Citoplasma

Citoplasma
Desenho esquemático de uma célula eucariótica com suas respectivas organelas : 1. Núcleo 2. Núcleo celular 3. Ribossomo 4. Vesículas secretoras 5. Retículo endoplasmático rugoso 6. Aparelho de Golgi 7. Citoesqueleto 8. Retículo endoplasmático liso 9. Mitocôndria 10. Vacúolo 11. Citoplasma 12. Lisossomo 13. Centríolo ----
Nome e classificação
latim	citoplasma
º	H1.00.01.0.00004
º	H1.00.01.0.00004
aviso médico

O citoplasma é a parte do protoplasma em uma célula eucariótica e procariótica que fica entre o núcleo da célula e a membrana plasmática . ​ Consiste em uma dispersão coloidal muito fina com aparência granular, o citosol ou hialoplasma, e uma variedade de organelas celulares que desempenham diferentes funções. ]

Sua função é abrigar as organelas celulares e contribuir para o seu movimento. O citosol é a sede de muitos dos processos metabólicos que ocorrem nas células.

O citoplasma às vezes é dividido em uma região externa gelatinosa, próxima à membrana, e envolvida no movimento celular, que é chamada de ectoplasma ; e uma parte interna mais fluida que recebe o nome de endoplasma e onde se encontra a maioria das organelas. O citoplasma é encontrado tanto em células procarióticas quanto em eucariotos e nele são encontrados diversos nutrientes que conseguiram atravessar a membrana plasmática, atingindo assim as organelas da célula.

O citoplasma das células eucarióticas é subdividido por uma rede de membranas ( retículo endoplasmático liso e retículo endoplasmático rugoso ) que servem como superfície de trabalho para muitas de suas atividades bioquímicas .

O retículo endoplasmático rugoso está presente em todas as células eucarióticas (inexistente em procariontes ) e predomina naquelas que fabricam grandes quantidades de proteínas para exportação. É contínuo com a membrana externa do envelope nuclear , que também possui ribossomos ligados a ele.

Citoesqueleto

No citoplasma existe uma rede de filamentos proteicos do núcleo que dão forma e organização interna à célula e permitem o seu movimento. Esses filamentos formam o citoesqueleto , que é uma rede de elementos fibrosos, que dão sustentação e forma à célula e permitem que ela direcione o movimento. Existem vários tipos de filamentos:

• Microfilamentos ou filamentos de actina , típicos de células musculares.
• Microtúbulos , que aparecem dispersos no hialoplasma ou formam estruturas mais complexas, como o fuso .
• Filamentos intermediários como os filamentos de queratina típicos das células epidérmicas .

Por sua vez, essas estruturas estão relacionadas a polímeros proteicos , e dão origem a outras estruturas mais complexas e estáveis, como os sarcômeros . Eles também são responsáveis ​​pelo movimento celular.

Citoesqueleto de fibroblastos de um embrião de camundongo .

Citosol

O meio intracelular é constituído por uma solução líquida chamada hialoplasma ou citosol . As organelas estão contidas em uma matriz citoplasmática . Essa matriz é chamada de citosol ou hialoplasma. É um material aquoso que é uma solução ou suspensão de biomoléculas celulares vitais . Muitos processos bioquímicos, incluindo a glicólise , ocorrem no citosol.

Em uma célula eucariótica, pode ocupar entre 50% a 80% do volume celular. É composto por aproximadamente 70% de água enquanto o restante de seus componentes são moléculas que formam uma solução coloidal. Essas moléculas são geralmente macromoléculas .

Sendo um líquido aquoso, o citosol carece de uma forma ou estrutura estável, embora, temporariamente, possa adquirir dois tipos de formas:

• Um formulário com consistência de gel
• O estado solar , de consistência fluida.

As alterações na forma do citosol devem-se às necessidades temporárias da célula em relação ao metabolismo , e desempenha um papel importante na locomoção celular . ]

Organelas

O citoplasma é constituído por organelas (ou "organelas") com diferentes funções. Entre as organelas mais importantes estão ribossomos , vacúolos e mitocôndrias . Cada organela tem uma função específica na célula e no citoplasma. O citoplasma contém uma parte do genoma do organismo . Embora a maior parte seja encontrada no núcleo , algumas organelas, incluindo mitocôndrias ou cloroplastos , possuem uma certa quantidade de DNA . ]

Ribossomos

Estrutura de um ribossomo. As subunidades maior (1) e menor (2) são unidas.

Os ribossomos são grânulos citoplasmáticos encontrados em todas as células e medem cerca de 20 nm . Eles também são portadores de RNA ribossômico .

A síntese de proteínas ocorre nos ribossomos no citoplasma. RNAs mensageiros (mRNAs) e RNAs de transferência (tRNAs) são sintetizados no núcleo e, em seguida, transmitidos para o citoplasma como moléculas separadas. O RNA ribossômico (rRNA) entra no citoplasma na forma de uma subunidade ribossômica. Como existem dois tipos de subunidades, no citoplasma as duas subunidades são unidas com moléculas de mRNA para formar ribossomos ativos completos. ]

Os ribossomos ativos podem estar suspensos no citoplasma ou ligados ao retículo endoplasmático rugoso . Os ribossomos suspensos no citoplasma têm como principal função sintetizar as seguintes proteínas :

1. Proteínas que farão parte do citosol.
2. Proteínas que vão construir os elementos estruturais.
3. Proteínas que compõem elementos móveis no citoplasma.

O ribossomo consiste em duas partes, uma subunidade maior e uma menor; estes deixam o núcleo da célula separadamente. Por experimentação pode-se induzir que eles são mantidos juntos por cargas, pois quando a concentração de Mg +2 é reduzida, as subunidades tendem a se separar.

Lisossomos

Os lisossomos são vesículas esféricas , entre 0,1 e 1 μm de diâmetro . Contêm cerca de 50 enzimas , geralmente hidrolíticas , em solução ácida ; enzimas precisam desta solução ácida para uma função ideal. Os lisossomos mantêm essas enzimas separadas do resto da célula, impedindo-as de reagir quimicamente com elementos celulares e organelas.

Os lisossomos usam suas enzimas para reciclar as diferentes organelas da célula, englobando-as, digerindo-as e liberando seus componentes no citosol. Esse processo é chamado de autofagia , e a célula digere estruturas próprias que não são necessárias. O material é circundado por vesículas provenientes do retículo endoplasmático e do aparelho de Golgi, formando um autofagossomo. Ao se unir ao lisossomo primário, ele forma um autofagolisossomo e segue o mesmo processo do caso anterior.

Na endocitose , os materiais são coletados do exterior da célula e engolidos por endocitose pela membrana plasmática, formando um fagossomo . O lisossomo se une ao fagossomo para formar um fagolisossomo e despeja seu conteúdo no fagossomo, degradando as substâncias no fagossomo. Uma vez hidrolisadas, as moléculas utilizáveis ​​passam para o interior da célula para entrar nas rotas metabólicas e o que não é necessário para a célula é descartado fora da célula por exocitose .

Os lisossomos também despejam suas enzimas para fora da célula (exocitose) para quebrar outros materiais também. Tendo em vista suas funções, sua presença é elevada em glóbulos brancos , uma vez que estes têm a função de degradar os corpos invasores.

Vacúolos

O vacúolo é um saco de fluidos cercado por uma membrana. Na célula vegetal , o vacúolo é um e maior em tamanho; em vez disso, na célula animal , eles são vários e pequenos em tamanho. A membrana circundante é chamada de tonoplasto. O vacúolo da célula vegetal contém uma solução de sais minerais , açúcares , aminoácidos e às vezes pigmentos como antocianinas .

O vacúolo vegetal tem várias funções:

• Açúcares e aminoácidos podem atuar como um armazenamento temporário de alimentos .
• As antocianinas têm pigmentação que dá cor às pétalas .
• Eles geralmente possuem enzimas e podem assumir a função dos lisossomos.

A função dos vacúolos na célula animal é atuar como um local onde as proteínas são armazenadas; essas proteínas são armazenadas para uso posterior, ou melhor, para exportação para fora da célula através do processo de exocitose. Nesse processo, os vacúolos se fundem com a membrana e seu conteúdo é movido para fora da célula. O vacúolo também pode ser utilizado para o processo de endocitose; Esse processo consiste em transportar materiais externos da célula, que não são capazes de passar pela membrana, para dentro da célula. ]

Veja também: Fagocitose e Pinocitose .

Retículo endoplasmático

O retículo endoplasmático é um sistema complexo e conjunto de membranas interligadas, que forma um esqueleto citoplasmático. Eles formam um extenso sistema de canais e mantêm os ribossomos juntos. Sua forma pode variar, pois sua natureza depende do arranjo das células, que podem ser comprimidas ou organizadas frouxamente.

Imagem de um núcleo , o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi .
(1) Núcleo (2) Poro nuclear (3) Retículo endoplasmático rugoso (RER) (4) Retículo endoplasmático liso (SER) (5) Ribossomo no RER (6) Proteínas sendo transportadas (7) Vesícula (transporte) (8) Aparelho de Golgi (9) Lado cis do aparelho de Golgi (10) Lado trans do aparelho de Golgi (11) Cisternas do aparelho de Golgi.

É um conjunto de cavidades fechadas de forma muito variável: placas achatadas, vesículas globulares ou tubos de aspecto sinuoso. Estes se comunicam entre si e formam uma rede contínua separada do hialoplasma pela membrana do retículo endoplasmático. Consequentemente, o conteúdo do líquido do citoplasma é dividido em duas partes: o espaço luminal ou cisterna contido no retículo endoplasmático e o espaço citosólico que compreende o exterior do retículo endoplasmático. ]

Suas principais funções incluem:

• Circulação de substâncias que não são liberadas no citoplasma.
• Servir como uma área para reações químicas.
• Síntese e transporte de proteínas produzidas por ribossomos ligados às suas membranas (somente RER).
• Glicosilação de proteínas (somente RER).
• Produção de lipídios e esteróides (somente REL).
• Fornecer como um esqueleto estrutural para manter a forma da célula.

Retículo endoplasmático rugoso

Quando a membrana é cercada por ribossomos, ela é chamada de retículo endoplasmático rugoso (RER). A principal função do RER é a síntese de proteínas, e é justamente por isso que ocorre mais em células em crescimento ou células que secretam enzimas. Da mesma forma, danos à célula podem levar ao aumento da síntese de proteínas e à formação de ER, prevendo que as proteínas são necessárias para reparar o dano.

As proteínas se transformam e se movem para uma região do RER, o aparelho de Golgi. Nesses corpos, macromoléculas que não incluem proteínas também são sintetizadas.

Retículo endoplasmático liso

Na ausência de ribossomos, é chamado de retículo endoplasmático liso (SER). Sua principal função é produzir lipídios celulares, especificamente fosfolipídios e colesterol , que passam a fazer parte das membranas celulares. O restante dos lipídios celulares (ácidos graxos e triglicerídeos ) são sintetizados dentro do citosol; é por isso mesmo que é mais abundante em células que possuem secreções relacionadas, como, por exemplo, uma glândula sebácea . É escasso, no entanto, na maioria das células. ]

Aparelho de Golgi

O aparelho de Golgi , nomeado em homenagem ao seu descobridor Camillo Golgi , é semelhante em estrutura ao retículo endoplasmático; mas é mais compacto. É composto por sacos de membrana em forma de discoide e está localizado próximo ao núcleo da célula. ]

Um dictiossomo é o nome dado a cada pilha de sacos. Medem cerca de 1 µm de diâmetro e agrupam cerca de 6 cisternas, embora em eucariotos inferiores seu número possa chegar a 30. Nas células eucarióticas, o aparelho de Golgi é mais ou menos desenvolvido, dependendo da função que desempenha. Em cada caso, o número de dictiossomos varia de alguns a muitos.

Diagrama do sistema endomembranoso de uma célula eucariótica.

O aparelho de Golgi é formado por uma ou mais séries de cisternas levemente curvas e achatadas delimitadas por membranas, e esse conjunto é conhecido como pilha de Golgi ou dictiossomo. As extremidades de cada cisterna são dilatadas e cercadas por vesículas que ou se fundem com esse comportamento ou se separam dele por brotamento. ]

O aparelho de Golgi é estruturalmente e bioquimicamente polarizado. Possui duas faces distintas: a face cis , ou formação, e a face trans , ou maturação. A face cis está localizada próxima às membranas do RE. Suas membranas são finas e sua composição é semelhante à das membranas do retículo. Ao seu redor estão as vesículas de Golgi, também chamadas de vesículas de transição, que derivam do RE. A face trans está geralmente próxima à membrana plasmática. Suas membranas são mais espessas e lembram a membrana plasmática. Vesículas maiores, as vesículas secretoras, estão localizadas nesta face. ]

Suas funções são variadas:

• Modificação de substâncias sintetizadas no RER: no aparelho de Golgi, as substâncias do RER são transformadas. Essas transformações podem ser agregações de resíduos de carboidratos para atingir a estrutura definitiva ou serem proteolisadas e assim adquirir sua conformação ativa. Por exemplo, no RER das células acinares do pâncreas é sintetizada a pró- insulina que, pelas transformações que sofre no aparelho de Golgi, adquirirá a forma ou conformação definitiva da insulina. As enzimas encontradas dentro dos dictiossomos são capazes de modificar macromoléculas por glicosilação (adição de carboidratos) e fosforilação (adição de fosfatos ). Para fazer isso, o aparelho de Golgi transporta certas substâncias, como nucleotídeos e açúcares, para a organela do citoplasma. As proteínas também são marcadas com sequências de sinal que determinam seu destino final, como a manose-6-fosfato, que é adicionada às proteínas destinadas aos lisossomos.
• Produz glicoproteínas necessárias na secreção adicionando um carboidrato à proteína.
• Produzem enzimas secretoras, como as enzimas digestivas do pâncreas: as substâncias passam por todos os sáculos do aparelho de Golgi e quando atingem a face trans do dictiossomo, na forma de vesículas de secreção, são transportadas ao seu destino fora da célula, atravessando o citoplasma da membrana por exocitose. Um exemplo disso são os proteoglicanos que compõem a matriz extracelular dos animais. O aparelho de Golgi é a organela que mais sintetiza carboidratos. As enzimas de Golgi cuidarão disso por meio de um resíduo de xilose. Outra forma de rotular uma proteína pode ser através da sulfatação por uma sulfotransferase, que ganha uma molécula de enxofre de um doador chamado PAPS . Este processo ocorre nos GAGs dos proteoglicanos, bem como nos núcleos das proteínas. Este nível de sulfatação é muito importante para as funções de marcação de proteoglicanos e dando uma carga líquida negativa ao proteoglicano.
• Secretam carboidratos, como aqueles usados ​​para restaurar a parede celular.
• Transportar e armazenar lipídios.
• formar lisossomos primários.

Diagrama de uma mitocôndria. (1) membrana interna (2) membrana externa (3) espaço entre as membranas (4) matriz.

mitocôndrias

A mitocôndria é uma organela que pode ser encontrada em todas as células eucarióticas, embora em células altamente especializadas possam estar ausentes. O número de mitocôndrias varia de acordo com o tipo de célula, e seu tamanho é geralmente entre 5 μm de comprimento e 0,2 μm de largura.

Eles são cercados por uma membrana dupla. A mais externa é a que controla a entrada e saída de substâncias para dentro e para fora da célula e separa a organela do hialoplasma . A membrana externa contém proteínas de transporte especializadas que permitem a passagem de moléculas do citosol para o espaço intermembranar. ]

As membranas das mitocôndrias são compostas de fosfolipídios e proteínas. Ambos os materiais se unem para formar uma rede lipídica-proteica. As mitocôndrias têm diferentes funções:

• Oxidação do piruvato a CO2m acoplada à redução dos transportadores de elétrons nad+ e fad (para nadh e fadh2)
• Transferência de elétrons de nadh e fadh2 para o2, acoplada à geração de força próton -motriz
• Utilização da energia armazenada no gradiente eletroquímico de prótons para a síntese de ATP pelo complexo f1 f0.

A membrana interna é dobrada em direção ao centro, dando origem a extensões chamadas cristas, algumas das quais se estendem por todo o comprimento da organela. Sua principal função é ser principalmente a área onde ocorrem os processos respiratórios. A superfície desses cristais possui grânulos ao longo de seu comprimento.

O espaço entre as duas membranas é o espaço intermembranar. O resto das mitocôndrias é a matriz. É um material semi-rígido que contém proteínas, lipídios e pouco DNA .

Matriz

A matriz consiste em uma composição de material semi-fluido. Tem uma consistência de gel devido à presença de uma alta concentração de proteínas solúveis em água, e é composto por 50% de água e inclui:

• Moléculas de DNA ( DNA mitocondrial ), duplas e circulares, contendo informações para sintetizar um grande número de proteínas mitocondriais.
• Moléculas de RNA mitocondrial formando os mitorribossomos, distintos do resto dos ribossomos celulares.
• Ribossomos (mitoribossomas), que estão localizados livres e ligados à membrana mitocondrial interna. Eles são semelhantes aos ribossomos bacterianos.
• Íons , cálcio e fosfato , ADP , ATP , coenzima -A e um grande número de enzimas. ]

Membrana interna

Esta membrana mitocondrial tem uma área de superfície maior devido às cristas mitocondriais. Tem uma maior riqueza de proteínas do que outras membranas celulares. Entre seus lipídios não há colesterol e é rico em um fosfolipídeo raro , a cardiolipina. ]

Suas proteínas são variadas, mas distinguem-se:

• As proteínas que formam a cadeia que transporta os elétrons para o oxigênio molecular (cadeia respiratória)
• Complexo enzimático, ATP-sintase , que catalisa a síntese de ATP e é constituído por três partes: Uma esfera com cerca de 9 nm de diâmetro. É a parte catalítica do complexo e é chamado de fator F.
• Proteínas transportadoras, que permitem a passagem de íons e moléculas através da membrana mitocondrial interna, que é bastante impermeável à passagem de íons.

Membrana externa

A membrana externa da mitocôndria se assemelha a outras membranas celulares, especialmente a do retículo endoplasmático . Entre seus componentes destacam-se: ]

• Proteínas, que formam grandes "canais aquosos ou porinas", o que a torna muito permeável , ao contrário do que acontece com a membrana mitocondrial interna.
• Enzimas, como aquelas que ativam ácidos graxos para serem oxidados na matriz.

Espaço intermembranar

Sua composição é semelhante à do hialoplasma. Entre suas funções estão: ]

• oxidações respiratórias.
• Síntese de proteínas mitocondriais. Esta função é realizada da mesma forma que a síntese de proteínas no hialoplasma.

Peroxissomos

Estrutura básica de um peroxissomo .

Os peroxissomos (ou microcorpos) são corpos esféricos ligados a membranas com diâmetro entre 0,5 e 1,5 μm. Eles são formados por brotamento do retículo endoplasmático liso . Além de serem granulares , não possuem estrutura interna. Eles possuem várias enzimas metabolicamente importantes , notadamente a enzima catalase , que cataboliza a degradação do peróxido de hidrogênio . Por isso, recebem o nome de peroxissomos. A degradação do peróxido de hidrogênio é representada em uma equação.

$H_2 O_2 + R'H_2 ?R' + 2H_2O$

Eles realizam reações de oxidação que não produzem diretamente energia utilizável para o resto da célula (não geram ATP ). As purinas também são decompostas nos peroxissomos e, nas plantas, estão envolvidas na fotorrespiração . O peróxido de hidrogênio (H ₂ O ₂ ) também é sintetizado e metabolizado dentro do peroxissomo.

Bibliografia

• Clegg, CJ e D.G. Mackean (2000). Biologia Avançada: Princípios e Aplicações . Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd. ISBN  978-0-7195-7670-6 . 
• Toole, Glenn e Susan Toole (1999). Biologia para Nível Avançado . Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd. ISBN  0-7487-3957-2 . 

Links externos

• O Wikcionário tem definições e outras informações sobre citoplasma .