Características Gerais dos Seres Vivos. Tipos de células

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1 Características Gerais dos Seres Vivos Os seres vivos compartilham algumas características em comum. Como: 1. Organização Celular Com exceção dos vírus, todos os seres vivos são formados por células. Célula é a menor parte com forma definida que constitui um ser vivo dotada de capacidade de auto-duplicação (pode se dividir sozinha). São as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. As células, em geral, possuem tamanho tão pequeno que só podem ser vistas por meio de microscópio. Dentro delas ocorrem inúmeros processos que são fundamentais para manter a vida. 2. Capacidade de gerar energia as próprias custas (metabolismo energético) ainda que dependendo de obtenção de substratos energéticos provenientes do meio externo e, ainda, 3. Interagir, continuamente, com o meio onde estão inseridos, estabelecendo um intercâmbio seletivo entre substâncias intracelulares e extracelulares buscando um equilíbrio constante. Tipos de células Os diferentes tipos de células podem ser classificados em duas categorias quanto a sua organização do núcleo: Células procarióticas - não apresenta uma membrana envolvendo o núcleo (carioteca), portanto o conteúdo nuclear permanece misturado com os outros componentes celulares. Os únicos pertencentes a esse grupo são as bactérias, as cianofíceas e as micobacterias. Células Eucarióticas - no núcleo da célula eucariótica fica "guardado" o material genético e, em volta do núcleo existe uma membrana que o separa do citoplasma (carioteca ou membrana nuclear ou cariomembrana). No citoplasma destas células podem ser encontradas diversas estruturas funcionais chamadas de organelas (membranosas ou não membranosas). 1

2 Ilustração: diferença de uma célula procariótica e eucariótica. Á esquerda, temos representado uma célula eucariótica vegetal e á direita uma célula eucariótica animal Célula procariótica 2

3 CÉLULAS CONSTITUINTES DE TODO OS SERES VIVOS Os seres vivos diferem da matéria bruta porque são constituídos de células. Os vírus são seres que não possuem células, mas são capazes de se reproduzir e sofrer alterações no seu material genético. Esse é um dos motivos pelos quais ainda se discute se eles são ou não seres vivos. A célula é a menor parte dos seres vivos com forma e função definidas. Por essa razão, afirmamos que a célula é a unidade estrutural dos seres vivos. A célula - isolada ou junto com outras células - forma todo o ser vivo ou parte dele. Além disso, ela tem todo o "material" necessário para realizar as funções de um ser vivo, como nutrição, produção de energia e reprodução. Cada célula do nosso corpo tem uma função específica. Mas todas desempenham uma atividade "comunitária", trabalhando de maneira integrada com as demais células do corpo MANTENDO UM EQUILIBRIO INDISPENSÁVEL A VIABILIDADE DO SER VIVO (HOMEOSTASE ORGÂNICA). É como se o nosso organismo fosse uma imensa sociedade de células, que cooperam umas com as outras, dividindo o trabalho entre si. Juntas, elas garantem a execução das inúmeras tarefas responsáveis pela manutenção da vida. CÉLULA - A célula possui setores semelhantes aos de uma fábrica, como exemplo, uma fábrica de televisores. Através de portões (Membranas Plasmáticas) dá-se a entrada de diversos tipos de peças para as linhas de montagem. Para a fabricação e a montagem dos aparelhos são necessários energia e operários habilitados. É preciso, ainda, um setor de embalagem para preparar a expedição do que é produzido e uma diretoria para comandar o relacionamento com o mundo interno e externo. Um limite celular representado pela Membrana Plasmática separa o conteúdo da célula (citoplasma) do meio externo. O citoplasma constituído por organelas (ou organoides) e hialoplasma (ou citosol ou ainda citoplasma) é um material gelatinoso que representa o setor produtivo (Metabolismo). Um núcleo contendo o material genético representa a diretoria da célula. 3

4 Os limites da célula viva Uma das características dos seres vivos é estar em constante relacionamento com o meio onde se encontram, intercambiando com o mesmo para manter um equilíbrio constante. Uma célula tem dimensões microscópicas e fica isolada do ambiente por pelo menos uma barreira: a membrana plasmática. Esta é uma película extremamente fina e delicada, que exerce severa fiscalização sobre todas as substâncias e partículas que entram e saem da célula. Membrana Plasmática: Por apresentarem relativa fragilidade a maioria das células apresenta algum tipo de envoltório que dá proteção e suporte físico à membrana.entre esses envoltórios está o Gicocálix ( Glico = doce/ cálix = casca; envoltório) Glicocálix: malha feita de polímeros de glicose (glicídios) frouxamente entrelaçados. Confere proteção contra agressões físicas e químicas do ambiente externo. Funciona também como uma malha de retenção de nutrientes e enzimas mantendo um microambiente adequado ao redor de cada célula. Confere as célulastambém a capacidade de se reconhecerem. Células diferentes têm glicocálix com glicídios diferentes e células iguais possuem glicocálix iguais. 4

5 Organização molecular da membrana plasmática Elementos mais abundantes: fosfolipídeos, colesterol e proteínas. (Constituição lipoproteica). MODELO MOSAICO FLUIDO: Os lipídios formam uma dupla camada contínua no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídeos é fluida, oleosa e apolar (hidrofóbica = sem afinidade pela água) e as proteínas (polares e hidrofílicas = com afinidade pela água). As proteínas mudam de posição continuamente como se fossem peças de um mosaico. Este modelo foi sugerido por 2 pesquisadores: Singer e Nicholson. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida. Funções das proteínas da Membrana Plasmática: 1. Atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula; 2. Funcionam como receptores de membrana ( selos marcadores ) encarregamse de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula; 3. Favorecem a adesão entre células próximas em um tecido; 4. Servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto. Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na difusão facilitada formando um canal da passagem de substâncias (Permeases) ou no transporte ativo em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP (adenosina trifosfato). Modelo Mosaico Fluido 5

6 Mosaico Fluido TRANSPORTE PELA MEMBRANA PLASMÁTICA A capacidade de uma membrana de ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define sua Permeabilidade. OBS.: Em uma solução encontram-se: - solvente = meio líquido dispersante e o - soluto = partícula dissovida. A membrana plasmática das células classifica-se como seletivamente permeável. A passagem aleatória de partículas (soluto) sempre ocorre de um local de maior concentração para outro de menor concentração (ou seja, a favor do gradiente de concentração). Isso se dá até que a distribuição das partículas seja uniforme. A partir do momento em que o equilíbrio for atingido as trocas de substâncias entre os dois meios tornam-se proporcionais. A passagem se substâncias através das membranas envolve diversos mecanismos entre os quais cita-se: 1. Transporte passivo: 1.1. Osmose sem gasto de energia 1.2.Difusão simples 1.3.Difusão Facilitada 2. Transporte ativo: Bomba de Sódio e Potássio. (com gasto de energia) 3. Transporte mediado por vesículas: 3.1. Endocitose (fagocitose e pinocitose) 3.2. Exocitose 1.1.OSMOSE passagem de líquido (solvente) através das 2 faces da membrana plasmática celular sempre a favor do gradiente de concentração no sentido de igualar as concentrações e não envolve gasto de energia. 6

7 A água se movimenta livremente através da membrana sempre do local de menor concentração de soluto (meio hipotônico) para o de maior concentração (meio hipertônico) buscando a isotonia ( equilíbrio entre os 2 meios). Pressão osmótica: pressão com a qual a água é forçada a atravessar a membrana. A osmose pode provocar alterações de volume celular. Uma hemácia humana é isotônica em relação a uma solução de NaCl a 0,9% (solução fisiológica). Caso seja colocada em um meio com maior concentração (hipertônico) perde água e murcha. Se estiver em um meio mais diluído (hipotônico) absorve água por osmose e aumenta de volume podendo romper (hemólise). 1.2.DIFUSÃO simples: Consiste na passagem espontânea das moléculas do soluto, do local de maior concentração para o de menor concentração até estabelecer um equilíbrio. Possui uma velocidade menor e acontece a curtas distâncias. Transporte de gases O2 e CO2. 7

8 1.3.DIFUSÃO facilitada: Certas substâncias entram na célula a favor do gradiente de concentração e sem gasto de energia mas com uma velocidade maior do que a permitida pela difusão simples. Isto ocorre com a glicose, alguns aminoácidos e certas vitaminas. Há existência de uma molécula transportadora chamada Permease na membrana plasmática. A Permease que é uma proteína membranosa é uma facilitadora da difusão e quando todas as permeases estão sendo utilizadas a velocidade do transporte não pode aumentar. 2.Transporte Ativo: Neste processo as substâncias são transportadas com gasto de energia podendo ocorrer do local de menor concentração para o de maior concentração, ou seja, contra o gradiente de concentração. O transporte ativo age como uma porta giratória. A molécula a ser transportada ligase a molécula transportadora ( proteína de membrana).a molécula transportadora gira e libera a molécula carregada no outro lado da membrana. Gira novamente, voltando a posição inicial. A bomba de sódio e potássio liga-se em um íon sódio na face interna e o libera na face externa. Ali, se liga a um íon potássio e o libera na face interna. A energia para o transporte ativo vem da hidrólise (quebra) do ATP (=Adenosina trifosfato = molécula altamente energética vinda do metabolismo energético). 8

9 3.Transporte mediado por vesícula ENDOCITOSE ( fagocitose, pinocitose e endocitose mediada) Este processo permite o transporte de substâncias do meio extracelular para o meio intracelular através de vesículas limitadas por membranas=vesículas endocíticas. Estas são formadas por invaginações ou evaginações (pseudópodos) da membrana plasmática seguida de fusão e separação de um segmento da mesma. Pode acontecer por fagocitose (partículas grandes menos diluídas, ou seja, mais sólidas) ou pinocitose ( englobamento de partículas mais diluídas, ou seja, mais líquidas). FAGOCITOSE: Processo onde a célula ingere moléculas não diluídas através de vesículas limitadas por membranas. Os glóbulos brancos( células de defesa) utilizam esse processo para envolver materiais estranhos ( antígenos ) como bactérias ou células danificadas. Dentro da célula fagocítica, enzimas líticas ( de quebra) são secretadas para a vesícula e degradam o material até este ficar com uma forma inofensiva. PINOCITOSE: Englobamento de partículas de pequenas dimensões com moléculas mais solúveis porém com dificuldade de entrar na célula. O mecanismo de endocitose envolve gasto de energia. IMPORTÂNCIA PARA A MEDICINA: O estudo mais aprofundado do mecanismo de pinocitose pode permitir o tratamento de grupos de células com substâncias que geralmente não penetram a MP (Membrana Plasmática). Diluindo-as em uma solução que contenham um indutor de pinocitose como p.ex. a Albumina, fará com que a substância siga a albumina até o interior da célula e aí esta consiga desempenhar seu papel. ENDOCITOSE MEDIADA: Se a invaginação da MP for mediada por uma determinada substância que se liga a um constituinte específico da MP (receptor de membrana) trata-se de uma endocitose mediada. Ex.: Este mecanismo é utilizado por vários vírus (ex.: HIV) e toxinas para penetrar na célula pois ao longo do tempo, por diversas mutações, estes vírus foram desenvolvendo uma complementaridade com os receptores. IMPORTÂNCIA PARA A MEDICINA: Foram introduzidos em medicamentos usados para destruir células tumorais fragmentos que se ligam aos receptores membranosos específicos das células que se pretende destruir. 9

10 FAGOCITOSE PINOCITOSE 10

11 EXOCITOSE: Processo inverso ao da Endocitose. Sentido: Fora da célula. A EXOCITOSE permite a excreção e a secreção de substâncias que se dá por 3 fases: 1.migração: vesículas de exocitose deslocam-se através do citoplasma; 2.fusão: fusão da vesícula com a MP; 3.lançamento: lançamento da vesícula para o meio extracelular. CITOPLASMA OU HIALOPLASMA CELULAR OU CITOSOL Citoplasma (do grego Kytos=célula; plasma=aquilo que dá forma, modela). Sabe-se hoje que o espaço compreendido entre a MP e o núcleo é bem diferente do fluido homogêneo e viscoso que achavam alguns citologistas. Além da parte fluida, o Citoplasma contém bolsas e canais membranosos e organelas citoplasmáticas que desempenham funções específicas no metabolismo da célula eucariótica. O Citoplasma celular é o local compreendido entre o núcleo celular e a MP ( membrana plasmática), local onde estão mergulhadas as estruturas funcionais celulares ( organelas citoplasmáticas). O fluido citoplasmático é constituído principalmente por: água, proteínas, sais minerais e açúcares. No citoplasma ocorrem a maioria das reações químicas e é também aqui que muitas substâncias de reserva das células animais ficam armazenadas ( exs.: gorduras e glicogênio). 11

12 Organelas citoplasmáticas: 1. Membranosas: revestidas por membrana lipoproteica parecida com a MP: - Retículo Endoplasmático - mitocôndrias - Complexo ou Aparelho de Golgi - Lisossomos - Peroxissomos 2. Não Membranosas: - ribossomos - centríolos RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Complexa rede de canais(canalículos) interligados com inúmeras bolsas e tubos. Divide-se em: rugoso (granular) RER e liso (agranular) REL. Retículo Endoplasmático Rugoso RER: com ribossomos acoplados. Apresenta aspecto verrugoso pois grânulos de ribossomos estão aderidos á sua superfície tornando-a rugoso. Retículo Endoplasmático Liso REL: sem ribossomos acoplados. Apresenta aspecto liso. O RER e o REL estão interligados e a transição entre eles é gradual como mostra a figura abaixo. 12

13 Funções do Retículo Endoplasmático: 1. Atua como uma rede de transporte e comunicação de substâncias no interior da célula. No líquido existente no seu interior, entre suas bolsas e tubos, deslocam-se diversas substâncias que não se misturam com o citoplasma da célula. 2. Fazem produção de lipídios: A lecitina e o colesterol, por exemplo, principais constituintes lipídicos de todas as MP são produzidos no REL. Hormônios esteróides (testosterona e estrogênio) que são tipos de lipídios também são produzidos no REL. 3. Promovem a desintoxicação de substâncias: O REL também participa dos processos de desintoxicação do organismo. Nos hepatócitos (cél. Hepáticas) o REL absorve substâncias tóxicas modificando-as ou destruindo-as de modo a não causarem danos ao organismo. É a atuação do REL nas céls. Hepáticas que permite eliminar parte do álcool, medicamentos e substâncias que ingerimos. 4. Armazenamento de substâncias. 5. Fazem produção de proteínas: o RER graças a presença dos ribossomos acoplados à sua superfície membranosa é responsável por boa parte da produção de proteínas da célula. As proteínas produzidas no RER penetram nas bolsas e se deslocam em direção ao Complexo de Golgi passando pelos estreitos e tortuosos canais do REL. COMPLEXO DE GOLGI A denominação Aparelho ou Complexo de Golgi é uma homenagem ao citologista italiano Camilo Golgi que, em 1898, descobriu esta estrutura celular. O Complexo de Golgi está presente em quase todas as células eucarióticas e consiste de bolsas membranosas achatadas, empilhadas como pratos, cada uma dessas pilhas recebe o nome de dictiossomos. Nas células animais os dictiossomos geralmente se encontram empilhados. Funções do Complexo de Golgi: Atuam como Centro de: - Armazenamento - Empacotameto e - Remessa de substâncias da célula. Muitas das substâncias que passam pelo Aparelho de Golgi serão eliminadas da célula indo atuar em diferentes partes do organismo. Ex.: enzimas digestivas ( produzidas e eliminadas pelas células de diversos órgãos 13

14 como: intestino, pâncreas, estômago etc.).outras substâncias como o muco que lubrificam superfícies internas do nosso corpo também são processadas e eliminadas no Complexo de Golgi. Assim, o principal papel desta estrutura é a eliminação de substâncias que atuam fora da célula, processo chamado de secreção celular. SECREÇÃO DE ENZIMAS DIGESTIVAS: As enzimas digestivas do pâncreas, por exemplo, são produzidas no RER e levadas até as bolsas do Complexo de Golgi onde são empacotadas (recebem uma embalagem) em pequenas bolsas que se desprendem dos dictiossomos e se acumulam em um dos pólos da cél. Pancreática. Quando chega o sinal de que há alimento para ser digerido, as bolsas cheias de enzimas se deslocam até a MP, fundem-se com ela e eliminam seu conteúdo para o meio exterior. s O Complexo de Golgi desempenha um papel importante na formação dos espermatozoides. Estes contém bolsas repletas de enzimas digestivas que irão perfurar as membranas do ovócito e permitir a fecundação. A bolsa de enzimas do SPTZ maduro originado no Complexo de Golgi é o acrossomo localizado no topo do SPTZ. LISOSSOMOS Os lisossomos (lise = quebra / somos = corpo) são bolsas membranosas que contém enzimas capazes de digerir substâncias orgânicas. São originados no Complexo de Golgi e estão presentes em praticamente todas as células eucarióticas. As enzimas digestivas são produzidas no RER e migram para os dictiossomos sendo identificadas e enviadas para uma região especial do Complexo de Golgi onde são empacotadas e liberadas na forma de pequenas bolsas = LISOSSOMOS. 14

15 Ação integrada do RER, REL e Complexo de Golgi. 15

16 A digestão intracelular: Os lisossomos são organelas citoplasmáticas responsáveis pela digestão intracelular. As bolsas formadas na fagocitose e na pinocitose (que contém partículas capturadas do meio externo) fundem-se aos lisossomos dando origem a bolsas maiores onde a digestão ocorrerá = vacúolos digestivos. Nos vacúolos digestivos haverá a digestão dessas partículas pelas enzimas lisossômicas. A medida que a digestão intracelular for acontecendo as partículas digeridas são quebradas em pequenas moléculas que atravessam a membrana do vacúolo digestivo passando para o citoplasma. Essas moléculas serão utilizadas na fabricação de novas substâncias e no fornecimento de energia para a célula. Eventuais restos do processo digestivo constituídos de material que não foi digerido, permanecem dentro do vacúolo que passa a ser chamado de vacúolo residual. Muitas células eliminam o conteúdo do vacúolo residual para o meio exterior = clasmocitose, o vacúolo residual encosta na MP e funde-se com ela lançando seu conteúdo para o meio externo. 16

17 AUTOFAGIA: Todas as células praticam a autofagia ( auto = próprio/ fagos = comer) e isto é uma atividade indispensável à sobrevivência das mesmas. Em determinadas situações a autofagia é uma atividade alimentar da célula. Quando um organismo é privado de alimento e as reservas do seu corpo se esgotam, as células, como estratégia de sobrevivência, no momento de crise, passam a digerir partes de si mesmas. No dia-a-dia de uma célula, a autofagia permite destruir organelas celulares desgastadas e reaproveitar alguns de seus componentes moleculares. Através da autofagia uma célula destrói e reconstrói seus constituintes centenas ou até milhares de vezes. Uma célula nervosa do cérebro, p. ex., formada em nossa vida embrionária, tem todos os seus componentes (exceto os genes) com menos de 1 mês de idade. Uma célula do nosso fígado, a cada semana, digere e reconstrói a maioria dos seus constituintes. Na silicose (doença dos mineiros) que ataca os pulmões ocorre a ruptura dos lisossomos de células fagocitárias (macrófagos) com consequente digestão dos componentes e morte celular. Doenças degenerativas do organismo humano: creditação e liberação de enzimas lisossômicas dentro da célula. Ex. artrite, doenças articulares ósseas. PEROXISSOMOS Função ainda pouco conhecida. Acredita-se que participe dos processos de desintoxicação da célula. Muito semelhantes aos lisossomos, porém diferenciando dos mesmos, principalmente, quanto ao tipo de enzimas que possuem. Os Peroxissomos além de conterem enzimas que degradam gorduras e aminoácidos têm também grandes quantidades da enzima catalase. A catalase converte o H2O2 (peróxido de hidrogênio = água oxigenada) em água e oxigênio. A água oxigenada se forma naturalmente durante a degradação de gorduras e aminoácidos mas, em grandes quantidades, pode causar lesões à célula. 2H2O2 + catalase = 2 H2O + O2 17

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