Citoplasma

O Citoplasma e suas Organelas      

        O Citoplasma é o espaço compreendido entre a membrana plasmática e a membrana nuclear. Esse espaço é grandemente preenchido por um complexo de substâncias (moléculas de proteínas, sais minerais) dissolvidas em água, formando soluções coloidais, com consistência de uma massa gelatinosa, homogênea.

       Citoplasma é o espaço compreendido entre a membrana plasmática e a membrana nuclear.  Esse espaço é grandemente preenchido por um complexo de substâncias (moléculas de proteínas, sais minerais) dissolvidas em água, formando soluções coloidais, com consistência de uma massa gelatinosa, homogênea. 

        É no citoplasma que ocorrem os processos metabólicos fundamentais dos seres vivos.

      O alimento obtido pela célula será aí degradado para fornecer energia. As moléculas provenientes do alimento serão aproveitadas para o crescimento celular e para repor o que é perdido.

       Muitos dos processos metabólicos celulares ocorrem dentro de estruturas membranosas, as organelas celulares citoplasmáticas.

       Cada organela é especializada em realizar uma ou mais atividades vitais, e da inter-relação entre elas resulta a vida da célula.

    A descoberta da estrutura e função das organelas é mais ou menos recente. Embora muitos pesquisadores do passado tivessem relacionado certas estruturas celulares com certas funções vitais, foi somente o emprego do microscópio eletrônico, combinado com métodos bioquímicos refinados, que permitiu obter informações claras sobre a função das organelas celulares.   

O Citoplasma das células procarióticas

     Os ribossomos da célula procariótica são menores que os da célula eucariotica e apresenta proteínas ligeiramente diferentes em sua constituição. Nas células procarióticas, o termo citoplasma designa todo o ambiente interno da célula, delimitado pela membrana plasmática. No citoplasma das células eucarióticas há uma ou mais moléculas de DNA, que constitui o cromossomo bacteriano e milhares de ribossomos, grânulos cuja função é produzir proteínas. Esse tipo de célula pode conter ainda pequenas moléculas circulares de DNA, os plasmídeos, que possuem informações para a produção de certas substâncias importantes para a bactéria, embora não sejam indispensáveis à sua sobrevivência.  Outra característica é que o citoplasma dessas células não possui membranas internas.

      Os ribossomos das células procarióticas são um pouco menores que os da célula eucariótica e apresentam proteínas ligeiramente diferentes em sua constituição. 

Organelas Celulares     

O Retículo Endoplasmático

        O retículo endoplasmático é um complexo sistema de bolsas e canais membranosos, os quais têm forma tubular ou achatada.

     Em alguns tipos de células existe tal quantidade de bolsas e canais interligados que o sistema forma uma verdadeira rede interna no citoplasma, daí o seu nome (retis = rede ; endo = dentro).

        Algumas regiões do retículo são constituídas por membranas lisas, formando o que se chama de retículo endoplasmático liso (R.E.L.).

      Outras porções do retículo apresentam-se salpicadas por grânulos, os quais estão aderidos às bolsas e aos canalículos membranosos. Esses grânulos são os ribossomos.    

      Devido aos ribossomos, essas partes do retículo ficam com um aspecto granuloso ou enrugado, sendo por isso chamadas de retículo endoplasmático granular ou rugoso (R.E.R.).

Funções do Retículo Endoplasmático

       O retículo endoplasmático granular é o local de fabricação de boa parte das proteínas celulares. :Na realidade são os ribossomos presos às membranas que fazem as moléculas de proteínas.

      A função dos ribossomos é a síntese das proteínas. Eles desempenham essa função quer estejam grudados às membranas do retículo, quer encontrem-se livres no citoplasma, flutuando no líquido citoplasmático. 

      As proteínas feitas pelos ribossmos livres acabam soltas ho citoplasma, enquanto as fabricadas pelos ribossomos do retículo entram em suas bolsas e canais, onde se acumulam.

 O retículo endoplasmático desempenha, portanto, funções gerais de síntese, transporte e armazenamento de substâncias. Muitas dessas  substâncias deslocam-se pela célula dentro dos canais do retículo. Outras podem ficar armazenadas em suas bolsas, aguardando o momento de serem utilizadas. 

       O Complexo de Golgi

      Por volta de 1898, o cientista italiano Camilo Golgi apontou a existência, no citoplasma de certas células, de regiões com afinidade por metais como a prata e o ósmio.

  Descobriu-se mais tarde, que nos locais apontados por Golgi havia realmente estruturas bem definidas. Elas foram denominadas aparelho ou complexo de Golgi, em homenagem ao seu descobridor.

   No microscópio eletrônico, o aparelho de Golgi aparece geralmente como pillhas de sáculos membranosos e achatados, os chamados golgiossomos ou dictiossomos.

      Diversos estudos têm mostrado que, embora existindo em praticamente todos os tipos de células eucariontes, o aparelho de Golgi é mais desenvolvido nas células secretoras. Essas células produzem e eliminam, de seu interior, substâncias úteis para o organismo, o que constitui o fenômeno da secreção.

       A função do complexo de Golgi está diretamente relacionada com a secreção celular.  Diversos  estudos demonstraram que a ligação de açúcares a moléculas de proteínas, produzindo glicoproteínas, ocorre no Golgi.

      Nas células do pâncreas, por exemplo, que é um órgão secretor do aparelho digestivo, o retículo endoplasmático granular sintetiza certas proteínas enzimáticas que constituirão o suco pancreático.

     Essas enzimas são lançadas no interior do retículo, e por ele migram até os sáculos do aparelho de golgi, onde são armazenadas e concentradas.

       Em determinado momento, quando essas células forem avisadas de que há alimento para ser digerido, começam a brotar, do aparelho de Golgi, pequenos grãozinhos membranosos.

      Esses grãozinhos são bolsas que contêm as enzimas pancreáticas. Uma vez liberados, eles migram em direção à membrana celular. Ao tocá-la, descarregam para fora da célula seu conteúdo, que irá constituir o suco pancreático. 

      Outro exemplo interessante do papel secretor do aparelho de Golgi ocorre nas células produtoras de muco, substância lubrificante que recobre os revestimentos internos de nosso corpo.

Lisossomos

       Além da função de secreção celular, aparelho de Golgi também é responsável pela produção dos lisossomos, que são pequenas bolsas cheias de enzimas digestivas.

         As enzimas lisossômicas são sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso, de onde migram para os sáculos de Golgi.

    Por brotamento, soltam-se dos sáculos de Golgi grãozinhos membranosos repletos de enzimas digestivas, os queis constituem os lisossomos primários.

        A função dos lisossomos é promover a digestão intracelular, isto é, digerir os materiais capturados por fagocitose ou pinocitose, ou partes desgastadas da própria célula.

       Os lisossomos primários, que são aqueles recém-produzidos pelo Golgi, fundem-se com os fagossomos ou pinossomos, originando uma bolsa única chamada de vacúolo digestivo.  Essa bolsa representa o lisossomo em atividade, e em seu interior está ocorrendo a digestão.  Apropriadamente, o vacúolo digestivo recebe também o nome de lisossomo secundário.

Funções heterofágicas e autofágicas dos lisossomos

         A função acima descrita é denominada heterofágica, em virtude de estarem sendo digeridas partículas provenientes de fora da célula.

     Há casos, porém, em que os lisossomos englobam e digerem partes do próprio citoplasma. Surgem, assim, vacúolos digestivos (ou lisossomos secundários) denominados autofágicos.

        Os cientistas acham que os vacúolos autofágicos representam maneiras de a célula renovar suas organelas “velhas” e pouco funcionais, digerindo-as e reaproveitado suas moléculas componentes.

  Peroxissomos

       Na década de 50 foram descobertas, em células de rins e de fígado de mamíferos, bolsas cheias de enzimas, com características e funções diferentes das dos lisossomos: os peroxissomos.

      Os peroxissomos já tiveram sua existência comprovada em muitos tipos de células eucariontes. São bolsas esféricas que às vezes chegam a ser maiores do que os lisossomos.   Em seu interior existem enzimas relacionadas com o metabolismo dos chamados peróxidos. 

     Uma das enzimas mais abundantes no peroxissomo é a catalase, que decompõem a água oxigenada (cujo nome químico é peróxido de hidrogênio, fórmula H2O2 ) em água e gás oxigênio

  Funções dos peroxissomos

     Uma vez que H₂O₂ e outros peróxidos formam-se naturalmente no metabolismo das células, sendo bastante tóxicos, supõe-se que os peroxissomos desempenham a função de proteger a célula contra esses compostos.  A catalase e outras peroxidases encarregam-se de degradar os perigosos peróxidos, transformando-os em substâncias inofensivas à saúde celular.

     Os peroxissomos também têm o importante papel de participar da conversão de gordura em glicose (gliconeogênese). Isso permite que gordura armazenada pela célula possa ser reconvertida em glicose para ser usada na produção de energia.    

     As enzimas dos peroxissomos, nas células do fígado, participam da destruição de diversas substâncias intumescentes, tanto as que se formam em nosso metabolismo, quanto as que ingerimos, acidental ou propositadamente (álcool, por exemplo).        

Os Centríolos                            

       Em geral uma célula apresenta um par de centríolos dispostos de forma perpendicular entre si, formando um diplossomo. Cada centríolo é uma estrutura cilíndrica, formada por nove grupos de três túbulos protéicos que formam o contorno deste cilíndro.  Não encontramos centríolos em vegetais superiores.

       Os centríolos formam o centro celular durante o processo da divisão celular, atuando na orientação do fuso mitótico ( tb. fuso acromático). O centríolo é responsável pela formação de dois tipos de estruturas celulares relacionadas com movimentação celular, os cílios e os flagelos, como no caso de protozoários e células reprodutoras. Os cílios são centríolos modificados e muito alongados. Na sua base encontramos o corpúsculo basal, que possui a mesma estrutura do centríolo.  A estrutura dos cílios e flagelos é muito parecida. São formados por nove grupos de dois túbulos periféricos e um grupo de dois túbulos centrais.

Mitocôndrias

        As mitocôndrias são corpos com forma de bastonetes de extremidades arrendadas. Estão presentes em todas as células com exceção das bactérias e cianofíceas.

        A mitocôndria é a “casa de força” da célula e no seu interior ocorre a respiração celular, responsável pela produção da maior parte de ATP necessário ao funcionamento do organismo.  A fonte primária de energia para a produção de ATP nas mitocôndrias são os açúcares e os lipídios.

Estrutura das mitocôndrias:

 - São formadas por duas membranas lipoprotéicas (semelhantes às outras membranas celulares):

    1) a membrana mais externa que separa o conteúdo mitocondrial do citoplasma é uma membrana contínua;

   2) a membrana interna, apresenta pregas denominadas cristas mitocôndrias. No interior das mitocôndrias há um fluido, a matriz mitocondrial, rico em enzimas.

Produção de energia nas células

       A função das mitocôndrias é nada menos que produzir energia para todos os processos vitais das células. Essa produção de energia ocorre através da respiração celular.

        A respiração celular é o processo pelo qual as células obtêm a energia do alimento.  Elas fazem isso combinando as moléculas de alimento com o gás oxigênio do ar. 

        Esse processo, chamado de respiração aeróbica, é uma oxidação controlada, através da qual a energia contida nas moléculas de alimento é liberada. Essas moléculas são degradadas até se transformarem em gás carbônico e água.

        Em linhas muito gerais, a reação de respiração pode ser representada como segue:

Alimento + gás oxigênio à gás carbônico + água + ENERGIA     

Se representássemos a equação com fórmulas, considerando glicose como alimento, teríamos: 

C6H12O6 (glicose) + 6O2 (gás oxigênio) à 6CO2 (gás carbônico) + 6H2 O (água) + ENERGIA

A Reprodução das mitocôndrias

         As mitocôndrias possuem a capacidade de se autoduplicar. É dessa maneira que surgem as novas mitocôndrias nas células.

       A capacidade de reprodução das mitocôndrias está associada ao fato de essas organelas possuírem DNA, sendo capazes de sintetizar, elas mesmas, parte de suas proteínas. Nesse aspecto, as mitocôndrias comportam-se como se fossem seres relativamente independentes, que vivem no interior das células eucariontes.

      Existem fortes evidências de que os ancestrais das mitocôndrias foram organismos procariontes de vida livre.  Em um passado remoto, esses seres passaram a viver com os ancestrais dos eucariontes atuais, estabelecendo com eles uma relação de interdependência mutualística tão estreita que nunca mais puderam se separar.

  Os Plastos

   São organelas encontradas no citoplasma de células vegetais. Denominam-se leucoplastos quando não apresentam pigmento e cromoplastos quando os apresentam.   

      Os leucoplastos formam-se em células que não recebem iluminação e são armazenadores de reservas alimentares. Os cloroplastos podem conter pigmentos diversos tais como clorofila (verde), ficoeritrina (vermelho) etc., que condicionam as cores dos órgãos vegetais.  Os principais são os cloroplastos, no interior dos quais ocorre síntese de compostos orgânicos com absorção de luz, num processo denominado fotossíntese.

Cloroplastos

       Ao microscópio eletrônico os cloroplastos apresentam-se limitados por duas membranas e contém, em seu interior, uma série de membranas mergulhadas em uma solução, o ESTROMA. Nos vegetais superiores, além das membranas internas que acompanham o comprimento do cloroplasto, encontram-se pilhas de membranas de formato discóide semelhantes a moedas. A pilha é chamada GRANUM e cada unidade dela é denominada TILACÓIDE.

        Nos vegetais superiores a clorofila e os demais pigmentos são encontrados no interior de cada tilacóide. Além dos pigmentos, encontram-se nos cloroplastos outras moléculas relacionadas com a fotossíntese, proteínas, DNA, RNA e enzimas.

A reação de fotossíntese

      Nos cloroplastos ocorre a reação da mais fundamental importância para a vida das plantase, indiretamente, para a vida dos animais: a fotossíntese.   A fotossíntese é a conversão de gás carbônico e água em glicose e oxigênio.  Essa reação, que só ocorre na presença de luz, significa precisamente “síntese (de glicose) pela luz” (foto = luz).

 6CO2 (gás carbônico) + 6H2O (água) à C6H12O6 (glicose)  + 6O2 (gás oxigênio)          

Leucoplastos

     Nas células de raízes de plantas, por exemplo, as moléculas de glicose provenientes das folhas (sede da fotossíntese) penetram nos leucoplastas, onde se transformam em amido.

     Os leucoplastas repletos de amido passam a ser chamados de amiloplastos ou de grãos de amido . Sua função é servir de organelas armazenadoras de alimento para situações de necessidade.

A origem dos plastos

        Os cloroplastos têm origem a partir do desenvolvimento de pequenas estruturas esféricas chamadas proplastos, as quais têm capacidade de autoduplicação .

        A capacidade de autoduplicação dos plastos deve estar, como nas mitocôndrias, associada ao fato dessas organelas possuírem DNA e um sistema de síntese que lhes possibilita fabricar parte das proteínas que as compõem. Os pesquisadores acreditam que os plastos tenham se originado de seres procariontes primitivos que faziam fotossíntese. Eles teriam colonizado as células de outros seres, eucariontes, passando a viver dentro deles em mutualística interação .  Supõe-se que esses seres eucariontes, que passaram a abrigar os procariontes fotossintetizantes, tenham sido os ancestrais das algas e das plantas.

       Os proplastos se desenvolvem em cloroplastos ou em leucoplastos, dependendo de as células estarem no claro ou no escuro. A presença de luz é fundamental para que se forme a clorofila e para que as membranas internas do plasto se organizem. É por isso que não existem cloroplastos nas células das raízes subterrâneas e nas células mais internas da planta .  Nesses locais, os proplastos se desenvolvem em leucoplastos.    

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