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Estrutura e fisiologia celular: membrana, citoplasma e núcleo – Parte 2

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Células procariontes

As células dos organismos procariontes se caracterizam por não possuírem organelas. Os seres procariontes compreendem as bactérias, que se dividem em arqueobactérias e as eubactérias. As arqueobactérias habitam ambientes de condições extremas como águas muito salinas, águas quentes e ácidas, regiões profundas dos oceanos e pântanos. Há diferenças de estrutura genética e de composição lipídica entre as eubactérias e as arqueobactérias. As eubactérias são as mais estudadas e conhecidas, pois têm grande importância ecológica, industrial e médica. Nas eubactérias incluem-se as cianobactérias (estas últimas também conhecidas pela antiga denominação “algas cianofíceas” ou “algas azuis”).

As células procariontes são geralmente bem pequenas, tendo 0,5 a 10 micrômetros de diâmetro. Apresentam, na região conhecida como nucleóide, uma molécula circular de ADN não combinada com proteínas básicas (histonas). Em grande parte das bactérias existem moléculas pequenas de ADN circular, são os plasmídios. Estes são independentes do ADN do nucleóide e conferem resistência a toxinas e antibióticos. Ocorre parede celular, que tem composição química diferente da parede celular das plantas. Nos procariontes, a parede celular contém peptidoglicanos (polímeros de glicídio unidos por ligações cruzadas de aminoácidos. Da sua superfície externa a bactéria pode projetar estruturas curtas, semelhantes a cabelos, denominadas pilos, que servem para a adesão a outras células. A síntese de proteínas tem lugar em pequenos ribossomos livres no hialoplasma. Os procariontes não possuem citoesqueleto, um complexo de proteínas fibrilares que dá forma e movimento nos eucariontes. Algumas bactérias têm flagelos de estrutura simples, de cerca de 20 nanômetros de diâmetro. Os flagelos servem para dar propulsão à célula no seu meio ambiente. A composição destes flagelos é a proteína flagelina, diferentemente dos eucariontes, onde os flagelos são feitos de microtúbulos, estes constituídos da proteína tubulina. Alguns procariontes são autotróficos e podem fixar o nitrogênio atmosférico em aminoácidos usados em síntese de proteínas. As cianobactérias têm um extenso sistema de membranas fotossintéticas mergulhadas em seu citossol, nestas membranas existem pigmentos como a clorofila.

Células Eucariontes

As organelas citoplasmáticas

A organização interna das células eucariontes é complexa. O citoplasma acha-se dividido em compartimentos, delimitados por membrana, as organelas.

Geralmente, os livros-texto de Biologia fornecem esquemas didáticos de células eucariontes. São bons exemplos os esquemas de célula animal e vegetal encontrados em Amabis (1994) págs. 58 e 59. O professor deve sempre ressaltar aos seus alunos que os esquemas didáticos de células procuram representar conjuntamente todas as organelas possíveis de existir em uma célula. Porém, de acordo com sua especialização, uma célula apresentará certas organelas, mas não apresentará outras. Como exemplo, temos que uma célula da raiz não terá cloroplastos, mas uma célula da folha possuirá cloroplastos. No caso dos animais, como exemplo, um hepatócito terá um núcleo muito ativo e não possuirá flagelo; já um espermatozóide usará um flagelo para se locomover e o seu núcleo será muito compactado.

Além das organelas dos eucariontes, existem outras estruturas que compõem as células:

Parede celular

As células são caracterizadas não somente pelo seu conteúdo e organização interna, mas também por uma complexa mistura de materiais extracelulares que, nas plantas é referida como parede celular (a parede celular diferencia as células vegetais das células animais). Esta parede é constituída, principalmente, de carboidratos, proteínas e de algumas substâncias complexas. Estes componentes são sintetizados dentro da célula e transportados através da membrana plasmática para o local onde eles se organizam. A parede celular possui diversas funções:

A parede celular possui diversas funções:

  • Atua como um exoesqueleto celular, possibilitando a formação de uma pressão positiva dentro da célula (turgescência) e, consequentemente, a manutenção da forma da célula;
  • Por resistir à pressão de turgescência, ela se torna importante para as relações hídricas da planta;
  • A parede celular permite a junção de células adjacentes;
  • Determina a resistência mecânica das estruturas do vegetal, permitindo que muitas plantas cresçam e se tornem árvores de grandes alturas;
  • A resistência mecânica das paredes do xilema também permite que as células resistam às fortes tensões criadas dentro dos vasos, o que é fundamental para o transporte de água e minerais do solo até as folhas;
  • Em sementes, os polissacarídeos da parede das células do endosperma ou dos cotilédones funcionam como reservas metabólicas. Na maioria das paredes celulares, isso não ocorre;
  • Alguns oligossacarídeos presentes na parede celular podem atuar como moléculas de sinalização, durante a diferenciação celular e durante o reconhecimento de patógenos e simbiontes.
  • Embora a parede celular seja permeável para pequenas moléculas, ela atua como uma barreira à difusão de macromoléculas, sendo a principal barreira à invasão de patógenos.

Estruturalmente, pode-se dividir a parede celular, de fora para dentro, em: Lamela Média,Parede Primária e Parede Secundária.

A Lamela Média é uma fina camada de material, considerada o cimento que promove a junção de paredes primárias de células adjacentes. É constituída de substâncias pécticas (ácido péctico, pectato de cálcio e de magnésio) e de proteínas (não são as mesmas encontradas no restante da parede celular). A lamela média juntamente com a parede primária origina-se da placa celular que é formada durante a divisão celular (telófase).

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As Paredes Primárias são formadas em células jovens em crescimento. Algumas paredes primárias, tais como aquelas do parênquima de bulbos de cebola, são muito finas (100 nm) e possuem arquitetura simples. Outras paredes primárias, tais como aquelas encontradas em colênquima ou em epidermes, podem ser bem mais espessas e conter múltiplas camadas. A parede primária é constituída de celulose, hemiceluloses, pectinas, proteínas e compostos fenólicos.

As paredes secundárias são formadas após a célula parar de crescer. Elas são ricas em celulose e lignina (Tabela 2). No entanto, elas podem conter polissacarídeos não celulósicos (principalmente aqueles classificados como hemiceluloses) e proteínas. A parede secundária pode tornar-se altamente especializada em estrutura e função, refletindo o estado de especialização celular. As células do xilema de árvores, por exemplo, apresentam paredes secundárias bastante espessas, que são reforçadas pela presença de lignina. Isto é fundamental para o transporte de água a longa distância.

Grãos de armazenamento e gotículas lipídicas

As células podem armazenar substâncias de reserva em seu citoplasma. Deste modo, encontramos grãos de amido (em vegetais), glicogênio (em animais e fungos), paramilo (em algas), gotículas de gordura (em muitas células, como as de animais, fungos, etc.).

Ribossomos

Os ribossomos são o local da síntese protéica nas células. Podem estar livres no hialoplasma ou aderidos à face externa das membranas do retículo endoplasmático.

Centríolos

Estruturas de forma cilíndrica compostas de microtúbulos protéicos. Os centríolos são ausentes em procariontes e em vegetais superiores. Durante a divisão celular, em seu redor, forma-se o fuso mitótico.

Retículo endoplasmático

Rede de túbulos e cisternas achatadas mergulhados no citoplasma. Dentre suas várias funções ressaltamos o metabolismo de lipídios (incluindo a síntese de esteróides e fosfolipídios) e a síntese de proteínas para exportação.

Aparelho de Golgi

Esta organela também é denominada complexo de Golgi ou, simplesmente, Golgi. Esta organela foi descoberta pelo citologista italiano Camillo Golgi que viveu no século XIX. Observa-se, no aparelho de Golgi, a síntese de enzimas e a gênese de lisossomas, estas organelas responsáveis pela digestão celular.

Lisossomas

Estas organelas são vesículas esféricas repletas de enzimas hidrolíticas que atuam em pH ácido. No animais e protistas, os lisossomas digerem partículas alimentares provindas do exterior da célula, mas também podem degradar organelas envelhecidas da própria célula num processo conhecido como autofagia. As plantas não possuem lisossomas e a função semelhante destes é feita pelos vacúolos.

Mitocôndrias

Têm sua estrutura formada de duas membranas que delimitam uma matriz coloidal onde encontram-se enzimas, íons, dentre outras substâncias. No interior das mitocôndrias ocorre a degradação oxidativa de ácidos graxos e de grupos acetil (provindos da degradação da glicose). Neste processo oxidativo (denominado respiração celular), participam o oxigênio molecular, as enzimas do ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, e são sintetizadas 36 moléculas de ATP (trifosfato de adenosina).

Cloroplastos

Há, nas células vegetais, organelas relacionadas com a síntese de glicídios, os plastos. Os cloroplastos são os plastos mais abundantes nos vegetais. Têm cor verde pois apresentam grande quantidade do pigmento clorofila, responsável pela absorção de luz no processo de fotossíntese. Assim, como as mitocôndrias, os cloroplastos possuem duas membranas concêntricas que delimitam uma região coloidal, o estroma. Mergulhado no estroma, existe um sistema de membranas. Parte da fotossíntese acontece no conjunto de membranas internas e parte se dá no estroma do cloroplasto. Pelo processo de fotossíntese há a síntese de substâncias orgânicas como, por exemplo, a glicose.

Vacúolos

Continua na parte 3

                 

 

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