Videoaula: Célula eucarionte

Células eucariontes são as unidades estruturais que compõem todos os organismos multicelulares. As plantas, os animais e até os seres humanos são todos compostos pela mesma estrutura básica - a célula. Mas como os organismos multicelulares, compostos por uma mesma estrutura celular, podem ser tão diferentes uns dos outros? Bem, diferentes estruturas presentes dentro de cada célula fazem com que elas sejam diferentes. É o que diferencia as células musculares das células dos olhos, responsáveis por detectar as cores. A função de cada célula define sua estrutura. Lembre-se que primeiro vem a função, depois a forma.

Hoje vamos voltar para os conceitos básicos e estudar a célula eucarionte.

Bem, como é que os tecidos e as células que compõem os diferentes órgãos são tão diferentes e, ao mesmo tempo, são todos formados pelas mesmas células eucariontes? O segredo está nas estruturas que são encontradas dentro dessas células, conhecidas como organelas. As organelas são as mesmas em todas as células eucariontes, mas elas estão presentes em diferentes quantidades e combinações. E é isso o que vamos ver hoje.

As células eucariontes dos seres humanos são muito variáveis. Nós já sabemos que existem quatro tipos de tecidos - epitelial, nervoso, muscular e conjuntivo. Todas as células desses tecidos são eucariontes, mas cada uma tem uma estrutura diferente dependendo da sua função, e mesmo em um único tecido existem células com diferentes especializações.

Células eucariontes de vários tipos e funções se juntam para formar os tecidos, que por sua vez se juntam para formar os órgãos. Quando todos esses órgãos agem em conjunto, somos capazes de manter a homeostase, ou seja, a manutenção do ambiente interno do organismo em um estado funcional constante. Mas a manutenção da homeostase depende bastante de cada uma dessas células eucariontes operando e exercendo suas funções corretamente. 

Ao longo dessa videoaula vamos ver as características comuns a todas as células eucariontes. Vamos ver a membrana plasmática que envolve a célula, e o fluido no seu interior, chamado de citoplasma. Também vamos dar uma olhada na organização e na forma das organelas, tais como a mitocôndria, o retículo endoplasmático e as organelas digestivas conhecidas como lisossomos. Depois vamos estudar o núcleo, para ver o que há dentro do envelope nuclear, e por fim vamos analisar o citoesqueleto celular, que fornece sustentação para manter a integridade celular.

Ok, então vamos começar com a estrutura mais externa - a membrana plasmática.

Todas as células eucariontes contém uma membrana plasmática que envolve o citoplasma e o núcleo, com exceção das hemácias, que são anucleadas, ou seja, não possuem núcleo. Essa membrana celular forma uma barreira importante entre o ambiente interno e o ambiente externo. A membrana plasmática é composta por uma camada dupla de fosfolipídeos, com duas camadas hidrofílicas de fosfato voltadas para a parte externa da membrana, enquanto uma cadeia lipídica hidrofóbica se projeta internamente a partir de cada camada de fosfato. A composição única da membrana faz com que ela tenha uma permeabilidade seletiva - uma característica importante para manter os ambientes interno e externo da célula.

A dupla camada de fosfolipídeos é permeável a pequenas moléculas, tais como oxigênio, dióxido de carbono, água e substâncias lipossolúveis. É o caso dos esteroides, que são lipossolúveis e passam diretamente pela membrana. Todas as outras moléculas têm que ser transportadas ativamente para dentro da célula. Algumas dessas moléculas são transportadas através de um canal proteico, como esse aqui, formado por uma proteína integral de membrana. Uma proteína integral é uma proteína incorporada na camada dupla de lipídeos, possuindo uma superfície interna e uma superfície externa. Elas também podem agir como receptores ou âncoras para componentes estruturais internos. Outras moléculas são transportadas para dentro da célula através de endocitose - um método no qual uma célula viva absorve uma partícula através da invaginação da sua membrana, formando um vacúolo. 

Existem algumas proteínas menores inseridas na membrana plasmática, tais como essa aqui. Elas são chamadas de proteínas periféricas, e se ligam à membrana plasmática de forma transitória para transmitir mensagens à célula. Elas podem abrir um canal proteico ou regular a sinalização celular. O tipo de proteína presente na superfície celular também depende do tipo de célula e da sua função.

De acordo com a função da célula, a membrana plasmática pode conter estruturas especializadas. Por exemplo, células que promovem absorção, tais como as que revestem o intestino, têm pregas na sua membrana plasmática, aumentando a sua área de superfície em contato com o ambiente externo. Essas extensões da membrana plasmática que estão destacadas agora são chamadas de microvilosidades.

Outro tipo de projeção que se estende a partir da membrana celular é o cílio. Nós temos dois tipos de cílios aqui. Os cílios não móveis, ou primários, são encontrados em quase todos os tipos de células humanas e geralmente têm uma função sensitiva. Normalmente só encontramos um cílio em cada célula. Os cílios móveis, por outro lado, estão presentes em grandes números e se movimentam de forma coordenada. Podemos encontrá-los na traqueia, por exemplo, movimentando o muco pela via aérea.

Um outro tipo de projeção móvel é o flagelo. Ele é bem maior que um cílio, e sua principal função é movimentar a célula propriamente dita, em vez de materiais na sua superfície. Você provavelmente está bem familiarizado com esse exemplo aqui: a cauda de um espermatozoide é, na verdade, um flagelo.

Vamos seguir em frente com as estruturas internas da célula eucarionte. Aqui podemos ver essa substância gelatinosa chamada de citosol. O citosol forma parte do citoplasma, juntamente com água, sais e proteínas. Todos os outros elementos da célula estão suspensos no citosol, dentro da membrana plasmática. Sua natureza gelatinosa permite a movimentação das organelas celulares e fornece um meio de sustentação para que todas as funções da célula sejam realizadas.

Bem, se dentro da membrana plasmática só temos água e alguns sais e proteínas, o que dá à célula o seu formato? A resposta para essa pergunta é: o citoesqueleto. Espere. Citoplasma? Citoesqueleto? O que significa esse tal de “cito” sobre o qual falamos tanto? Bem, “cito” vem da palavra grega “kytos”, que quer dizer vaso ou recipiente. Nos dias de hoje, usamos o prefixo “cito” para nos referirmos à célula, que provavelmente é o recipiente mais importante do nosso corpo.

Agora que sabemos que “cito” significa “célula”, faz sentido que a substância que dá sustentação e estrutura à célula seja chamada de citoesqueleto. Numa célula típica, o citoesqueleto é constituído por três tipos diferentes de fibras, cada uma com um papel diferente de sustentação. 

Todos os três tipos são, na verdade, filamentos proteicos que se estendem por todo o citoplasma da célula. Primeiramente temos os microfilamentos, o tipo mais fino. Eles são compostos por actina e são encontrados nas regiões periféricas da célula, dando a ela seu formato. Também estão envolvidos na movimentação celular, então não é surpresa que os microfilamentos estejam presentes em maior abundância nas células móveis. O formato da actina pode ser influenciado por uma variedade de proteínas ligantes. É importante observar que a miosina é um outro tipo importante de filamento motor, encontrada principalmente nas células musculares. 

O segundo tipo de filamento do citoesqueleto é o filamento intermediário. Os filamentos intermediários são mais espessos do que os microfilamentos, e estão associados à parede celular, estando inclusive incorporados a ela. Eles estão envolvidos na estabilização do formato da célula e fornecem uma ancoragem na qual outras estruturas podem se fixar. 

E, finalmente, os microtúbulos, que são grandes tubos ocos formados por tubulina. Eles são encontrados na maioria das células, exceto nas hemácias. Sua função principal é guiar o movimento dos cromossomos durante a mitose. Eles também são encontrados nos cílios - aquelas projeções de superfície sobre as quais falamos mais cedo, que se movimentam para frente e para trás para movimentar a matriz extracelular ao longo da superfície externa da célula - e nos flagelos, aquelas projeções longas na superfície celular que a ajudam na locomoção. 

Os centríolos são estruturas tubulares das células eucariontes, particularmente das células animais. Assim como os microtúbulos, eles são formados pela proteína tubulina. A principal função do centríolo é organizar os fusos de fibras durante a divisão celular. Uma outra função dos centríolos é formar microtúbulos para os cílios e flagelos. 

Os microtúbulos se estendem a partir de um par de centríolos chamados em conjunto de centrossomo. Durante a mitose, o centrossomo se duplica, e cada um dos novos centrossomos migra para um polo da célula. Eles desempenham um papel importante, guiando os cromossomos e as organelas para cada uma das células-filhas. 

Ok, agora vamos falar sobre as organelas que ficam flutuando no citoplasma da célula. Vamos começar com a maior delas: o núcleo.

A maioria das células contém um único núcleo. Mas há algumas exceções, como as células musculares cardíacas ou esqueléticas, que contêm vários núcleos e, por isso, são chamadas de multinucleadas. Já as hemácias são o oposto: elas são anucleadas, ou seja, não possuem nenhum núcleo. 

O núcleo é tipo uma célula dentro de uma célula. Ele tem uma barreira membranosa ao seu redor e é repleto de estruturas menores suspensas em uma matriz. A membrana que envolve o núcleo é chamada de envelope nuclear. Essa membrana é constituída por uma membrana externa e uma membrana interna, separadas por um espaço perinuclear. A camada externa é contínua como a rede de retículo endoplasmático, com vários ribossomos aderidos. A camada interna contém suas próprias proteínas integrais específicas. 

Além disso, associada à membrana nuclear interna, vemos a lâmina nuclear, uma rede de filamentos que sustenta a integridade e o formato do núcleo. Ao redor da superfície do núcleo, as membranas interna e externa se fundem em alguns pontos, criando orifícios no envelope nuclear chamados de poros nucleares. Esses poros permitem a passagem de metabólitos, macromoléculas e subunidades ribossomais entre o núcleo e o citoplasma.

A maior parte do núcleo é composta por uma massa de material genético chamada de cromatina. O DNA, o RNA e as proteínas estão todos armazenados de forma bem compacta na cromatina, que fica suspensa na matriz nuclear. As histonas são as proteínas mais abundantes, e é ao redor delas que os filamentos de DNA se enrolam, formando complexos espiralados de cromatina. A cromatina ainda pode ser classificada em heterocromatina, que representa um complexo altamente condensado de material genético não codificante, e a eucromatina, uma região menos condensada de cromatina que corresponde a regiões em transcrição ativa. Durante a divisão celular, a cromatina se condensa ainda mais, formando os cromossomos.

Cada núcleo contém um ou mais nucléolos. O nucléolo está envolvido com a síntese de RNA ribossomal e ribossomos. Durante a fase de intérfase do ciclo celular ele aparece como uma estrutura densa, mas se desintegra durante a divisão celular.

Agora que já vimos algumas das maiores estruturas da célula, vamos ver o que mais podemos encontrar envolto pela membrana celular. Vamos começar com o ribossomo. Nós já vimos que os ribossomos podem ser encontrados aderidos na membrana externa do envelope nuclear, e eles também podem ser encontrados dentro do núcleo ou circulando pelo citoplasma. Mas eles estão presentes, principalmente, na superfície do retículo endoplasmático rugoso - essa estrutura aqui sobre a qual vamos falar daqui a pouco.

Ribossomos são partículas pequenas que têm um importante papel na síntese proteica. Por isso, são muito abundantes em células que secretam proteínas. O ribossomo é formado por duas subunidades - uma menor, na qual uma cadeia de RNA mensageiro se liga, e uma maior, responsável pela síntese proteica. Sua função principal é decodificar o código do RNA mensageiro para posicionar a sequência correta de aminoácidos na proteína em formação. 

Vamos seguir em frente agora com as mitocôndrias - espécies de baterias das células. Existe uma quantidade variável de mitocôndrias circulando pelo citoplasma das células, e elas fornecem energia na forma de ATP para os diferentes processos e ciclos celulares. O número de mitocôndrias em uma célula depende - é isso aí, você adivinhou - da sua função e do seu tamanho. Por exemplo, cada célula do músculo cardíaco tem cerca de cinco mil mitocôndrias, mas outras células que precisam de menos energia, como as células da pele, têm uma quantidade muito menor.

Esse aqui é o retículo endoplasmático - uma grande rede interconectada de sáculos, vesículas e túbulos, responsável pela produção e pelo transporte de moléculas na célula. O retículo endoplasmático é como se fosse o gerente de uma estação de trem, dizendo a todos o que tem que ser transportado para cada lugar e quantos trens precisam ir para cada local conforme a demanda. Ele transporta vários suprimentos necessários para outras organelas, fornecendo-lhes uma fonte confiável de nutrientes e aminoácidos. 

Uma parte do retículo endoplasmático contém ribossomos aderidos em sua superfície. Essa parte é chamada de retículo endoplasmático rugoso, e é contínua com o envelope nuclear. Seu lúmen é contínuo com o espaço perinuclear e com o lúmen do retículo endoplasmático liso. É no retículo endoplasmático rugoso que as proteínas são produzidas, num processo chamado de tradução. A outra parte do retículo endoplasmático é chamada de retículo endoplasmático liso, e a única diferença para o rugoso, em termos de aparência, é que ele não possui ribossomos em sua superfície. Funcionalmente, o principal papel do retículo endoplasmático liso é produzir produtos celulares, tais como lipídeos e hormônios, e processar as proteínas que foram produzidas no retículo endoplasmático rugoso. 

A estrutura que vamos ver a seguir é semelhante ao retículo endoplasmático. Ela é chamada de complexo de Golgi. O complexo de Golgi é uma rede interconectada de membranas tubulares e pregueadas, geralmente encontrado próximo do núcleo. Apesar de ser parecido com o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi é uma estrutura diferente, e a troca de materiais entre essas duas organelas é realizada através de vesículas. Ele está associado principalmente ao transporte de moléculas, tanto para o meio interno quanto para o meio externo. Ele recebe os produtos que foram sintetizados pelo retículo endoplasmático e os acondiciona em vesículas. Essas vesículas são transportadas até a membrana celular, para que sejam secretadas pela célula; até os lisossomos, dentro da célula; ou para o seu armazenamento. Nós podemos ver algumas dessas vesículas despontando aqui do retículo endoplasmático na ilustração, e também alguns dos produtos sendo liberados por exocitose para o meio externo. 

Vamos dar uma olhada nos lisossomos, que são um tipo de vesícula que se desprende do complexo de Golgi. Essas estruturas subcelulares variam muito em tamanho e formato, e elas armazenam enzimas hidrolisantes e digestivas. No primeiro momento em que eles se desprendem do complexo de Golgi, eles são chamados de lisossomos primários. Sua principal função é digerir produtos celulares indesejados. Eles fagocitam, por exemplo, microorganismos, debris celulares e organelas danificadas ou deterioradas. 

Como as hidrolases ácidas dos lisossomos são muito potentes, elas ficam contidas dentro dos lisossomos por uma membrana, que isola as enzimas do citoplasma celular. Quando um lisossomo se funde com outra vesícula contendo materiais externos, ele se torna um lisossomo secundário. Algumas vezes, os materiais não podem ser digeridos completamente e sobram algumas partículas residuais. As vesículas que contém essas partículas residuais são chamadas de lisossomos terciários ou corpos residuais. Os lisossomos são abundantes em células envolvidas com a fagocitose, tais como os macrófagos e alguns leucócitos específicos. 

Os peroxissomos são pequenas estruturas vesiculares muito parecidos com os lisossomos que acabamos de discutir, mas eles contêm várias oxidases em vez de enzimas digestivas. Oxidases são enzimas que podem quebrar vários tipos de materiais orgânicos e substâncias tóxicas, principalmente ácidos graxos de cadeia longa. Eles são abundantes nas células do fígado e dos rins, onde a maior parte das substâncias tóxicas são removidas do corpo. 

E com isso fechamos todos os componentes estruturais da célula eucarionte. 

Você não acha que esquecemos das notas clínicas, não é? Hoje vamos falar sobre o suicídio celular. Mas não se preocupe, não é tão ruim quanto parece. Estamos falando da apoptose, ou morte celular programada. A apoptose é um evento normal do ciclo de vida da célula de um organismo multicelular, e, na verdade, é um evento muito importante para que o nosso organismo funcione como deveria. Além da própria renovação celular no dia-a-dia, ela desempenha um papel importante no desenvolvimento fetal. 

No útero, os dedos das mãos e dos pés do embrião estão conectados por uma membrana fina, que desaparece antes do nascimento devido à apoptose celular. Se isso não ocorresse, os bebês nasceriam com mãos e pés iguais aos de um pato. 

A apoptose pode ser estimulada tanto por fatores internos quanto externos. Esses fatores fazem com que a célula se encolha e o núcleo e os cromossomos se fragmentem, formando os corpos apoptóticos. Os macrófagos então fagocitam a célula apoptótica, tornando a apoptose um processo rápido e limpo. Se o processo não ocorrer como deveria, por causa de um defeito de sinalização, por exemplo, pode haver o desenvolvimento de cânceres, infecções inflamatórias ou doenças autoimunes. 

Muito bem, então chegamos ao final da nossa videoaula. Vamos fazer um breve resumo de tudo o que aprendemos hoje.

Ao redor da célula temos a membrana plasmática - uma camada dupla de material protetor que tem uma permeabilidade seletiva a moléculas, separando os meios interno e externo. Ela pode ter projeções em sua superfície, tais como as microvilosidades, que aumentam sua área de superfície. Dentro da membrana celular está o citoplasma - uma matriz gelatinosa que sustenta todos os componentes celulares. A célula propriamente dita tem uma rede estrutural interna chamada de citoesqueleto. Ele é composto por microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos, que mantêm o formato da célula, promovem o seu acoplamento a células vizinhas e permitem que seja móvel.

Existem várias organelas celulares no citoplasma. A maior delas é o núcleo, que é como uma célula dentro da célula. Ele é circundado por um envelope nuclear, que tem poros para permitir a passagem de materiais para dentro e para fora do núcleo. Dentro do núcleo há uma grande quantidade de material genético, armazenado na forma de cromatina, e um nucléolo. Acoplado ao envelope nuclear está o retículo endoplasmático rugoso, com ribossomos aderidos em sua superfície, e o retículo endoplasmático liso. Nesses locais as proteínas e os lipídios são produzidos. Esses produtos são então transportados para o complexo de Golgi para empacotamento, para depois serem encaminhados a seu destino final. Algumas dessas vesículas que se desprendem do complexo de Golgi formam os lisossomos e os peroxissomos, que estão ambos envolvidos com a fragmentação de substâncias residuais e indesejadas da célula. 

Certo, então é isso. Nós abordamos todos os elementos de uma célula eucarionte básica. Lembre-se que as células que você verá na vida real podem ser muito diferentes dessa aqui, variando de acordo com o número e tipos de organelas presentes. E isso acontece porque cada célula tem uma função diferente, e isso faz com que nós, mamíferos e outras espécies, sejamos altamente funcionais e resilientes durante a vida. 

E com esse pensamento terminamos essa videoaula. Espero que você tenha gostado, e até a próxima!