóides, ou a própria célula pode ter um citostoma (o mesmo que “boca celular”), como os ciliados, por onde entram as partículas de alimento.
A pinocitose é um processo de endocitose em que a célula engloba uma substância em estado líquido, sem ser por difusão, mas por transporte ativo através da membrana celular. É um sistema de alimentação celular complementar à fagocitose. É uma das formas como as células recebem grandes proteínas, inclusive hormônios, e como os pequenos vasos sanguíneos obtêm sua nutrição.Neste processo a membrana celular invagina, desenvolvendo um pequeno saco para englobar as substâncias que deseja absorver. O “saco” então fecha e separa-se da membrana celular, transformando-se num vacúolo que, dentro do citoplasma se junta a um lisossoma, que hidroliza as proteínas e fosfolípidos da membrana para libertar as substâncias que tem no interior. É um processo que requer energia, na forma de ATP.
 
 
 
Representação esquemática da fagocitose e da pinocitose.
 
 
 
Exocitose é o processo pelo qual uma célula eucariótica viva liberta substâncias para o fluido extracelular, seja o fluido que envolve as células de um tecido, nos organismos multicelulares, seja para o ambiente aquático, por modificação da membrana celular, ou seja, sem ser por difusão. É o oposto de endocitose.
As substâncias a serem libertadas pela célula podem ser produtos de secreções, tais como toxinas ou hormônios, ou neurotransmissores (nas sinapses dos nervos).
 
 
ENVOLTÓRIOS EXTERNOS À MEMBRANA PLASMÁTICA

GLICOCÁLIX


O glicocálix ou glicocálice é uma matriz extracelular, uma camada externa à membrana, presente em células animais, formada por glicolipídios, esfingolipídios, glicoprotínas e proteoglicanas. Protege a célula contra agressões físicas e químicas, retém nutrientes e enzimas e participa do reconhecimento intercelular, uma vez que diferentes células possuem diferentes glicocálix e diferentes glicídios.
Possui dois tipos de constituintes:
  • Variáveis: como as glicoproteínas e as glicosaminoglicanas, que são primeiramente secretadas pela membrana plasmática e depois aderidas por ela;
  • Constantes: como a porção glicídica de glicoproteínas e glicolipídeos.
Suas principais funções são de proteção, barreira de difusão, enzimática, antigênica – só a porção constante – adesiva, inibição por contato (as vezes quando a célula é alterada ela perde essa função, então ela continua crescendo e depositando-se umas sobre as outras formando tumores) , reconhecimento celular e definição de um ambiente especial, com pH, força iônica e carga elétrica próprios.
O glicocálix pode atuar como proteção contra certos tipos de vírus. Esta se daria por repulsão eletrostática porque tanto alguns vírus quanto o ácido siálico ou N-acetil-neuramínico (presente em certos glicocálix) possuem carga negativa.

O Glicocálix reveste as células animais.             

 

PAREDES CELULARES
 
A parede celular é uma estrutura extracelular que envolve células, sendo composta por diferentes substâncias dependendo do organismo. É uma estrutura que confere proteção à célula pela sua rigidez.   

     Parede celular das plantas:

A parede celular das plantas verdes (incluindo as plantas vasculares, os musgos e as algas verdes) é formada essencialmente por microfibrilas de celulose. As primeiras camadas formam a parede primária, que mantém a sua elasticidade permitindo que a célula possa crescer. Na parede primária, as microfibrilas não apresentam uma direção definida e encontram-se ligadas por ligações de hidrogênio, o que torna a estrutura mais flexível. Novas camadas de celulose depositadas dentro da parede primária geram espessamento da parede, inclusive com impregnação de lignina. Após a formação desta, algumas plantas podem formar a parede secundária - com a qual as células não podem mais crescer. Na parede secundária, as microfibrilas já se apresentam orientadas numa determinada direção, conferindo maior rigidez à parede celular. Quando as células se dividem, têm de formar uma nova parede celular. Para isso, forma-se ao longo do eixo de divisão uma camada de microtúbulos, chamada fragmoplasto que ajuda à deposição das microfibrilhas de celulose.  

     Plasmodesmos:

Os plasmodesmos são interligações entre membranas de células vizinhas que criam pontes citoplasmáticas. Ocorre somente em células vegetais.
Os microtúbulos membranosos atravessam as paredes celulares por poros em que não há nenhum tipo de material. São a única via de translado de substâncias e estímulos (alimentação da célula) e são conexões citoplasmáticas que atravessam a parede celular entre células contíguas. Ao se encontrarem unidos, os protoplastos das células vivas por meio de plasmodesmos, constituem um simplasto único. O movimento de substâncias através dos plasmodesmos se denomina transporte simplástico. As paredes celulares, os lumens das células mortas e os espaços intercelulares que rodeiam o simplasto, formando também um contínuo, se contrapõem sob o nome de apoplasto; o movimento de substâncias nele é conhecido como transporte apoplástico. São formadas por conexões (6 moléculas de conexina) que permitem a passagem de íons e pequenas moléculas. Os plasmodesmos formam-se ao final da divisão celular entre células irmãs.

Palmeiras

Plasmodesmos

Esquemas de célula vegetal mostrando plasmodesmos. Na foto, uma palmeira.

 

 

      Parede celular das bactérias:

As paredes celulares das bactéria são tipicamente compostas por peptidioglicanos (polímeros de polissacarídeos ligados a proteínas como a mureína, com funções protetoras).

Quando a parede exterior tem esta composição, a célula tinge de cor púrpura quando fixada com violeta-cristal, uma preparação conhecida como técnica de Gram - bactérias "Gram-positivas".

Outras bactérias possuem uma membrana externa, que se sobrepõe a uma fina camada de peptidioglicanos, essa membrana externa é formada por carboidratos, lipídios e proteínas. Estas bactérias não tingem de púrpura com o corante de Gram - "Gram-negativas".

Muitos antibióticos, incluindo a penicilina e seus derivados, agem inibindo o processo de síntese da parede celular bacteriana durante a divisão binária.

A parede celular bacteriana contém em algumas espécies infecciosas a endotoxina lipopolissacarídeo (LPS) uma substância que leva a reação excessiva do sistema imunitário, podendo causar morte no hóspede devido a choque séptico.




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