Citoplasma

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Células eucarióticas e procarióticas apresentam diferenças relacionadas aos componentes citoplasmáticos. Em uma célula eucariótica, denomina-se como citoplasma a porção situada entre a membrana plasmática e a carioteca, tal que nele é onde se encontram as organelas, inclusões (por exemplo, acúmulos de proteínas e lipídeos) e o citoesqueleto (formado por filamentos proteicos). Já nas células procarióticas, o citoplasma é representado por tudo que está envolto pela membrana plasmática.

Citosol

Denominado primeiramente como hialoplasma, o citosol é formado por uma massa coloidal,  composta principalmente de água e proteínas, que possui constituintes imprescindíveis para o funcionamento adequado do metabolismo celular, como: íons (cálcio, fosfato, entre outros); açúcares (glicose, ribose); bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina, timina e uracila); aminoácidos (cisteína, tirosina, entre outros) e; enzimas (envolvidas no processo de reações químicas) e RNA.

Organelas citoplasmáticas

As organelas citoplasmáticas são estruturas que ficam no citoplasma das células animais e vegetais e que desempenham importantes funções, como veremos abaixo.

Mitocôndrias e Cloroplastos

A mitocôndria está envolvida no processo de respiração celular, enquanto os cloroplastos participam do processo de fotossíntese. Esses componentes são estruturas membranosas que possuem DNA próprio e são capazes de se reproduzir. A teoria endossimbiótica descreve que tais componentes podem ter se originado de bactérias (no caso da mitocôndria) e cianobactérias (no caso dos cloroplastos). Segundo ela, seres eucarióticos teriam fagocitado tais procariontes (bactérias e cianobactérias), dando origem, após inúmeras mutações, às organelas citoplasmáticas. Essa teoria se sustenta no fato de mitocôndrias e cloroplastos possuírem semelhanças aos procariontes, como, por exemplo, DNA circulares sem associação de histonas.

Origem endossimbiótica da mitocôndria, cloroplasto e flagelo
Origem endossimbiótica da mitocôndria, cloroplasto e flagelo

Ribossomos

Essa estrutura é formada por proteínas e RNA ribossômico e divide-se em duas subunidades, uma menor e uma maior, que se juntam durante a síntese proteica. Durante esse processo, grupos de ribossomos se unem, por intermédio de uma molécula de RNA mensageiro, e passam a se chamar polissomos ou poliribossomos. Os ribossomos se encontram dispersos no citosol ou associados à membrana externa do retículo endoplasmático rugoso e à face citoplasmática da carioteca.

Os ribossomos associado à síntese de proteínas das células, de forma que a estrutura do citosol é constituída por proteínas produzidas por ribossomos dispersos no próprio citosol; outras dessas proteínas podem ser enzimas. Quando os ribossomos estão aderidos ao retículo endoplasmático rugoso, as proteínas produzidas por eles são destinas à secreção celular e a enzimas digestivas presentes em organelas, como o lisossomo.

Estrutura de um ribossomo livre
Estrutura de um ribossomo livre

Peroxissomos

Peroxissomo são vesículas membranosas que possuem, em seu interior, enzimas que promovem a oxidação de moléculas. Os peroxissomos estão presentes em órgãos com função desintoxicante como o fígado e o rim, por exemplo, pois possuem enzimas que eliminam substâncias toxicas para nosso organismo (como o álcool). A catalase é uma dessas enzimas presentes nos peroxissomos, capaz de converter água oxigenada, um resíduo frequentemente produzido pelas células e altamente tóxico, pois provoca oxidação de componentes celulares, em água e gás oxigênio.

Os glioxissomos são componentes semelhantes aos peroxissomos, porém estão presentes em células de determinadas sementes, participando da oxidação de lipídeos de reserva, convertendo-os em carboidratos que podem ser utilizados mais facilmente por sementes em processo de germinação.

Endomembranas

O sistema de endomembranas é constituído por estruturas membranosas que se comunicam e interagem entre si e estão associadas à carioteca. Esse sistema é formado por: retículo endoplasmático; complexo de golgi e lisossomos.

Retículo endoplasmático

O retículo endoplasmático participa do processo de transporte de substâncias intracelulares e pode ser subdividido em agranular e granular. O retículo endoplasmático agranular, também chamado de reticulo endoplasmático liso (REL), não possui ribossomos aderidos a sua superfície, sendo constituído por tubos ramificados. É responsável pela síntese de ácido graxo, colesterol (gerador de vitamina D, sais biliares e hormônios esteroides) e fosfolipídios. Também é reservatório de cálcio, o qual a liberação inicia a contração muscular. Ainda, em algumas células, como as presentes no fígado, o REL é constituído por enzimas que participam de processos de desintoxicação de substâncias, como o álcool.  Já o reticulo endoplasmático granular, conhecido como reticulo endoplasmático rugoso (RER) possui ribossomos em sua superfície, onde ocorre a síntese de proteínas, e canais ramificados e mais delgados. O RER também é responsável pela síntese de carboidratos complexos (polissacarídeos).

Organização do retículo endoplasmático
Organização do retículo endoplasmático

Complexo Golgiense

O complexo golgiense é constituído por estruturas denominas “cistemas”, descritas como sacos de membrana achatados. Em células animais, o complexo golgiense (ou complexo de golgi) está situado em local específico, em geral, próximo ao núcleo celular. Já nas células vegetais, os dictiossomos (semelhantes ao complexo de golgi) possuem unidades dispersas pelo citoplasma. Essa estrutura adquire materiais como lipídeos, proteínas e carboidratos por meio de vesículas formadas pelos retículos endoplasmáticos (liso e rugoso) que se fundem às membranas do complexo de golgi. Esses materiais permanecem concentrados em seu interior, no qual podem ocorrer modificações químicas como a adição de carboidratos a proteínas (glicosilação). Possui uma face cis, voltada para o retículo endoplasmático, e uma face trans voltada para a membrana plasmática. Na face trans, surgem vesículas que podem ser destinadas à formação de novas estruturas, como acrossomos, (parte superior dos espermatozoides) ou à secreção. Para a secreção, o complexo de golgi se funde à membrana plasmática, direcionando o material para o ambiente externo. No processo de formação de novas estruturas, como citado, está o desenvolvimento de espermatozoides, no qual ocorre a formação dos flagelos e dos acrossomos a partir da junção de inúmeras vesículas golgianas. Nas células vegetais ocorre o processo de formação do fragmoplasto, no fim da divisão celular, que se origina por meio da fusão de múltiplas vesículas golgianas dispostas na região mediana da célula.

Produção de proteínas no retículo e o empacotamento delas realizado pelo complexo de golgi
Produção de proteínas no retículo e o empacotamento delas realizado pelo complexo de golgi

Lisossomos

Os lisossomos derivam do complexo de golgi e desempenham a função de digestão intracelular, pois carregam enzimas digestivas em seu interior. Além de realizarem a digestão de materiais provenientes do interior da célula (digestão autofágica), também podem realizar a digestão de materiais oriundos do ambiente externo (digestão heterofágica). A digestão autofágica contribui para a renovação das estruturas celulares. Nesse processo, uma organela considerada velha é isolada do restante da célula, sendo envolta por uma alça do retículo endoplasmático, o lisossomo se funde a essa alça e libera suas enzimas digestivas, provocando a digestão da estrutura e, por fim, a célula gera uma nova organela.

Outra função desempenhada por esse tipo de digestão é a remodelação de estruturas do organismo, como ocorre no processo de metamorfose dos insetos ou anfíbios.  Por exemplo, na passagem da fase de girino para sua fase adulta, os girinos que, inicialmente, apresentam uma cauda auxiliar para locomoção, a perdem pela ação dos lisossomos que  promovem a sua digestão autofágica. Em outro exemplo, o embrião humano sofre um processo de digestão autofágica durante seu desenvolvimento, pois em certo estágio possui membranas interdigitais (entre os dedos) que posteriormente sofrerão um tipo de morte celular, chamada “apoptose” ou “morte celular programada”, que, diferente da necrose, é um processo ordenado e previsível, que acontece a partir do desenvolvimento de células especificas.

Diferentes estruturas que compõem o lisossomo
Diferentes estruturas que compõem o lisossomo

Microtúbulos

O citoesqueleto dos eucariontes é formado por filamentos proteicos, sendo os microtúbulos um deles. Microtúbulos são estruturas proteicas formadas a partir da polimerização de moléculas de tubulina, que ocorre principalmente nos “centros organizadores de microtúbulos” ou “MTOC’s”. No início da interfase, em células animais, há o surgimento de inúmeros MTCO’s bem desenvolvidos, conhecidos como centrômeros, de forma que lá se encontra um par de microtúbulos. O papel dos microtúbulos envolve a formação de elementos do fuso que, posteriormente, irão participar do transporte e da fixação de cromossomos durante a divisão celular.

Polimerização dos microtúbulos realizada por monômeros de tubulina
Polimerização dos microtúbulos realizada por monômeros de tubulina

Microfilamentos

O segundo filamento proteico que abordaremos são os microfilamentos, que são constituídos por filamentos de actina, uma proteína encontrada em abundância no citoplasma e responsável por sua organização.  No citoplasma, a parte mais externa é denominada ectoplasma, possui uma consistência rígida e é responsável pela manutenção da forma celular. Nela, os filamentos de actina encontram-se bem agrupados. Já a parte interna do citoplasma é o endoplasma, que possui uma consistência mais fluida, sendo que os filamentos de actina se encontram mais dispersos entre si. Modificações no ectoplasma podem levar à formação de pseudópodes (“pés falsos”), quando há a expansão do citoplasma temporariamente. Quando o endoplasma preenche o local novamente, o ectoplasma é reconstituído. Assim, a célula pode se deslocar por movimentos ameboides, devido à conversão do ectoplasma em endoplasma, que flui em direção ao pseudópode que se encontra no lado oposto da célula, levando ao surgimento de projeções do citoplasma que, por sua vez, também podem ser utilizados para englobar partículas.

Formação de pseudópodes em uma ameba
Formação de pseudópodes em uma ameba

Filamentos intermediários

Enquanto os microtúbulos e os microfilamentos são constituintes do citoesqueleto de células de inúmeros seres vertebrados, os filamentos intermediários, ou filamentos intermédios, compõem um sistema de estruturas encontradas no citoplasma e no núcleo de células eucarióticas.  Seu principal constituinte nas células animais é a quitina (proteína), além disso estão associados aos desmossomos, relacionados à adesão entre células, fornecendo resistência mecânica e estrutural às células.

Centríolos

Os centríolos são constituídos por nove conjuntos de três microtúbulos cada e são gerados nos centrossomos de células animais. Estão dispostos em pares e sua duplicação inicia na fase S da interfase e finaliza na fase G2. A formação de cílios e flagelos dá-se a partir dos centríolos, porém diferentemente dos centríolos, os cílios e flagelos possuem uma parte de microtúbulos centrais. Os flagelos podem ser encontrados, por exemplo, em bactérias ou nos espermatozoides humanos, enquanto os cílios, que são mais numerosos que os flagelos, podem ser encontrados no organismo do ser humano, além de platelmintos e protozoários.

Estruturas de um centríolo
Estruturas de um centríolo
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