Perfil Acadêmico do Prof. Francisco Benedito Kuchinski

Autor Prof Francisco Benedito Kuchinski Colaboradores Profa Fernanda Torello de Mello Prof Fábio Mesquita do Nascimento Citologia Professor conteudista Francisco Benedito Kuchinski Francisco Benedito Kuchinski nascido em 1946 em São Paulo SP graduado em 1972 em Ciências Biológicas pela Universidade de Mogi das Cruzes UMC portador de três especializações em Ciências Morfológicas pelas Universidades de Brasília UnB de Mogi das Cruzes UMC e Brás Cubas UBC Doutor em Ciências Histologia pela Universidade Mackenzie Professor de Ciências Físicas e Biológicas do Ensino Fundamental e de Biologia do Ensino Médio nas escolas e colégios estaduais do governo do estado de São Paulo 19691978 No ambiente universitário é coordenador de cursos da área da saúde UMC Uniararas Faculdades Integradas de Guarulhos e como docente universitário das disciplinas de Citologia Histologia e Embriologia desde o ano de 1973 Professor titular das Faculdades de Guarulhos FG 19802013 Professor assistente adjunto e titular dos cursos de Medicina Odontologia Ciências Biológicas e Ciências Biomédicas da UMC 19732003 professor assistente e titular dos cursos de Biologia Biomédicas e Odontologia da Uniararas 19751998 professor da Universidade São Judas Tadeu nos cursos de Ciências Biológicas e Farmácia 1998até a presente data professor adjunto da Universidade Paulista Unip dos cursos de Odontologia Medicina Veterinária Ciências Biológicas e Ciências Biomédicas 1980até a presente data Material didático publicado livro de Histologia Dental e Periodontal pela editora Graftipo 8ª edição 1998 Resumos e Apontamentos de Biologia MarinhaOceanografia v 1 2 3 e 4 pela editora Graftipo 2001 Glossário de Enfermagem Editora Graftipo 1980 Apontamentos de Citologia Histologia e EmbriologiaLaboratório Editora Graftipo 3ª edição 1999 Resumos de Embriologia Animal no Professor Online do curso de Medicina Veterinária da UNIP Resumos de Citologia Histologia e Embriologia e de Histologia Dental e Periodontal no Professor Online do curso de Odontologia da UNIP Todos os direitos reservados Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma eou quaisquer meios eletrônico incluindo fotocópia e gravação ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista Dados Internacionais de Catalogação na Publicação CIP K95c Kuchinski Francisco Benedito Citologia Francisco Benedito Kuchinski São Paulo Editora Sol 2020 160 p il Nota este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP Série Didática ISSN 15179230 1 Citologia 2 Constituição química 3 Mitose e meiose I Título CDU 5763 U50707 20 Prof Dr João Carlos Di Genio Reitor Prof Fábio Romeu de Carvalho ViceReitor de Planejamento Administração e Finanças Profa Melânia Dalla Torre ViceReitora de Unidades Universitárias Prof Dr Yugo Okida ViceReitor de PósGraduação e Pesquisa Profa Dra Marília AnconaLopez ViceReitora de Graduação Unip Interativa EaD Profa Elisabete Brihy Prof Marcello Vannini Prof Dr Luiz Felipe Scabar Prof Ivan Daliberto Frugoli Material Didático EaD Comissão editorial Dra Angélica L Carlini UNIP Dr Ivan Dias da Motta CESUMAR Dra Kátia Mosorov Alonso UFMT Apoio Profa Cláudia Regina Baptista EaD Profa Betisa Malaman Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos Projeto gráfico Prof Alexandre Ponzetto Revisão Virgínia Bilatto Amanda Casale Sumário Citologia APRESENTAÇÃO 7 INTRODUÇÃO 7 Unidade I 1 CÉLULAS EUCARIÓTICAS MÉTODOS DE ESTUDO E CONSTITUIÇÃO QUÍMICA 9 2 CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA EUCARIÓTICA CÉLULA TÍPICA 36 3 MEMBRANA PLASMÁTICA 40 31 Estrutura e constituição química40 32 Transportes passagens pela membrana plasmática 43 33 Especializações da membrana plasmática 49 4 ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS 52 41 Retículo endoplasmático52 42 Ribossomos 54 43 Complexo de Golgi 57 44 Lisossomos58 45 Peroxissomos 61 46 Mitocôndrias 61 Unidade II 5 MICROFILAMENTOS MICROTÚBULOS E FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS80 6 INCLUSÕES E PIGMENTOS CELULARES 86 Unidade III 7 COMPONENTES DO NÚCLEO INTERFÁSICO 94 8 MITOSE E MEIOSE 108 7 APRESENTAÇÃO A citologia também denominada nos dias atuais de biologia celular abrange o estudo micromorfológico da estrutura dos seres vivos Tratase de uma ciência básica que fornece diversos tipos de subsídios para outras ciências portanto é de suma importância O conhecimento adequado sobre os microscópios propicia a compreensão da diversidade química constituinte da célula como meios para a identificação das organelas citoplasmáticas e dos componentes do núcleo celular além das inclusões e dos pigmentos presentes no citoplasma ao nível da microscopia óptica Ao término deste estudo você deverá caracterizar os diferentes tipos celulares constituintes do ser humano ter domínio dos processos citofisiológicos reconhecer a importância da citologia para sua formação profissional e utilizar diversos aprendizados que propiciem a atualização na disciplina com reflexão ética crítica e de aplicabilidade INTRODUÇÃO Foi no século XIX que diversos pesquisadores iniciaram a descrição de conhecimentos sobre as células Teoria Celular e até a presente data novas descobertas são realizadas e descritas sobre a estrutura e função das células eucarióticas e procarióticas O desenvolvimento científico em relação à ciência química e bioquímica nas formulações de reagentes químicos para elucidar estrutura e funcionamento celular foi e é preponderante bem como novas tecnologias que a física desenvolveu como os microscópios eletrônicos Este material possui um texto didático dirigido primordialmente para fundamentação básica do estudante isto é para proporcionar uso racional de horas de estudo permanência mais constante dos conhecimentos teóricos facilidades nos conceitos citológicos A organização deste conteúdo segue a sequência didática dos livros tradicionais de citologiabiologia celular com atualizações referendada com base nas normas da ABNT e com ênfase para o desenvolvimento de uma citologia educacional Nosso estudo tem início com a apresentação dos diferentes tipos de classificações celulares suas localizações e dimensões Há um destaque especial para célulastronco Em sequência são apresentados os procedimentos técnicos para observação da constituição química da célula bem como de tipos celulares e seus principais constituintes inorgânicos e orgânicos além dos fundamentos básicos sobre microscopia óptica Depois o estudo tornase específico sobre membrana plasmática citoplasma organelas citoplasmáticas e núcleo bem como sobre os processos de reprodução celular em células somáticas e na elaboração dos gametas Por fim apresentaremos um atlas de citologia que possui imagens de lâminas de citologia com métodos citológicos e citoquímicos o qual muito contribuirá para a compreensão das estruturas celulares 9 CITOLOGIA Unidade I 1 CÉLULAS EUCARIÓTICAS MÉTODOS DE ESTUDO E CONSTITUIÇÃO QUÍMICA A Citologia é a ciência que estuda células eucarióticas que estruturam plantas e animais e células procarióticas que formam as bactérias As células eucarióticas também são denominadas de células típicas Um organismo animal é constituído por diferentes sistemas como o respiratório Sistemas são formados por órgãos como o pulmão Órgãos são formados por tecidos como o tecido epitelial das vias respiratórias Tecidos são formados por células e por material extracelular fibrilar e afibrilar Células eucarióticas são formadas por três componentes básicos membrana plasmática citoplasma e núcleo No citoplasma há inúmeras organelas citoplasmáticas como as mitocôndrias e no núcleo há também elementos distintos como o nucléolo e os cromossomos Figura 1 Centrossomo Cromatina Ribossomo Lisossomo Citoesqueleto Mitocôndria Núcleo Sistema golgiense Retículo endoplasmático Membrana plasmática Nucléolo Figura 1 Esquema de célula eucariótica animal com base na microscopia eletrônica de transmissão MET Exemplo de aplicação Identifique os componentes celulares membrana plasmática citoplasma com suas organelas e núcleo vide Figura 5 10 Unidade I Assim a Citologia é a parte da Biologia que estuda células e seus componentes celulares e citoplasmáticos organelas inclusões pigmentos além dos mecanismos de divisões reprodução celular mitose e meiose processos de apoptose e necroses diferenças entre células animais e vegetais mecanismos de diferenciação celular comunicação celular célulastronco entre muitos outros conteúdos desta ciência morfológica microscópica que comprova já há alguns séculos a importância das células na organização dos seres vivos É interessante ressaltar que a Biologia Molecular realiza estudos do DNA ácido desoxirribonucleico dos diferentes tipos de RNAs ácidos ribonucleicos das proteínas e das enzimas envolvidas com as diferentes reações químicas por que passam os ácidos nucleicos como replicação transcrição e tradução do DNA Estuda ainda os diferentes tipos de técnicas PCR reação de polimerase em cadeia Wester Blot para detectar proteínas e enzimas e RFLP polimorfismo de comprimento de fragmentos de restrição para o sequenciamento do DNAsequenciamento de bandas no DNA que envolvem estes ácidos e proteínas Neste campo científico também é desenvolvido o manuseio correto de equipamentos ferramentas como a cuba de eletroforese termociclador solventes estratores de ácidos nucleicos primertipo de reagente utilizados para tais estudos envolvendo todos os componentes celulares e citoplasmáticos com ênfase em elementos do núcleo celular A dedicação do estudante pela história da ciência Citologia trará aquisições de conhecimentos como o dado marcante em 18381839 quando Schleiden e Schwann propuseram a Teoria Celular todos os seres vivos são formados por células Procure saber sobre Nehemias Grew e Marcelo Malpighi 1862 Rudolf Virchow Wilson Brachet entre outros Paralelamente à história da Citologia a história e a evolução dos aparelhos denominados de microscópios também contribuíram e continuam contribuindo nas descobertas dos componentes e do funcionamento celular microscópios de Robert Hooke 1665 de Leewenhoek 1674 O microscópio de luz atual microscópio óptico composto e os microscópios especiais como os eletrônicos de transmissão e o de varredura entre muitos outros tipos destes aparelhos ampliadores da potencialidade sensorial humana a visão continuam contribuindo nas descobertas sobre a estrutura e o funcionamento celular O tamanho das células é diminuto sabemos que um centímetro dividido por dez é igual a um milímetro e um milímetro dividido por mil será igual a um micrômetro Células apresentam tamanho na ordem de micrômetros No final do século passado pesquisadores propuseram mudanças em relação à nomenclatura e à quantidade de reinos que agrupam todos os seres vivos formados ou não por células mais de dez reinos Estabeleceram ainda o agrupamento dos reinos em nível ainda superior ao reino o que chamaram de domínios Bacteria Archeaea e Eukarya Os organismos procariontes ficam agrupados nos dois primeiros domínios citados e todos os organismos eucariontes no domínio Eukarya Como células são estruturas diminutas é interessante que o estudante adapte a nomenclatura de dimensões celulares assim quando da divisão de um micrômetro por mil obtémse a unidade nanométrica um nanômetro Apenas para concluir unidades de medidas um nanômetro dividido por dez é igual a um angstrom Observe todas elas representadas a seguir 1mm 1cm10 1µm 1mm1000 1nm 1µm1000 1Å 1nm10 11 CITOLOGIA As células eucarióticas animais podem ser classificadas de diferentes maneiras levandose em consideração vários aspectos como morfológicos funcionais embriológicos genéticos histológicos patológicos entre outros O sistema de classificação com base nos graus de diferenciação e maturidade potencialidade celular reúne os diferentes tipos em lábeis estáveis e permanentes já os com base nos graus de individualidade relativa das células são reunidos em livres federadas anastomosadas sincício e plasmódios O mecanismo da diferenciação entre as células promove essas especializações morfológicas na forma e fisiológicas na função No ser humano esse mecanismo tem início por volta do quinto dia após a fecundação aproximadamente após a formação das primeiras duzentas células num estágio embrionário bem próximo à formação do blastocisto Em todo o período do desenvolvimento embrionário desde a fecundação até a oitava semanadois mesessessenta dias ocorrem inúmeros processos de especializações diferenciando as células que constituirão os tecidos Toda a coordenação destas especializações encontrase no ácido desoxirribonucleico DNA o principal constituinte dos 46 cromossomos Células lábeis são células dotadas de ciclo vital curto produzidas de forma contínua pelo organismo Fornecem eou produzem o crescimento e a renovação constante dos tecidos onde ocorrem por exemplo as células epiteliais constituintes das mucosas intestinais da mucosa gástrica da epiderme na pele e células sanguíneas como os glóbulos brancos leucócitos e glóbulos vermelhos hemáciaseritrócitos Células estáveis são células dotadas de ciclo vital médio ou longo podendo durar meses ou anos produzidas durante o período de crescimento do organismo na vida intrauterina períodos embrionário e fetal como também pósnascimento até o início da vida adulta Essas células só voltam a ser formadas em condições excepcionais como na regeneração de tecidos uma fratura óssea por exemplo São exemplos de células estáveis célula óssea osteoblasto célula do fígado hepatócito célula do pâncreas acinosa pancreática célula muscular lisa fibra muscular lisa involuntária Células permanentes são células de ciclo vital muito longo coincidindo geralmente com o tempo de vida do indivíduo produzidas apenas durante os períodos embrionário e fetal e com desenvolvimento após o nascimento Quando da morte destes tipos celulares não há reposição algumas destas células aumentam em volume hipertrofia celular acompanhando o crescimento do indivíduo São exemplos de células permanentes células nervosas neurônios células musculares estriadas fibras musculares estriadas esqueléticas e cardíacas Células livres apresentam autonomia são isoladas vivem nos ambientes líquidos seres unicelulares protozoários células sanguíneas glóbulos vermelhos e brancos Células federadas organizamse sob a forma de tecidos Tornamse especializadas e perdem parte de sua autonomia em favor do conjunto passando a viver umas na dependência das outras Apresentam certa individualidade estabelecem com as células vizinhas certas relações trocam nutrientes entre si através dos líquidos intersticiais Células anastomosadas são células fusionadas umas às outras por meio de ligações citoplasmáticas são alguns exemplos células mesenquimais indiferenciadas do tecido conjuntivo e células ósseas jovens osteoblastos 12 Unidade I Sincícios são células que apresentam vários núcleos mergulhados no citoplasma com ausência de individualidade celular casos típicos ocorrem nas células musculares estriadas esqueléticas fibras musculares esqueléticas nas células placentárias sincíciotrofoblasto e células do tegumento da lombriga Ascaris lumbricoides Todos os exemplos dados surgem pela fusão de células uninucleadas Plasmódios originamse de células mononucleadas que sofrem sucessivas divisões do núcleo sem ocorrer divisão do citoplasma Outras denominações celulares Células somáticas são exemplos as células epiteliais de origem dos três folhetos embrionários ectoderma mesoderma e endoderma as células conjuntivas de origem mesenquimal o mesênquima originase do mesoderma as células musculares de origem mesodérmica e as células nervosas de origem ectodérmica As células somáticas possuem 46 cromossomos ou 23 pares de cromossomos isto é são células diploides 2n portanto o genoma destas células é igual a 46 cromossomos Células gaméticas ou germinativas são exemplos o espermatozoide e o oócito ou ovócito de segunda ordem óvulo como denominação geral porém incorreta As células gaméticas possuem 23 cromossomos isto é são haploides o genoma destas células é igual a 23 cromossomos Células diploides como n representa 23 cromossomos estas células são portadoras de 46 cromossomos sendo 23 cromossomos maternos e 23 cromossomos paternos portanto são assim denominadas 2n Também se pode afirmar tal expressão para um indivíduo que apresenta cariótipo normal com 2n cromossomos homem 22 pares de cromossomos autossomos e 1 par de cromossomos sexuais 22A XY e mulher 22A XX Células haploides como n representa 23 cromossomos estas células são produzidas para reprodução da espécie Nos testículos o processo do ciclo meiótico meiose reduz o número de cromossomos inicialmente de 46 para 23 cromossomos no espermatozoide Em relação aos oócitos ovócitos de 2ª ordem uma menina ao nascer já é portadora destes em seus folículos nos dois ovários porém estas células ainda não terminaram o ciclo meiótico e quando do processo da ovulação são eliminadas na fase da anáfase II da meiose com 46 cromossomos Se caso ocorrer a fecundação a penetração do espermatozoide no oócito faz com que ele termine sua meiose isto é passa para a fase de telófase II eliminando um corpúsculo polar célula com núcleo portador de 23 cromossomos e com pequeníssima quantidade de citoplasma e desde a entrada do espermatozoide tal figura celular deixa de ser denominada de oócito e passa a ser denominada de óvulo Portanto a célula com dois núcleos cada um com 23 cromossomos é a célula óvulo Após o encontro destes dois núcleos e consequente pareamento cromossômico anfimixia formase a célula ovo ou zigoto 100 micrômetros restabelecendo o genoma humano Esta célula formada realizará a primeira divisão celular mitótica mitose após trinta horas formando duas células denominadas de blastômeros as quais realizarão 13 CITOLOGIA suas mitoses sucessivamente processo este que será descrito na ciência Embriologia conhecido por segmentação ou clivagem celular Devese registrar que as primeiras duzentas células deste processo de clivagem no ser humano são consideradas célulastronco embrionárias aproximadamente quatro cinco dias após a fecundação Células vegetais são células eucarióticas desprovidas de lisossomos e de centríolos com a presença de parede celulósica impregnada por lignina polissacarídeo e revestida por pectatos polissacarídeo de cálcio e de magnésio que constituem a lamela média Possui um vacúolo grande que armazena água e uma série de compostos orgânicos ácido húmico e betalaínas que é uma glicoproteína e inorgânicos como cristais de cálcio drusas e de silício ráfides A membrana do vacúolo é denominada de tonoplasto Nas células vegetais providas de cloroplastos ocorre a fotossíntese porém nas células desprovidas de cloroplastos como as da raiz de um tronco do interior de um fruto e de uma semente não há síntese de glicose O cloroplasto é uma organela de membrana dupla portadora de ácido desoxirribonucleico DNA na forma de um único cromossomo em formato de anel semelhante ao DNA bacteriano e da organela mitocôndria Possui também ribossomos em seu estroma Nas plantas superiores gimnospermas e angiospermas os núcleos das células vegetais geralmente não possuem nucléolos Organelas como o retículo endoplasmático Golgi e mitocôndrias se fazem presentes nas células das plantas e a divisão celular ocorre do centro para a periferia já nas células animais é ao contrário Figura 2 Vacúolo Mitocôndria Lisossomo Citoplasma Ribossomo Poro Retículo endoplasmático Membrana nuclear Parede celular Membrana celular Complexo de Golgi Cloropasto Núcleo Figura 2 Esquema de célula vegetal eucariótica com base na microscopia eletrônica de transmissão MET Observe a parede celular e vacúolo componentes citoplasmáticas que não ocorrem em células eucarióticas animais Quando de uma comparação entre células procarióticas bactérias com eucarióticas que formam animais e vegetais podemse resumir as seguintes características marcantes o tamanho é muito maior nas eucarióticas chegam até a 40 µm enquanto nas procarióticas esse está 14 Unidade I compreendido entre 05 até 5 µm possuindo em sua parede celular polissacarídeos e aminoácidos pois nas plantas há celulose e nos fungos a quitina As células dos animais não apresentam tal parede O material genético DNA nos organismos procariontes mantém contato direto com o citoplasma há um nucleoide enquanto nos eucariontes há um ou mais núcleos protegidos por um envoltório a membrana do núcleo As organelas de membrana como retículo endoplasmático Golgi mitocôndrias e cloroplastos só se fazem presentes nas células eucarióticas Há ribossomos em ambos os tipos celulares porém muito pequenos nas bactérias As estruturas respiratórias das células procarióticas são representadas pela membrana e pelo citoplasma já nas eucarióticas essa representação é feita pelas mitocôndrias e também pelo citoplasma A fotossíntese nas bactérias ocorre por lamelas enquanto nas células eucarióticas das plantas pelos cloroplastos A célula animal eucariótica não realiza fotossíntese Nas células bacterianas especializações como os flagelos são simples e não apresentam revestimento de membrana plasmática Em células procarióticas os flagelos são estruturas representadas por um complexo citoesqueleto celular e ainda são revestidos por membrana plasmática Figura 3 Pili Citoplasma Cápsula Ribossomos Flagelos Novelo de DNA nucleoide Membrana citoplasmática Parede celular Figura 3 Esquema de célula procariótica de uma bactéria Os vírus são agregados de proteínas e ácidos nucleicos DNA ou RNA nunca os dois ácidos se apresentam juntos num vírus Bactérias e cianofíceas são maiores que os vírus com organização físicoquímica bem mais complexa porém são mais simples do que as células eucarióticas Figura 4 15 CITOLOGIA Figura 4 Esquema de vírus com base na microscopia eletrônica de varredura MEV As riquétsias situamse entre bactérias e vírus Em relação aos tamanhos podemse citar vírus do mosaico do tabaco de 150180 até 3000 angstrom bactérias do tipo bacilo de 05 até 3 micrômetros bactéria Escherichia coli de 1 até 2 micrômetros e célula glóbulo vermelho de 7 micrômetros A maioria das células eucarióticas que constitui o ser humano fica compreendida entre 30 até 50 micrômetros na média 20 micrômetros A célula vegetal em média possui cerca de 30 micrômetros A organela citoplasmática mitocôndria possui tamanho de 02 a 3 x 10 micrômetros já os ribossomos 250 angstrom e a molécula da hemoglobina Hb 64 x 55 x 50 angstrom Lembrete Uma das principais ferramentas de trabalho do biólogo é o microscópio óptico composto logo o conhecimento da estrutura fundamental dos seres vivos as células tanto animais como vegetais constitui base sólida para o futuro biólogo A forma celular morfologia pode ser constante eou variável dependendo de influências internas como rigidez da membrana viscosidade ou tensão superficial do citoplasma como também de externas como pressões das células vizinhas Assim podemse classificar morfologicamente as células em Células planas pavimentosas ou achatadas são encontradas no tecido epitelial juntas são chamadas de epitélio pavimentoso Essas células estão localizadas na camada mais superficial celular da epiderme abaixo da queratina e quando localizadas na camada mais interna dos vasos sanguíneos são denominadas de células endoteliais endotélio Células colunares prismáticas ou cilíndricas são encontradas no epitélio gástrico e também no intestinal e em ductos de glândulas exócrinas 16 Unidade I Células cúbicas possuem três dimensões semelhantes lembram um dado localizadas por exemplo na glândula endócrina tiroide Células esféricas como os glóbulos brancos leucócitos do sangue oócito Os glóbulos vermelhos são discos bicôncavos células discoides Células estreladas como os neurônios multipolares células nervosas essas células possuem ramificações os dendritos e o axônio Células fusiformes são células afiladas nas extremidades típicas fibras musculares lisas dos órgãos como estômago intestino útero vagina vasos sanguíneos Observação A célula eucariótica possui núcleo organizado já as células procarióticas não o possuem são desprovidas do envoltório nuclear a carioteca Estas células procarióticas constituem organismos primitivos unicelulares procariontes como as bactérias e algas cianofíceas Em todo o mundo inclusive no Brasil que foi o pioneiro em transplantes de célulastronco de medula óssea descobertas e relatos sobre este tipo celular ocorrem anualmente e devido à importância destas descobertas segue descrição sumária com o intuito de estimular o estudante no envolvimento e na pesquisa sobre estes tipos de células Célulastronco pesquisas com célulastronco CT têm suscitado controvérsias científicas religiosas e éticas É bom estimular a reflexão sobre as seguintes relações CT x alma alma x embriões congelados e alma x cultura de tecidos A célula é a unidade fundamental e básica do ser vivo Suas partes fundamentais são membrana citoplasma e núcleo A maioria das células é uninucleada algumas são binucleadas e as células musculares fibras musculares estriadas esqueléticas são multinucleadas As células que apresentam a mesma origem e desempenham as mesmas funções formam os tecidos fundamentais epiteliais conjuntivos muscular e nervoso Estes quatro tecidos apresentam vários subtipos os quais constituem órgãos dos diferentes sistemas que formam o organismo Alguns tecidos apresentam mais material extracelular que outros caso típico são os tecidos conjuntivos material extracelular que pode estar mineralizado caso dos tecidos ósseos e não mineralizado caso dos demais tecidos conjuntivos O núcleo apresenta no seu interior além do nucléolo responsável pela produção dos RNAs ribossômicoRNAr e transportadorRNAt a cromatina DNA proteína histona material que forma os cromossomos que por sua vez contém os genes Estes contêm o material genético do indivíduo O conjunto de genes é o genoma Há também material genético no citoplasma mais precisamente nas mitocôndrias esse DNA existente na mitocôndria é originário somente de nossas mães Células gaméticas ou sexuais apresentam apenas 23 cromossomos enquanto as células somáticas apresentam 46 cromossomos O processo de fertilização fecundação dos gametas pode ocorrer por meio natural 17 CITOLOGIA através de uma relação sexual ou mediante um procedimento laboratorial in vitro denominado de reprodução assistida não é clonagem Fertilização são os meios e fecundação é o ato do encontro das células gaméticas ou sexuais Quando uma célula apresenta potencialidade ou seja é capaz de se diferenciar dando origem às demais células do organismo como musculares ósseas nervosas entre outras ela ainda não possui especialização ainda não se diferenciou Todas as células não diferenciadas células indiferenciadas são célulastronco CT e na espécie humana essas células existem até o 5º dia após a fecundação quando há no máximo um número de 200 células aproximadamente Após trinta horas da fecundação há 2 blastômeros denominação dada às células provenientes da primeira divisão da célula ovo ou zigoto Depois do estágio de 9 células os blastômeros mudam de forma e aderem firmemente uns aos outros formando uma bola compacta de células é a fase de compactação a qual irá possibilitar a formação de uma massa de células mais internamente denominada de embrioblasto Com 3 dias após a fecundação há um número de 12 até 16 células blastômeros que constituem a figura embriológica mórula Do quarto ao quinto dia surgem 32 64 128 células No quinto dia ocorre a chegada desta figura embrionária no útero Neste quinto dia já há 256 células No sexto dia a figura embrionária se encontra bem encostadaaderida na mucosa uterina e no sétimo dia a nidação já teve início penetração do blastocisto na mucosa uterina Neste sétimo dia ocorre o surgimento do hipoblasto que dará origem ao primeiro folheto embrionário o endoderma No nono dia o blastocisto está totalmente implantado num local escolhido por ele mesmo Essas células 200 células aproximadamente são totipotentes pois são capazes de originar os 216 tecidos inclusive os anexos embrionários placenta cordão umbilical âmnio e alantoide A partir do 5º dia as CT presentes no embrião serão praticamente as mesmas encontradas no recémnascido e durante toda a sua vida infância puberdade adulta e senil O período embrionário compreende um espaço de tempo vai desde a fecundação até o final do 2º mês oito semanas aproximadamente enquanto o período fetal iniciase a partir do 3º mês 9º semana até o nascimento por volta da 38ª semana A partir do 5º dia as CT do embrião já são denominadas de pluripotentes uma vez que não originam a placenta e outros anexos embrionários A terapia com CT é a possibilidade do uso das CT isto é de empregálas como células em tecidos lesados ou doentes como nos casos de Alzheimer Parkinson doenças neuromusculares em geral diabetes entre outras O Brasil é pioneiro em terapia com CT de medula óssea As terapias estão relacionadas principalmente ao tratamento de cardiopatias doenças coronárias isquemias agudas e infartos agudos e crônicos Atualmente as pesquisas avançam no tratamento para a cura da doença de Chagas Célulastronco embrionárias CTE ainda não são usadas em pacientes apenas as da medula óssea e as do cordão umbilical As CTE não são reconhecidas pelo organismo que a recebeu porque não expressa compatibilidade e porque também não expressa incompatibilidade há certas controvérsias dos cientistas Quando célulastronco tornamse maduras diferenciamse passam a expressar os antígenos de onde vieram e passam também a ser reconhecidas pelos receptores existentes em outras células constituintes do organismo como corpo estranho e sofrem rejeição Portanto não é solução A solução é a clonagem terapêutica ou o uso de CTE como vetor As CTE apresentam características interessantes poderão num 18 Unidade I futuro bem próximo ser usadas na terapia de doenças genéticas ao contrário do autotransplante uma vez que todas as células do corpo estão geneticamente afetadas Assim a Engenharia Genética traz esperanças para pacientes com distrofia muscular consulte o capítulo sobre citoesqueleto Na terapia com CT o que importa é a sua capacidade de se fundir com a célula doente construir uma nova célula reconstruir a função inicial da célula sem o risco de ser reconhecida como corpo estranho e sofrer rejeição As célulastronco embrionárias CTE carecem ainda de muita pesquisa Por serem indiferenciadas são capazes de formar uma grande variedade de tipos de tumores São tipos de célulastronco CTE altamente eficientes CT do cordão umbilical CTCU que são moderamente eficientes e CT da medula óssea CTMO que são eficientes As CTCU e as CTMO são pluripotentes como as existentes na pele e no couro cabeludo cérebro retina músculo e no tecido adiposo Os órgãos citados a seguir são passíveis de reposição para CT cérebro pulmão coração fígado rins pâncreas ossos músculos vasos e num futuro bem próximo assim se espera medula espinhal medula nervosa As CTMO podem regenerar órgãos como o fígado e o coração trabalhos já provam a regeneração As CTCU já são estocadas para tratamento de leucemia Esperase para um futuro bem próximo o uso de CTCU para tratamento de Parkinson e de Alzheimer A lei brasileira permitiu o uso de CTE estocadas há mais de três anos Segundo pesquisadores essas células já passaram da fase de serem colocadas no útero Se colocadas não vão originar a placenta Lei de Biossegurança março2005 Culturas de células e de tecidos são realizadas em um determinado meio nutritivo meio de cultura apropriado e assim as células se multiplicam se reproduzem e se mantêm vivas indefinidamente Perguntase que tipo de vida existe nas células presentes nessas culturas de tecido Resposta são células sadias de um indivíduo vivo e dotadoportador de um espírito ou alma Essas células em meio de cultura se mantêm vivas e ostentam um fenômeno biológico que dispensa a presença de um espírito alma O indivíduo que doou às células para cultura de tecido pode até já estar morto mas suas células continuam vivas Clonar produzir um clone é fazer reprodução assexuada É a cópia geneticamente idêntica de um ser vivo Quando se remove o núcleo de um óvulo e se introduz em seu lugar o núcleo de uma célula somática por exemplo da pele este núcleo é portador de 46 cromossomos Primeiramente para o sucesso da clonagem o núcleo precisa regredir e voltar a ser indiferenciado assim a célula começa a se dividir iniciando o processo de formação de um embrião Após a implantação no útero o processo pode dar certo ou errado originando um clone ou não Clones já foram obtidos de animais Quando da não implantação no útero os embriões serão congelados em nitrogênio líquido O tipo de vida que está se manifestando no embrião congelado é o mesmo tipo de vida que existe nas culturas de células e de tecidos Muitas perguntas serão formuladas sobre o assunto por exemplo que tipo de vida há ou está se desenvolvendo nesse embrião congelado Há espírito ou alma no embrião congelado O embrião clonado e congelado é comparável a uma cultura de tecido Os embriões congelados podem ou não ser usados para o desenvolvimento de recursos capazes de curar doenças por meio da terapia celular que é a medicina regenerativa É muito importante o avanço tecnológico a evolução científica neste campo científico 19 CITOLOGIA A medicina regenerativa não defende a clonagem reprodutiva para formar seres humanos Os EUA proíbem a clonagem reprodutiva O Reino Unido já aprovou o uso de CTE para terapia O Brasil possui resultados satisfatórios com o uso de CTMO e do cordão umbilical Futuramente serão divulgados os primeiros ensaios com uso de CTE por países como Inglaterra Israel e Austrália A posição dos religiosos é geral proibição do uso de CTE e do processo de clonagem reprodutiva Praticamente todos sustentam que a vida se manifesta pelas células e as células estão sob a regência de uma alma portanto o uso de CTE é considerado um aborto por esses grupos Dentro de um contexto religioso a origem da alma é explicada pelos estudiosos do livro Gênesis o primeiro da Bíblia da seguinte maneira a palavra é usada no original hebraico e relacionada à tarefa de criar do nada bara referindose à criação do universo da vida e da alma a partir no nada Segundo muitos religiosos a alma é criada por Deus Surgem divergências como quando e como se dá a criação da alma A tentativa de resposta é dada por 3 teorias conhecidas por Teoria I Teoria da Preexistência Teoria II Teoria do Criacionismo e Teoria III Teoria da dualidade A Teoria da Preexistência postula que as almas preexistem no plano espiritual e sua união com o corpo físico e posterior nascimento caracteriza a reencarnação A Teoria do Criacionismo sustenta que Deus cria a alma no momento da concepção ou do nascimento ou em um ponto entre estes dois eventos Uma vez criada é mantida no corpo físico Essa teoria contesta a comprovada Teoria da Evolução consulte textos sobre o tema filosofia da ciência A Teoria da Dualidade propõe que toda a raça humana foi criada em Adão Assim Deus criou o Homem com a faculdade de transmitir aos seus descendentes não só o corpo físico mas também a alma Após todas essas considerações permanecem perguntas tais como o que é embrião É possível a vida nas células embrionárias sem a presença de uma alma Nos embriões congelados o que acontece com a alma se ela realmente estiver unida ao embrião Qual a relação entre a vida celular embrionária se o embrião não for implantado em um útero e a vida presente em uma cultura de células de tecidos Historicamente será um erro ou um acerto permitir o uso terapêutico das célulastronco embrionárias O processo de evolução por seleção natural foi proposta por Darwin e por Wallace 1823 1913 em 1858 tem como elemento essencial o tempo Assim uma parcela de uma população ao sair de um ambiente inicial se mantém isolada da população de origem Com o tempo no novo ambiente alguns caracteres presentes nesse grupo que permitem uma melhor adaptação ao novo ambiente serão selecionados e haverá vantagens para sobreviver e deixar descendentes logo vão dominar na população A seleção natural age no sentido de eliminar aquilo que não se adapta ao meio Com o tempo e o isolamento uma nova espécie irá surgir no novo ambiente é um processo dinâmico e pode levar milhões de anos Isto explica a biodiversidade Hoje o papel da Genética é em particular da Genética Molecular explicar o grau de parentesco entre as espécies Evolução é um processo que precisa de muito tempo para agir A Teoria da Evolução é sem dúvida uma teoria elaborada e a sua compreensão exige grande conhecimento de suas bases As espécies apresentam caracteres variedades ou estados genes que atuam no processo de seleção natural A molécula do DNAADN existe em todas as células Nesta molécula do DNA localizamse todas as informações Durante a meiose no processo da permutação crossingover há recombinação das informações que serão enviadas pelas células gaméticas espermatozoide e oócito 20 Unidade I Durante a fecundação ocorre uma soma dessas informações restabelecendose um novo DNA de uma nova geração A molécula de DNA humana se estendida daria mais de um metro de informação Sua constituição é representada por ácido fosfórico e bases nitrogenadas adenina guanina timina e citosina açúcar pentose constituído por cinco carbonos a desoxirribose e por pontes de hidrogênio É bom registrar que há outras teorias para a origem da nossa espécie e dos outros seres vivos O esquemadesenho a seguir é hipotético de célula eucariótica animal com seus componentes estruturais O desenho é hipotético pois foram introduzidos neste esquema componentes celulares totais assim não existe nenhuma célula que é portadora ao mesmo tempo de microvilosidades e de cílios Glicocálix Gotículas de proteína Gotículas de lipídeo Nucléolo Mitocôndria Desmossomo Membrana basal Centríolo Matriz citoplasmática Polirribossomos livres Lisossomo Complexo de Golgi Poro nuclear Núcleo Cristal R E L R E R Cílio Figura 5 Esquema hipotético de uma célula eucariótica 21 CITOLOGIA Observe na figura anterior todos os componentes celulares e organelas citoplasmáticas além de algumas especializações da membrana plasmática como desmossomos microvilosidades microvilos e cílios Saiba mais Consulte o site sobre célulastronco wwwcriogenesiscombr Para o conhecimento das células eucarióticas se faz necessário o uso de diferentes métodos de estudo Sabese que os primeiros foram feitos com tecidos vivos sem nenhum preparo Nessas condições a observação dos componentes celulares era muito precária Surgiu então o emprego de corantes que pudessem tingir as várias partes celulares de modo diverso e seletivo oferecendo assim um bom contraste entre elas De início empregaramse corantes naturais depois as anilinas artificiais Durante este período os microscópios também sofreram aprimoramentos Um problema que os citologistas enfrentavam era o da conservação e preparação do material que seria levado ao microscópio Os tecidos vivos quando destacadosretirados de seus organismos de origem degeneram rapidamente sofrem autólise Devem portanto receber tratamento químico ou físico que garanta a sua conservação tratamento este denominado de fixação do material Sabese que os fixadores alteram a estrutura das células portanto o que observamos no microscópio não é a célula tal como ela existe nos tecidos mas os citologistas têm conseguido extraordinários progressos de modo que os agentes que hoje são empregados alteram pouco a estrutura original da célula São tipos de exames microscópicos Exame in vivo exame imediato a fresco tratase de estudo de células vivas Pode ser feito com o emprego de corantes utilizandose o microscópio de fase ou ainda com emprego de corantes que não causam a morte das células coloração vital ou supravital como o azul de metileno o vermelho neutro o verde Janus e o azul de Trypan O exame das células vivas é favorecido pelo cultivo de tecidos que consiste em manter tecidos vivos em líquidos nutritivos Para esses estudos há contribuição dos micromanipuladores que são aparelhos que permitem o delicado manuseio de estruturas microscópicas Exame post mortem fixação tratase do estudo de células mortas fixadas e conservadas pelos vários processos A preparação de uma lâmina para estudo microscópico pela técnica de rotina método de coloração pela hematoxilina e eosina HE compreende várias etapas que serão descritas a seguir Sobre a coleta colheita do material Biópsia muito utilizada pela ciência Patologia Normalmente retirase um fragmento de tecido ou órgão do organismo vivo por meio de anestesia local Necropsia ou autópsia é mais utilizada pela Patologia Aqui o organismo já se encontra morto 22 Unidade I Vivissecção mais utilizada pela Histologia e Citologia Consiste em retirar tecidos ou órgãos de uma cobaia rato eou outro animal a partir de um ato cirúrgico seguindo um protocolo aprovado pela Comissão de Ética da Instituição de Ensino A Citologia e a Histologia nem sempre se utilizam de material humano para estudo aliás em raras ocasiões o material é humano As razões para tais procedimentos são várias difícil obtenção nem sempre é didático para estudos e às vezes o órgão é grande demais Assim os animais mais utilizados são ratos coelho gato cão porco cabra boi macaco dependendo do estudo certas espécies de aves sapos peixes e organismos invertebrados Exemplo de aplicação As pesquisas de iniciação científica nas Instituições de Ensino Superior que envolvem experimentos com animais são dependentes de aprovação do Comitê de Ética Em substituição ao uso dos ratos cobaias sapos entre outros animais experimentos estão sendo realizados com o peixe Zebra fihs Danio ratio Pesquise sobre o assunto Fixação do material O material uma vez coletado é imediatamente lavado em água e introduzido no fixador A fixação visa à preparação da morfologia e da constituição química das células e tecidos Uma vez mergulhado o órgão no fixador as células morrem imediatamente evitando processos autolíticos Agentes fixadores físicos calor frio e químicos formol Bouin Zenker O calor é muito utilizado para a fixação de preparações usadas principalmente pela Microbiologia e Hematologia No processo do congelamento o metabolismo fica nulo mas não fixa o material pois uma vez passado o processo de congelamento o órgão pode sofrer os processos autolíticos normais Esse método é muito utilizado pela Histoquímica Os métodos químicos são os mais utilizados pela Citologia Histologia e Embriologia Existem muitos tipos de soluções fixadoras Os mais utilizados são formol a 10 líquido de Bouin de Helly e de Zenker É muito comum o uso do líquido de Bouin Preparação do fixador Bouin para 1 litro de solução solução aquosa saturada de ácido pícrico 750 ml formaldeído 40 200 ml ácido acético glacial P A 50 ml Misturamse os três componentes em uma proveta de 1 litro Todo fixador endurece o material assim deixase por volta de uma hora no fixador e em seguida fazse o recorte do órgão obtendose uma peça ideal da qual posteriormente serão tirados os cortes 23 CITOLOGIA Esses fragmentos devem continuar no fixador para uma perfeita fixação O tempo mínimo ideal é de mais ou menos 48 horas variando de acordo com o tamanho da peça Não se deve deixar o material por muito tempo no fixador mais ou menos por um mês depois disso pode ficar muito endurecido e quebradiço além de ter estruturas delicadas alteradas O ideal é armazenar o material em solução de álcool a 70 Propriedades dos fixadores em geral A fixar o material B evitar autólise C conservar o material D penetrar nos tecidos E endurecer levemente o órgão e não em demasia F não interferir nos corantes G insolubilizar os componentes tissulares e celulares H não provocar alterações nas estruturas de células e tecidos Uma vez fixado o material dele já podem ser obtidos os cortes mas talvez apresente o inconveniente de não ser bastante endurecido para que dele possam ser retirados os cortes Um dos artifícios utilizados neste caso é impregnálo com parafina mas não podemos fazêlo diretamente pois ele se encontra hidratado Desidratação do material O material é desidratado com álcool pois é solúvel na água e no xilol Utilizase uma bateria alcoólica de concentrações crescentes Procedimento álcool 75 de 12 a 24 horas álcool absoluto I 1 hora álcool absoluto II 1 hora álcool absoluto III 1 hora 24 Unidade I Preparo do álcool 75 750 ml de álcool absoluto 250 ml de água destilada Diafanização do material Nesta etapa utilizase xilol que é ao mesmo tempo solvente do álcool absoluto e da parafina Além disso o xilol clareia a peça tornandoa translúcida pois dissolve os lipídeos xilol I 1 hora xilol II 1 hora xilol III 1 hora Impregnação do material Nesta etapa o xilol será substituído pela parafina fundida a mais ou menos 60º C Utilizase parafina histológica com preparação especial Componentes para a preparação de 12 kg de parafina histológica parafina em barras 1 kg cera de abelha 150 g ácido esteárico 50 g vaselina líquida 10 ml Hoje a parafina histológica presente no mercado pode ser utilizada de forma direta Procedimento derretese a parafina com a cera e quando estiver quase fervendo acrescentamse ácido esteárico e em seguida a vaselina Deixase ferver cerca de uma hora Filtrase na estufa Funções dos componentes cera dar maior elasticidade à parafina ácido esteárico dar maior liga entre a cera e a parafina vaselina retardar a solidificação facilitando a inclusão 25 CITOLOGIA Procedimento para a impregnação parafina I 1 hora parafina II 1 hora parafina III 1 hora Procurase evitar que a estufa fique muito tempo aberta isso dificultará a perfeita impregnação Para inclusão ou emblocamento utilizase uma forminha de papel eou peças de alumínio Procedimento isto ocorre fora da estufa Enchese uma forminha com a parafina líquida Com uma pinça aquecida pegase a peça e se a introduz no fundo da forminha Quando a parafina começa a se solidificar acrescentase água na cuba que contém a forminha A inclusão é importante para dar suporte ao material Aparamento do bloco de parafina depois de sua solidificação este é aparado com o auxílio de um bisturi ou espátula aquecida Costumase grudar um suporte de madeira ao bloco para sua melhor fixação no micrótomo Microtomia Para a realização dessa etapa utilizase um aparelho chamado micrótomo que tira finas fatias de 5 a 10 micrômetros do bloco de parafina Antes de se iniciar esta etapa devemse limpar com álcool absoluto com o auxílio de uma gaze as lâminas que irão receber os cortes As lâminas são colocadas em um suporte de madeira Em seguida são albuminizadas para ajudar a aderência dos cortes Outro procedimento utilizado é o banhomaria Preparação da albumina albumina natural 1 parte glicerina 1 parte cristais de timol 1 cristal para evitar proliferação de fungos Durante a microtomia obtémse uma fita de cortes Estes cortes serão isolados com o auxílio de um bisturi e de um pequeno pincel cada corte é colocado na superfície liquida do banhomaria histológico que se encontra a uma temperatura de cerca de 45C No banhomaria o corte se distende e é possível ser pescado pela lâmina Estas lâminas já com o corte irão para a estufa ou para a platina aquecedora a 60C por alguns minutos para derreter a parafina e haver a maior distensão do corte Estas lâminas serão guardadas em temperatura ambiente longe da poeira aguardando a coloração 26 Unidade I Preparação do banhomaria componentes necessários para a preparação de 2 L de solução água destilada 2 litros gelatina em pó 5 g solução saturada de bicromato e potássio 5 gotas Juntar os ingredientes a uma temperatura em torno de 4045C A função da gelatina é permitir maior aderência do corte na lâmina Coloração das lâminas Estas serão coradas pela hematoxilina e pela eosina Tratase de uma coloração bicrômica Atuação dos corantes a hematoxilina é um corante básico e cora estruturas ácidas em azul ou roxo A hematoxilina é um corante vermelho escuro e quando uma estrutura uma vez corada apresenta cor diferente do corante dizse que essa estrutura exibe o fenômeno chamado metacromasia em relação a esse corante As estruturas ácidas que apresentam afinidade por corante básicos dizse que são basófilas A eosina é um corante ácido de cor vermelha e cora estruturas básicas como o citoplasma e fibras colágenas em róseo Essas estruturas são ditas acidófilas ou eosinófilas Preparação da hematoxilina de Harris componentes necessários para um litro de corante hematoxilina 5g alúmen de potássio ou de amônio 100g água destilada 1 litro óxido de mercúrio vermelho 25g álcool absoluto 50 ml Para preparar corantes ou outras soluções devese sempre usar um recipiente com o dobro do maior volume encontrado para 1 litro usase um recipiente com capacidade para 2 litros Isto é necessário devido às eventuais reações bruscas Na preparação do corante o recipiente será um balão de vidro de fundo chato de 2 litros Dissolvemse em primeiro lugar no balão as 100g de alumem de potássio ou de amônio em 1 litro de água destilada Para maior rapidez levase tudo à chama de um bico de Bunsen Logo a seguir dissolvese em béquer de 100 ml 5g de hematoxilina em 50 ml de álcool absoluto Para a operação ser mais rápida aproveitase a temperatura da tela de amianto usada na etapa anterior Depois de dissolvido o alúmen na água e a hematoxilina no álcool despejase a hematoxilina dissolvida no balão com o alúmen resultando em alúmen água álcool absoluto e hematoxilina Levase tudo à chama por alguns minutos até começar a 27 CITOLOGIA ferver A seguir despejamse as 25 gramas de óxido de mercúrio no balão aos poucos e com muito cuidado pois a reação pode ser muito violenta Deixase na chama por mais alguns minutos até ferver Rapidamente resfriamos o balão com o corante num balde com gelo para que a mudança de temperatura seja bem rápida Depois que o corante esfriou filtramos e então a hematoxilina de Harris está pronta para uso imediato Preparação da eosina amarela componentes necessários para 1 litro de corante eosina 10g álcool absoluto 100 ml bicromáto de potássio 5g água destilada 900 ml Inicialmente dissolvemse as 10g de eosina em 100 ml de álcool absoluto A seguir as 5g de bicromáto de potássio em 900 ml de água destilada Juntamse as duas soluções e acrescentamse 200 ml de solução aquosa saturada de ácido pícrico Filtrase e o corante já se encontra pronto para uso imediato Esses corantes são hidrossolúveis Devese lembrar de que as lâminas estão impregnadas de parafina Portanto antes de se introduzirem as lâminas nos corantes devese desparafinálas e hidratálas Podemse realizar a desparafinação física na estufa eou a química com o uso de bateria de xilol Procedimentos para a desparafinação química das lâminas xilol I 5 minutos xilol II 5 minutos xilol III 5 minutos Procedimentos para a hidratação álcool absoluto I 5 minutos álcool absoluto II 5 minutos álcool a 75 5 minutos água corrente com várias trocas 5 minutos carbonato de lítio 5 min para remoço do ácido pícrico do fixador Bouin água corrente 5 minutos 28 Unidade I Procedimento para coloração hematoxilina por cerca de 8 minutos água corrente com várias trocas limpeza das lâminas com auxílio de uma gaze diferenciador de hematoxilina 10 segundos 5 ml de ácido clorídrico em 100 ml de álcool 75 água corrente 2 minutos com uma troca eosina de 30 segundos a 3 minutos água corrente 1 minuto diferenciador de eosina álcool 75 1 minuto A lâmina já se encontra corada e pode até ser observada ao microscópio A próxima etapa é a montagem da lâmina Montagem da lâmina Consiste em colar uma lamínula sobre o material para protegêlo A resina utilizada o bálsamo do Canadá não é hidrossolúvel por essa razão temos que desidratar as lâminas antes de se efetuar a montagem Procedimento álcool absoluto I 1 minuto álcool absoluto II 1 minuto álcool absoluto III 1 minuto xilol I 1 minuto xilol II 1 minuto xilol montagem a lâmina permanece aqui até a montagem Depois de montada deixase ao ambiente para secagem por 48 horas 29 CITOLOGIA Lembrete O núcleo é ácido logo possui afinidade por corante básico alcalino como a hematoxilina Assim o núcleo apresenta basofilia celular já o citoplasma é alcalino básico possui afinidade pelo corante ácido eosina Análise das lâminas ao se observarem as lâminas podemse constatar alguns artefatos de técnica a saber A dobras B pregas ou rugas C rupturas D deslocamentos com deslocamentos E sobrecoloração F bolhas de ar G emulsões H dentes de navalha I precipitados de corantes J outros A lâmina boa para estudos citológicos e histológicos é aquela que apresenta um menor número de artefatos o ideal é que não apresente nenhum artefato Existem outras técnicas histológicas principalmente as técnicas tricrômicas isto é técnicas que se utilizam de três corantes diferentes Eis alguns tipos mais comuns Tricrômico de Mallory que evidencia as fibras colágenas em azul os núcleos em laranja e o tecido em tom arroxeado Tricrômico de Van Gieson que evidencia fibras colágenas em vermelho epitélios em amarelo e núcleos em preto Tricrômico de Masson em que fibras colágenas aparecem em tom esverdeado tecido muscular em púrpura e núcleos em preto Tricrômico de Nilceo Marques de Castro com fibras colágenas em azul intenso núcleos em vermelho e tecido muscular arroxeado Fucsinaresorcina de Weigert que evidencia em púrpura as fibras elásticas e impregnação argêntica que evidencia fibras reticulares em preto e as colágenas em marrom Conforme o tipo de impregnação métodos de Golgi Cajal são evidenciadas células do tecido nervoso neurônios e células gliais Há também as impregnações 30 Unidade I metálicas que consistem em produzir sobre determinadas estruturas um delgado precipitado de metal reduzido O metal entra em contato com o tecido sob a forma de soluções salinas como o nitrato de prata A redução ocorre em parte da própria ação redutora dos tecidos e em parte da ação de substâncias redutoras utilizadas ou da própria luz Os metais mais empregados são a prata o ouro e o ósmio Utilizamse as impregnações metálicas para se evidenciarem fibras nervosas fibras reticulares e organelas celulares Já as técnicas histoquímicas são empregadas quando se deseja evidenciar a presença de compostos químicos em células e tecidos Existem técnicas para se detectarem lipídios proteínas glucídios ácidos nucleicos enzimas etc Os desenvolvimentos dessas técnicas já requerem um laboratório bem equipado Observação Nas técnicas citoquímicas a contraprova é muito importante assim quando há o uso da saliva contém amilase sobre a lâmina de fígado com glicogênio submetida ao PAS este será negativo Os procedimentos deste aprendizado na prática podem ser realizados em laboratórios de anatomia patológica eou em laboratórios de Citologia Histologia e Patologia de diversas IES Algumas imagens das etapas de preparação de lâminas Figura 6 Fígado na etapa da fixação Figura 7 Fígado já fixado em Bouin 2h 2h 2h 2h Desidratação Objetivo Retirada da água do material Bateria crescente de álcool Figura 8 Esquema da etapa desidratação uso de bateria crescente de álcool 31 CITOLOGIA Diafanização Objetivo Retirada de impurezas do material Preparar o material para a impregnação Baterial de xilol 2h 2h 2h Figura 9 Esquema da etapa da diafanizaçãoclareamento uso de bateria de xilol Impregnação Objetivo Preencher o material com parafina Preparar o material para microtomia Baterial de parafina em estufa 63ºC 2h 2h 2h Figura 10 Esquema da etapa de impregnação do material em parafina líquida Figura 11 Estufa Figura 12 Material na estufa impregnação Figura 13 Peças de alumínio para inclusão do material Figura 14 Bloco de parafina com cinco órgãos 32 Unidade I Figura 15 Micrótomo Figura 16 Etapa da microtomia Figura 17 Banhomaria Figura 18 Pesca do material no banhomaria 5 5 5 2 10 2 1 5 5 5 5 5 5 5 10 Desparafinização Xilol I Xilol I Eosina Hematoxilina Xilol II Xilol II Álcool absoluto Álcool absoluto Álcool absoluto II Álcool 96 Álcool 96 Álcool 70 Água corrente Água corrente Água corrente Reidratação Coloração Desidratação Figura 19 Esquema da etapa da coloração desparafinação química reidratação uso de bateria crescente de álcool coloração propriamente dita e desidratação 33 CITOLOGIA Figura 20 Células hepáticas hepatócitos corados pela técnica do HE hematoxilina e eosina em roxo núcleo nucléolo grânulos de cromatina em róseo citoplasma O estudante deve guardar as seguintes informações como o corante hematoxilina H é uma base os componentes ácidos da célula terão afinidades por ele logo o núcleo como possui ácidos nucleicos terá tal afinidade Nesta reação do núcleo com a hematoxilina formase um sal roxo mais água Como o núcleo é ácido e gosta de corante alcalino base afirmase que o núcleo apresenta basofilia celular Já o citoplasma citossol possui natureza química alcalina é uma base logo possui afinidade pelo corante eosina o qual é um ácido portanto nesta reação de citoplasma com a eosina formase um sal róseo mais água Assim o citoplasma apresenta acidofilia eou eosinofilia A água formada pela reação de um ácido com uma base e de uma base com um ácido será retirada na etapa da coloração d desidratação Saiba mais BEÇAK W Técnicas de citologia e histologia 1 ed Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos S A 1976 BEÇAK W Técnicas de citologia e histologia São Paulo Nobel 1970 BEHMER A O TOLOSA E M C NETO A G F Manual de técnicas para histologia normal e patológica 1 ed São Paulo Edart 1976 MAIA V Técnica histológica 2 ed São Paulo Atheneu 1979 MICHALANY J Técnica histológica em anatomia patológica 1 ed São Paulo E P U 1980 O microscópio óptico composto MOC ou microscópio de luz é um aparelho que serve para auxiliar a observação de objetos que não podem ser percebidos com a vista desarmada dois pontos separados 34 Unidade I por uma distância menor que 02mm parecemnos constituir um só ponto Com o auxílio da lente tornase possível individualizar pontos muitos próximos a isto chamamos poder de resolução da lentedo microscópio O sistema lâminaobjetolamínula é colocado sobre a perfuração da platina placa metálica fixa ou móvel circular ou quadrangular de acordo com o tipo e marca do aparelho Geralmente as lâminas citológicashistológicas medem 76x26x1mm e as lamínulas 10x17x01mm Ambas devem ser guardadas em álcool e lavadas em água bicromato de potássio e ácido sulfúrico na proporção de 1011 é a solução sulfocrômica O canhão é um tubo metálico em cujas extremidades estão montados dois sistemas de lentes o sistema ocular na extremidade superior próximo ao olho do observador e o sistema objetivo na outra extremidade portanto próximo ao objeto a ser examinado observado O canhão em geral mede 16 a 17 cm O aumento do objeto observado é obtido pelo produto dos aumentos da ocular e das objetivas assim se a ocular for igual a 10x e a objetiva 4x o aumento total é de 40x geralmente é o menor aumento dos microscópios de luz pois os outros aumentos são 100x 400x e 1000x Há microscópios com apenas uma ocular e outros com duas oculares respectivamente monocular e binocular O sistema objetivo a consta de duas ou mais lentes superpostas Para um dos sistemas objetivos do microscópio objetiva de imersão em geral identificável por uma circunferência preta interpõese entre a lamínula e a objetiva uma gota de óleo de cedro óleo de imersão com índice de refração 1575 Tal procedimento visa captar os feixes luminosos desviados quando se usam objetivas secas pelas superfícies da lâmina Lembrese sempre de que a nitidez da imagem depende da objetiva então a nitidez será máxima com grandes aumentos objetivas de 100x de aumento e pequenas oculares O revólver localizase na parte inferior do canhão sua função é de cambiar revolver as objetivas é bom lembrar que se deve iniciar a observação utilizandose a objetiva de menor aumento Há os parafusos de focalização o macrométrico para a primeira focalização e o micrométrico este achase no centro do macrométrico para a focalização com nitidez Estes parafusos para maior comodidade são monoaxiais A platina é dotada de um sistema Charriot que além de prender a lâmina movea nos sentidos horizontais e verticais como também de nônios para micrometria O sistema condensador é constituído por condensador diafragma e filtro Há um parafuso para mover tal sistema como peças independentes de manuseio do diafragma O condensador é um sistema de lentes concentra os raios luminosos para a objetiva O diafragma tem a função de eliminar raios luminosos e deve ser utilizado tanto aberto como fechado Quanto maior for o aumento maior a necessidade de raios luminosos O filtro filtra os raios luminosos A lâmpada fonte luminosa localizase no pé do microscópio São marcas de excelentes microscópios de luz MOC Zeiss Nikon Olympus Carton Wildieitz entre outras Portanto esse aparelho é constituído por peças ópticas oculares objetivas e condensador e por peças mecânicas tubo ou canhão revólver platina parafusos do sistema Charriot do sistema condensador parafuso macro e micrométrico base ou pé platina ou mesa Sobre a focalização são suas etapas certificarse da voltagem 110 volts ou 220 volts antes de ligar a luz iluminar o aparelho abaixar a platina certificandose de que a objetiva inicial de trabalho é de menor aumento 4x colocar a lâmina sobre a platina posicionando o material da lâmina no orifício da platina para que o feixe de luz o atravesse Em seguida usar o parafuso macrométrico erguendo a platina vagarosamente até encontrar a imagem desejada Após tal encontro manusear o parafuso micrométrico para ajuste perfeito nitidez total Para mudar de aumento isto é para focalizar com aumento de 100x ocular de 10x e objetiva de 10x apenas revolva a objetiva de 4x usando a de 10x e mova apenas o parafuso micrométrico Se for necessário realize ajuste no Charriot Faça o mesmo procedimento para o aumento de 400x Não mova 35 CITOLOGIA mais o parafuso macrométrico O microscópio deve ser transportado com as duas mãos uma no estativo ou braço e a outra na base ou pé Há outros microscópios utilizados em Citologia e Histologia são exemplos microscópio eletrônico de transmissão MET e de varredura MEV microscópio de contraste de fase e de contraste diferencial de interferência microscópio confocal microscópico de campo escuro microscópio ultravioleta microscópio de fluorescência microscópio de polarização e microscópico de força atômica Há também outras técnicas são exemplos a cultura de células e de tecidos b radioautografia c fracionamento celular centrifugação celular d citoquímica e histoquímica e imunocitoquímica f hibridização Essas técnicas serão estudas na ciência Histologia Nesta ciência realizaremos comentários sobre Citoquímica e Hibridização ou hibridação celular A citoquímica é utilizada para identificar e localizar substâncias nas células eou entre as células no material extracelular em cortes histológicos eou em culturas celulares Para que uma reação citoquímica e ou histoquímica seja válida os compostos a serem analisados não podem ser difusíveis daí a importância da utilização do fixador correto São utilizados fixadores para insolubilização quase total do compostosubstância a ser estudadapesquisada Utilizamse fixadores com álcool para estudo do glicogênio que é hidrossolúvel Evitase o uso de fixadores ácidos nas técnicas para visualização de fosfato de cálcio que se dissolve em meio ácido Em algumas destas técnicasreações cito e histoquímicas a intensidade da cor produzida é proporcional à concentração da substância analisada Nestes casos se aplica a Lei de LambertBeer que permite com auxílio do histofotômetro dosar as substâncias nas células e nos tecidos As técnicas citoquímicas e histoquímicas são reações específicas e se fazem com o uso da contraprova para não deixar margens de dúvidas Esse método produz como resultante substâncias químicas que são insolúveis apresentam certa coloração no MOC e são elétrondensas constituídas por elementos químicos de grande número atômico para a MET O elemento químico ferro da quebra da proteína hemoglobina pode ser observado em azulceleste no baço pela histoquímica do HE Pearls já o elemento químico cálcio pode ser visto em áreas de calcificação do disco epifisário dos ossos longos em preto O DNA ou ADN é revelado no núcleo das células pela técnica do Feulgen em púrpura coloração avermelhada Em cortes do órgão testículo o DNA além de ser visto no núcleo também pode ser observado no interior das mitocôndrias existentes na cauda no flagelo do espermatozoide As enzimas como as fosfatases podem ser vistas em células renais pelas técnicas de Gomori e Hölt respectivamente fosfatase alcalina na coloração bem escura preto e fosfatase ácida na coloração mais clara marrom avermelhado O glicogênio tipo de polissacarídeo pode ser demonstrado pela técnica do ácido periódico com o reativo de Schiff PAS na coloração vermelhomagenta tipo de roxo avermelhado nas células hepáticas e musculares A técnica do Alcian Blue revela glicoproteínas secreções mucosas contêm proteínas água e açúcar na coloração azulada Lipídios podem ser observados pela imagem positiva através da técnica de Sudam IV e Sudam Black na coloração escura e na forma de imagem negativa ausência no material devido à técnica empregada pela técnica do HE Técnicas citadas anteriormente são utilizadas em diagnósticos laboratoriais de várias doenças as quais acumulam no organismo o elemento químico ferro glicogênio e tipos diferentes de lipídios Nas técnicas de imunocitoquímica ocorre reação de uma proteína denominada de anticorpo e produzida pelo organismo nas células plasmócitos imunoglobulina IG com uma determinada molécula que foi introduzida no organismo e reconhecida pelo anticorpo Há dois procedimentos técnicos desta técnica 1 Técnica direta de imunocitoquímica e 2 Técnica indireta de imunocitoquímica A técnica de hibridização ou hibridação visa analisar moléculas que estão envolvidas em diversos processos celulares tais como replicação e transcrição do 36 Unidade I DNA Consiste na ligação entre duas moléculas por exemplo DNA com DNA eou RNA com RNA e até RNA com DNA o DNA possui cadeia dupla porém é utilizada apenas uma única cadeia O mRNA RNA mensageiro possui apenas uma única cadeia Nesta ligação entre cadeias uma deve reconhecer a outra através das bases nitrogenadas constituindo novas cadeias duplas Sobre a interpretação de cortes em células e nos tecidos Sobre a interpretação de cortes em células e nos tecidos durante a observação no MOC devese reconstruir mentalmente a forma pela qual foi feito o corte em três dimensões Assim imagine um pão de forma Há neste pão um maior eixo e um menor eixo os cortes secções neste pão foram realizado no menor eixo logo são ditos transversais Já no pão utilizado para hot dog a secção foi realizada no maior eixo logo é dito longitudinal Uma secção longitudinal num ovo cozido que não secciona a gema apenas a clara é dito longitudinal excêntrico e se foi realizado bem perifericamente também não seccionando a gema o corte é dito tangencial As imagens observadas no MOC não são em três dimensões apenas em duas portanto cabe ao estudante realizar a construção da imagem em três dimensões Para não deixar dúvidas ao estudante cabe realizar esses tipos de cortes em diversos materiais tais como laranja ou limão ovos cozidos pecíolo da planta mamona Ricinus comunis e no fruto abacate e reproduzilos com lápis preto num caderno de desenho O exercício descrito a seguir deverá enriquecer seus conhecimentos sobre processos de interpretação de cortes imagine uma célula com três mitocôndrias dispostas no citoplasma de formas diferentes Uma delas encontrase inclinada a segunda numa posição vertical e a terceira na horizontal Realizando um corte uma secção transversal na célula e consequentemente nestas três mitocôndrias perguntase como serão interpretados os cortes nas mitocôndrias Resposta na mitocôndria inclinada a imagem será de corte do tipo oblíquo sempre revela estruturas elípticas com pontas afiladas na segunda mitocôndria em pé a imagem será de corte transversal e na terceira deitada a imagem será de corte longitudinal Portanto uma secção transversal nunca vai seccionar todos os componentes celulares transversalmente pois estes apresentam localização diversa forma irregular e posicionamento complexo no citoplasma 2 CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA EUCARIÓTICA CÉLULA TÍPICA Protoplasma é a denominação dada para a matéria viva enquanto paraplasma para a matéria morta Na constituição química do protoplasma há componentes inorgânicos água e sais minerais e orgânicos os principais são proteínas hidratos de carbono lipídios e ácidos nucleicos Portanto a matéria que é formada por elementos químicos na forma pura e combinada constitui vários tipos de compostos classificados em inorgânicos e orgânicos Compostos inorgânicos água é o componente mais comum constituindo cerca de 70 do protoplasma É solvente de soluções verdadeiras e fase dispersante de coloides A desidratação do organismo e consequentemente das células é grave Elevadas quantidades de água ficam retidas entre as células do tecido conjuntivo na substância intersticial amorfa Os sais minerais são os solúveis constituem o soluto das soluções verdadeiras muitas vezes são mencionados como seus precursores ácidos como o ácido úrico e bases como o hidróxido de cálcio 37 CITOLOGIA Compostos orgânicos proteínas são compostos formados por aminoácidos ora constituindo células ora armazenadas na célula como produto do metabolismo eou como produto de secreção celular saída de material da célula Quando os constituintes das proteínas os aminoácidos formam cadeias de médio peso molecular temos os peptídeos eou quando de grande peso molecular as proteínas São ditas proteínas simples quando na constituição só há aminoácidos Quando as proteínas apresentarem grupos prostéticos como carboidratos glicose aderidos na proteína são ditas proteínas conjugadas Pela união de dois aminoácidos cada aminoácido é formado por três bases nitrogenadas por exemplo CUG é o aminoácido valina em que C é a base nitrogenada citosina U é a uraciluracila e G é a guanina formase um dipeptídeo pela união de três um tripeptídeo e pela união de vários um polipeptídeo A união entre os aminoácidos é feita através de uma ligação química denominada peptídica entre o OH do grupo COOH de um aminoácido com o H do grupo NH2 do outro aminoácido portanto nesta ligação ocorre a formação de uma molécula de água Proteoglicanas são proteínas conjugadas exemplo glicosaminoglicanas não formam cadeia ramificada glicoproteínas formam cadeia ramificada Algumas glicosaminoglicanas apresentam sulfato isto é são sulfatadas como o ácido condroitinosulfúrico O ácido hialurônico não é sulfatado São exemplos de glicoproteínas tireoglobulina da glândula endócrina tiroide os hormônios gonadotrofinas LH hormônio luteinizante responsável pela ovulação ICSH hormônio estimulante das células intersticiais dos testículos produzem testosterona FSH hormônio folículo estimulante que age no processo de crescimento e maturação do folículo ovariano LTH hormônio luteotrófico ou prolactina age nas glândulas mamáriasmamas As glicosaminoglicanas são muito hidrófilas gostam da água realizam a retenção da água como já dito na substância intersticial amorfa do tecido conjuntivo Sobre os aminoácidos são elementos considerados nutrientes que formamconstituem as proteínas Na natureza há vinte aminoácidos nove são obtidos através do processo da alimentação pois não são produzidos isto é não são sintetizados pelo organismo daí a denominação para estes de aminoácidos essenciais Estudos revelam que há mais de quinhentos aminoácidos descobertos porém apenas vinte formam o universo das proteínas há um número superior a 80000 proteínas Aminoácidos são assim definidos quimicamente são nutrientes provenientes da introdução de um radical amina NH2 em substituição a um hidrogênio na molécula de um ácido carboxílico Quando o organismo através de reações de transaminações não consegue sintetizar um tipo de aminoácido este é denominado de essencial No processo da ingestão de alimentos de origem vegetal e animal obtêmse as proteínas as quais serão degradas pela via enzimática no tubo digestivo produzindo os aminoácidos Estes serão absorvidos pelas células e utilizados para a produção de novas proteínas pelos ribossomos Os aminoácidos essenciais são valina leucina isoleucina triptofano fenilalanina histidina metionina e treonina Os demais aminoácidos são serina glicina asparagina tirosina cisteína prolina ácido glutâmico ácido aspártico glutamina arginina e alanina No ser humano há mais de cem diferentes tipos de proteínas como a proteína colágeno a qual é a mais abundante e o seu principal aminoácido é a prolina É importante ao estudante de Ciências Biológicas obter conhecimentos sobre o papel de cada aminoácido Os aminoácidos valina leucina e isoleucina são denominados de aminoácidos de cadeia ramificada BCAAs são suas funções aumentam a produção das proteínas que atuam como fonte de energia durante diversas atividades como exercícios portanto aumentam a resistência e reduzem a fadiga Quando ocorrer deficiência de aminoácidos no organismo surgirão distúrbios deficiências problemas no crescimento na renovação do colágeno entre muitos outros pois proteínas não serão produzidas Concluise que alimentação balanceada e diversificada é a base sólida para a saúde física e mental 38 Unidade I Hidratos de carbono ou carboidratos ou glicídio sua formulação mínima é assim representada CH2O São exemplos as pentoses tipos de açúcares C5H10O5 e as hexoses outros tipos de açúcares C6H12O6 As pentoses importantes são as encontradas nos ácidos nucleicos ribose no DNA e desoxirribose no DNA Glicose frutose galactose são monossacarídeos maltose e sacarose são dissacarídeos celulose amido glicogênio são polissacarídeos Doces açúcares são apenas os mono e dissacarídeos polissacarídeos não são doces são insolúveis celulose ou formam coloides amido É importante ressaltar que os carboidratos são utilizados tanto como combustíveis como também para estruturações construções de estruturas celulares Lipídiosgorduras estas substâncias resultam da reação entre um álcool glicerol álcool etílico entre outros e um ácido carboxílico palmítico esteárico oleico Nesta reação além do lipídio também se forma água Lipídios isolados apresentamse na forma de óleos líquidos na temperatura ambiental ou ceras sólido Os triglicerídeos são lipídios formados pela ligação estérica de três ácidos graxos iguais ou diferentes com uma molécula única de glicerol álcool São triglicerídeos gorduras e óleos A concentração no sangue humano deve oscilar entre 40 e 150 mgdl As estruturas lipídicas celulares são hidrofóbicas possuem aversão à água Ácidos nucleicos são encontrados no núcleo e no citoplasma Esses ácidos formam cadeias de nucleotídeos São os principais exemplos ácido desoxirribonucleico DNA e ácido ribonucleico RNA No DNA ocorre tanto o armazenamento da carga hereditáriamaterial genético como também é o responsável por transmitir essa carga genética para as células filhas Cada nucleotídeo contém um açúcar pentose bases nitrogenadas púricas adenina A guanina G e pirimídicas timina T citosina C e uracila U além do fosfato Portanto o DNA possui A T G C PO4 desoxirribose enquanto o RNA possui A U G C PO4 ribose O DNA comanda todo o funcionamento celular transmite a informação genética via cromossomos herança para as outras células Localizase no núcleo celular na mitocôndria em células animais e em cloroplastos nas células vegetais e em certos vírus adenovírus Possui forma de dupla hélice realiza replicaçãoduplicação no estágio S da interfase é do tipo semiconservativa e dependente de enzimas como a helicase e a DNA polimerase Já o RNA possui cadeia simples com funções bem conhecidas há o RNAr que é o constituinte dos ribossomos livres ou aderidos no retículo endoplasmático o RNAm ou mRNA que surge da transcrição do DNA pela ação da enzima RNA polimerase II RNA mensageiro é o códon e o RNAt anticódon RNA transportado transporta aminoácidos do citoplasma para o ribossomo RNAr Vitaminas são substâncias orgânicas especiais que funcionam como coenzimas ativando uma grande quantidade de enzimas para o bom funcionamento do organismo portanto agem no metabolismo geral mantendo a homeostasia As vitaminas são produzidas em algumas células vegetais e também em alguns protozoários Células animais não produzem vitaminas e estas nunca se constituem em fonte de energia como também não desempenham funções estruturais Avitaminose é o termo empregado para indicar a deficiência de vitaminas no organismo por exemplo avitaminose C causa distúrbio na síntese da proteína colágeno pelas células fibroblastos A expressão provitamina é atribuída à substância precursora de uma determinada vitamina assim o caroteno encontrado na cenoura é a provitamina que irá se transformar em vitamina A ácido retinoico O esgosterol provitamina D2 sob a ação dos raios ultravioletas na pele transformase em calciferol que já é a vitamina D quando de procedência 39 CITOLOGIA animal é denominada de 7deidrocolesterol As vitaminas são classificadas em hidrossolúveis tiamina B1 riboflavinaB2 piridoxinaB6 nicotinamida ou niacinaPP cobalaminaB12 biotinaH rutinaP e ácido ascórbicoC e em lipossolúveis retinol ou ácido ascórbicoA calciferolD tocoferolE e fitoquinonaK A seguir alguns dados sobre tipos de vitaminas seus benefícios e riscos Vitamina A dose média diária para as mulheres é de 4000 ui unidades internacionais e para os homens 5000 ui É encontrada no fígado no rim na gema de ovo e no espinafre Este tipo de vitamina é de fácil absorção uma cenoura crua oferece 11000 ui Benefícios A vitamina A conserva a acuidade visual e fortalece as defesas naturais do organismo contra infecções porém doses maciças 50000 a 100000 ui durante longo período passa a ser tóxica causando náuseas e problemas articulares Em relação ao betacaroteno é comum em frutas como pêssego e em hortaliças como os brócolis Quando transformado em vitamina A melhora a visão e o funcionamento do sistema imunológico Ele também está associado à redução de riscos em certos tipos de câncer O betacaroteno é transformado pelo organismo quando for necessário Vitamina B6 a dose diária para mulheres é de 16 mg miligramas e para os homens de 2 microgramas A banana abacate grãodebico e batata estão todos na lista dos que contêm vitamina B6 Pequenas quantidades estão presentes no espinafre ervilha noz e no germe de trigo A vitamina B6 ajuda o sistema imunológico e pode reduzir a dor em certos males como síndrome pósmenstrual e síndrome do túnel carpal Vitamina B12 a dose diária para mulheres e para homens é de 2 microgramas Alimentos de origem animal ou alimentos fermentados são as fontes naturais de vitamina B12 Carne bovina fígado e marisco enlatado contêm muita B12 a qual ajuda a manter e substituir as células do organismo inclusive as responsáveis pela imunidade a infecções e pela coagulação sanguínea Vitamina C a dose diária para homens e mulheres é de 60 mg Frutas cítricas e couvedebruxelas são vegetais ricos neste composto orgânico A vitamina C pode reduzir certos danos celulares como em alguns tipos de câncer e ainda retardam o processo do envelhecimento Existem indícios de maior resistência aos resfriados Vitamina D a dose diária para mulheres e homens é de 200 ui Uma xícara de leite com vitamina D oferece 100 ui Uma das fontes são as sardinhas em lata que contêm 1100 ui em 98 mg A vitamina D também é considerada um agente anticancerígeno além de estar diretamente associada ao metabolismo dos ossos e do sistema imunológico Vitamina E a dose diária para mulheres é de 12 ui enquanto para os homens é de 15 ui As melhores fontes naturais são o germe de trigo e o óleo de girassol Ela se encontra em menor quantidade na pera e na ameixa seca Grandes doses de vitaminas E que é antioxidante pode proteger contra doenças cardíacas e certos tipos de câncer Estudos mostram que ela também pode ajudar a tratar a artrite e alguns males da pele Ácido fólico a dose diária recomendada para as mulheres é de 180 microgramas já para os homens é de 200 microgramas Fígado e hortaliças de folhas verdeescuro estão entre as melhores 40 Unidade I fontes de ácido fólico como também a levedura de cerveja O ácido fólico regula a divisão das células e pode ser capaz de reverter alguns tipos de lesões nos tecidos relacionadas ao câncer É de suma importância para a formação e desenvolvimento do sistema nervoso Niacina a dose diária para mulheres é de15 mg e para os homens é de 19 mg A carne de galinha de salmão e a bovina são boas fontes de niacina Em relação à niacina de origem vegetal pode ser encontrada na ervilha e na manteiga de amendoim O organismo humano consegue segregar niacina a partir da proteína contida nos ovos e no leite Vitamina K a dose diária para mulheres e homens é de 65 microgramas Encontrada em hortaliças como brócolis folhas de nabo e repolho queijo gema de ovo pêssego e batata A vitamina K ajuda a regular o processo da coagulação normal do sangue Exemplo de aplicação No século passado com o desenvolvimento da biotecnologia foi possível isolar e detectar o DNA de diversos organismos tanto animais como vegetais Reflita sobre tal recurso como contribuição para diversas áreas científicas e pesquise ainda como tal técnica é realizada 3 MEMBRANA PLASMÁTICA 31 Estrutura e constituição química A célula eucariótica possui externamente um envoltório denominado de membrana plasmática Sua estrutura é representada por uma bicamada de fosfolipídios contendo proteínas Seu tamanho é de 0008 até 001 de um micrômetro 1µm é a milésima parte do milímetro portanto a membrana plasmática só é perceptível no MET Mantém contato íntimo com o citoplasma como também com alguns de seus componentes o citoesqueleto Para essa membrana outras denominações já foram atribuídas como membrana citoplasmática celular plasmalema e plásmica A estrutura desta membrana é responsável pela sua capacidade de permeabilidade seletiva afirmação que também é válida para muitas organelas citoplasmáticas de membrana O citoplasma possui uma matriz citoplasmática também denominada de citossol É formado por substância coloidal a qual é aquosa contendo moléculas químicas simples e complexas além das organelas citoplasmáticas do citoesqueleto de inclusões e pigmentos No citoplasma ocorre uma série de reações químicas vitais para o funcionamento celular Também no citoplasma se faz presente o núcleo o qual é o coordenador das atividades celulares Portanto a membrana plasmática envolve protege faz comunicações e realiza uma série de atividades mantendo a integridade celular A membrana plasmática é a estrutura que separa o meio extracelular do intracelular Sua constituição química facilita e regula o transporte de substâncias para dentro e para fora da célula através dos seus constituintes químicos A estabilidade desta estrutura membranosa como também das 41 CITOLOGIA demais membranas que formam as organelas citoplasmáticas portadoras de membrana como o retículo endoplasmático é devida aos seus constituintes fosfolipídicos Assim as proteínas como também carboidratos presentes nesta membrana desempenham funções como receptores de sinais químicos transportam íons e moléculas para os meios intra e extracelular formam complexos de aderências entre células de aderências com moléculas extracelulares e ainda comunicação com células adjacentes e com o meio extracelular através das proteínas integrinas Há proteínas que atravessam toda a espessura da membrana comunicando moléculas extracelulares com moléculas intracelulares são as proteínas transmembranas A estrutura de bicamada de fosfolipídios são moléculas anfipáticas possui a cabeça polar hidrofílica a qual possui afinidade por água e repele lipídios e a sua porção alongada que é hidrofóbica de hidrocarbonetos repele água e possui afinidade por lipídios Figura 6 Glicoproteína Glicolipídio Citoplasma Glicocálix Fosfolipídios Proteína intrínseca Proteína extrínseca Filamentos do citoesqueleto Figura 21 Representação da estrutura da membrana plasmática Reconhecer a bicamada de fosfolipídios proteínas intrínsecas e extrínsecas glicolipídios e glicocálix Presença de filamentos finos de actina representando o citoesqueleto O modelo de mosaico fluido corresponde à disposição das proteínas nesta bicamada lipídica Essas proteínas são dinâmicas porém muitas delas estão presas a outras moléculas do citoesqueleto celular o qual é formado também por proteínas Quando há uma comparação entre a membrana plasmática e a membrana das organelas de membrana como as que formam o Golgi entre outras nestas há uma quantidade maior de enzimas proteínas simples Na superfície externa da membrana plasmática há hidratos de carbono HC ligados a lipídios e a proteínas os quais constituem o glicocálice Essa estrutura é na realidade uma extensão da membrana e tem na sua constituição porções de açúcar das moléculas de glicolipídeos glicoproteínas e proteoglicanas Certos glicolipídeos apresentam moléculas glicídicas complexas A glicoproteína em maior quantidade é a fibronectina molécula em forma de V vinculina que se combina com moléculas dos meios intra e extracelular e com a superfície de outras células A vinculina está sobre a membrana plasmática Denominase de fibronexus o conjunto destas interações moleculares intraextramembrana 42 Unidade I Todos os processos no interior das células envolvem moléculas hidrossolúveis logo a membrana deve impedir a água e outras moléculas de fluírem descontroladamente para dentro ou para fora das células Assim a membrana mantém a integridade das células função diretamente ligada a sua composição de fosfolipídeos camada bimolecular bicamada Esses fosfolipídios são denominados de fosfatidilcolina esfingomielina fosfotidilinositol fosfatidilserina e fosfatidoletanolamina Todos são neutros exceto a fosfatidilserina que tem carga negativa São alguns dados relacionados com a membrana plasmática para a compreensão a seguir bomba do latim bombus ruído Bomba de sódio é um mecanismo regulador dos íons sódio e potássio no interior da célula no meio intracelular Difusão do latim derramamento Diálise é uma difusão simples Diálise é dissolução desmembramento A diálise é dependente do tamanho das partículas só ocorre quando as partículas medirem menos de 0001 de diâmetro do micrômetro Na diálise passa o soluto fase dispersa enquanto na osmose passa o solvente fase dispersante O transporte ativo é um transporte termossensível A energia usada é da degradação da glicose pois a inibição da glicólise bloqueia o transporte Tipos de canais iônicos dependente de ligante e dependente de voltagem Ionóforos são substâncias que aumentam a permeabilidade da membrana para determinados íons Venenos de abelhas de cobras de aranhas e diversas substâncias tóxicas como solventes orgânicos mudam a viscosidade da membrana ou ainda eliminam ou modificam os fosfolipídios existentes nela As lipolipases rompem os ácidos graxos dos fosfolipídeos causando a quebra da membrana e consequentemente a morte celular necrose Se fosse possível manusear a membrana plasmática com os dedos imagine esta lembraria uma bexiga de aniversário murcha pois possui grande elasticidade Portanto podese afirmar que são funções da membrana barreira seletiva transporte seletivo sem e com gasto de energia regulação iônica do citoplasma construção de junções intercelulares oclusivas de adesão e comunicantes processo de sinalização celular Pela membrana há transportes isto é ocorrem passagens entre os meios intra e extracelular Esses transportes são assim classificados passivo quando há difusão de uma substância sem gasto de energia e ativo quando há gasto energético O transporte em massa endocitose pode ser de material sólido fagocitose e de material líquido pinicitose O transporte passivo é a passagem de pequenas moléculas e de íons feitas a favor de um gradiente e sem gasto de energia isto é a passagem destas moléculas e destes íons do lado de maior concentração para o lado de menor concentração tendendo a produzir um equilíbrio por um processo físico sem gasto energético Já o transporte ativo é realizado com ajuda das proteínas existentes na membrana denominadas de proteínas transportadoras Nesse transporte de entrada ou de saída de material da célula há gasto de energia proveniente da hidrólise de 43 CITOLOGIA ATP adenosina trifosfato ou trifosfato de adenosina Aqui o materialsubstância pode ser transportado de um lado de menor concentração para o lado de maior concentração isto é contra o gradiente Há ainda outra maneira de transporte pela membrana denominado de transporte facilitado Esse tipo também se encontra na dependência de proteínas existentes na membrana plasmática porém sem gasto de energia É uma difusão que se processa a favor do gradiente porém com velocidade maior quando comparado com o transporte passivo por difusão simples A endocitose é um processo em que as células transferem para o seu interior moléculas grandes e partículas microrganismos por meio da fagocitose e até da pinocitose constituindo atividades endocíticas sendo que as atividades de transferir material do meio intra para o extracelular denominase atividade exocítica exocitose Há mais atividades de fagocitose do que de pinocitose Concluise que as passagenstransportes anteriormente descritas são dependentes por exemplo de proteínas de transporte como a aquaporina que permite a passagem da água Proteínas carreadoras fixam a molécula a ser transportada modificandoa para facilitar o transporte A presença de uma determinada proteína carreadora na membrana facilita a sua velocidade de passagem Se comparado com o processo da difusão este é muito lento logo transporte por membranas carreadoras é diferente de transporte por difusão As células se comunicam entre si por sinais químicos moléculas sinalizadoras visando a várias atividades metabólicas Há diversos tipos de sinalização Na sinalização endócrina as moléculas são os hormônios que são transportados pelo sangue e podem agir bem distantes dos locais onde foram produzidos Já na sinalização parácrina as moléculas são produzidas agem bem próximo ao local de origem e são prontamente inativadas Cabe registrar que estas duas formas de sinalizações dependem de moléculas sinalizadoras e também dos receptores dessas moléculas os quais se encontram tanto na membrana plasmática como também nas organelas citoplasmáticas portanto o processo é altamente seletivo Outra maneira de sinalização é a do sistema nervoso denominada de sinalização elétrica aqui são gerados impulsos nervosos com alteração no potencial elétrico da membrana plasmática pela entrada de íons sódio e saída de íons potássio Esse processo é muito rápido quando comparado com processos de sinalizações químicas realizadas pelos hormônios os quais são lentos Lembrete Ao passar pela bicamada de fosfolipídios os anestésicos mudam a configuração da porção apolar da membrana plasmática promovendo o fechamento temporário do canal iônico logo o indivíduo fica anestesiado 32 Transportes passagens pela membrana plasmática O principal solvente encontrado na Natureza é a água considerada como solvente universal pois é dispersante dispersora desfaz dissolve os solutos Portanto a solução é constituída de um solvente mais um soluto Substâncias que são dissolvidas em água são denominadas hidrossolúveis e as que são dissolvidas em lipídios são lipossolúveis Há concentrações ditas hipertônicas e hipotônicas 44 Unidade I respectivamente com maior e menor concentração de soluto Soluções isotônicas são as que apresentam a mesma concentração de solutos Em 2003 médicos americanos MacKinnon e Agre ganharam o premio Nobel de Química pois descobriram os canais existentes na membrana plasmática que controlam o fluxo de água e de íons cálcio Afirmam os pesquisadores que há na membrana canais específicos para entrada e saída de água e de íons cálcio potássio sódio cloro entre outros Esses canais são específicos só reconhecem estes tipos de íons A seguir descreveremos o estudo dos diferentes tipos de transportes pela membrana Transporte passivo não requer consumo de energia e depende do gradiente de concentração diferença de concentração entre os meios intra e extracelular Há transporte passivo por difusão simples por difusão facilitada e osmose Difusão simples a difusão de soluto através da membrana plasmática ocorre obedecendo a um gradiente de concentração quando se tem um lado da membrana mais concentrado hipertônico do que o outro hipotônico O lado mais concentrado perde soluto para o menos concentrado até que ocorra uma igualdade entre eles isotônicos Por difusão temos a passagem de substâncias hidrossolúveis lipossolúveis e voláteis Como exemplo podemos citar O2 CO2 N2 benzeno H2O e anestésicos Difusão facilitada ocorre pelo mesmo mecanismo da difusão simples isto é obedecendo a um gradiente de concentração Nesse caso de transporte temos a participação de uma proteína de membrana que atua como proteína transportadora ou carreadora denominada de permease Como exemplo de sustâncias que são transportadas por difusão facilitada podemse citar a glicose e os aminoácidos Osmose a osmose é um tipo de transporte passivo em que o gradiente de concentração não interfere Nesse mecanismo de transporte a membrana é permeável ao solvente e impermeável ao soluto A passagem de solvente se dá do meio menos concentrado hipotônico para o meio mais concentrado hipertônico até que as concentrações dos meios fiquem iguais isotônico Observe as figuras 22 23 24 25 26 27 28 e 29 Parede celular Plasmafema Tonoplasto Estrutura da célula vegetal Suco vacuolar Citoplasma Núcleo Célula túrgida Núcleo Vacúolo Figura 22 Figura 23 45 CITOLOGIA Núcleo Vacúolo Célula murcha Figura 24 Osmômetro de Pfeffer Solução Solução Membrana semipermeável de Cu2FeCN6 Funcionamento do osmômetro Equilíbrio Tubo de vidro H2O Solvente PTPO PT PO Vaso de barro Figura 25 As figuras 22 23 e 24 ilustram a célula vegetal Na figura 23 a célula o vacúolo teve aumento de volume igualando a pressão osmótica com a da parede de celulose já na figura 24 o vacúolo perdeu água Concluise que na figura 23 a célula foi colocada numa solução hipotônica e na figura 24 numa solução hipertônica A figura 25 ilustra o processo da osmose entrada eou saída de água solvente pela membrana semipermeável Núcleo PT DPD PO Figura 26 Na osmose a água sempre passa da solução hipotônica para hipertônica 46 Unidade I A água penetra na célula por causa da pressão osmótica do suco vacuolar PO Núcleo A água que penetrou na célula pressiona a membrana celulósica PT A membrana reage contra a distensão M H2O Núcleo Vacúolo Citoplasma Figura 27 Figura 28 As figuras 27 28 e 29 resumem o processo da osmose tipo de transporte passivo sem consumo gasto de ATP Na figura 27 veemse explicações gerais vide texto Nesta figura o núcleo encontrase em vermelho e o vacúolo em azul Já na figura 28 o núcleo encontrase em azul e o vacúolo em vermelho representando a célula em meio hipertônico A B C D Figura 29 Exemplo de aplicação Na figura anterior 29 identifique as indicações A B C e D Resposta A é igual a D célula colocada em meio hipotônico B e C são células que foram colocadas em soluções de concentrações distintas a solução em B é menos concentrada que em C eou a solução C é mais concentrada que a solução B onde foi colocada tal célula Transporte ativo requer consumo de energia que vem da quebra da molécula de ATP adenosina trifosfato ou trifosfato de adenosina formando ADP adenosina difosfato fósforo Ocorre contra o gradiente de concentração aqui o transporte do soluto é do meio menos concentrado para o meio mais concentrado A bomba de sódio Na e potássio K ocorre por transporte ativo Na maioria das células a concentração de sódio Na no meio extracelular é maior que no meio intracelular e a concentração de 47 CITOLOGIA potássio K no meio intracelular é maior que no meio extracelular No mecanismo da bomba de Na e K o transporte iônico ocorre através do canal iônico presente na proteína transmembrana e se dá contra o gradiente de concentração o sódio Na sai da célula e o potássio K entra na célula Solutos Membrana Passivo Ativo ATP ADP Transporte Figura 30 Água Solução hipotônica Solução hipertônica t Membrana semipermeável Açúcar Figura 31 As figuras 30 e 31 indicam transportes sem gasto de ATP passivo pois ocorre a favor do gradiente de concentração e com gasto de ATP ativo que ocorre contra o gradiente de concentração No passivo o soluto passa da solução hipertônica para a hipotônica e no ativo o soluto passa da solução hipotônica para a hipertônica Na figura 31 o desenho da direita indica um maior volume de água em uma das colunas O que deve ter ocorrido 48 Unidade I Solução isotônica Hemácia normal Solução hipertônica Hemácia crenada Solução hipotônica Hemólise ruptura Figura 32 Solução isotônica é a solução cuja concentração se iguala á concentração da célula no caso de um glóbulo vermelho hemácia Nesta solução não entra e nem sai água da célula Já na solução hipertônica a hemácia perdeu água para a solução a água saiu da hemácia e foi para a solução portanto ocorreu osmose Finalmente na solução hipotônica entrou água na hemácia até um ponto onde há a quebra da hemácia Tal técnica é utilizada para estudo da membrana plasmática Endocitose fagocitose pinocitose e endocitose mediada por receptores Endocitose é o nome dado para entradas de material na célula Há três tipos de endocitose fagocitose pinocitose e endocitose mediada por receptores O processo de fagocitose ocorre quando uma célula realiza o englobamento de partículas grandes ou elementos estranhos para a célula vindo do meio extracelular material sólido O reconhecimento do que vai ser fagocitado é feito através dos receptores de membrana presentes na célula fagocitária células macrófagos certos tipos de leucócitos e osteoclastos Durante esse processo ocorre a formação de projeções intracitoplasmáticas da membrana formando os pseudópodos que passam a envolver o material a ser fagocitado Neste processo participam os filamentos de actina do citoesqueleto celular presentes no citoplasma e que são os responsáveis pela invaginação da membrana na forma de sacovesícula caracterizando a fagocitose pois quando a invaginação possuir forma de tubo vesicular ocorrerá a pinocitose ingestão de material líquido O processo da fagocitose é mais comum pinocitose ocorre em poucas células A partir do englobamento ocorre a formação de uma bolsa de membrana contendo no seu interior o material fagocitado o qual não entra em contato com o citoplasma Com a fusão dos lisossomos primários surge o vacúolo digestivo ou fagossomo Os lisossomos lançam suas enzimas no interior do vacúolo digestivo e passam a ser chamados de lisossomos secundários 49 CITOLOGIA Alimento Pseudópode Fagossomo Figura 33 Processo de endocitose por fagocitose englobamento de material sólido Na figura anterior observe o processo de invaginação da membrana o qual é causado por elementos do citoesqueleto actina Após o processo da fagocitose entrarão em atividade os lisossomos No processo de pinocitose o material a ser englobado pela célula corresponde a gotículas de líquidos que graças a projeções citoplasmáticas delgadas são englobadas para formar bolsas ou vesículas pinossomo contendo esse material no seu interior Em algumas células como no macrófago e nas células endoteliais dependendo do tamanho da projeção citoplasmática e da gota a ser absorvida transportada ocorrem os eventos de micropinocitose e macropinocitose Portanto fagocitose e pinocitose constituem processos de endocitose Figura 33 A saída do material pela membrana exocitose pode ocorrer por secreção quando o material foi elaborado pela célula e por clasmocitose resíduos de processos de endocitoses Assim à medida que a atuação dos lisossomos vai ocorrendo no interior da bolsa formada o material interiorizado vai sendo quebrado em partículas menores para ser utilizado no citoplasma ou então para formar o corpo residual e ser eliminado da célula por clasmocitose No processo da endocitose mediada por receptores o caso clássico é o processo de absorção do colesterol tipo de lipídio importantíssimo para a fabricação de membranas celulares e de muitos esteroides como cortisol cortisona entre outros Na corrente sanguínea há lipoproteínas partículas de colesterol de baixa densidade LDL lipídio proteína O LDL funciona como um ligante isto é se fixa num receptor existente na membrana plasmática e após este acoplamento penetra para o interior da célula por endocitose Se ocorrer problemas neste mecanismo de recepção com as lipoproteínas haverá aumento de lipídios na corrente sanguínea principalmente se o hábito alimentar for incorreto proporcionando num futuro próximo o acúmulo de colesterol no sangue ou seja placas de aterosclerose em vasos importantíssimos que promovem a diminuição do fluxo sanguíneo e em consequência final morte de células como é o caso do infarto agudo do miocárdio IAM 33 Especializações da membrana plasmática Células epiteliais de revestimento interno constituintes da mucosa intestinal do duodeno com morfologia colunar apresentam no polo apical prolongamentos citoplasmáticos recobertos pela membrana plasmática com função de aumentar a área de superfície celular Essas expansões são 50 Unidade I denominadas de microvilosidades ou microvilos e constituemse em especialização da membrana Pela técnica de hematoxilina e eosina HE na microscopia óptica essas microvilosidades formam a borda estriada portanto a função dos microvilos está associada diretamente ao aumento da capacidade de absorção das células epiteliais duodenais células epiteliais constituintes do epitélio estratificado pavimentoso da mucosa bucal isto é presentes no assoalho ou soalho bucalabaixo da língua apresentam excelente capacidade de absorção de alguns fármacos como também do álcool etílicobebidas porém essas células epiteliais não possuem microvilosidades As células epiteliais dos túbulos renais mais especificamente dos túbulos contorcidos proximais TCP também são portadoras de microvilos eou microvilosidades Outra especialização da membrana no polo apical é a observada nas células epiteliais da mucosa dos túbulos epididimários denominadas de estereocílios Sua função é de aumentar a superfície celular facilitando a entrada de líquidos e de certas moléculas É de suma importância registrar que estas duas especializações citadas não possuem movimentações como as encontradas em outras especializações de membrana como nos cílios nas células epiteliais encontradas nas mucosas das vias respiratórias e na mucosa da tuba uterina e nos flagelos encontrados na célula gamética o espermatozoide Estas duas últimas especializações são móveis e dependem do citoesqueleto celular de microtúbulos Outras especializações estão relacionadas com a adesão celular contato entre membranas plasmáticas que além de fornecerem aderência vedam espaços entre membranas e realizam processos de sinalização celularcomunicação celular São as junções celulares que podem ser de três tipos oclusivas de adesão e comunicantes São especializações observadas no MET microscópio eletrônico de transmissão São bem desenvolvidas nas células epiteliais pois estas estão relacionadas com processos de revestimento e apresentam entre si escassa quantidade de material extracelular quando comparadas com células dos outros tecidos Sobre tais junções as do tipo junções oclusivas ou tight fazem parte do complexo juncional cujas principais funções são separar compartimentos estabelecer barreiras celulares impermeáveis e participar também da polarização das células Nesta junção há um tipo de selamento de proteínas entre as membranas adjacentes e são diversas as proteínas entre elas as claudinas e as ocludinas Em relação às junções de adesão Figuras 34 e 35 fazem parte deste sistema de união as junções denominadas de adesão e os desmossomos ou junções de ancoramento tipo de junção que mantém contato com dois citoesqueletos distintos isto é de células adjacentes já os hemidesmossos que também fazem parte deste tipo juncional estabelecem contato do citoesqueleto com o material extracelular comum nas membranas basais de células epiteliais em contato com a lâmina basal Caderinas são proteínas transmembrana há diversos tipos já descritos que se encontram aderidas em proteínas de ancoragem que por sua vez estão aderidas ao citoesqueleto de filamentos de actina Nos desmossomos há pontos de adesão mais desenvolvidos isto é mais fortes quando existe uma comparação com outros tipos de junções Aqui não ocorre associação com a actina mas sim com filamentos intermediários de citoqueratinas do citoesqueleto também denominados de tonofilamentos tonofibrilas Nas fibras musculares estriadas cardíacas há junção de desmossomos nos discos ou traços intercalares local de junção entre duas fibras musculares Também há nos desmossomos uma placa densa constituída de proteínas como a placoglobina e placofilina As junções comunicantes ou gap presentes nas células de quase todos os tecidos adjacentes apresentam tamanho na ordem de nanômetros 2nm Essas membranas formam canais menores que 2nm de diâmetro o que permite o trânsito de moléculas e íons entre duas células Esses canais são denominados de conéxons e são formados pela proteína conexina As junções gap são importantes no processo do desenvolvimento embrionáriofetal nas células vegetais as junções do tipo gap são 51 CITOLOGIA associadas aos plasmodesmos Finalmente sobre comunicação celular proteínas transmembranas denominadas de integrinas além de realizarem ligação da célula com o material extracelular fazem também respostas diante destes diversos componentes químicos do material extracelular São sinais que são enviados da matriz extracelualar para a célula e viceversa regulando atividades celulares Essas proteínas integrinas não agem como os receptores de membrana para hormônios e outras moléculas de sinalização que são solúveis pois se ligam aos ligantes com afinidade baixa As integrinas são glicoproteínas que interagem com o citoesqueleto via actina Há certos tipos de integrinas que se ligam a moléculas da matriz extracelular é o caso da fibronectina ou laminina Outras integrinas conseguem reconhecer a sequência RGD de aminoácidos em certas proteínas R arginina G glicina e D ácido aspártico Sabese ainda que a interação de integrinas com ligantes está na dependência de cátions bivalentes cálcio e magnésio Assim todos os sinais externos recebidos pela célula serão transformados em respostas no meio intracelular O sinal proveniente do meio externo é o ligante o qual carece de um receptor de membrana altamente específico Após a união ligante receptor ocorre mudança na forma do receptor o que denominamos de início da transdução do sinal Esse receptor de membrana apresentase unido a uma proteína citoplasmática denominada de G Portanto a ligação do ligante ativa o receptor específico de membrana que por sua vez ativado ativa a proteína G citoplasmática a qual ativa outras proteínas citoplasmáticas propagandose desta forma um tipo de sinalização intracelular via transdução Muitas respostas intracelulares são assim interpretadas tais como abertura e fechamento de canais de proteínas existentes na membrana plasmática com funções de regulação dos diferentes tipos de íonsmoléculas entre outras substâncias Concluise que mudanças nas proteínas citoplasmáticas estão diretamente relacionadas com a comunicação intracelularsinalização transdução de sinal Cada mudança constitui uma determinada via de comunicação Além da proteína G o monofosfato de adenosina AMP cíclico e o cálcio também funcionam como tipos de mensageiros Esse mecanismo de sinalização intracelular é um tipo de coordenação celular específico Processos de transcrições DNA originando RNAm ativação eou desligamento de genes ação de enzimas proteínas simples e organização e desestruturação dos componentes do citoesqueleto estão sob comando desses mecanismos de sinalizações logo controlam até a morfologia celular Junção ocludente Junção aderente Junção comunicante Desmossomos Figura 34 Desenho de processos da especialização da membrana plasmática porção apical microvilosidades e da porção lateral visando adesão celular junções e desmossomos 52 Unidade I Microvilosidades Interdigitação Invaginações Mitocôndria Mitocôndria Núcleo Mitocôndria Núcleo Figura 35 Microvilosidades função de absorção aumento de superfície interdigitações adesão celular e invaginações da membrana no polo basal contendo mitocôndrias característica típica das células epiteliais de origem mesodérmica constituintes do túbulo contorcido proximal TCP do rim Essas células epiteliais do TCP realizam absorção de 65 do filtrado logo devido à grande quantidade de mitocôndrias se conclui que há elevado gasto energético Saiba mais Leia CAMPBELL N A Biologia 8 ed Porto Alegre Artmed 2010 JUNQUEIRA CARNEIRO Biologia celular e molecular 9 ed São Paulo 2013 ROSS M H PAWLINA W Histologia 6 ed São Paulo GenGuanabara Koogan 2012 4 ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS 41 Retículo endoplasmático Retículo endoplasmático RE granular também denominado de rugoso RER ou REG assim como o RE agranular ou liso REL ou REAg são organelas de membrana e estão localizadas no citoplasma o qual se localiza entre as organelas e inclusões citoplasmáticas nos espaços intracelulares desta matriz citoplasmática citossol Há uma rede constituída por filamentos de proteínas denominada de rede microtrabecular que provavelmente possui função de posicionar as organelas e as inclusões citoplasmáticas 53 CITOLOGIA Os retículos são organelas citoplasmáticas não perceptíveis na microscopia óptica mesmo com o aumento máximo de 1000x microscopia de luz pois seu tamanho área no citoplasma é de aproximadamente 5 a 10 micrômetros No RER a sua constituição química é de natureza ácida devido à presença de ribossomos aderidos nessas membranas Reage com corantes alcalinos bases sendo denominada nesta microscopia de região basófila eou ergastoplasma pois apresenta basofilia celular reage com corante básico já que os ribossomos são constituídos de ácido ribonucleico RNA Já no MET microscópio eletrônico de transmissão o REG possui forma de sáculos achatados formando cisternas as quais apresentam em suas partes externas os ribossomos aderidos por proteínas de ancoragem ribossômicas A função do RER é de servir de apoio aos ribossomos os responsáveis pela sínteseprodução das proteínas e abrigar essas proteínas por um determinado espaço de tempo essas proteínas produzidas na área do RER serão exportadas isto é serão secretadas sairão da célula pois as proteínas produzidas pelos ribossomos livres no citoplasma serão utilizadas pela célula não são proteínas de exportação O RER também se relaciona com processos de alterações químicas nas proteínas além de sínteses de lipídios das membranas É importante salientar que o RER mantém contato direto com a membrana externa lamela externa da cariotecaenvoltório do núcleo Portanto quem produz a proteína é o ribossomo e não o RE Essas proteínas guardadas no interior do RER são liberadas através de vesículas para o aparelho ou complexo de Golgi Essas vesículas se aderem no Golgi pela face CIS Podese também afirmar que a morfologia do RER lembra retículos Figura 36 canais sáculos que constituem uma rede no citoplasma Esses canais e sáculos são formados por uma membrana contínua e com forma achatada Denominase cisterna a porção interna destes canais e ou sáculos Todas as células que produzem proteínas apresentam o RER bem desenvolvido Essas proteínas serão exportadas da célula isto é a célula vai secretálas São exemplos célula acinosa pancreática que produz o suco pancreático proteína zimógeno ou zimogênio e célula plasmócito que produz as proteínas de defesa de base humoral os anticorpos imunoglobulinas IGE Nas cisternas também há enzimas são proteínas simples que podem transformar as proteínas que serão exportadas como a adição de açúcar às proteínas que se inicia dentro destas cisternas Ainda nas cisternas são isoladas certas proteínas que ficarão dentro do citoplasma sendo porém portadoras de uma cápsula envoltório membranoso com passagem para o Golgi O RE do neurônio célula nervosa é denominado de Corpúsculo de Nissl O REAg eou REL consiste em túbulos anastomosados curtos é desprovido de ribossomos eou de poliribossomos e suas cisternas são tubulares Já o REG possui os polirribossomos sintetizando proteínas e injetandoas nas cisternas Possui fisiologia diversificada São suas mais importantes funções produz isto é sintetiza os fosfolipídeos das membranas celulares e das organelas citoplasmáticas apresenta enzimas que agem na síntese de hormônios esteroides por exemplo nas células do córtex da suprarrenal e também apresenta enzimas que degradam hormônios e que neutralizam substâncias tóxicas como álcool barbitúricos por exemplo nas células hepáticas fígado São nomes destas enzimas hidrolases metilases glicose6fosfatase ATPases lipídiooxidases entre outras Este retículo também é um armazenador de cálcio função esta muito desenvolvida nas células denominadas de fibras musculares estriadas esqueléticas Nestas fibras constituise uma invaginação da membrana plasmáticasarcolema denominada de sistema T devido à semelhança com tal letra Este sistema com duas cisternas do REL formam uma tríade vista no MET Este retículo libera o cálcio para o citoplasma após estímulo dos 54 Unidade I neurotransmissores acetilcolina na junção neuromuscular portanto o REL armazena e libera o cálcio para o citoplasma sarcoplasma Na microscopia óptica observase o RERREG por técnicas citoquímicashistoquímicas como a gallocianina e mesmo só pelo uso da hematoxilina Na realidade o que se observa é o produto de uma reação química entre os constituintes do RER com os corantes alcalinos bases A coloração observada corresponde a que chamamos nesta microscopia de basofilia celular pois o RER só é observado nos microscópios eletrônicos Envolutório nuclear Ribossomo Retículo endoplasmático granuloso Retículo endoplasmático não granuloso liso Figura 36 Desenho do retículo endoplasmático granular ou rugoso REGRER com ribossomos Tal organela citoplasmática mantém contato com a membrana do núcleo envoltório do núcleo e relacionase com o processo da síntese de proteínas 42 Ribossomos Ribossomos possuem tamanho na ordem de 0025 do micrômetro invisíveis no MOC São organelas citoplasmáticas constituídas por ácido ribonucleico RNA e por proteínas ácido ribonucleico ribossômico RNAr proteínas Um ribossomo é formado por duas subunidades uma maior e outra menor que só se juntam quando o ribossomo vai sintetizarproduzir proteínas cadeias de polipeptídeos Essas subunidades possuem densidades diferentes e ficam ligadas durante a síntese das proteínas pelos íons magnésio Portanto o ribossomo não é constituído por membranas como os retículos e o complexo de Golgi O ribossomo traduz a sequência de codificação da proteína a partir de um códoncódigo que é o RNA mensageiro mRNA ou RNAm Podese assim afirmar que os ribossomos são os executores do material genético contido no DNA expressandose na forma de diferentes tipos de proteínas O RNAm é produzido pela transcrição do DNA no núcleo por ação da enzima RNApolimerase II No MET aparecem como pontos de elétrons densos manchas pretasescuras Os ribossomos caminhamcorrem pelo mRNA quando livres no citoplasma se fixam no mRNA pela subunidade menor e quando presentes nas membranas do RE se fixam pela subunidade maior constituindo assim o RER Figura 36 55 CITOLOGIA Durante o processo da produção de proteínas participam os seguintes componentes uma molécula de RNA mensageiro RNAm e vários ribossomos Quando os vários ribossomos se prendem no RNAm dáse o nome de polirribossomo O RNAm traz uma mensagem copiada do DNA mensagem esta que é um código códon da sequência dos aminoácidos que vão formar uma determinada proteína Um polirribossomo pode ser encontrado no citoplasma livre ou preso no retículo endoplasmático formando o retículo endoplasmático granular ou rugoso Há uma grande diferença entre as proteínas produzidas por polirribossomos livres serão utilizadas pelas células e pelos polirribossomos do RE serão exportadas secreção celular Observação Não confundir as expressões replicação duplicação do DNA com transcrição do DNA A primeira referese à formação semiconservativa de novos DNAs enquanto a segunda na produção do códon representada pela molécula do mRNA Antibióticos agem nos ribossomos que é o local da tradução do DNA e o local da produção da síntese da proteína Os antibióticos agem principalmente sobre os ribossomos das bactérias Também há ações dos antibióticos sobre os ribossomos das células eucarióticas São exemplos de antibióticos e suas respectivas ações cloranfenicol que impede as ligações peptídicas estreptomicina que afeta o início da tradução logo afeta a proteína eritromicina que impede a locomoção do RNAm bloqueia a translocação tetraciclina que impede acoplamentos das trincas no sítio A quiromicina que impede o alongamento isto é o crescimento da proteína e a Puromicina que interrompe a síntese de proteína agindo no sítio A Certas bactérias podem ficar resistentes aos antibióticos por causa do uso incorreto de desinfetantes pequenas quantidades eou muito diluído Pesquisas na Universidade Nacional da Irlanda em Galway adicionaram doses crescentes de desinfetantes a culturas de Pseudomonas aeruginosa Essa bactéria causa infecção em pessoas quando o sistema imunológico estiver debilitado ou quando da presença de certas doenças como fibrose cística e diabetes Descobriram que o processo contribuiu para selecionar bactérias resistentes não apenas ao próprio desinfetante mas também à ciprofloxacina um tipo de antibiótico muito usado Os pesquisadores demonstraram que o desinfetante eliminou microrganismos com estratégias menos eficientes para expelir os agentes microbicidas do seu interior também identificaram mutação no DNA a qual proporcionava às bactérias uma maior resistência à ciprofloxacina Em relação ao mecanismo da síntese de proteínas este pode ser assim descrito o DNA possui cadeia dupla e suas bases nitrogenadas são adenina guanina timina e citosina respectivamente simbolizadas pelas letras A G T e C Essas bases encontramse sempre ligadas na molécula do DNA por pontes de hidrogênio duplas e triplas respectivamente adenina com timina e guanina com citosina Como o DNA é portador de cadeia dupla apenas uma cadeia eou uma sequência de bases de uma dessas duas cadeias será utilizada para a produção do mRNA ou RNAm RNA mensageiro pela ação da enzima RNA polimerase II O mRNA é portador de uma cadeia simples Esse processo de produção do mRNA é denominado de transcrição do DNA O mRNA é denominado de códon pois possui uma 56 Unidade I sequência de bases nitrogenadas complementares ao do DNA as quais correspondem a um código de síntese que será traduzido pelos ribossomos RNAr O mRNA é produzido no núcleo da célula na interfase e não durante a mitose nas fases de prófase metáfase anáfase e telófase Os ribossomos ficam livres no citoplasma eou aderidos no RE constituindo o RER ou REG Concluímos que o mRNA precisa deixar o núcleo e se deslocar para o citoplasma Os diferentes tipos de RNAs apresentam as seguintes bases nitrogenadas adenina A guanina G citosina C e uracila U Nenhum tipo de RNA possui a base nitrogenada timina T Em sua substituição há outra base nitrogenada denominada de uracilauracil U Se o DNA transcrito apresentar a seguinte sequência de bases nitrogenadas ATGCTA isto é seis bases o mRNA terá o seguinte códon UACGAU O códon UACGAU se constituiu de forma complementar No DNA havia a base adenina porém no RNA não há timina e sim uracila logo a base complementar é U A base complementar da timina é a adenina daí a segunda letra do código ser A Guanina possui sempre a complementar citosina e viceversa Como no DNA a terceira base era G a complementar só pode ser C assim se a quarta base no DNA é C no mRNA vai ser G No DNA a quinta base é T logo no mRNA vai ser A Neste exemplo a última base no DNA é A então no mRNA vai ser U pois como já descrito no RNA não existe timina e sim uracila Portanto o mRNA o códon será representado pela sequência UACGAU Especificamente cada sequência de três bases nitrogenadas trinca forma um nucleotídeo isto é um códon Cada trinca codifica um aminoácido específico No exemplo dado há duas trincas logo há codificação de apenas dois aminoácidos Há 64 trincas sendo que algumas codificam processos de iniciação e de término da síntese proteica Na Natureza só há 20 aminoácidos logo concluise que há trincas diferentes que codificam o mesmo tipo de aminoácido Quadro 1 UCAG terceira base do códon U C A G U UUUfenilalanina UUCfenilalanina UUAleucina UUGleucina UCUserina UCCserina UCAserina UCGserina UAUtirosina UACtirosina UAAfinalização UAGfinalização UGUcisteína UGCcisteína UGAfinalização UGGtriptofano UCAG C CUUleucina CUCleucina CUAleucina CUGleucina CCUprolina CCCprolina CCAprolina CCGprolina CAUhistidina CAChistidina CAAglutamina CAGglutamina CGUarginina CGCarginina CGAarginina CGGarginina UCAG A AAUisoleucina AUCisoleucina AUAisolecina AUGmetionina ACUtireonina ACCtireonina ACAtireonina ACGtireonina AAUasparagina AACasparagina AAAlisina AAGlisina AGUserina AGCserina AGAarginina AGGarginina UCAG G GUUvalina GUCvalina GUAvalina GUGvalina GCUalanina GCCalanina GCAalanina GCGalanina GAUaspartato GACaspartato GAAglutamato GACglutamato GGUglicina GGCglicina GGAglicina GGGglicina UCAG Primeira base do códon Segunda base do códon 57 CITOLOGIA No processo da produção da proteína a subunidade menor procura se associar ao primeiro códon e se isto ocorrer tem início tal processo O primeiro códon sempre fica localizado na extremidade 5 do mRNA e nunca na extremidade 3 do mRNA Realizada tal etapa o códon a trinca fica à espera da associação com o anticódon que é o RNA transportador RNAt o qual transporta o aminoácido correspondente ao códon do mRNA Com base no exemplo dado a primeira trinca é UAC portanto o anticódon o complementar deste é AUG o qual corresponde a um determinado aminoácido MET metionina Já a segunda trinca é GAU logo o anticódon é CUA que codifica o aminoácido LEU leucina Concluise também que o ribossomo sintetiza proteínas em direção à extremidade 3 do mRNA Observação O DNA não possui a base nitrogenada uraciluracila possui timina Todos os ácidos ribonucleicos RNAr mRNA e RNAt não possuem a base nitrogenada timina possuem uraciluracila No DNA o pareamento é AT ou TA já no RNA a complementaridade é sempre A com U ou U com A Os aminoácidos transportados pelo RNAt para os ribossomos encontramse no citoplasma são produtos da degradação das proteínas de origem animal e vegetal ingeridas na alimentação são os aminoácidos essenciais aqueles que o organismo não consegue sintetizar pois há outros aminoácidos cuja origem pode ser assim descrita é a introdução de um radical amina NH2 num ácido carboxílico ácido orgânico em substituição a um átomo de hidrogênio 43 Complexo de Golgi É uma organela citoplasmática semelhante a um conjunto de sáculos que possui geralmente localização sobre o núcleo na região apical das células epiteliais secretoras Já nas células nervosas nos neurônios ocupa posição ao redor de todo o núcleo O Golgi apresenta grande relacionamento com microtúbulos e durante a mitose se fragmenta Também como o RER REL e ribossomos não são perceptíveis na microscopia de luz sua visualização é realizada por técnicas especiais A área também é diminuta cerca de 5 a 10 micrômetros Suas cisternas não apresentam ribossomos e recebem vesículas provenientes do RER área da fase CIS do Golgi e liberam soltam vesículas pelas suas cisternas área da fase trans do Golgi que vão constituir vesículas de dois tipos umas serão vesículas que guardam materiais a serem secretados da célula e outras vesículas se constituirão em organelas citoplasmáticas denominadas de lisossomos Figura 37 É importante registrar que o Golgi retém água das vesículas que chegam em seu interior logo o Golgi aumenta a concentração das substâncias em seu interior Na face CIS além de ocorrer a entrada das vesículas se dá a fosforilação das proteínas já nesta face trans Além das saídas ocorrem atividades proteolíticas e adição de açúcares nas substâncias internas ao Golgi Podese dividir morfologicamente o Golgi em três partes face CIS ou imatura Golgi central e face trans ou madura Na parte central o Golgi adiciona resíduos nas proteínas liga carboidratos CHO nas proteínas e liga também CHO nos lipídeos constituindo respectivamente glicoproteínas e glicolipídios 58 Unidade I Podese ainda afirmar que o Golgi é uma organela citoplasmática portadora de membrana simples como o RER o REL o lisossomo e o peroxissomo Essas membranas formam como já dito sáculos golgigianos O Golgi em certas células pelo MET é visto como conjunto de quatro a seis cisternas sacos achatados com forma de U localizado geralmente na porção apical das células como já descrito em células epiteliais secretoras São outras funções do Golgi proteólise de peptídios na face CIS seleção de substâncias secretadas pela célula transporte armazenamento conjugação formação do acrossomo do espermatozoide e ainda formação os lisossomos Concluindo o Golgi realiza processos de síntese fabricações de modificações de material que adentra em suas vesículas e de emcaminhamentotipo de despachante de produtos celulares como vesículas de secreção e os lisossomos É evidenciado na microscopia óptica pela técnica citoquímicahistoquímica de Aoyama nitrato de prata por exemplo no epidídimo pois em tais células é bem desenvolvido Brotamento de vesículas Vesículas Sáculos Figura 37 Desenho do Complexo de Golgi com suas vesículas As vesículas provenientes do retículo endoplasmático penetram em seu interior pela fase CIS e as que o deixam pela fase trans Essas vesículas que saem poderão ser secretadas pela célula ou permanecerão no citoplasma originando os lisossomos 44 Lisossomos São vesículas que guardam no seu interior proteínas simples enzimas hidrolíticashidrolases como as fosfatases A função dos lisossomos é a digestão intracelular de macromoléculas Essas moléculas são hidrolisadas e também participam ativamente dos processos de endocitose fagocitose pinocitose e endocitose por receptores Essas enzimas agem em pH 5 portanto em pH ácido Lisossomos são vesículas com tamanho médio entre 02 até 05 do micrômetro visíveis na microscopia ópticamicroscopia de luz por técnicas citoquímicashistoquímicas técnica de Gomori para fosfatase alcalina e técnica Holt para fosfatase ácida 59 CITOLOGIA A membrana do lisossomo é resistente à digestão hidrolítica que ocorre no seu interior além disso essa membrana possui uma bomba de H Os lisossomos são encontrados nas células animais vegetais e nos protozoários Os lisossomos primários são as vesículas com enzimas hidrolíticas proteases nucleases glicosidases lípases fofolipases entre outras Fagossomo é o vacúolo que vai sofrer ação da digestão membrana plasmática material fagocitado Assim constitui uma vesícula proveniente do meio extracelular o heterofagossomo processo da heterofagia Denominase corpo residual o resíduo que deverá ser eliminado pela célula proveniente do processo da digestão intracelular efetuada pelos lisossomos tal eliminação é chamada de clasmocitose O pigmento de lipofucsina dos neurônios resíduo que não consegue ser eliminado digeridolisado quebrado vai se acumulando e acarretando danos ao neurônio ou seja ao sistema nervoso portanto o neurônio não faz clasmocitose de lipofucsina Já o autofagossomo é o proveniente do meio intracelular toda vez que uma organela citoplasmática deixa de funcionar membranas do REL realizam um processo de envelopamento e a partir desta ação citoplasmática lisossomos primários atacam e constituem o autofagossomo O processo de endocitose entrada de material na célula como já descrito no capítulo de membrana plasmática pode ocorrer por pinocitose de fase fluída por endocitose mediada por receptor de membrana e por fagocitose Partículas de amianto asbestose de sílica silicose cristais de urato de sódio doença da gota e cristais de oxalato de cálcio da planta comigo ninguém pode causam a quebra da membrana do lisossomo acarretando doenças graves Defeitos genéticos no DNA isto é nucleotídeos alterados eou ausentes promovem alteração das enzimas hidrolases Se o códon mRNA codifica hidrolase alterada eou diferente ou ainda codifica proteína produzida simples essa hidrolase não realizará sua função corretamente Tratase de uma doença autossômica recessiva causada por um único gene autossômica porque se relaciona com os cromossomos autossomos e não com o par de cromossomos sexuais Por exemplo podese ter o armazenamento incorreto de glicogênio falta de maltase ácida caso da doença de TaySachs que causa degeneração nos neurônios devido à falta da enzima que degrada um esfingolipídio tipo de ácido graxo esfingosina Outras doenças relacionadas a problemas de armazenamento devido à falta de enzimas a mucopolissacaridoses os indivíduos terão problemas mentais cegueira e nanismo b síndrome de Hurler indivíduo vive só até 10 anos é uma herança autossômica recessiva c síndrome de Hunter indivíduo vive só até 20 anos é uma herança sexual recessiva d doença de Pompe indivíduo vive até 6 anos há aumento dos órgãos ocorre a falta da enzima glicosidase promovendo o aumento do glicogênio no fígado nos músculos e no miocárdio Não há glicerol no esfingolipídio Exemplo de aplicação Pesquise sobre a ação das células macrófagos São células conjuntivas relacionadas com processos de defesa em relação ao hematoma área roxa observada na pele após traumatismo posicionando as organelas lisossomos 60 Unidade I O Prêmio Nobel de Química de 2004 foi dado para três pesquisadores que descobriram como as células fazem para se livrar de proteínas indesejadas O processo ocorre da seguinte maneira a as proteínas que precisam ser eliminadas são etiquetadas com uma ou mais moléculas de ubiquitina é um peptídeo conhecido como selo de destruição ou beijo da morte presas ao alvo b uma vez marcadas as proteínas indesejadas são levadas para estruturas citoplasmáticas organelas denominadas de proteassomas que funcionam como trituradores das proteínas e de outros compostos indesejados gastando energia ATP ao contrário dos lisossomos que não consomem energia Sabese que a limpeza malfeita na célula é prejudicial à célula surgem doenças e reações imunológicas Essas pesquisas tiveram início na década de 1970 prolongandose pelos anos 1980 Os proteassomas não são estruturas vesiculares Em relação a processos de apoptose células eucarióticas sob determinadas condições fisiológicas cometem suicídio por meio de morte celular programada geneticamente isto é dirigida por genes Não ocorrem autólise nem processo inflamatório porém há gasto de ATP Pode ocorrer durante a formação do embriãofeto como também na vida adulta As causas deste tipo de morte podem ser atribuídas à manutenção da homestasia manutenção do equilíbrio interno regulação celulartecidual ou estímulos patológicos como lesão no DNA por ações de radiação química e viral Enzimas como as endonucleases que fragmentam o DNA de proteases que dissociam o citoesqueleto e das capazes enzimas citosólicas que desencadeiam a apoptose são alguns tipos de enzimas que atuam neste processo de morte programada isto é de morte fisiológica Durante o processo apoptótico observamse a diminuição do volume celular atrofia celular agregação dos componentes celulares alterações no núcleo a cromatina se fixa na lamela interna da membrana do núcleo o núcleo adquirindo aspecto denso como também se fragmentando cariorréxis e surgem os corpos apoptóticos As células macrófagos entram em ação são células de defesa para realizar os processos de fagocitose Apoptose pode ocorrer por estímulos fisiológicos como é o caso da destruição do ducto tireoglosso na gênese origem da glândula endócrina tireoide a partir do endoderma que recobre a região dorsal da raiz da língua como também da notocorda corda dorsal processos estes que ocorrem durante o desenvolvimento embrionário e fetal Também ocorrem em tecidos epiteliais e conjuntivos da mucosa uterina isto é em células endometriais e ainda no processo de renovação de células lábeis em processos de manutenção da epiderme ocorrências estas da vida pósnatal Certas respostas imunológicas e ações do leucócito denominado de linfócito T também promovem apoptose Pesquisas recentes indicam que telômeros curtos são as pontas dos cromossomos promovem apoptose Já nos processos de necrose celular os tipos de lesões podem ser reversíveis e irreversíveis nesta última ocorre morte celular não fisiológica não programada as células liberam seus conteúdos citoplasmáticos do núcleo para o meio e desta maneira morrem e causam a morte das células vizinhas Há portanto autólise Suas causas são diversas surge inflamação pode ocorrer a parada de funções orgânicas como também do metabolismo Os agentes causadores de necrose podem ser agrupados em físicos traumatismosação mecânica temperatura radiação megnetismo químicos álcool fenóis detergentes medicamentosfármacos entre muitos outros e biológicos vírus bactérias fungos parasitas Esses agentes físicos químicos e biológicos causam o comprometimento celular por exemplo problemas na respiração celular agem nas mitocôndrias e no processo da síntese de proteínas agem no estágio G1 da interfase e nos ribossomos São esses comprometimentos que causam a perda do equilíbrio interno a homeostasia São alguns tipos de necrose anêmica devido à queda na taxa de oxigenação asséptica sem infecção avascular devido à vascularização deficiente central devido à 61 CITOLOGIA morte celular central e não periférica caseificada ocorre no pulmão e é típica quando da tuberculose hemostáticacoagulação típica do infarto agudo do miocárdio liquefação o protoplasma tornase líquido gordurosa ocorre nas células adiposaslipócitos portanto no tecido adiposo isquêmica devido à queda de vascularização e tubular típica dos túbulos renaisnéfronrins As alterações celulares que podem ser descritas na necrose são o núcleo possui redução de volume fica hipercorado a cromatina se condensa e o DNA se fragmenta picnose a cromatina sofre em seguida dissolução e acaba sumindo do interior do núcleo cromatólise eou cariolise O citoplasma tornase opaco há desorganização total do citoesqueleto ocorre a condensação das organelas citoplasmáticas a membrana plasmática pode romperse e há intensa eosinofilia citoplasmática Pesquisas recentes associam outras descrições em relação à necrose há alterações na bomba de sódio e potássio crucial para lesão irreversível Este fato acarreta edema intracelular aumento de líquido no citoplasma O carboidrato glicogênio e o ácido lático se acumulam e em consequência o pH diminui e lisossomos liberam enzimas hidrolíticas as quais causam a hidrólise das proteínas do citoplasma autólise 45 Peroxissomos São organelas citoplasmáticas que também guardam enzimas em seu interior Só são observadas por técnicas especiais pois ocupam área muito pequena no citoplasma cerca de 02 até 05 micromêtros Sua função principal é a digestão oxidativa As enzimas presentes nesta organela citoplasmática realizam processos de oxidação de substâncias há perda de elétrons a expressão redução é o recebimento de elétrons Quando da oxidação de uma determinada substância esta será destruída No processo da oxidação os peroxissomos utilizam o oxigênio e produzem o peróxido de hidrogênio o qual será destruído de imediato pela ação da enzima catalase processo que é realizado também pelos peroxissomos pois a substância peróxido é tóxica para a célula Logo concluise que os peroxissomos realizam a produção e a destruição de peróxidos Os peroxissomos também realizam a oxidação de ácidos graxos Ao oxidar ácidos graxos há liberação de energia existente no nutriente Por oxidação as células hepáticas no fígado mantêm os níveis normais sanguíneos de lipídeos e do colesterol e ainda por reações de hidroxilação adição de OH também em células hepáticas promovem a produção de ácidos biliares A origem mais aceita dos peroxissomos é a partir de peroxissomos preexistentes ou que surgem ainda por fissão Há pesquisadores que associam sua origem a partir do REL Antigamente os peroxissomos eram conhecidos por microcorpos Exemplo de aplicação Ao desinfetar um ferimento com água oxigenada a 10 volumes observase a formação de várias bolhas sobre o ferimento É sem dúvida um gás que está sendo liberado Pesquise e explique tal fenômeno e associe a uma dessas organelas estudas 46 Mitocôndrias As primeiras células eucarióticas eram anaeróbicas Há 35 bilhões de anos não existia oxigênio na atmosfera portanto as bactérias existentes só faziam a glicólise anaeróbica processo semelhante à fermentação Os tipos de células existentes produziam uma pequena quantidade de energia 62 Unidade I Provavelmente num determinado momento ocorreu a entrada de bactérias células procarióticas nas células eucarióticas anaeróbicas Houve um tipo de invasão ou foram fagocitadas por estas células desenvolvendo uma relação de simbiose simbiótica entre organismos diferentes Por um lado estavam as bactérias que haviam desenvolvido a capacidade de utilizar o oxigênio bactérias que se tornariam mais tarde organelas citoplasmáticas as mitocôndrias e por outro lado estavam as células eucarióticas anaeróbicas em processo de evolução Assim certas formas de bactérias mitocôndrias foram englobadas pelas células eucarióticas anaeróbicas passando estas agora a serem denominadas de células eucarióticas aeróbicas Essa hipótese pode ser justificada e é aceita pelas seguintes razões 1 bactérias e mitocôndrias apresentam DNA circular 2 DNA mitocondrial apresenta bases nitrogenadas diferentes do DNA do núcleo das células e também não apresenta as proteínas histonas 3 bactérias e mitocôndrias apresentam RNAs semelhantes os quais são diferentes dos RNAs das células eucarióticas 4 DNA e RNA mitocondriais se assemelham ao DNA e RNA bacterianos A partir da presença de mitocôndrias no interior das células eucarióticas estas passaram a ser aeróbicas e a produção de energia aumentou possibilitando todo o processo de sua evolução Nas mitocôndrias há aproximadamente 700 proteínas diferentes Cerca de 600 proteínas são provenientes dos ribossomos do citoplasma As mitocôndrias só produzem cerca de 5 de proteínas oriundas portanto de seus ribossomos As mitocôndrias são encontradas nas células eucarióticas dos animais e dos vegetais nas algas nos fungos e protozoários Algas e plantas são organismos autótrofos Animais fungos protozoários e certas bactérias são heterótrofos Os seres humanos apresentam mitocôndrias de origem apenas materna A palavra mitocôndria pode ser assim traduzida mitos filamentos e côndria grãos A expressão condrioma é utilizada para designar o conjunto das mitocôndrias A morfologia forma das mitocôndrias pode ser de grão bastonete filamento arredondada e esférica A forma é dependente da pressão osmótica e do pH As mitocôndrias mudam de forma devido à concentração de proteínas e se localizam nas células no citoplasma Em células epiteliais as mitocôndrias geralmente estão localizadas no polo basal Quando o pH for ácido as mitocôndrias são esféricas Durante a mitose cessam os movimentos das mitocôndrias O tamanho das mitocôndrias é na ordem de 02 micrômetro até 10 micrômetros em certos tipos filamentosos O número de mitocôndrias é variável de célula para célula assim no espermatozoide há 25 em hepatócitos células do fígado de 500 até 1600 nas células renais 300 em uma ameba 10000 e em certos ovócitos 300000 mitocôndrias Células vegetais apresentam pequeno número de mitocôndrias Nas células do fígado de rato as mitocôndrias possuem tempo de vida de 5 até 7 dias A demonstração das mitocôndrias pode ser realizada pelas seguintes técnicas Polak impregnação argêntica fucsina ácida há reações com as membranas interna e externa e verdejanus B que é a coloração supravital devido à presença na mitocôndria de citocromo oxidase Na mitocôndria são identificáveis membrana externa e interna espaço intramembranoso matriz mitocondrial e cristas mitocondriais São autorreplicantes pois são geradas de mitocôndrias preexistentes mitocôndria possui DNA circular É de 10 dias aproximadamente o tempo médio de vida Podem concentrar proteínas lipídios e metais como prata Ag ferro Fe e cálcio Ca Em células cancerosas o número a forma tamanho e estrutura ficam alteradas Figuras 38 e 39 63 CITOLOGIA Membrana externa Membrana interna Cristal mitocondrial Figura 38 Desenho da mitocôndria Observe suas membranas externa e interna o espaço entre estas membranas e as cristas mitocôndrias oriundas da membrana interna pois a externa é lisa A matriz mitocondrial corresponde às áreas claras revestidas pela membrana interna local que ocorre o ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico Quadro 2 Ultraestrutura mitocondrial e respectivas funções Estrutura Funções Membrana externa é lisa Apresenta enzimas as porinas ATP acil COA sintetase citocromo B NADH citocromo B redutase fosfotidase fosfatase fofolipases Síntese de lipídios e metabolismo dos ácidos graxos permeável a pequenas moléculas sais açúcar nucleotídeos A proteína porina é quem favorece o transporte Apresenta 50 de proteínas e 50 de lipídios Espaço intramembranoso Possui conteúdo semelhante ao do citoplasma Apresenta enzimas adenilato cinase nucleosídeo difosfocinase e nucleosídio monofosfocinase Apresenta moléculas semelhantes às existentes no citoplasma Há processos de fosforilação de nucleotídeos O ATP se constitui a partir de ADP Alguns metabólitos saem deste espaço e vão para o citoplasma da célula e estão presentes prótons provenientes da matriz mitocondrial Membrana interna é pregueada forma cristas Possui cardiolipina que é um fosfolipídio Além de ATPase há citocromos a a3 b c o NAD desidrogenase que libera um par de elétrons para a cadeia respiratória o succinato desidrogenase que cataliza reações no ciclo de Krebs e a enzima carnitina aciltransferase que permite a entrada dos ácidos graxos Como apresenta mais proteínas do que fosfolipídios é mais rígida não possui fluidez a qual se deve aos fosfolipídios Há muitas outras enzimas Local da ocorrência da cadeia respiratória e do processo de fosforilação oxidativa produção de ATP ocorre também a separação da cadeia lateral de colesterol Essa membrana apresenta 80 de proteínas e 20 de lipídios é impermeável até para pequenas moléculas portanto o transporte é específico Agem as lipoproteínas como a porina cardiolipina as quais favorecem o transporte Há muita cardiolipina fosfolipídio Nesta membrana há enzimas ATPsintetase responsáveis pelo processo de gerar energia no processo da cadeia respiratória Matriz mitocondrial Apresenta enzimas que atuam no ciclo de Krebs e na biosíntese de ácidos graxos Apresenta DNA circular mitocondrial DNAc O fluido desta matriz possui 50 de proteínas muitas são enzimas que degradam ácidos graxos e piruvatos Há RNAs RNAr RNAt RNAm e também densos grânulos de fosfolipoproteínas Esses grânulos também se ligam ao magnésio e ao cálcio Local do ciclo de Krebs ciclo do ácido cítrico Há ribossomos com diâmetro de 12 nm Há enzimas para oxidar ácidos graxos e piruvato ácido pirúvico Local do DNA mitocondrial é circular e faz sua duplicação replicação Quando pela sua transcrição origina o mRNA Esse DNA mitocondrial também origina os demais RNAs RNAr e RNAt Admitese que o DNA mitocondrial codifique apenas 13 proteínas e há genes só para 22 RNAt Portanto codifica 5 das 700 proteínas aí existentes Há em certas regiões contatos entre as duas membranas Constituem vias para proteínas e pequenas moléculas que entram e deixam a matriz 64 Unidade I São dados conceitos importantes relacionados à mitocôndria Metabolismo anabolismo catabolismo No processo do anabolismo ocorre a união de moléculas e portanto há consumo de energia No catabolismo há quebra da molécula com liberação de energia Oxidação é a perda de elétrons há reações químicas com perda de elétrons Há representações de moléculas oxidadas como NAD e o FAD Ao ganhar elétrons a substância fica reduzida NAD é um transportador de hidrogênios denominado de nicotinamida adenina dinucleotídeo e o FAD que também possui a mesma função é a flavina adenina dinucleotídeo Redução é o ganho de elétrons há reações químicas com ganho de elétrons Representações de moléculas reduzidas NADH2 e FADH2 Coenzimas são moléculas que ficam juntas das enzimas aceleram reações químicas Glicólise é a quebra da glicose é uma fermentação anaeróbica pois ocorre no citoplasma na ausência de oxigênio No ciclo de Krebs quando ocorrer reações com a perda de gás carbônico o processo é denominado de descarboxilação e quando ocorrer perda de hidrogênios o processo é chamado de desidrogenação Em resumo no ciclo de Krebs 4 pares de átomos de hidrogênio são liberados 3 pares de átomos de hidrogênio vão reduzir o NAD em NADH 3NADH2 1 par de átomos de hidrogênio irá reduzir um FAD em FADH2 Formase ATP a partir de ADP por hidrólise de GTP guanidina trifosfato ATP é um nucleotídeo é uma molécula denominada de trifosfato de adenosina é um transportador universal de energia na célula Apresenta ligações ricas em energia É denominado de trifosfato por ter três fosfatos de adenosina base nitrogenada adenina açúcar ribose O ATP é a soma de um nucleosídeo adenina açúcar mais três fosfatos portanto tornase um nucleotídeo O ADP é um nucleotídeo com dois fosfatos e o AMP apenas de um fosfato O ATP é um doador de energia nas diferentes partes da célula Resumidamente o ATP fornece molécula de alta energia terminal ficando na forma de ADP Mas pode voltar a ser ATP por ação dos produtores de energia localizados na membrana interna da mitocôndria Essa volta essa reconstruçãoregeneração de ADP em ATP efetuase pela degradação da glicose e de ácidos graxos Os ATPs se difundem por toda a célula Em resumo denominase adenosina o conjunto da base nitrogenada adenina A com o açúcar ribose que possui cinco carbonos pentose Assim A ribose adenosina e quando a adenosina é unida a três fosfatos adenosina P P P tornase trifosfato de adenosina ATP Quando o ATP perde um fosfato formase o ADP ATP P ADP e quando o ADP ganha um fosfato formase novamente o ATP ADP P ATP Se o ADP perder outro fosfato ADP P AMP formase o monofosfato de adenosina AMP Portanto AMP P ADP P ATP O ácido cítrico possui seis carbonos É um ácido tricarboxílico O ácido oxalacético inicia uma série de reações enzimáticas Ao terminar essa série de reações químicas surge novamente o ácido oxalacético portanto este ácido é o substrato inicial e terminal 65 CITOLOGIA A betaoxidação dos ácidos graxos o ácido graxo só é oxidado quando ativado pela combinação com a coenzima A e quando penetra na matriz mitocondrial A enzima carnitina é quem permite a passagem pela membrana interna dos ácidos graxos O processo de oxidação se desenvolve na matriz em etapas sucessivas Em cada etapa o ácido graxo perde dois átomos de carbono radical acetil CH3CO São ácidos graxos esteárico palmítico láurico mirístico oleico e araquidônico As células não conseguem utilizar diretamente os ácidos graxos nem a glicose então usam a energia contida nessas moléculas transformandoas para ATP A grande maioria das proteínas mitocondriais é codificada pelo DNA do núcleo da célula Essas proteínas passam para as mitocôndrias por transporte ativo Enzimas proteolíticas pepsina tripsina quimotripsina carboxipeptidase realizam a hidrólise das proteínas ingeridas produzindo aminoácidos livres Esses vão para o fígado onde ocorre o catabolismo Exemplo aminoácidos originam glicose Quanto maior o número de cristas maior o metabolismo energético A célula muscular cardíaca possui mais mitocôndrias com cristas do que uma mitocôndria de célula óssea osteócito Respiração celular compreende três momentos a glicólise no citoplasma ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs na matriz mitocondrial cadeia respiratória e fosforilação oxidativa na membrana interna da mitocôndria Assim a respiração celular possui etapas no citoplasma glicólise e na mitocôndria ciclo de Krebs cadeia respiratória e fosforilação oxidativa A disciplina de Citologia não entrará nas discussões de todas as reações químicas esses assuntos serão tratados pela disciplina de Bioquímica Assim sendo as mitocôndrias produzem energia ATP pela degradação da glicose e de ácidos graxos catalizam a síntese de ácidos graxos e de aminoácidos e dão início à síntese de hormônios esteroides Isto é na mitocôndria iniciase essa síntese com a separação da cadeia lateral do colesterol tipo de reação química catalisada por enzimas da membrana interna da mitocôndria Essa síntese hormonal continua no REL Figuras 40 41 e 42 Lembrete Célula transportadora de íons como as células parietais do estômago relacionadas com transporte de íons H e Cl para dentro do órgão possuem muitas mitocôndrias o que é justificável pois o transporte é ativo Etapa da glicólise a glicose é degradada quebrada parcialmente no citoplasma e na ausência de oxigênio portanto tratase de um processo anaeróbico Há dez diferentes tipos de reações vide Bioquímica Nesta degradação formamse quatro ATPs porém como são gastos dois ATPs no processo o saldo será de dois ATPs quatro hidrogênios e dois ácidos pirúvicos dois piruvatossal Os dois piruvatos vão se dirigir para a matriz mitocondrial onde sofrerão processos de reações químicas Os quatro hidrogênios serão transportados por coenzimas para a membrana interna da mitocôndria Essas coenzimas são denominadas de NAD nicotinamida adenina dinucleotídeo e são em número de duas Cada NAD transporta dois hidrogênios Portanto o NAD oxidado passa para a forma NADH2 reduzido Como são quatro hidrogênios a representação fica 2NADH2 Os ATPs serão utilizados no citoplasma 66 Unidade I Etapa do ciclo de Krebs cada piruvato na matriz mitocondrial reage com a coenzimaa produzindo acetil COA dióxido de carbono CO2 e dois hidrogênios Se chegarem à matriz mitocondrial ácidos graxos estes também sofrerão reações químicas e se transformarão em acetil COA Este processo é denominado de betaoxidação processo que também ocorre nos peroxissomos Podese afirmar que o acetil COA é o ativador para o ciclo de Krebs o radical acetil é CH3CO Resumindo o ciclo de Krebs eou ciclo do ácido cítrico na matriz mitocondrial o acetil COA reage com o ácido oxalacético Desta reação formase o ácido cítrico que por sua vez solta a COA e perde um dióxido de carbono CO2 e dois hidrogênios se convertendo em ácido alfa cetoglutárico O acetil COA possuía dois carbonos enquanto o ácido oxalacético quatro carbonos Como ambos reagiram formando o ácido cítrico este possuirá seis carbonos Com a perda de um carbono do ácido cítrico na forma de dióxido de carbono constituiuse outro ácido com cinco carbonos denominado de alfacetoglutárico Este ácido após reações químicas também perde um carbono na forma de dióxido de carbono além de dois hidrogênios se convertendo em ácido succínico o qual passa a ter quatro carbonos Uma vez formado o ácido succínico com quatro carbonos com perda apenas de dois hidrogênios deste ácido formase um novo ácido o fumárico Este por sua vez ganha água e perde dois hidrogênios constituindo um novo ácido o málico o qual apenas vai perder dois hidrogênios transformandose em ácido oxalacético Este ácido com quatro carbonos na matriz mitocondrial reage novamente com acetilcoenzima A com dois carbonos constituindo novamente o ácido cítrico com seis carbonos É um ciclo o ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs Os hidrogênios serão captados pelo NAD e transportados para a membrana interna da mitocôndria Apenas os dois hidrogênios liberados quando da formação do ácido succínico serão transportados pelo FAD flavina adenina dinucleotídeo FADH2 Os dióxidos de carbono produzidos serão eliminados da célula e constituirão produtos finais da respiração No ciclo de Krebs há liberação de elétrons Esses elétrons são transportados pelo NAD e pelo FAD para uma cadeia respiratória Nessa cadeia respiratória há reações de oxirredução Os elétrons se unem aos prótons e ao oxigênio para formar água A energia desse processo oxidativo é usada na fosforilação oxidativa isto é para formar ATP a partir de ADP fósforo inorgânico Tanto na glicólise como no ciclo de Krebs quando o NAD e o FAD ficarem reduzidos isto é NADH e FADH haverá processos de reoxidação e estes se tornarão oxidados novamente NAD e FAD pois os elétrons foram transferidos para outro aceptor pegador de elétrons mantendo um estado de equilíbrio Na formação do acetil coenzima A afirmase que o processo é catalizado quem age são as enzimas no caso o piruvato desidrogenase Neste processo formase também NADH e o acetil se liga à coenzima A A coenzima A fica praticamente intacta contribuindo para anexar um grupo acetil no ácido oxalacético e para sintetizar o ácido cítrico Neste ciclo algumas substâncias que se formam são desviadas para servir de matériaprima para a síntese de outras substâncias orgânicas é o processo de anabolismo sínteses de aminoácidos de nucleotídeos e de gordura 67 CITOLOGIA As denominações com nome dos ácidos utilizadas no ciclo são substituídas pelas denominações dos sais correspondentes ácido málico por malato e assim sucessivamente Pois os ácidos são muito instáveis e formam sais de imediato Membrana interna Membrana externa Matriz mitocondrial Crista mitocondrial Grânulos Figura 39 Desenho estilizado da mitocôndria Nessa organela citoplasmática ocorre a produção da maior quantidade de ATP pois também há produção de ATP no citoplasma pela quebra da glicose processo denominado de glicólise Glicose Glicose Energia ADP ATP Energia Trabalho celular Figura 40 Representação do processo da glicólise quebra do açúcar glicose que ocorre no citoplasma da célula Neste processo são elaborados como produto final em relação às moléculas energéticas apenas dois trifosfatos de adenosina ATP 68 Unidade I A glicose e o ciclo de Krebs Ácido acético Ácido oxalacético Ácido cítrico Ácido pirúvico Composto de 5C CoenzimaA AcetilCOA Íons H e NAD 2H CO2 NAD Glicose Figura 41 Representação resumida do início do ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico NAD 2H ATP ATP ATP 2e 2e 2e 2e 2e 2e FAD Citoc b 2H 2H Citoc c Citoc a Citoc a3 H2O H212 O2 Figura 42 Representação do processo da cadeia respiratória e da produção de ATP fosforilação oxidativa Etapa cadeia respiratória e fosforilação oxidativa os hidrogênios liberados no processo da glicólise e do ciclo de Krebs serão utilizados para processos de obtenção de energia Esses hidrogênios são captados pelo NAD e pelo FAD os quais ficam reduzidos a NADH e FADH Essas moléculas reduzidas são redutores vão fornecer elétrons para a membrana interna da mitocôndria isto é para a cadeia respiratória Na cadeia respiratória os elétrons são transferidos hidrogênios de aceptor pegador para aceptor pegador até chegar no último aceptor da cadeia respiratória que é o oxigênio Neste encontro com o oxigênio formase a água Também neste momento do encontro com o oxigênio ocorre a ejeção de próton para o espaço intramembranoso depois para fora da mitocôndria indo para o citoplasma Esse oxigênio é proveniente do ar atmosférico da respiração A combinação dos elétrons hidrogênios com diferentes aceptores pegadores intermediários antes do encontro final com o oxigênio é o processo da cadeia respiratória Esses aceptores intermediários por exemplo são proteínas conhecidas por citocromos Esses aceptores apresentam o grupo heme possuem ferro O grupo heme permite a transferência de elétrons aceita elétrons e fica reduzido porque ganhou elétrons Este grupo ao doar o elétron para o oxigênio fica oxidado perdeu elétron Nesse processo de combinação dos hidrogênios com essas substâncias intermediárias há perda de energia que é pequena porém é utilizada para unir um grupo fosfato no ADP constituindose assim o ATP processo denominado de fosforilação oxidativa Os aceptores NAD FAD e citocromos ficam na membrana interna da mitocôndria Concluise que a cadeia respiratória na membrana interna da mitocôndria é um local de reações químicas de oxidação e de redução oxirredução O processo da fosforilação 69 CITOLOGIA oxidativa ocorre na presença de oxigênio Esse processo produz mais ATP do que o anaeróbico a glicólise Vide mais informações na disciplina de Bioquímica Há duas transformações de energia a primeira é a transformação química em elétrica e a segunda é a elétrica em química Quando ocorre a quebra da ligação entre dois átomos de carbono surge a energia elétrica a partir da energia química Assim na quebra do ácido cítrico liberando gás carbônico há perda de elétrons os quais serão captados pelo NAD que ficará reduzido Agora o NAD vai fornecer os elétrons para a membrana interna da mitocôndria para a cadeia respiratória ocorrendo a ejeção de prótons para fora da mitocôndria A Teoria Quimiosmótica afirma na passagem de elétron na cadeia respiratória ocorre uma ejeção de prótons da matriz para o espaço intramembranoso e para o citoplasma gerando um gradiente de H entre o interior da mitocôndria e o meio citoplasmático Esse gradiente de H mais o potencial da membrana plasmática somados resultam numa força prótonmotiva FPM força motora de prótons fpm Essa força faz os H voltarem para a matriz Como a membrana interna da mitocôndria é impermeável ao H ele só volta pela ação da enzima ATPase sintetase A função da cadeia respiratória é formar ATPs processo denominado de fosforilação oxidativa assim 1 molécula de NADH2 no início da cadeia respiratória vai produzir 3 ATP a partir de NADH2 l2 O2 3 ADP 3 PO4 H2O 3 ATP NAD 1 molécula de FADH2 no início da cadeia respiratória vai produzir 2 ATP a partir de FADH2 ½ O2 2 ADP 2 PO4 H2O 2 ATP FAD Em resumo C6H12O6 602 38 ADP 38 PO4 6 CO2 6 H2O 38 ATP Uma molécula de glicose se relaciona com a produção de 38 ATPs Uma molécula de glicose é correspondente a 180 gramas de carboidratos C6H12O6 possui seis carbonos doze hidrogênios e seis oxigênios O número atômico do carbono é igual a 12 assim 12 x 6 é igual a 72g o número atômico do hidrogênio é igual a 1 assim 1 x 12 é igual a 12g o número atômico do oxigênio é igual a 16 assim 16 x 6 é igual a 96g A soma de 72g12g96g180g de carboidrato CHO C6H12O6 602 38 ADP 38 Pi 6CO2 6H20 38ATPs Cada ATP produz 10000 Kcal Como são 38 ATPs 10000 x 38 ATPs 380000Kcal Uma glicose no aparelho calorímetro produz 690000 Kcal Como explicar a diferença entre 690000 380000 que é de 310000 kcal Essa perda ocorre na forma de calor Em resumo 70 Unidade I Glicólise 2ATP 2 ATP 2 NADH2 3 ATP na cadeia respiratória 6 ATP Na síntese do Acetil CoA 2 NADH2 3 ATP na cadeia respiratória 6 ATP No ciclo de Krebs 2 ATP 2 ATP 6 NADH2 3 ATP na cadeia respiratória 18 ATP 2 FADH2 2 ATP na cadeia respiratória 4 ATP Total de 38 ATP Nos animais hibernantes a oxidação não está acoplada à fosforilação resultando na formação de calor em vez de ATP Esse processo é dependente da presença de desviadores de prótons conhecidos por termogeninas que se assemelham à ATPsintetase mas que não podem gerar ATP Portanto mitocôndrias são as organelas das células animais que transformam energia química com o auxílio do oxigênio em ATP isto é a respiração celular não confundir com respiração pulmonar Já os cloroplastos existentes na célula vegetal convertem a energia solar em energia química processo este denominado de fotossíntese com produção de compostos orgânicos e liberação de oxigênio a partir de dióxido de carbono mais água Saiba mais SIVIERO F Biologia celular 1 ed São Paulo GenRoca 2013 Fermentação é um conjunto de reações químicas enzimáticas que resultam na produção de pequenas moléculas orgânicas compostos simples Nessas reações químicas há pequena liberação de energia São tipos de fermentação alcoólica lática e acética Quando ocorrer a fermentação da glicose há sua ativação pelo recebimento de dois PO4 e portanto a glicose passa a ser denominada de frutose 1 6 difosfato apresenta 6 carbonos e dois fosfatos Após essa etapa a frutose é quebrada originando duas moléculas de gliceraldeído 3 fosfato apresenta 3 carbonos e um fosfato Essa molécula agora formada permite o acoplamento de mais um fosfato e portanto passa a ser denominada de gliceraldeído 1 3 difosfato apresenta 3 carbonos e dois fosfatos Como são duas moléculas que se originaram temos então quatro fosfatos que serão transportados para quatro ADPs os quais formarão em conjunto 4 71 CITOLOGIA ATPs Os gliceraldeídos originaram o ácido pirúvico Na fermentação a quebra da glicose glicólise irá produzir 2 ATPs pois 2 ATPs foram usados para iniciar o processo Fermentação alcoólica é realizada por leveduras são fungos e por bactérias o açúcar origina álcool etílico mais dióxido de carbono açúcar álcool etílico CO2 Fermentação lática é realizada por bactérias o açúcar do leite origina o ácido lático açúcar do leite ácido lático Nas fibras musculares células estriadas esqueléticas dos mamíferos também pode ocorrer esse tipo de reação produzindo o ácido lático por falta de oxigenação correta motivo da câimbra Fermentação acética é realizada por bactérias o açúcar do vinho origina o ácido acético açúcar do vinho ácido acético No processo da fermentação processo sem a presença de oxigênio a cadeia respiratória fica inoperante porque não possui oxigênio Como se sabe o oxigênio é o último aceptor de hidrogênio Assim sem oxigênio os hidrogênios são transportados para o NAD e são devolvidos para o ácido pirúvico piruvato o qual se transforma em álcool etílico ácido lático e ácido acético Em outros compostos como na manteiga bactérias fermentam a gordura formando o ácido butírico produzindo o sabor gosto rançoso Bactérias fermentam a lactose produzindo o leite azedo Figura 43 C6H12O6 O II C OH I C O I C H3 OH I CH3 I CH3 Glicólise Ácido pirúvico Álcool etílico etanol 4H 4e 2CO2 2 C6H12O6 O II C OH I C O I C H3 O II C OH I H C OH I CH3 Glicólise Ácido pirúvico Ácido lático 4H 4e 2 2 Figura 43 Representações de reações químicas de processos de fermentação 72 Unidade I Resumo Células eucarióticas são constituídas por moléculas químicas Essas moléculas originamse dos nutrientes ingeridos no processo da alimentação portanto alimentação correta tem tudo a ver com a estrutura e o bom funcionamento celular Alimentação é o ato de alimentarse isto é o ato de consumir alimentos Nutrição é o conjunto de processos pelos quais um organismo utiliza a energia dos alimentos além de transformálos em componentes próprios para garantir seu desenvolvimento e sua manutenção Alimento é a fonte de matéria e de energia para o organismo Matéria é usada para construir o organismo e para repor o que ele consome Energia garante esses processos e é representada pela molécula energética ATP trifosfato de adenosina sintetizada nas mitocôndrias Boa ou má alimentação é influenciada por diversos fatores condição socioeconômica hábitos ignorânciacultura enquanto a nutrição é afetada pela quantidade e qualidade dos alimentos como também pelas condições metabólicas do organismo para aproveitálos Os alimentos podem ser classificados quanto à origem animal carne leite ovos manteiga queijo peixe iogurte vegetal frutas verduras azeite açúcar arroz feijão aveia milho cenoura ou mineral sal água Já os nutrientes são classificados conforme sua natureza com o carbono são os orgânicos e sem o carbono são os inorgânicos Com base em suas funções os alimentosnutrientes são assim classificados construtores ou plásticos utilizados na formação e reposição celular energéticos utilizados para obtenção da energia e os reguladores utilizados para manter em estado de normalidade as diferentes funções do organismo Os nutrientes orgânicos são encontrados exclusivamente nos vegetais e nos animais Os inorgânicos são de origem vegetal animal e mineral São exemplos de construtores as proteínas os minerais e a água de energéticos carboidratos e lipídeos e finalmente os reguladores vitaminas e sais minerais O valor nutritivo de um alimento é o poder que o alimento tem de nutrir um organismo normal Esse poder reflete as quantidades dos seus nutrientes assim como suas características químicas e físicas que podem favorecer ou dificultar seu aproveitamento pelo organismo O valor nutritivo varia conforme o tipo de alimento Um exemplo clássico é que um copo de leite tem maior valor nutritivo do que um copo de café A variedade de alimentos no processo de alimentação garante sem dúvida uma vida saudável Os alimentos citados a seguir apresentam bom valor 73 CITOLOGIA nutritivo leite ovos feijão soja ervilha amendoim aveia queijo entre muitos outros A digestão circulação e respiração são três funções envolvidas diretamente no processo da nutrição Assim a nutrição não depende apenas do sistema digestório A digestão possui etapas que envolvem fenômenos físicos como mastigação deglutição e peristaltismo e fenômenos químicos caracterizados por reações químicas insalivação quimificação e quilificação A circulação garante a distribuição dos nutrientes para todas as células e o transporte de resíduos até os órgãos de excreção rins e glândulas sebáceas e sudoríparas A maior parte dos nutrientes carboidratos aminoácidos minerais e vitaminas é absorvida no intestino O processo da respiração inspiração e expiração é traduzido pelo fenômeno fundamental denominado de respiração celular que ocorre dentro da célula mais precisamente na mitocôndria com produção de 36 moléculas de ATP Nesta organela citoplasmática ocorre a oxidação ou queima dos nutrientes É essa queimaoxidação que libera energia para formação do ATP mais gás carbônico e água Quando os nutrientes apresentarem por exemplo nitrogênio como os derivados das proteínas sua oxidaçãoqueima dá origem à amônia que é nociva ao organismo além de água e gás carbônico O fígado capta a amônia e a combina com o gás carbônico produzindo a ureia que será eliminada pelos rins Isto serve para dar uma ideia da organização de trabalho integrado realizado pelas células a homeostasia Em resumo os cinco grupos podem assim ser definidos a proteínas estruturam o corpo b glicídios ou carboidratos fornecem energia c lipídios formam reserva de energia d vitaminas reguladores e protetores e água e sais minerais a água compõe dois terços do organismo e os sais minerais são elementos constituintes fundamentais para a homeostasia São algumas fontes dos grupos de nutrientes proteínas carne aves peixe ovos leite queijo soja feijão lentilha grãodebico pinhão glicídios cereais arroz trigo aveia milho e seus derivados pão massas farinhas mingaus certas frutas como a banana raízes e tubérculos como beterraba mandioca batata lipídios as gordurasóleos Origem externa são os alimentos de origem animal banha toicinho manteiga e de origem vegetal óleo azeite abacate amendoim castanha coco Os lipídios de origem interna surgem do excesso de glicídios que ultrapassam a capacidade de armazenamento pelo fígado e assim são transformados em gordura pelo próprio fígado Vitaminas auxiliam as enzimas aumentando a velocidade das reações químicas As lipossolúveis são as vitaminas A D E e K e as hidrossolúveis são as vitaminas B e C Exemplos de sais minerais cálcio e fósforo que são encontrados no leite queijo casca de ovo castanhadopará e alimentos preparados com cal doce de abóbora ferro que é encontrado no fígado e rins caldo de carne e de galinha feijão lentilha requeijão carne ovos verduras de folhas verdeescuras e o iodo nos frutos do mar e no sal iodado Finalmente estudos comprovam que os compostos orgânicos proteínas constituem 74 Unidade I cerca de 20 da massa celular do ser humano já os lipídios fosfolipídios colesterol e triglicerídeos cerca de 2 As gorduras neutras nas células adiposas nos lipócitos são representadas pelos triglicerídeos e em algumas circunstâncias podem constituir até 95 da massa celular os carboidratos compostos de carbono hidrogênio e oxigênio possuem papel na nutrição celular representam 1 da massa e 3 a 6 nas fibras musculares estriadas esqueléticas Os compostos carboidratos são armazenados nas células na forma de um polímero da glicose o glicogênio revelado pela técnica citoquímicahistoquímica do PAS eou hematoxilina PAS PAS ácido periódico reativo de Schiff O pesquisador francês Jean Rostand chamou de a aventura do protoplasma a relação entre a membrana e o oxigênio que permitiu o surpreendente progresso da vida e do homem A membrana é a origem da vida pois tudo se passa obrigatoriamente por seu intermédio sua integridade condiciona a sobrevida Por ela passam todos os fenômenos vitais e sua alteração coloca em risco a célula e anuncia antecipadamente o enfraquecimento e o declínio do organismo inteiro Podese afirmar que são cinco as funções da membrana 1 barreira determina compartimentos distintos que impedem os conteúdos de se misturar 2 Lugar de intercâmbio é intermediário obrigatório das relações exteriores à célula como também entre as diferentes organelas intracelulares constituídas por membrana A membrana apresenta permeabilidade seletiva transportes passivo e ativo processos de endocitose e pinocitose 3 Estrutura elétrica é positiva externamente e negativa internamente e ainda mantém permanentemente uma diferença de concentração iônica em suas partes externa e interna Isto resulta numa polarização de membrana influindo por exemplo na propagação da condução nervosa 4 Local de transmissão de informação ocorre entre o meio externo e partes internas Os transmissores agem na membrana 5 Um elemento secretório efetua sínteses a partir de sua própria substância Quimicamente a membrana apresenta lipídeos e proteínas Há três tipos de transporte passivo difusão simples difusão facilitada e osmose No transporte ativo há o envolvimento de movimento molecular contra 75 CITOLOGIA um gradiente de concentração logo com gasto de energia Esse transporte é realizado por uma proteína com canal Algumas moléculas existentes na membrana atravessam a bicamada para realizar funções são moléculas de proteínas que são classificadas como proteínas transmembranas Estas se estendem através da bicamada lipídica deixando parte da sua molécula em ambos os lados São usadas como meios de transporte de moléculas para dentro ou para fora da célula As proteínas transmembranas que possuem a parte dentro da membrana plasmática são denominadas de proteína integral eou integrais Quando essas proteínas atravessam ultrapassam a membrana uma única vez são denominadas unipasso e quando várias vezes de multipasso Proteínas interligadas fornecem estabilidade para a membrana Proteínas receptoras são moléculas envolvidas na transdução de sinais Proteínas enzimáticas são moléculas com fisiologia para catalisar reações químicas internas em resposta a sinal externo A cobertura de carboidratos da membrana denominase glicocálice cuja função é de proteção mecânica e química isolando e favorecendo a ligação de moléculas caso típico é o processo da diapedese migração leucocitária de glóbulos brancos neutrófilos para o mecanismo de defesa As organelas citoplasmáticas portadoras de membrana são retículo endoplasmático granular ou rugoso retículo endoplasmático agranular ou liso Complexo de Golgi lisossomos peroxissomos e mitocôndrias Ribossomos não possuem membranas O citoplasma possui compostos inorgânicos e orgânicos e sua matriz é denominada de citossol contendo estes compostos os quais aí existem em perfeita homeostasia celular bom funcionamento celular No retículo endoplasmático granular ocorre a síntese das proteínas pelos ribossomos fixados em suas membranas como também sínteses de lipídios de membrana além de promoverem alterações na composição química das proteínas Já no retículo endoplasmático agranular sua principal função é na síntese de lipídios e de lipídios complexos como os esteroides Enquanto o retículo granular é desenvolvido em células produtoras de proteínas como as conjuntivas denominadas de plasmócitos e nas pancreáticas responsáveis pela síntese do suco pancreático o retículo agranular por exemplo é bem desenvolvido nas células das glândulas suprarrenais adrenais O complexo de Golgi além de ser um almoxarifado de materiais enviados pelo retículo endoplasmático também realiza alterações químicas nesses materiais geralmente proteínas Realiza a secreção de vesículas para o citoplasma com finalidades de secreção celular e da gênese lisossomal As organelas com membrana simples denominadas de lisossomos originamse do Golgi e relacionamse com o processo da digestão intracelular de macromoléculas Após processos de endocitose celular atuam portanto em processos de heterofagia e de autofagia 76 Unidade I Peroxissomos ou microcorpos são vesículas também de membrana simples que agem no metabolismo da digestão oxidativa de ácidos graxos possuem enzimas que realizam a destruição de peróxidos produtos do metabolismo como a água oxigenada As mitocôndrias são organelas de membrana dupla responsáveis por processos de transformação e produção de moléculas energéticas Essa energia produzida é utilizada pelas células para realizarem várias atividades como sínteses contrações movimentações transportes entre outras A origem dessa energia é da quebra tipo de ruptura gradual de ligações químicas covalentes de certas moléculas energéticas ácidos graxos açúcares como hexoses glicose A célula não pode usar diretamente esses nutrientes ácidos graxos e açucares precisa obter a energia contida neles que é o ATP adenosinatrifosfato É o ATP que as células usam como energia O processo de glicose anaeróbica ocorre no citoplasma da célula e na ausência de oxigênio é um processo pouco produtivo de produção de energia Neste processo uma molécula de glicose é transformada em duas moléculas de ATP por ação de enzimas existentes no citoplasma e sem usar oxigênio Quando as células adquiriram as mitocôndrias Teoria de Robertson desenvolveram outro processo de produção de energia só que em maior quantidade é o processo denominado de fosforilação oxidativa que ocorre dentro das mitocôndrias na presença de oxigênio portanto é um processo aeróbico em que uma molécula de glicose irá produzir 38 moléculas de ATP É bom ressaltar que as mitocôndrias também participam da produção de hormônios esteroides As mitocôndrias são organelas que apresentam duas membranas a externa lisa e a interna formando cristas Nestas há enzimas que participam da produção do ATP Na matriz mitocondrial área interna às cristas existem moléculas circulares de DNA as quais codificam proteínas para uso dentro das mitocôndrias Porém a maior porcentagem de proteínas mitocondriais é codificada pelo DNA ácido desoxiribonucléico do núcleo da célula produzida pelos ribossomos do citoplasma e depois transferidas por transporte ativo para o interior da mitocôndria Cabe ressaltar que o DNA mitocondrial é circular semelhante ao das células procarióticas bactérias como também dos cloroplastos das células vegetais e que em nossas células só há mitocôndrias maternas Fermentação é o conjunto de reações químicas enzimáticas que resultam na produção de pequenas moléculas orgânicas Nestas reações químicas há liberação de energia É um processo de respiração anaeróbica realizada por leveduras e por certas bactérias que consiste num tipo de degradação parcial tipo de quebra incompleta da glicose a qual não é totalmente degrada em CO2 e H2O O processo termina com compostos orgânicos em cujas cadeias de carbono se encerra certa quantidade residual de calorias que não foi aproveitada 77 CITOLOGIA Exercícios Questão 1 Enade 2011 Uma das funções essenciais da divisão celular em eucariotos complexos é a de repor células que morrem Nos seres humanos bilhões de células morrem todos os dias e basicamente a morte celular pode ocorrer por dois processos morfologicamente distintos necrose e apoptose Considerando que a distinção entre eles é de especial importância no diagnóstico de doenças avalie as afirmações abaixo I Na apoptose os restos celulares são fagocitados pelos macrófagos teciduais II Como processos ativos tanto a apoptose quanto a necrose requerem reservas de ATP III Na necrose ocorre extravasamento de substâncias contidas nas células o que resulta em um processo inflamatório IV Tanto o mecanismo de necrose como o da apoptose envolvem a degradação do DNA e das proteínas celulares É correto apenas o que se afirma em A I B II C I e III D II e IV E III e IV Resposta correta alternativa C Análise das afirmativas I Afirmativa correta Justificativa a figura a seguir ilustra o processo de apoptose Durante esse processo há uma retração da célula e condensação da cromatina junto à carioteca Em seguida a membrana celular forma prolongamentos em forma de bolhas e ocorre fragmentação do núcleo As bolhas membranosas aumentam em quantidade e tamanho e se rompem abrigando em seu interior o conteúdo celular Essas bolhas membranosas destacadas contendo organelas e fragmentos 78 Unidade I nucleares são denominadas corpos apoptóticos Ao final do processo os corpos apoptóticos são fagocitados por macrófagos teciduais Célula préapoptótica Célula em início de apoptose Célula em fase final de de apoptose Bolhas membranosas Corpos apoptóticos Fragmentos nucleares II Afirmativa incorreta Justificativa a apoptose é um processo ativo uma vez que requer reservas de ATP em suas etapas iniciais No entanto ao contrário do que diz a afirmativa a necrose não é um processo ativo pois é um fenômeno degenerativo que se instala justamente quando há depleção total de ATP III Afirmativa correta Justificativa a figura a seguir ilustra o processo de necrose Após a ocorrência da injúria a célula passa por aumento de volume desorganização do citoplasma e agregação da cromatina Simultaneamente a integridade da membrana celular é perdida o que leva à ruptura da célula e extravasamento de seu conteúdo Esse conteúdo extravasado causa dano às células vizinhas e uma reação inflamatória no local Célula normal Aumento do volume celular Rompimento da menbrana e liberação do conteúdo celular IV Afirmativa incorreta Justificativa durante a apoptose ocorre a ativação de enzimas que de fato degradam o DNA nuclear e as proteínas citoplasmáticas Esse tipo de degradação não ocorre durante a necrose Questão 2 Enade 2005 Uma cultura de células de levedura foi tratada durante 14 horas com brometo de etídio Essa substância inativou o DNA mitocondrial das células e consequentemente suas mitocôndrias tornaramse nãofuncionais Esperase que as leveduras assim tratadas A adaptemse passando a realizar fosforilação oxidativa 79 CITOLOGIA B morram porque são incapazes de produzir ATP C sobrevivam porque podem realizar quimiossíntese D morram porque são incapazes de fazer fermentação E sobrevivam porque são capazes de realizar glicólise Resolução desta questão na plataforma