Citoesqueleto: Estudo da Estrutura e da Organização dos seus Principais Componentes

Como você pode perceber ao longo dos nossos estudos, muitas células possuem seu formato irregular, existindo algumas mais alongadas do que outras, ou até mesmo com projeções. Neste caso, citamos o exemplo dos neurônios, que possuem prolongamentos muito longos. Você já parou para pensar como a célula sustenta seus componentes celulares, que possuem normalmente sua posição de forma constante dentro de um ambiente celular, variando apenas diante da morfologia da célula?

Estas questões levaram aos pesquisadores a investigar qual era o constituinte da célula que fazia este papel de “suporte” dos elementos que constituíam a célula. Diante de várias pesquisas, observaram a presença do citoesqueleto, que desempenha um papel de suporte e de mecânica celular. Seu papel de suporte é caracterizado por manter a forma celular e seus componentes e seu papel mecânico é devido as suas características de: movimentos celulares como as contrações das células, formação de pseudópodes e deslocamento intracelulares de organelas, cromossomas, vesículas e grânulos diversos (MOGESSIE et al., 2019).

Os principais elementos do citoesqueleto são: os microtúbulos, microfilamentos de actina, filamentos de miosina, filamentos intermediários e macromoléculas diversas, que formam uma dinâmica celular, embora alguns elementos, como os filamentos intermediários, serem praticamente estáveis.

	NOTA:
	Pseudópodes são estruturas citoplasmáticas encontradas em alguns eucariotos.

Citoesqueleto: Compreendendo suas Funções

Por meio da microscopia eletrônica, alguns pesquisadores observaram que o citoplasma das células possuía cilindros grossos e longos e o chamaram de microtúbulos, possui aproximadamente 24 nm de diâmetro. Cada microtúbulo é formado pela associação de dímeros proteicos que se organizam em hélice. Os dímeros são compostos por duas cadeias polipeptídicas de estruturas semelhantes, não são iguais, sendo chamadas de tubulinas alfa e beta (PEGORARO et al., 2017).

	NOTA:
	Dímeros é uma molécula composto por duas unidades similares ou monômeros unidos.

Os microtúbulos estão em constante organização, crescendo em uma das extremidades. A extremidade é denominada de extremidade (+) e a outra é denominada de extremidade (-), os processos de alongamento e encurtamento do microtúbulo são por conta dos desequilíbrios entre a polimerização e a despolimerização (HUBER et al., 2015). Observe a Figura 1 a seguir.

Figura 1 – Microtúbulo

Fonte: Wikimedia Commons.

Legenda – Dinâmica de polimerização e depolimerização do microtúbulo.

O citosol ou matriz citoplasmática contém um “pool” de dímeros chamados de dímeros de tubulinas, sendo assim, a formação dos microtúbulos não depende da formação concomitante de proteínas, pois no citosol da célula possuem estes dímeros, que são responsáveis por formar os microtúbulos, sendo esta formação regulada pela concentração de Ca 2+ nas células e nas proteínas associadas aos microtúbulos (MASP, “microtubule associated proteins”) (HUBER et al., 2015).

Os microtúbulos são encontrados no citoplasma, em todos os tipos de células, é evidenciado que uma de suas funções consiste na movimentação de cílios e flagelos, transporte intracelular de partículas, deslocamentos dos cromossomos na mitose e estabelecimento e função na morfologia celular (PEGORARO et al., 2017).

	NOTA:
	Pool é um conjunto de moléculas, neste caso os dímeros.

Microfilamentos de Actina

Os microfilamentos de actina são formados por duas cadeias espiraladas de constituída de proteínas G, que se polimerizam formando uma estrutura quaternária fibrosa (actina F). São filamentos muito finos, e, geralmente, não ultrapassam 5-7 nm de diâmetro. Já foram observadas seis tipos de moléculas de actina em células animais e humanas, sendo uma proteína extremamente conservada ao longo da evolução da vida (HUBER et al., 2015).

Nota-se que, ao longo dos anos, 80% das sequências de aminoácidos são exatamente iguais em todos os tipos de actina. As diferenças da sequência dos aminoácidos estão localizadas nas extremidades das cadeias e parecem ter uma influência muito pequena na velocidade de polimerização dos monômeros de actina. São os menores filamentos do citoesqueleto e possuem a função de auxiliar na movimentação celular, adesão celular, contração e divisão celular (MOGESSIE et al., 2019).

Filamentos de Miosina

Os filamentos de miosina trabalham em conjunto com os microfilamentos de actina. A miosina é uma proteína formada por duas cadeias polipeptídicas pesadas e possuem uma estrutura globular, fazendo parte da estrutura dos microfilamentos de actina, sendo o conjunto formado, chamado de ponte cruzada. Esta proteína motora utiliza ATP para executar movimentos ao longo dos filamentos de actina. Podendo ser classificada em Miosina I e Miosina II dependendo da sua estrutura e função (PEGORARO et al., 2017).

A Miosina II é uma proteína muito grande e forma os filamentos espessos do músculo esquelético que deslizam sobre os filamentos de actina durante a contração. Já a Miosina I é menor, com maior distribuição, e não forma filamentos, normalmente está associada à membrana. A contração ocorre à medida em que os filamentos finos deslizam sobre os grossos, encurtando o sarcomero (HUBER et al., 2015). Desta forma, nota-se a sua íntima relação com os processos de contração e movimentação celular.

Filamentos Intermediários

Os filamentos intermediários são chamados assim, pois ficam entre os microfilamentos de actina e os filamentos de miosina, possuem seu diâmetro entre 8-10nm, os filamentos intermediários são os mais estáveis da estrutura e possuem uma característica interessante, pois não são constituídos de monômeros precursores ou moléculas que se alongam e se encurtam, sendo uma molécula estável. Imagine a seguinte situação, quando uma célula por qualquer motivo se rompe, os microtúbulos e filamentos de miosina se solubilizam, mas 99% dos filamentos intermediários permanecem intactos. Estes filamentos não têm participação direta nas funções do citoesqueleto, possuindo um papel quase integralmente estrutural. Todos os filamentos intermediários possuem a mesma estrutura, são constituídos pela inserção de moléculas alongadas, cada uma delas formadas por três cadeias polipeptídicas enroladas, lembrando uma hélice, os filamentos intermediários são compostos por uma ampla gama de proteínas fibrosas como: queratina, vimentina, proteína ácida fibrilar da glia, desmina, lamina e proteínas dos neurofilamentos (PEGORARO et al, 2017).

	VOCÊ SABIA?
	Diversas drogas afetam os microtúbulos, na década de 30, observou-se que o alcaloide colchicina paralisa a mitose na metáfase, sendo muito utilizada nas pesquisas de divisão celular.

	RESUMINDO:
	E então? Você conseguiu compreender a estrutura e função do citoesqueleto? Gostou desta fascinante estrutura que constitui as nossas células? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos.

Primeiramente, foi demonstrado a função principal do citoesqueleto. O citoesqueleto é responsável por dar forma à célula, suporte aos elementos celulares, participa ativamente nos processos de contração celular e organização das moléculas, além de ser fundamental nos processos de divisão celular, ou seja, está presente em muitas funções vitais para a vida celular.

Foi demonstrado também a característica estrutural do citoesqueleto, sendo composto pelos: microtúbulos, microfilamentos de actina, filamentos de miosina e filamentos intermediários. Cada um com sua característica específica, sendo responsável pelas funções dinâmicas do citoesqueleto.

Agora, você é capaz de reconhecer esta estrutura e suas inúmeras funções.

Espero que vocês tenham gostado! E vamos em frente!

Organelas Envolvidas na Síntese Proteica

Praticamente durante a dinâmica de síntese proteica, todas as organelas estão desempenhando funções vitais para as células, mas há organelas que trabalham mais diretamente com a “fábrica” de confecção de proteínas, estas organelas são: retículo endoplasmático, ribossomos e núcleo.

Definição e Estrutura, Biogênese e Função dos Ribossomos

Neste capítulo, você irá conhecer de forma mais detalhada desta fantástica organela, responsável de forma parcial e fundamental pela síntese de proteínas, os ribossomos!

Definição e Estrutura

Os ribossomos são os sítios da síntese proteica, tanto em células eucarióticas como em células procarióticas. Os ribossomos são normalmente denominados, diante da sua taxa de sedimentação: 70S para ribossomos bacterianos e 80S para os ribossomos um pouco maiores das células eucarióticas. Os ribossomos são compostos por duas subunidades distintas, cada uma contendo proteínas características e RNAs ribossomais (rRNAs) (MATZOV et al., 2019). Cada ribossomo contém uma cópia dos RNAs ribossomais e uma cópia de cada uma das proteínas ribossomais com apenas uma exceção: uma proteínas da subunidade 50S está presente em quatro cópias em procariotos (MATZOV et al., 2019). Esta estrutura só será funcional, após a união dessas subunidades.

Biogênese dos Ribossomos

Os estudos sobre a biogênese dos ribossomos indicam que ela acontece por meio dos nucléolos das células. O RNA 18S, 5S e 28S são sintetizados pelo nucléolo. O RNA 5S é formado em regiões extranucleolares e 70 proteínas ribossômicas são sintetizadas no citoplasma (BOHNSACK, 2019)and although many features are conserved throughout eukaryotes, the larger size of human (pre-. Todos os componentes necessários para esta biogênese migram até o nucléolo, em que se reúnem para formar as subunidades ribossômicas, que são transportadas para o citoplasma. É desta forma que iniciamos a nossa “fábrica” de produção de proteínas.

Função dos Ribossomos

Podemos dizer que o processo de “confecção” das proteínas é uma linha de montagem, imagine uma grande fábrica, responsável por esta produção. Os ribossomos deslizam sobre o RNAm e os aminoácidos são trazidos pelos RNAt, os aminoácidos, que estão chegando, vão ser encaixados nos seus lugares, mediante a sequência de bases do RNAm. Vários fatores acessórios participam, juntamente com o ribossomo, a energia para a movimentação do ribossomo é fornecida pela hidrólise de GTP (GTPases) (MATZOV et al., 2019). Um ribossomo procariótico possui um sítio para a ligação do RNAm e três sítios para a ligação de RNAt. Os sítios onde se ligam os RNAt são denominados: sítio P, sítio A e sítio E. O sítio P, ou sítio de ligação do peptidil-RNAt, é onde se associa a molécula de RNAt ligada à extremidade carboxílica do polipeptídeo em crescimento. O sítio A, ou sítio de entrada do aminoacil-RNAt, é onde se associa o RNAt recém-chegado ao ribossomo e que traz o aminoácido a ser incorporado na cadeia polipeptídica em crescimento. O sítio E (do inglês exit), ou sítio de saída, é ocupado transitoriamente pelo RNAt livre de aminoácido que acabou de sair do sítio P e que está, portanto, deixando o ribossomo (MATZOV et al., 2019). Enquanto o sítio E está ocupado, a afinidade do sítio A fica reduzida, impedindo assim que um novo aminoacil-RNAt entre no ribossomo antes que ele esteja pronto para recebê-lo. Assim, o caminho do RNAt no ribossomo se dá na seguinte sequência: ele entra no sítio A, passa para o sítio P e, finalmente, deixa o ribossomo pelo sítio E. conforme Figura 2.

Figura 2 – Estrutura ribossoal

Fonte: Wikimedia Commons.

Legenda – Diagrama mostrando como a tradução do mRNA e a síntese de proteínas é feita pelos ribossomos.

Cada ribossomo apresenta um segmento da cadeia polipeptídica em processo de síntese, com comprimento proporcional ao segmento de RNAm já traduzido por ele ( BOHNSACK, 2019)and although many features are conserved throughout eukaryotes, the larger size of human (pre-. Essa cadeia polipeptídica em formação costuma ser chamada de proteína nascente. Em geral, sobre uma molécula de RNA mensageiro, são encontrados vários ribossomos, cada um deles com um segmento de proteína nascente. Se olhássemos da extremidade 5’ para a 3’ do RNA mensageiro, veríamos os ribossomos a ele associados apresentando proteínas nascentes progressivamente maiores, pois os ribossomos mais próximos da extremidade 3’ estariam mais próximos do fim da síntese do polipeptídeo. A esta estrutura formada por uma molécula de RNA mensageiro associada a vários ribossomos dá-se o nome de polissomo (ALBERTS, et al.,2017).

O tamanho de um polissomo depende tanto do comprimento do RNAm quanto da eficiência com o que o ribossomo é capaz de se ligar ao mensageiro para iniciar a tradução. Em bactérias, os polissomos contêm, em geral, dezenas de ribossomos e podem ser encontrados associados ao DNA (ALBERTS et al., 2017). Isso ocorre porque, em bactérias, a tradução e a transcrição são acopladas, ou seja, os RNAm começam a ser traduzidos antes do término de sua síntese. Nos eucariontes, os polissomos apresentam em média oito ribossomos e são encontrados no citoplasma, livres no citosol ou presos às paredes do retículo endoplasmático. O processo de síntese de proteínas costuma ser dividido em três etapas: iniciação, alongamento e término (ALBERTS et al., 2017). A iniciação consiste nas reações que precedem o início da formação do peptídeo, portanto, é a etapa que ocorre antes da união dos primeiros aminoácidos. Ela consiste na ligação do ribossomo ao RNAm formando um complexo de iniciação que contém o primeiro aminoacil-RNAt (o da N-formilmetionina em bactérias e o da metionina em eucariontes).

A iniciação é uma etapa demorada e pode ser decisiva na determinação da frequência com que um mensageiro será traduzido. O alongamento compreende todas as reações que ocorrem desde a formação da primeira ligação peptídica até a incorporação do último aminoácido do peptídeo, sendo a etapa mais rápida da síntese de proteínas. Em bactérias, aproximadamente 15 aminoácidos são adicionados por segundo à cadeia polipeptídica nascente, de modo que a síntese de um polipeptídeo com 300 aminoácidos leva cerca de 20 segundos. Em eucariontes, a velocidade é menor, são adicionados cerca de dois aminoácidos por segundo (BROWN, 2013). O término compreende os processos necessários à liberação do polipeptídeo pronto. Nesta etapa, o ribossomo considera finalizada a sua participação na síntese de proteínas.

	RESUMINDO:
	Neste capítulo, você teve a oportunidade de conhecer uma “fábrica” de confecção de proteínas e suas moléculas acessórias! Os ribossomos! Parece um pouco difícil de imaginarmos esta complexa dinâmica celular do processo de síntese de proteínas! Vamos rever os principais pontos para fixar este conteúdo e não deixar dúvidas?

Inicialmente, foi demonstrada a característica estrutural dos ribossomos, estes são constituídos por 2 subunidades distintas dependo dos organismos ao qual está sendo sintetizado, se for uma célula eucariótica ou procariótica. As subunidades só se tornam funcionais após sua fusão. Mas de onde essa organela foi originada? Uma organela tão complexa, mas com um processo de biogênese relativamente simples de entender, pois os pesquisadores da área de biologia celular indicam que acontece por meio dos nucléolos das células. O RNA 18S, 5S e 28S, são sintetizados pelo nucléolo. Todos os componentes necessários para esta biogênese, migram até o nucléolo, onde se reúnem para formar as subunidades ribossômicas, que são transportadas para o citoplasma, e assim originam-se as subunidades ribossomais!

A função dos ribossomos é sintetizar proteínas, e nesta síntese existe um nível de complexidade maior, mas resumidamente acontece desta forma: um ribossomo procariótico possui um sítio para a ligação do RNAm e três sítios para a ligação de RNAt. Os sítios onde se ligam os RNAt são denominados: sítio P, sítio A e sítio E. O sítio A, ou sítio de entrada do aminoacil-RNAt, é onde se associa o RNAt recém-chegado ao ribossomo e que traz o aminoácido a ser incorporado na cadeia polipeptídica em crescimento. O sítio E (do inglês exit), ou sítio de saída, é ocupado transitoriamente pelo RNAt livre de aminoácido que acabou de sair do sítio P e que está, portanto, deixando o ribossomo.

A esta estrutura formada por uma molécula de RNA mensageiro associada a vários ribossomos dá-se o nome de polissomo, e, é nesta estrutura, que ocorre a síntese propriamente dita das proteínas. Dentro do polissomo, podemos classificar as etapas de produção de proteínas em três: iniciação, alongamento e término. Após a etapa de término da síntese de proteínas, o ribossomo então finaliza a sua participação efetiva na síntese de proteínas celulares.

Nesta unidade, você foi capaz de conhecer a estrutura, biogênese e função dos ribossomos, assim como o processo dinâmico da síntese de proteínas.

Embora seja um conteúdo um pouco mais extenso, espero que vocês tenham gostado! E vamos em frente! Seguindo, nós vamos conhecer uma organela que está diretamente associada aos ribossomos, o Retículo Endoplasmático!

Retículo Endoplasmático Liso

O retículo endoplasmático liso, ou agranular, é caracterizado pela ausência dos ribossomos aderidos a sua membrana e observa-se pela microscopia uma rede de túbulos que reconectam-se entre si (CENTONZE; FARHAN, 2019). O retículo endoplasmático liso possui uma variedade de funções, entre elas: a síntese de hormônios e de lipídeos, a desintoxicação celular, a conversão de substâncias nocivas em lipossolúveis ou insolúveis em compostos hidrossolúveis e possui a capacidade de armazenar cálcio (KARNA et al., 2019).

Retículo Endoplasmático Rugoso

O retículo endoplasmático rugoso, ou granular, é caracterizado pela presença dos polirribossomos (ribossomos e RNAm) aderidos ao lado externo da membrana da estrutura. O retículo endoplasmático apresenta várias formas, geralmente é observado túbulos achatados e longos ou sem dilatados. Pode ser visualizado em vários locais das células ou concentrados em algum local específico do citoplasma (CENTONZE; FARHAN, 2019). O retículo endoplasmático rugoso, associado aos ribossomos, possui um papel relevante na síntese e exportação de proteínas para as outras organelas. As proteínas, que são capturadas pelo retículo endoplasmático rugoso, possuem receptores na sua membrana, assim que começam a ser sintetizadas pelo complexo dos ribossomos e RNAm. As proteínas provenientes dos processos de síntese do complexo ribossomal podem ter dois trajetos: podem transformar-se em proteínas transmembranares ou proteínas hidrossolúveis (GARRITY et al., 2016).

As proteínas transmembranares podem permanecer na membrana do retículo endoplasmático rugoso ou serem encaminhadas a membrana plasmática ou membranas de outras organelas (KARNA et al., 2019).

As proteínas hidrossolúveis, quando são sintetizadas, podem ser direcionadas para o complexo de Golgi ou enviadas ao lúmem de algumas organelas e secretadas no meio extracelular (CENTONZE; FARHAN, 2019).

	NOTA:
	Lúmem é o espaço interno, ou cavidade, que fica dentro de uma estrutura com o formato de tubo num corpo.

	RESUMINDO:
	Você conseguiu compreender a estrutura e função do Retículo Endoplasmático? Esta estrutura é extremamente relevante para o processamento de proteínas que é fundamental para a dinâmica das funções celulares em nosso organismo. Mas, de toda forma, vamos recapitular os pontos mais importantes deste capítulo?

Inicialmente, você pode perceber que o retículo endoplasmático é um complexo de membranas que pode ser classificado em duas formas: retículo endoplasmático liso e retículo endoplasmático rugoso e sua principal função é na síntese e endereçamento de proteínas as organelas intracelulares.

Possui uma estrutura de membranas interconectadas dos quais apresentam diferenças estruturais e funcionais.

O retículo endoplasmático liso possui diversas funções como: síntese de hormônios e de lipídeos, a desintoxicação celular, a conversão de substâncias nocivas em lipossolúveis ou insolúveis em compostos hidrossolúveis e possui a capacidade de armazenar Cálcio. Já o retículo endoplasmático rugoso, trabalha associado aos ribossomos e RNAm no processamento de proteínas.

Agora, você é capaz de reconhecer, caracterizar esta estrutura e diferenciar as suas funções. Vamos em frente! Iniciaremos o estudo da compreensão da estrutura e funções dos peroxissomos

Descrição da Estrutura e Ultraestrutura do Complexo de Golgi

O complexo de Golgi foi uma das primeiras organelas a serem descobertas, devido ao seu tamanho relativamente grande. O complexo de Golgi possui uma polaridade entre suas membranas, e estas formam-se em pilhas com duas faces distintas: uma face cis, conhecida como a face de entrada das moléculas e uma face trans, conhecida como face de saída das moléculas. As duas faces apresentam intimamente associadas a compartimentos especiais, compostos por uma rede conectada de estruturas tubulares e de cisternas (KULKARNI‐GOSAVI et al., 2019).

Estas cisternas são agrupadas mediante a sua localização, morfologia e composição química. Sendo assim, as cisternas, que estão próximas do retículo endoplasmático e com conformação convexa, são chamadas de cisternas cis, as posicionadas na região central do complexo de Golgi, são chamadas de cisternas médias e as cisternas próximas da saída da organela, são chamadas de cisternas trans (KULKARNI‐GOSAVI et al., 2019). Observe a Figura 4 a seguir.

Figura 4 – Estrutura do complexo de Golgi

Fonte: Wikimedia Commons.

Legenda – Estruturalmente, a formação do complexo de Golgi se dá por bolsas membranosas achatadas e empilhadas. Suas partes externas são denominadas CIS e TRANS, e as internas, “cisternas intermediárias”.
Além destes compartimentos, existem vários outros formados por estruturas membranosas tubulares conectadas por vesículas, chamadas de rede Golgi cis (CGN) e rede Golgi trans (TGN) (GOUD et al., 2018). A rede Golgi cis, também pode ser chamada de compartimento intermediário entre o retículo endoplasmático e o complexo de Golgi, está localizada entre o retículo endoplasmático e o local de entrada do complexo de Golgi, esta face de entrada, além de receber as proteínas recém sintetizadas do retículo endoplasmático, faz o transporte para as cisternas cis. Já a dinâmica de processamento de trans é o pensamento inverso, sendo o local de saída das substâncias para outros compartimentos da célula ou em alguns casos para o meio extracelular. As membranas do complexo de Golgi diferem quanto a sua estrutura entre a composição proteica e lipídica. Com relação à porção proteica, as proteínas presentes no complexo de Golgi são enzimas, proteínas estruturais e proteínas associadas à formação e direcionamento de vesículas. Diante dessa diferença de conteúdo enzimático, podemos relatar enzimas que possuem o papel de “enzimas marcadoras” por serem específicas de um determinado compartimento (KULKARNI‐GOSAVI et al., 2019).

Aspectos Funcionais do Complexo de Golgi

O complexo de Golgi é responsável por desempenhar papéis importantes nas funções da célula, sendo um dos principais sítios de síntese de carboidratos, produzindo a maioria dos polissacarídeos celulares. Além disso, sua posição na saída do retículo endoplasmático rugoso facilita a adição de oligossacarídeos que são inclusos como cadeiras laterais das proteínas e lipídeos transportados pelo retículo endoplasmático rugoso (KULKARNI‐GOSAVI et al., 2019). Possui como função a classificação e endereçamento dos produtos sintetizados no retículo endoplasmático, encaminhando para a membrana plasmática e outras organelas celulares. É responsável pela biogênese dos lisossomos, faz o acúmulo de cálcio na célula e adição de açúcares às proteínas e aos lipídeos durante o processo de glicosilação, sendo de extrema importância para os processos celulares. Sabe-se que a presença de açúcares confere uma menor flexibilidade e carga negativa a molécula, sendo notória a sua importância na estabilidade da estrutura quartenária das proteínas (POTHUKUCHI et al., 2019).

As modificações proteicas ocorrem nos diferentes compartimentos do complexo de Golgi por meio do transporte vesicular. Para esta finalidade, existem proteínas que auxiliam no direcionamento deste transporte, sendo denominadas de complexo de proteínas de revestimento do tipo II (COPII). O COPII gera vesículas que realizam movimentos progressivos, carregando vesículas oriundas do retículo endoplasmático para o complexo de Golgi. De forma contrária, o complexo de proteínas de revestimento tipo I (COPI) permite o fluxo de membranas por meio de um transporte inverso de vesículas que são provenientes do complexo de Golgi em direção do retículo endoplasmático (BROWN, 2013).

As vesículas que são provenientes do complexo de Golgi fundem-se com a primeira cisterna do Golgi, a cisterna cis, esta área é caracterizada por ser um local de fosforilação (BROWN,2013).

A presença da modificação na estrutura das moléculas funciona como um sinal, ao ser reconhecido por outros receptores, as moléculas então são encaminhadas aos lisossomos, as enzimas marcadoras este local são as monosidases I e II. Nas cisternas da região medial, possuímos como enzima marcadora a manosidade III, restrita a este compartimento do complexo de Golgi (POTHUKUCHI et al., 2019). Na estrutura da cisterna trans, observa-se que o lúmem é contínuo, é neste momento que as proteínas são secretadas para dentro de “pacotes” de transporte e endereçadas para seus destinos finais.

	NOTA:
	Fosforilação é a adição de um grupo fosfato a uma proteína ou uma molécula.

Métodos Empregados no Estudo do Complexo de Golgi

O complexo de Golgi é seletivamente visualizado com impregnação de prata, além desse método, também pode ser observado pela microscopia de fluorescência com a utilização de proteínas marcadoras (em geral, anticorpos), que possuem propriedades de fluorescência para marcar as proteínas existente nessa organela, sendo assim, é possível identificar o local onde o complexo de Golgi está no momento de fixação das células a serem analisadas. A organela pode ser visualizada pela microscopia eletrônica de transmissão, a qual é possível observar a estrutura das cisternas e por micrografia eletrônica, em que não é necessário corar a célula para visualizar o complexo de Golgi. Pode-se utilizar a coloração com ósmio que marca, preferencialmente, as cisternas cis, ou pode-se corar a organela inteira, que poderá ser visualizado a localização das enzimas especificas.

	NOTA:
	Anticorpos são glicoproteínas do tipo gamaglobulina, circulantes no plasma sanguíneo e responsáveis pela defesa do nosso organismo, atuam diretamente no sistema imunológico.

Digestão Intracelular: Definição, Descrição, tipos e Endossomos

Os lisossomos são locais de encontro para onde várias vias de organelas intracelulares se encontram. Uma rota que leva para fora do Retículo endoplasmático para complexo de Golgi, entrega a maioria das enzimas digestivas dos lisossomos, enquanto pelo menos quatro vias de fontes diferentes carregam os lisossomos de substâncias para a digestão (HE et al., 2018).

As quatro vias de digestão são: endocitose, fagocitose, macropinocitose e autofagia são responsáveis então pela digestão intracelular.

Endocitose

A endocitose é a via mais estudada de degradação, é aquela em que a célula degrada macromoléculas captadas do líquido extracelular pela endocitose.

Fagocitose

Uma via semelhante à da endocitose, encontrada nas células fagocíticas, como os macrófagos e neutrófilos nos vertebrados, é especializada no “engolfamento”, ou fagocitose, de grandes partículas e microrganismos para formar os fagossomos.

Macropinocitose

A via da macropinocitose é especializada na captação não específica de fluídos, membrana e partículas anexas às membranas plasmáticas.

Autofagia

A via da autofagia origina-se no citoplasma da própria célula e é utilizada para digerir organelas do citosol e deterioradas.

Heterofagia

A via de heterofagia possui como finalidade digerir substâncias provenientes do exterior da célula.

Endossomos

As vesículas de endocitose podem conter até 1.000 receptores de vários tipos com seus respectivos ligantes, perdem de forma muito rápida sua composição proteica e fundem-se às membranas de compartimentos membranosos maiores, chamados de endossomos iniciais ou endossomos periféricos (JOHNSON et al., 2016).

Os endossomos são formados por uma parte vesicular e por uma parte tubular, cujo interior é acidificado graças a existência de sistema de transporte ativo de prótons (H+) associada à membrana endossômica. Na ocorrência de baixa de pH, muitos dos receptores dos endossomos são “desligados”, ou seja, sua afinidade diminui e com isso, seus ligantes são liberados da membrana, ficando livre o interior do endossomo (JOHNSON et al., 2016). Assim, estando livres, eles podem fundir-se novamente e podem ser reutilizados pela organela, tornando-se um processo de reciclagem.

Descrição e Aspectos Funcionais dos Lisossomos

Os lisossomos são organelas envoltas por membranas preenchidas com enzimas hidrolíticas solúveis que digerem macromoléculas. Os lisossomos contêm cerca de 40 tipos de enzimas hidrolíticas, nessas estão inclusas as proteases, nucleases, glicosidases, lipases, fosfolipases, fosfatases e sulfatases. Todas são hidrolases ácidas, ou seja, funcionam em pH ácido. Em se tratando de enzimas, você deve lembrar que elas possuem condições ótimas para a sua atuação, neste caso, precisam ser ativadas por clivagem proteolítica, que também deve exigir um ambiente ácido (JOHNSON et al., 2016).

O lisossomo proporciona tal acidez, que mantém um pH inferior de cerca de 4,5 a 5,0. Com isso, os conteúdos do citosol são protegidos contra ataques, por exemplo, do sistema digestivo da própria célula: a membrana do lisossomo mantém as enzimas digestivas fora do citosol e, mesmo que elas “escapem”, causarão poucos danos com o pH citosólico de cerca de 7,2 (JOHNSON et al., 2016).

Assim como todas as outras organelas, os lisossomos não possuem apenas um conjunto de enzimas e contém uma membrana única. A maioria das proteínas de membrana do lisossomo, são altamente glicosiladas, o que ajuda a protegê-las das proteases dos lisossomos (YAMBIRE et al., 2019). O transporte de proteínas de membrana transporta os produtos finais da digestão das macromoléculas, como aminoácidos, açúcares e nucleotídeos, para o citosol, no qual as células poderão tanto utilizá-los, quanto excretá-los (JOHNSON et al., 2016).

Os lisossomos possuem uma H+ ATPase vacuolar na membrana do lisossomo, ele usa esta energia da hidrólise de ATP para bombear H+ para dentro dele mesmo, dessa forma, mantém o lúmem em seu pH ácido. A bomba de H+ dos lisossomos pertence à família das ATPases tipo V, possui uma estrutura similar a das ATP sintases das mitocôndrias e cloroplastos (ATPases do tipo F), que convergem a energia armazenada em gradientes de H+ em ATP. Diferentemente dessas enzimas, a ATPase H+ vacuolar trabalha exclusivamente na direção inversa, bombeando H+ para dento da organela (JOHNSON et al., 2016). ATPases, análogas ou idênticas as do tipo V, acidificam todas as organelas, além de proporcionar um ambiente de baixo pH, que é necessário para que as reações ocorram no lúmem da organela, este gradiente de H+, fornece a fonte de energia necessária para o transporte metabólitos por meio da membrana da organela (BUNNEY et al., 2017).

Bioenergética e Metabolismo: Definição, Origem e Função das Mitocôndrias

Variações Morfológicas das Mitocôndrias

As mitocôndrias podem ocupar até 25% do volume do citoplasma, são organelas filamentosas, em que sua membrana interna contém proteínas como as porinas, são elas que tornam a membrana permeável. A membrana mitocondrial externa é altamente “torcida” e possui dobras chamadas de cristas, aberturas no espaço central, chamado de matriz, possuem em torno de 0,5mm até 10 mm e sua posição pode variar dentro da célula, como mostra a Figura 5 (SMITH; GALLO, 2018).

Figura 5 – Micrografia da estrutura Mitocondrial

Fonte: Alberts et al. (2017).

Legenda – Micrografia demonstrando a membrana interna e membrana externa da mitocôndria.

As mitocôndrias são de composição lipoprotéica, isto quer dizer que, na sua composição, temos proteínas e lipídios. Os lipídios estão presentes, principalmente, nas membranas mitocôndrias, contêm uma pequena quantidade de DNA próprio e três variedades de RNA: RNA mensageiro, RNA transportador e RNA ribossômico. A maior parte dos lipídios são fosfolipídios, sendo o restante constituído por triacilglicerídeos e colesterol (SALINAS-GIEGÉ, 2015). As proteínas são, na maioria, enzimas e, atualmente, possui-se em torno de quase 70 descobertas até o momento. Dessa forma, o papel mais importante conhecido pelas mitocôndrias é o do processamento energético, mas pela sua estrutura complexa, ela desempenha papéis importantes também na síntese de proteínas, transaminação de aminoácidos, síntese se hormônios esteroides e outros processos metabólicos (PICARD et al., 2018)

Função das Mitocôndrias

Essas organelas possuem uma função fundamental para a respiração aeróbia das células, normalmente, observa-se que células consumistas de muita energia, como as células musculares, possuem muitas mitocôndrias. Essa relação é tão evidente que, atualmente, podemos estabelecer uma correlação entre o consumo de O2 por unidade de peso de um tecido, essa correlação chama-se de QO2, é a quantidade de mitocôndrias que as células contêm. Nas células, a energia dos nutrientes são liberados de forma gradativa, e de forma parcial é transferida pelas moléculas de ATP (adenosina-trifosfato), que contém ligações ricas em energia (PICARD et al., 2018). A outra parte da energia é transformada em calor, sendo exatamente este calor que aquece nosso organismo.

Figura 6 – Mitocôndria

Fonte: Adobe Stock .

As moléculas de energia mais utilizadas em nossas células são as moléculas de glicose e ácidos graxos, degradados na matriz citoplasmáticas, sem a participação do oxigênio, sendo realizado tudo pelo processo de glicólise anaeróbica. Cada mol de glicose produz 2 mols de ATP e deixa como resíduo, 2 mols de piruvato, que ainda contém energia em excesso. Moléculas de piruvato e ADP (adenosina difosfato) passam para a matriz mitocondrial, que também chegará oxigênio da respiração, sendo um processo contínuo, formando-se a acetil-coenzimaA, que entra no ciclo do ácido cítrico e no sistema transportador de elétrons para produzir mais 36 mols de ATP (PICARD et al., 2018)energy is largely derived from mitochondria – unique multifunctional organelles with their own genome. Four main elements connect mitochondria to stress: (1. Agora, se a célula não tivesse essa organela, obteria apenas 2 mols de ATP por mol de glicose, seria inviável a sobrevivência de algumas células que compõem tecidos específicos como o tecido muscular, com essa organela podemos obter muito mais energia.

	NOTA:
	Mol ou mole é o nome da unidade para a grandeza que se refere à quantidade de uma substância, ou seja, podemos dizer pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) que 1 mol é igual a 6,022 140 76 × 1023 entidades elementares.

Descrição da Biogênese da Mitocôndria

A partir de um evento a milhares de anos, supõe-se que foi quando uma célula eucariótica fagocitou uma bactéria e originou as mitocôndrias e um tipo diferente de bactéria fagocitou os cloroplastos. As mitocôndrias possuem duas membranas, como foi visto em sua estrutura, e essa estrutura é a ideia que sustenta essa hipótese até os dias atuais (YAMBIRE et al., 2019). A membrana interna provavelmente teria originado-se da membrana da bactéria original, enquanto a membrana interna seria um vestígio da membrana plasmática da dinâmica do evento. Existem várias evidências que, para a origem dessa molécula ser bacteriana, uma delas, as mitocôndrias têm seu próprio DNA genômico e que a biossíntese de proteínas nessas organelas é muito semelhante à síntese de proteínas bacterianas do que a própria síntese eucariótica, sendo esta teórica denominada como endossimbiótica (YAMBIRE et al., 2019).

RESUMINDO:

Os peroxissomos, assim como as mitocôndrias, possuem como uma de suas funções, a produção de energia para a célula, é por meio das suas enzimas oxidativas, a catalase e urato oxidase que ocorre a produção de energia. Possuem, por meio dessas enzimas, a função de destoxificação da célula e normalmente, são encontrados em grandes quantidades no fígado e nos rins, por meio das enzimas presentes em sua estrutura.

O complexo de Golgi é uma das maiores organelas celulares, descoberto pelo Camillo Golgi em 1898. É composto por uma “pilha” de membranas interconectadas entre si, diante da sua polaridade. Essas membranas possuem um direcionamento do fluxo de entrada e saída de moléculas, a entrada da organela é denominada de cis e a saída é denominada de trans. É uma organela totalmente dinâmica, pois possui diversas proteínas e enzimas envolvidas nos processamentos celulares, dentro das suas cisternas. Possui funções vitais para a sobrevivência da célula, como: (1) principal sítio de síntese dos carboidratos, (2) classifica e faz o endereçamento dos produtos sintetizados no retículo endoplasmático, (3) responsável pela biogênese dos lisossomos e, por fim, (4) faz o acúmulo de cálcio nas células, sendo de extrema importância para os processos de contratilidade celular.

Para a visualização do complexo de Golgi, podemos utilizar diversas técnicas como a impregnação da célula com prata, observação por meio da microscopia de fluorescência com a utilização de proteínas marcadoras, a organela pode ser visualizada pela microscopia eletrônica de transmissão e micrografia eletrônica, ainda temos a opção da coloração por ósmio para visualização das cisternas dessa organela.

Neste capítulo, como a célula digere o conteúdo celular interno, o processo de digestão é vital para o funcionamento da célula, pois permite utilizar e reciclar substâncias que poderão ser utilizadas ou não pelas células.

As células possuem vias de digestão, dependendo da localização, função e tamanho da molécula a ser “digerida”, possuem quatro vias essenciais para o processo: endocitose, fagocitose, macropinocitose e autofagia.

Ainda neste processo de digestão celular, você conheceu outra organela chamada de endossomos! Os endossomos são compartimentos membranares formados por uma parte vesicular e por outra parte tubular, em que no seu interior, graças as mudanças de pH, os receptores dos endossomos conseguem identificar as moléculas que devem ser digeridas ou recicladas, isso não é fantástico?

Os lisossomos também possuem um papel na digestão de moléculas, essa organela é envolta por membranas preenchidas com enzimas, possuem um conjunto de enzimas das mais variadas, e que tem como objetivo auxiliar no processo digestório. Essas enzimas, que estão presente no lisossomo, dependem altamente do pH do qual estão inseridas, é dessa forma que elas conseguem tornar-se extremamente efetivas em suas funções.

Os lisossomos possuem um excelente mecanismo de transporte vacuolar na sua membrana, dependente de H+ATPase, utiliza a energia da hidrólise de ATP para bombear energia para “ele mesmo”, dessa forma consegue manter o ambiente preciso para o trabalho das suas enzimas. Além de manter seu ambiente no pH adequado, é por meio das ATPases do tipo V que ocorre a acidificação de todas as organelas, proporcionando um ambiente de baixo pH, necessário para que as reações ocorram no lúmem da organela, esse gradiente de H+ fornece a fonte de energia necessária para o transporte metabólitos por meio da membrana da organela.

As mitocôndrias possuem a característica de serem organelas filamentosas, que possuem duas membranas internas e externas, a membrana interna contém proteínas chamadas de porinas, essas proteínas são importantes para a permeabilidade da membrana. Já a membrana mitocondrial externa, é altamente “torcida” e possui dobras chamadas de cristas, que foram aberturas no espaço central, chamada de matriz. Acredita-se que a biogênese dessa organela se iniciou a milhares de anos, quando uma célula eucariótica, fagocitou uma bactéria, como a mitocôndria possui duas membranas, a ideia é de que, a membrana interna teria originado-se da bactéria inicial, enquanto a membrana externa seria um resquício do evento final.

A principal função das mitocôndrias é o processamento de energia para as células, tendo um papel fundamental na respiração aeróbica celular. As moléculas de energia mais utilizadas em nossas células são as moléculas de glicose e ácidos graxos, estes são degradados na matriz citoplasmáticas, sem a participação do oxigênio, sendo realizado tudo pelo processo de glicólise anaeróbica, cada mol de glicose produz 2 mols de ATP e, deixa como resíduo, 2 mols de piruvato, que ainda contém energia em excesso. Moléculas de piruvato e ADP (adenosina difosfato) passam para a matriz mitocondrial, onde também chegará oxigênio da respiração, sendo um processo contínuo, formando-se a acetil-coenzimaA, que entra no ciclo do ácido cítrico e no sistema transportador de elétrons para produzir mais 36 mols de ATP, dessa forma, a nossa célula consegue obter energia para realizar as suas funções.

REFERÊNCIAS

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