Citoplasma

Citoplasma

citoplasma - Wikilingue - Encydia

Desenho esquemático de uma célula com seus respectivos orgánulos.
(1) Nucléolo (2) Núcleo celular (3) Ribosoma (4) Vesículas de secreción (5) Retículo endoplasmático rugoso (6) Aparelho de Golgi (7) Citoesqueleto (8) Retículo endoplasmático liso (9) Mitocondria (10) Vacuola (11) Citoplasma (12) Lisosoma (13) Centríolo

O citoplasma é a parte do protoplasma que, em uma célula eucariota, se encontra entre o núcleo celular e a membrana plasmática.^{[1] [2]} Consiste em uma emulsión coloidal muito fina de aspecto granuloso, o citosol ou hialoplasma, e em uma diversidade de orgánulos celulares que desempenham diferentes funções.

Sua função é albergar os orgánulos celulares e contribuir ao movimento dos mesmos. O citosol é a sede de muitos dos processos metabólicos que se dão nas células.

O citoplasma divide-se em ocasiões em uma região externa gelatinosa, próxima à membrana, e implicada no movimento celular, que se denomina ectoplasma; e uma parte interna mais fluída que recebe o nome de endoplasma e onde se encontram a maioria dos orgánulos.^[3] O citoplasma encontra-se nas células procariotas bem como nas eucariotas e nele se encontram vários nutrientes que conseguiram atravessar a membrana plasmática, chegando desta forma aos orgánulos da célula.

O citoplasma das células eucariotas está subdividido por uma rede de membranas conhecidas como retículo endoplasmático (liso e rugoso) que servem como superfície de trabalho para muitas de suas actividades bioquímicas.

O retículo endoplasmático rugoso está presente a todas as células eucariotas (inexistente nas procariotas)^[4] e predomina naquelas que fabricam grandes quantidades de proteínas para exportar. É contínuo com a membrana externa da envoltura nuclear, que também tem ribosomas aderidos.

Citoesqueleto

No citoplasma existe uma rede de filamentos proteicos, que lhe conferem forma e organização interna à célula e permitem seu movimento.^[5] A estes filamentos denomina-se-lhe citoesqueleto. Existem vários tipos de filamentos:

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

A sua vez, estas estruturas mantêm uma relação com as proteínas, e originam outras estruturas mais complexas e estáveis. Assim mesmo, são responsáveis pelo movimento citológico.

Citoesqueleto de fibroblastos do embrião de um rato.

Citosol

O médio intracelular está formado por uma solução líquida denominada hialoplasma ou citosol. Os orgánulos estão contidas em uma matriz citoplasmática. Esta matriz é a denominada citosol ou hialoplasma. É um material acuoso que é uma solução ou suspensão de biomoléculas vitais celulares. Muitos processos bioquímicos, incluindo a glucólisis, ocorrem no citosol.

Em uma célula eucariota, pode ocupar entre um 50% a um 80% do volume da célula. Está composto aproximadamente de 70% de água enquanto o resto de seus componentes são moléculas que formam uma dissolução coloidal. Estas moléculas costumam ser macromoléculas.

Ao ser um líquido acuoso, o citosol carece de forma ou estrutura estáveis, conquanto, transitoriamente, pode adquirir dois tipos de formas:

• Uma forma com consistência de gel.
• O estado sol, de consistência fluída.

As mudanças na forma do citosol devem-se às necessidades temporárias da célula com respeito ao metabolismo, e joga um importante papel na locomoción celular.^[5]

Orgánulos

O citoplasma compõe-se de orgánulos com diferentes funções. Entre os orgánulos mais importantes encontram-se os ribosomas, as vacuolas e mitocondrias. A cada orgánulo tem uma função específica na célula e no citoplasma. O citoplasma possui uma parte do genoma do organismo. Apesar de que a maior parte se encontre no núcleo, alguns orgánulos, entre eles as mitocondrias ou os cloroplastos, possuem uma verdadeira quantidade de DNA.^{[6] [7]}

Ribosomas

Estrutura de um ribosoma. As subunidades maior (1) e menor (2) estão unidas.

Os ribosomas são gránulos citoplasmáticos encontrados em todas as células, e medem ao redor de 20 nm. São portadores, ademais, de ARN ribosómico.

A síntese de proteínas tem lugar nos ribosomas do citoplasma.^[8] Os ARN mensageiros (ARNm) e os ARN de transferência (ARNt) sintetizam-se no núcleo, e depois transmitem-se ao citoplasma como moléculas independentes. O ARN ribosómico (ARNr) entra no citoplasma em forma de uma subunidad ribosomal. Dado que existem dois tipos de subunidades, no citoplasma unem-se as duas subunidades com moléculas ARNm para formar ribosomas completos activos.^[9]

Os ribosomas activos podem estar suspensos no citoplasma ou unidos ao retículo endoplásmico rugoso.^[10] Os ribosomas suspendidos no citoplasma têm a função principal de sintetizar as seguintes proteínas:

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

O ribosoma consta de duas partes, uma subunidad maior e outra menor; estas saem do núcleo celular por separado.^[11] Por experimentación pode-se induzir que se mantêm unidas por ónus, já que ao se baixar a concentração de Mg +2, as subunidades tendem a se separar.

Lisosomas

Os lisosomas são vesículas esféricas,^[12] dentre 0,1 e 1 μm de diâmetro. Contêm ao redor de 50 enzimas, geralmente hidrolíticas, em solução ácida; as enzimas precisam esta solução ácida para um funcionamento óptimo.^[13] Os lisosomas mantêm separadas a estas enzimas do resto da célula, e assim previnem que reajam quimicamente com elementos e orgánulos da célula.

Os lisosomas utilizam suas enzimas para reciclar os diferentes orgánulos da célula,^[13] englobándolas, digiriéndolas e libertando seus componentes no citosol. Este processo denomina-se autofagia, e a célula digiere estruturas próprias que não são necessárias. O material fica englobado por vesículas que provem do retículo endoplásmico e do aparelho de Golgi formando um autofagosoma. Ao unir-se ao lisosoma primário forma um autofagolisosoma e segue o mesmo processo que no anterior caso.

Na endocitosis os materiais são recolhidos do exterior celular e englobados mediante endocitosis pela membrana plasmática, o que forma um fagosoma. O lisosoma une-se ao fagosoma formando um fagolisosoma e verte seu conteúdo neste, degradando as substâncias do fagosoma. Uma vez hidrolizadas as moléculas utilizáveis passam ao interior da célula para entrar em rotas metabólicas e o que não é necessário para a célula se elimina fora desta por exocitosis .

Os lisosomas também vertem suas enzimas para afora da célula (exocitosis) para degradar, ademais, outros materiais.

Em vista de suas funções, sua presença é elevada em glóbulos brancos, como estes têm a função de degradar corpos invasores.

Vacuolas

A vacuola é um saco de fluídos rodeado de uma membrana. Na célula vegetal, a vacuola é uma sozinha e de tamanho maior; em mudança, na célula animal, são várias e de tamanho reduzido. A membrana que a rodeia se denomina tonoplasto. A vacuola da célula vegetal tem uma solução de sais minerales, açúcares, aminoácidos e às vezes pigmentos como a antocianina.

A vacuola vegetal tem diversas funções:

• Os açúcares e aminoácidos podem actuar como um depósito temporário de alimento.
• As antocianinas têm pigmentación que dá cor aos pétalos.
• Geralmente possuem enzimas e podem tomar a função dos lisosomas.

A função das vacuolas na célula animal é actuar como um lugar onde se armazenam proteínas;^[14] estas proteínas são guardadas para seu uso posterior, ou mais bem para sua exportação fora da célula mediante o processo de exocitosis. Neste processo, as vacuolas fundem-se com a membrana e seu conteúdo é transladado para afora da célula. A vacuola, ademais, pode ser usada para o processo de endocitosis; este processo consiste em transportar materiais externos da célula, que não são capazes de passar pela membrana, dentro da célula.^[15]

Retículo endoplasmático

O retículo endoplasmático é um complexo sistema e conjunto de membranas conectadas entre si,^[16] que forma um esqueleto citoplásmico. Formam um extenso sistema de canais e mantêm unidos aos ribosomas. Sua forma pode variar, já que sua natureza depende do arranjo de células, que podem estar comprimidas ou organizadas de forma solta.

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

É um conjunto de cavidades fechadas de forma muito variável: lâminas alisadas, vesículas globulares ou canos de aspecto sinuoso. Estes se comunicam entre si e formam uma rede contínua separada do hialoplasma pela membrana do retículo endoplasmático. Em consequência, o conteúdo do líquido do citoplasma fica dividido em duas partes: o espaço luminar ou cisternal conteúdo no interior do retículo endoplasmático e o espaço citosólico que compreende o exterior do retículo endoplasmático.^[5]

Suas principais funções incluem:

• Circulação de substâncias que não se libertam ao citoplasma.
• Servir como área para reacções químicas.
• Síntese e transporte de proteínas produzidas pelos ribosomas adosados a seus membranas (RER unicamente).
• Glicosilación de proteínas (RER unicamente).
• Produção de lípidos e esteroides (REL unicamente).
• Proveer como um esqueleto estrutural para manter a forma celular.

Retículo endoplasmático rugoso

Quando a membrana está rodeada de ribosomas, se lhe denomina retículo endoplasmático rugoso (RER).^[17] O RER tem como função principal a síntese de proteínas, e é precisamente por essa razão que se dá mais em células em crescimento ou que segregan enzimas.^[18] Do mesmo modo, um dano à célula pode fazer que tenha um incremento na síntese de proteínas, e que o RER tenha formação, previsto que se precisam proteínas para consertar o dano.

As proteínas transformam-se e deslocam a uma região do RER, o aparelho de Golgi. Nestes corpos sintetizam-se, ademais, macromoléculas que não incluem proteínas.

Retículo endoplasmático liso

Na ausência de ribosomas, denomina-se-lhe retículo endoplasmático liso (REL). Sua função principal é a de produzir os lípidos da célula, concretamente fosfolípidos e colesterol, que depois passam a fazer parte das membranas celulares.^[13] O resto de lípidos celulares (ácidos grasos e triglicéridos) sintetizam-se no seio do citosol; é por essa mesma razão que é mais abundante em células que tenham secreciones relacionadas, como, por exemplo, uma glándula sebácea. É escasso, no entanto, na maioria das células.^[5]

Aparelho de Golgi

O aparelho de Golgi, nomeado por quem descobriu-o, Camillo Golgi, têm uma estrutura similar ao retículo endoplasmático; mas é mais compacto. Está composto de sacos de membrana de forma discoidal e está localizado cerca do núcleo celular.^[5]

Um dictiosoma é o nome ao que se lhe dá à cada pilha de sacos. Medem ao redor de 1 µm de diâmetro e agrupa umas 6 cisternas, ainda que nos eucariotas inferiores seu número pode chegar a 30. Nas células eucarióticas, o aparelho de Golgi encontra-se mais ou menos desenvolvido, segundo a função que desempenhem. Na cada caso o número de dictiosomas varia desde uns poucos até numerosos.

Diagrama do sistema endomembranoso de uma célula eucariota.

O aparelho de Golgi está formado por uma ou mais séries de cisternas ligeiramente curvas e alisadas limitadas por membranas, e a este conjunto conhece-se como empilhamento de Golgi ou dictiosoma.^[19] Os extremos da cada cisterna estão dilatados e rodeados de vesículas que ou se fundem com este comportamento, ou se separam do mesmo mediante gemación.^[20]

O aparelho de Golgi está estruturalmente e bioquímicamente polarizado. Tem duas caras diferentes: a cara cis, ou de formação, e a cara trans, ou de maduración.^[21] A cara cis localiza-se cerca das membranas do RE. Seus membranas são finas e sua composição é similar à das membranas do retículo. Ao redor dela se situam as vesículas de Golgi, denominadas também vesículas de transição, que derivam do RE. A cara trans costuma estar cerca da membrana plasmática. Seus membranas são mais grossas e assemelham-se à membrana plasmática. Nesta cara localizam-se umas vesículas maiores, as vesículas secretoras.^[5]

Suas funções são variadas:

• Modificação de substâncias sintetizadas no RER:^[22] no aparelho de Golgi transformam-se as substâncias procedentes do RER. Estas transformações podem ser agregaciones de restos de carbohidratos para conseguir a estrutura definitiva ou para ser proteolizados e assim adquirir sua conformación activa. Por exemplo, no RER das células acinosas do páncreas sintetiza-se a proinsulina que devido às transformações que sofre no aparelho de Golgi, adquirirá a forma ou conformación definitiva da insulina. As enzimas que se encontram no interior dos dictiosomas são capazes de modificar as macromoléculas mediante glicosilación (adição de carbohidratos) e fosforilación (adição de fosfatos ). Para isso, o aparelho de Golgi transporta certas substâncias como nucleótidos e açúcares ao interior do orgánulo desde o citoplasma. As proteínas também são marcadas com sequências sinal que determinam seu destino final, como por exemplo, a manosa-6-fosfato que se acrescenta às proteínas destinadas aos lisosomas.

• Produzir glicoproteínas requeridas na secreción ao acrescentar um carbohidrato à proteína.

• Produzir enzimas secretoras, como enzimas digestivas do páncreas: as substâncias atravessam todos os sáculos do aparelho de Golgi e quando chegam à cara trans do dictiosoma, em forma de vesículas de secreción, são transportadas a seu destino fora da célula, atravessando a membrana citoplasmática por exocitosis. Um exemplo disto são os proteoglicanos que conformam a matriz extracelular dos animais. O aparelho de Golgi é o orgánulo de maior síntese de carbohidratos. Disto encarregar-se-ão as enzimas do Golgi por médio de um residuo de xilosa. Outra forma de marcar uma proteína pode ser por médio da sulfatación de uma sulfotransferasa, que ganha uma molécula de azufre de um donador denominado PAPs. Este processo tem lugar nos GAGs dos proteoglicanos bem como nos núcleos das proteínas. Este nível de sulfatación é muito importante para os proteoglicanos etiquetando funções e dando um ónus neto negativa ao proteoglicano.

• Segregar carbohidratos como os usados para restaurar a parede celular.
• Transportar e armazenar lípidos.
• Formar lisosomas primários.

Esquema de uma mitocondria. (1) membrana interna (2) membrana externa (3) espaço entre membranas (4) matriz

Mitocondria

A mitocondria é um orgánulo que pode ser achado em todas as células eucariotas, ainda que em células muito especializadas podem estar ausentes. O número de mitocondrias varia segundo o tipo celular,^[23] e seu tamanho é geralmente dentre 5 μm de longo e 0,2 μm de largo.

Estão rodeadas de uma membrana dupla.^[23] A mais externa é a que controla a entrada e saída de substâncias dentro e fora da célula e separa o orgánulo do hialoplasma. A membrana externa contém proteínas de transporte especializadas que permitem o passo de moléculas desde o citosol para o interior do espaço intermembranoso.^[24]

As membranas da mitocondria constituem-se de fosfolípicos e proteínas.^[23] Ambos materiais se unem formando um retículo lípido proteico. As mitocondrias têm diferentes funções:

• Oxidación do piruvato a CO2m acoplada à redução dos portadores electrónicos nad+ e fad (a nadh e fadh2)
• Transferência de elétrons desde o nadh e fadh2 ao ou2, acoplada à geração de força protón-motriz
• Utilização da energia armazenada no gradiente electroquímico de protones para a síntese de ATP pelo complexo f1 f0.

A membrana interna está dobrada para o centro, dando lugar a extensões denominadas cristas, algumas das quais se estendem a todo o longo do orgánulos.^[24] Sua função principal é ser principalmente a área onde os processos respiratórios têm lugar. A superfície dessas cristas têm gránulos em sua longitude.

O espaço entre ambas membranas é o espaço intermembranoso. O resto da mitocondria é a matriz.^[25] É um material semi-rígido que contém proteínas, lípidos e escasso DNA.

Matriz

A matriz consta de uma composição de material semifluido. Tem uma consistência de gel devido à presença de uma elevada concentração de proteínas hidrosolubles, e conforma-se de 50% de água e inclui:

• Moléculas de DNA (o DNA mitocondrial), duplo e circular, que contém informação para sintetizar um bom número de proteínas mitocondriales.
• Moléculas de ARN mitocondrial formando os mitorribosomas, diferentes do resto dos ribosomas celulares.
• Ribosomas (os mitorribosomas), que se localizam tanto livres como adosados à membrana mitocondrial interna. São semelhantes aos ribosomas bacterianos.
• Iones, calcio e fosfato, ADP, ATP, coenzima-A e grande quantidade de enzimas.^[5]

Membrana interna

Esta membrana da mitocondria tem uma superfície maior devido às cristas mitocondriales. Tem uma maior riqueza de proteínas que outras membranas celulares. Entre seus lípido não há colesterol, e é rica em um fosfolípido pouco frequente, a cardiolipina.^[5]

Suas proteínas são variadas, mas distinguem-se:

• As proteínas que formam a corrente que transporta os elétrons até o oxigénio molecular (corrente respiratória)
• Um complexo enzimático, a ATP-sintasa, que cataliza a síntese de ATP e está formada por três partes: Uma esfera de uns 9 nm de diâmetro. É a parte catalítica do complexo e denomina-se factor F.
• As proteínas transportadoras, que permitem o passo dos iones e moléculas através da membrana mitocondrial interna, bastante impermeable ao passo dos iones.

Membrana externa

A membrana externa da mitocondria tem parecido a outras membranas celulares, em especial à do retículo endoplasmático. Entre seus componentes sobresaltan:^[5]

• Proteínas, que formam grandes "canais acuosos ou porinas", o que a faz muito permeable, ao invés do que ocorre com a membrana mitocondrial interna.
• Enzimas, como as que activam os ácidos grasos para que sejam oxidados na matriz.

Espaço intermembranoso

Sua composição é parecida à do hialoplasma. Entre suas funções existem:^[5]

• Oxidaciones respiratórias.
• Síntese de proteínas mitocondriales. Esta função realiza-se do mesmo modo que a síntese de proteínas no hialoplasma.

Peroxisomas

Estrutura básica de um peroxisoma.

Os peroxisomas (ou microcuerpos) são corpos com membrana, esféricos, com um diâmetro dentre 0,5 e 1,5 μm. Formam-se por gemación a partir do retículo endoplasmático liso. Além de ser granulares, não têm estrutura interna. Têm um número de enzimas metabólicamente importante, em particular a enzima catalasa, que cataboliza a degradação de peróxido de hidrógeno. Devido a isto se lhes dá o nome de peroxisomas. A degradação de peróxido de hidrógeno é representada em uma equação.

Levam a cabo reajas de oxidación que não produzem directamente energia utilizável pelo resto da célula (não geram ATP).^[25] Nos peroxisomas também se degradam purinas, e nas plantas, intervêm na fotorrespiración. Também se sintetiza água oxigenada (H₂Ou₂), e é metabolizada dentro do peroxisoma.

Bibliografía

• Glenn e Susan Toole (1999). Biology for Advanced Level, Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd. ISBN 0-7487-3957-2.
• C J Clegg, D G Mackean (2000). Advanced Biology: Principles and Applications, Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd. ISBN 978-0-7195-7670-6.

Referências

Enlaces externos

Wikcionario

• Wikcionario tem definições para citoplasma.

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