Histologia Básica - Texto & Atlas 2 - PDF

Células procariontes e eucariontes | Organelas Citosol ou matriz citoplasmática Membrana plasmática Mitocôndrias Ribossomos e retículo endoplasmático Complexo de Golgi Lisossomos e peroxissomos Vesículas e grânulos de secreção Citoesqueleto Proteassomos Depósitos citoplasmáticos Bibliogra...

Células procariontes e eucariontes | Organelas Citosol ou matriz citoplasmática Membrana plasmática Mitocôndrias Ribossomos e retículo endoplasmático Complexo de Golgi Lisossomos e peroxissomos Vesículas e grânulos de secreção Citoesqueleto Proteassomos Depósitos citoplasmáticos Bibliografia CÉLULAS PROCARIONTES E EUCARIONTES | ORGANELAS  As células são as unidades funcionais e estruturais dos seres vivos. Apesar da grande variedade de animais, plantas, fungos, protistas, bactérias e arqueobactérias, existem somente dois tipos básicos de células: as procariontes e as eucariontes. As células eucariontes se diferenciam pelo fato de possuírem em seu interior compartimentos delimitados por membranas, conhecidos como organelas. O núcleo é o compartimento que mais se destaca quando esse tipo de célula é observado ao microscópio. Durante a evolução dos metazoários, as células eucariontes foram, aos poucos, modificando-se e especializando-se, e passaram a exercer determinadas funções com maior rendimento. O processo de especialização das células denomina-se diferenciação celular. Ele se caracteriza por uma sequência de modificações morfológicas, bioquímicas e funcionais que transformam uma célula indiferenciada, que executa apenas as funções celulares básicas essenciais, em uma célula capaz de realizar funções especializadas com grande eficiência. A diferenciação celular é um processo importante durante o desenvolvimento embrionário; por exemplo, precursores das células musculares se alongam, sintetizam proteínas fibrilares contráteis e dão origem a uma célula adaptada para a conversão eficiente de energia química em trabalho mecânico. Durante a diferenciação, as modificações morfológicas são precedidas por ativação de genes que resulta em síntese de proteínas específicas; um exemplo é a síntese de grande quantidade das proteínas contráteis actina e miosina pelos precursores da célula muscular, além de várias outras proteínas responsáveis pela organização correta da actina e da miosina no citoplasma. As células eucariontes, quando observadas ao microscópio óptico após colorações rotineiras como a de hematoxilina-eosina, mostram duas partes distintas: o citoplasma, o núcleo e o nucléolo (Figura 2.1). Nesses preparados, o citoplasma aparece róseo, e o núcleo, corado em azul-escuro. Os outros componentes do citoplasma (organelas) geralmente não são vistos nos preparados rotineiros corados pela hematoxilina-eosina, a não ser o ergastoplasma em células que possuem grande quantidade dessa organela. PARA SABER MAIS Células-tronco Em todos os tecidos, algumas células permanecem na forma de células não diferenciadas ou incompletamente diferenciadas, que têm grande potencial para se diferenciarem em células especializadas do tecido em que se encontram. Essas células não diferenciadas, ou incompletamente diferenciadas, são denominadas células-tronco. Sua principal função é se multiplicar por mitoses para substituir as células do tecido que morrem por envelhecimento normal ou que são destruídas por processos patológicos. Quando cultivadas in vitro no laboratório, as células-tronco de determinado tecido podem ser induzidas a se diferenciar em tipos celulares de outros tecidos. Por isso, os pesquisadores estão tentando usar células-tronco de um tecido para corrigir lesões de outros; porém, os resultados práticos, até o momento, ainda são pouco significativos. Trata-se de assunto promissor, fascinante, porém muito complexo. É possível que no futuro muitas doenças sejam curadas com células-tronco, mas seu uso na prática médica ainda é muito restrito.  FIGURA 2.1 Corte de fígado observado por microscopia óptica em corte histológico após coloração por hematoxilina-eosina. Observam-se os núcleos esféricos, corados em azul-claro pela hematoxilina, contendo um nucléolo muito volumoso corado intensamente em azul. O citoplasma se cora em rosa pela eosina. A seta indica uma célula binucleada. (Médio aumento.) O componente mais externo da célula é a membrana plasmática, ou plasmalema, que é o limite entre o meio intracelular e o ambiente extracelular. O citoplasma contém a matriz citoplasmática ou citosol. Parte do citosol é subdividida em compartimentos delimitados por membrana, os quais constituem as organelas. São exemplos de organelas as mitocôndrias, o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, os lisossomos e os peroxissomos. Nesses compartimentos se formam microambientes intracelulares, o que aumenta muito o rendimento das atividades celulares. CITOSOL OU MATRIZ CITOPLASMÁTICA No interior da célula, o espaço entre as organelas e as inclusões é preenchido pela matriz citoplasmática ou citosol, um material de consistência variável entre um sol e um gel, contendo uma quantidade muito diversa de substâncias. São encontradas no citosol moléculas pequenas como glicose, vitaminas e aminoácidos. Macromoléculas, como proteínas, carboidratos e ácidos nucleicos, são componentes importantes do citosol. Fazem parte das macromoléculas as proteínas motoras que participam do transporte intracelular de organelas e vesículas, assim como as moléculas do citoesqueleto, que formam uma rede tridimensional de filamentos, constituída por microfilamentos de actina, microtúbulos e filamentos intermediários. O citoesqueleto será analisado separadamente mais adiante. No citosol se localizam milhares de enzimas que atuam em muitos tipos de moléculas. Também acontece no citosol a ruptura de moléculas energéticas para gerar trifosfato de adenosina (ATP) pela via glicolítica (anaeróbia). Além disso, toda a maquinaria que age na síntese proteica – ácidos ribonucleicos ribossômico (rRNA), mensageiro (mRNA) e de transferência (tRNA), enzimas e outros fatores – está contida no citosol. MEMBRANA PLASMÁTICA A membrana plasmática, ou plasmalema, é a estrutura celular que estabelece o limite entre os meios intra e extracelulares. Uma função importante dessa membrana é a manutenção da constância do meio intracelular, cuja composição é diferente da do líquido extracelular. Apesar da existência desse limite, existe grande interação entre o interior da célula e as moléculas extracelulares. A membrana plasmática contém inúmeras proteínas que se ligam tanto a moléculas localizadas no citoplasma como a macromoléculas extracelulares. Por meio dessas ligações, existe uma troca constante de influências nos dois sentidos, entre o citoplasma e o meio extracelular. A espessura da membrana plasmática é de 7,5 a 10 nm, e, em cortes transversais ao microscópio eletrônico de transmissão, é observada como uma estrutura trilaminar, constituída de duas linhas escuras separadas por um espaço mais claro. Esse conjunto é denominado unidade de membrana (Figuras 2.2 e 2.3). Devido a essa pequena espessura, a membrana plasmática não pode ser observada por microscopia óptica, porém os limites entre as células podem ser vistos. ► Estrutura molecular da membrana plasmática As membranas celulares são compostas principalmente por lipídios e por proteínas. A maior parte dos lipídios se organiza em duas camadas de moléculas de fosfolipídios. Estes, em meio aquoso, espontaneamente se organizam em bicamadas sem gasto de energia. Os grupamentos não polares (hidrofóbicos) dos fosfolipídios se situam no centro da membrana, e os seus grupamentos polares (hidrofílicos) se localizam nas duas superfícies da membrana, expostos aos ambientes em que existe água. Além dos fosfolipídios, as membranas celulares contêm outros lipídios, como glicolipídios e colesterol (ver Figuras 2.2, 2.4 e 2.5). FIGURA 2.2 Bicamada lipídica que constitui as membranas celulares. À direita, é possível observar como os fosfolipídios e o colesterol se arranjam para constituir a bicamada. As faixas à esquerda representam a unidade de membrana, a imagem observada no microscópio eletrônico de transmissão: duas linhas escuras e uma clara entre elas. As camadas escuras são resultado da deposição de ósmio nas porções hidrofílicas das moléculas dos fosfolipídios.  FIGURA 2.3 Superfície de uma célula observada por microscopia eletrônica de transmissão. Observa-se a unidade de membrana, com duas linhas escuras separadas por uma faixa clara (seta). O material pouco denso na superfície da membrana é o glicocálice, constituído por cadeias glicídicas de glicoproteínas e de glicolipídios (pontas de seta). (Eletromicrografia. 100.000×.) A composição lipídica de cada metade da bicamada é diferente, resultando em uma assimetria da membrana. Nas hemácias, por exemplo, existe maior abundância de fosfatidilcolina e esfingomielina na camada externa, enquanto fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina concentram-se mais na metade interna. Os glicolipídios têm cadeias de oligossacarídios que se projetam para o exterior da célula a partir da superfície celular, porém não na superfície interna da membrana, contribuindo para acentuar a assimetria da membrana plasmática (ver Figuras 2.4 e 2.5). FIGURA 2.4 Bicamada de lipídios da membrana celular com as proteínas a ela associadas (em cima). As regiões hidrofóbicas dos fosfolipídios correspondem a cadeias de ácidos graxos e são representadas por linhas, enquanto suas regiões hidrofílicas são representadas por esferas. As proteínas integrais ou transmembrana atravessam completamente a camada lipídica, enquanto as proteínas periféricas estão apenas parcialmente introduzidas na membrana. Na superfície externa da membrana, voltada para o espaço extracelular, existem pequenas cadeias glicídicas ligadas a proteínas e lipídios. Seu conjunto constitui o glicocálice. Regiões de aminoácidos hidrofóbicos das cadeias das moléculas proteicas ligam-se aos lipídios, ancorando as proteínas na membrana. Embaixo, está representada uma membrana submetida à técnica de criofratura, na qual as células são congeladas e fraturadas, resultando na clivagem das membranas em duas superfícies ao longo da sua região hidrofóbica. Após a clivagem, algumas proteínas transmembrana permanecem ligadas a uma das superfícies (1), enquanto outras se prendem à superfície oposta. Conjuntos de proteínas são observados ao microscópio eletrônico como partículas. Às partículas corresponde uma depressão na face complementar, onde elas se localizavam antes da separação (2). A maior parte das proteínas fica ligada ao folheto interno ou protoplasmático da membrana, chamado face P. Um número menor de partículas fica ligado ao folheto externo da membrana, chamado face E. (Adaptada e reproduzida, com autorização, de Krstić, 1979.) FIGURA 2.5 Esquema simplificado da membrana plasmática, evidenciando as proteínas transmembrana de passagem única (a) e de passagem múltipla (b). O esquema mostra também uma proteína periférica na superfície externa da membrana, embora essas proteínas sejam mais frequentes na superfície interna, como mostra a Figura 2.4. As proteínas representam aproximadamente 50% do peso da membrana plasmática, percentual que varia muito nas membranas do interior da célula. As moléculas proteicas podem ser classificadas em dois grupos: Proteínas periféricas: estão fracamente associadas à membrana e podem ser extraídas com certa facilidade por meio de soluções salinas. Essas proteínas se ancoram de diversas maneiras na bicamada lipídica: por interação com porções hidrofóbicas da membrana, por ligações covalentes ou por diversos tipos de âncoras, como, por exemplo, por meio do glicosilfosfatidilinositol (GPI) – âncora GPI Proteínas integrais: são proteínas fortemente ligadas a moléculas da membrana e só podem ser extraídas por tratamentos drásticos, como, por exemplo, pelo uso de detergentes. A maioria dessas proteínas atravessam a bicamada totalmente e são denominadas proteínas transmembrana (ver Figura 2.4). Algumas proteínas transmembrana atravessam a membrana uma única vez, enquanto outras têm cadeias longas e dobradas, que atravessam a membrana diversas vezes. Por isso, as proteínas transmembrana podem ser classificadas em proteínas de passagem única e proteínas de passagem múltipla (ver Figura 2.5). As proteínas transmembrana exercem funções muito importantes na célula: algumas agem como poros funcionais por onde transitam íons e moléculas, e outras agem como receptores (ver adiante). As proteínas que fazem parte da membrana são sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso, modificadas no complexo de Golgi e transportadas para a superfície celular em membranas de vesículas de transporte (Figura 2.6).  A superfície externa da membrana é recoberta por uma camada molecular, rica em hidratos de carbono, o glicocálice, visível ao microscópio eletrônico de transmissão (ver Figura 2.3). O glicocálice é constituído pelo conjunto das cadeias glicídicas das glicoproteínas e dos glicolipídios da membrana e em menor proporção por glicoproteínas e proteoglicanos secretados pela célula. O glicocálice participa do reconhecimento entre células e da união das células umas com as outras e com as moléculas extracelulares. ► Receptores de membrana A superfície celular contém inúmeras proteínas e glicoproteínas denominadas receptores. São proteínas que reconhecem especificamente moléculas de diversos tipos apresentadas na superfície exterior da célula, como, por exemplo, hormônios proteicos, oligossacarídeos e lipoproteínas de baixa densidade (low density lipoproteins, LDL). Dentre as moléculas que são reconhecidas, muitas estão presentes no líquido extracelular, ou na superfície de outras células ou na matriz extracelular. A molécula que tem grande afinidade para determinado receptor é chamada ligante.  FIGURA 2.6 As proteínas da membrana plasmática são sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso e transportadas para o complexo de Golgi nas membranas de vesículas. Nesse local são modificadas e, em seguida, conduzidas novamente em vesículas para a membrana plasmática. Os receptores podem estar espalhados por toda a superfície da célula ou concentrados em áreas restritas da membrana. Geralmente são moléculas transmembrana que, ao reconhecerem seu ligante, sofrem alteração em sua conformação e/ou provocam uma resposta no interior da célula, desencadeando a produção de segundos mensageiros que ativam determinadas reações e processos, como, por exemplo, secreção celular. PARA SABER MAIS  Modelo do mosaico fluido A integração das proteínas na membrana depende principalmente da interação dos aminoácidos lipofílicos de suas cadeias com os lipídios da membrana. Em contrapartida, a posição das proteínas, em relação ao plano da membrana plasmática, frequentemente é determinada pela sua associação com moléculas do citoesqueleto (ver adiante). As proteínas podem deslizar ao longo do plano da membrana porque a bicamada lipídica é fluida (Figura 2.7). Conjuntos de moléculas lipídicas e proteicas chamados lipid rafts (jangadas lipídicas) flutuam na superfície da membrana e podem se deslocar ao longo dela. A distribuição das proteínas espalhadas em mosaico na bicamada lipídica da membrana plasmática constitui o modelo do mosaico fluido para as membranas celulares. ► Transporte de substâncias através da membrana plasmática A troca de substâncias entre as células e o meio extracelular ocorre através da membrana. Moléculas pequenas apolares e gases podem se difundir através dela. Moléculas maiores e íons necessitam de mecanismos específicos para atravessá-la. Para o transporte, alguns desses mecanismos utilizam gradientes de concentração entre um e outro lado da membrana. Transporte individual de íons e pequenas moléculas  Muitas substâncias atravessam a membrana de um ambiente onde elas estão mais concentradas para um ambiente em que estão menos concentradas. Esse transporte não requer consumo de energia e é denominado transporte passivo. Ocorre por meio de proteínas transmembrana chamadas proteínas carreadoras ou transportadoras. Em muitas células, o transporte de água é otimizado pela ação de moléculas transportadoras especializadas, denominadas aquaporinas. Íons, como Na+, K+ e Ca2+, podem atravessar a membrana plasmática através de poros ou canais constituídos por proteínas transmembrana. Esse tipo de transporte frequentemente ocorre contra um gradiente de concentração, de um ambiente pouco concentrado para um ambiente muito concentrado, ambos separados por membrana. Por esta razão, esse tipo de transporte consome energia. É chamado de transporte ativo, e a energia usada para o transporte está geralmente contida em moléculas de ATP. As proteínas envolvidas em transporte ativo são também chamadas bombas (p. ex., bomba de sódio-potássio).  FIGURA 2.7 Representação de um experimento que demonstrou a propriedade de fluidez da membrana celular. Nesse experimento foram usados dois grupos de células mantidas em cultivo. A. As células de um dos grupos possuíam proteínas de membrana marcadas com uma substância fluorescente (asteriscos azuis). B. As células dos dois grupos foram misturadas e, em seguida, induzidas a se fundirem. C. Poucos minutos depois da fusão, as moléculas marcadas fluorescentes se espalharam por toda a superfície das células resultantes da fusão, comprovando que as proteínas podem se deslocar ao longo da superfície da membrana plasmática. As proteínas transportadoras podem transportar apenas um tipo de íon ou molécula em uma direção (uniporter) ou dois tipos de moléculas na mesma direção (simporter). Em certas situações, íons são trocados através da membrana, isto é, enquanto um íon sai da célula, simultaneamente entra outro pelo mesmo transportador. Esse tipo de transporte em direções opostas é denominado antiporter. Transporte de substâncias em quantidades maiores A passagem em bloco de macromoléculas pela membrana, assim como a passagem de partículas (p. ex., microrganismos), ocorre por processos que envolvem modificações na membrana plasmática visíveis por microscopia óptica ou eletrônica. A entrada na célula de material em quantidade denomina-se endocitose. Há três variedades principais de endocitose: pinocitose de fase fluida, endocitose mediada por receptores e fagocitose. Exocitose é um processo equivalente à endocitose, porém na direção oposta – transporte de dentro para fora da célula. Todavia, do ponto de vista molecular, a endocitose e a exocitose são processos diversos e dependem da participação de proteínas diferentes.  HISTOLOGIA APLICADA A fibrose cística (mucoviscidose), doença hereditária causada por defeito no transporte de íons e água pela membrana plasmática, afeta 1 em cada 2.000 recém-nascidos. O gene responsável pela doença localiza-se no cromossomo 7. Na fibrose cística, as secreções exócrinas são muito viscosas, obstruindo os ductos das glândulas (pâncreas, glândulas salivares) e as vias respiratórias, principalmente os brônquios. A obstrução dificulta a passagem das secreções, predispondo os órgãos afetados a infecções crônicas e a fibroses. ► Pinocitose de fase fluida A pinocitose de fase fluida é praticada por inúmeros tipos celulares. Caracteriza-se pela formação de pequenas invaginações da membrana, que envolvem o fluido extracelular e as substâncias nele contidas. As vesículas de pinocitose, também denominadas vesículas de endocitose, têm cerca de 80 nm de diâmetro e se destacam da membrana, sendo conduzidas através do citoplasma pela atividade de proteínas motoras associadas ao citoesqueleto. O destino das vesículas é variável (ver adiante). Nas células endoteliais dos capilares sanguíneos, por exemplo, as vesículas de endocitose englobam pequenas gotas de plasma do sangue. Essas vesículas são conduzidas até a superfície oposta da célula, onde se fundem com a membrana plasmática e liberam seu conteúdo no meio extracelular. Esse tipo de transporte é denominado transcitose. Frequentemente as vesículas de transcitose se fundem, formando verdadeiros canais temporários entre uma superfície da célula e a superfície oposta. ► Endocitose mediada por receptores Enquanto a pinocitose de fase líquida é um processo inespecífico, em muitos casos o transporte para o interior da célula tem caráter específico. É um mecanismo do qual participam receptores de membrana, denominado endocitose mediada por receptores. A ligação entre um receptor de membrana com seu ligante específico ativa moléculas do citoesqueleto; caso os receptores estejam afastados entre si, eles são movimentados ao longo da bicamada lipídica, concentrando-se em pequena área da membrana, onde se forma uma reentrância chamada fosseta (Figura 2.8). Ao mesmo tempo a face citoplasmática da membrana da fosseta é recoberta por proteínas. Uma das mais conhecidas é a clatrina, cujas moléculas se dispõem em forma de uma rede em torno da fosseta e sobre a vesícula que se destaca da membrana. Vesículas de endocitose recobertas por clatrina ou por outras proteínas são denominadas vesículas cobertas ou vesículas encapadas. Recebem também essa denominação as vesículas de transporte recobertas por proteínas que se destacam de membranas no interior da célula (membranas de retículo endoplasmático ou complexo de Golgi). Conduzidas sobre os “trilhos” de microtúbulos, as vesículas cobertas se destacam da membrana plasmática e, durante seu movimento pelo citosol, perdem o revestimento de clatrina (Figura 2.9). As moléculas de clatrina se desprendem da vesícula de endocitose e são conduzidas até próximo da superfície celular. Dessa maneira as moléculas de clatrina podem ser reaproveitadas em novo ciclo de endocitose.  FIGURA 2.8 Sistema endossômico. Ligantes presentes no meio extracelular prendem-se a receptores específicos da superfície celular. Complexos ligante- receptor se deslocam ao longo da superfície e são concentrados em locais da membrana onde se formam fossetas, pequenas depressões vistas ao longo da membrana. Os complexos são internalizados em vesículas de endocitose recobertas por clatrina e por outras proteínas. Após a liberação das moléculas de clatrina da superfície das vesículas de endocitose, as moléculas são conduzidas para a superfície da célula. As vesículas se fundem com endossomos jovens, nos quais o pH baixo causa a separação entre os ligantes e seus receptores. Vesículas contendo receptores na sua membrana se destacam do endossomo jovem e se dirigem à membrana plasmática, retornando para a superfície pequenos trechos de membrana e receptores para serem reutilizados. Os endossomos podem se fundir com lisossomos, onde os ligantes são digeridos. Muitas vesículas de endocitose se fundem com os endossomos, vesículas situadas tanto nas proximidades da superfície celular (endossomos jovens) como mais profundamente (endossomos maduros). Em conjunto, os endossomos formam o sistema endossômico da célula. Os endossomos maduros frequentemente se fundem com pequenos lisossomos, dando início à digestão do material endocitado. FIGURA 2.9 A internalização das lipoproteínas de baixa densidade (LDL) é um bom exemplo para analisar endocitose mediada por receptores. 1. LDL liga-se com grande afinidade a seus receptores concentrados em fossetas da superfície celular. 2. Essa ligação ativa a formação de vesículas de endocitose cobertas por proteína (p. ex., clatrina). 3. As vesículas logo perdem a cobertura, que é devolvida à face interna da membrana celular. 4. As vesículas, depois de desencapadas, fundem-se com endossomos jovens. 5. Algumas vesículas se desprendem do endossomo, se fundem com a membrana plasmática e retornam os receptores à membrana. 6. Na etapa seguinte, as LDL são transferidas para os lisossomos, nos quais são digeridas, e suas moléculas são aproveitadas pelas células. A membrana dos endossomos contém bombas de H+, proteínas transmembrana transportadoras de prótons que dependem de energia para esse processo (fornecida por moléculas de ATP). As bombas acidificam o interior dessas vesículas, e, em consequência, os receptores separam-se de seus ligantes e podem retornar à superfície celular por meio da membrana de pequenas vesículas de transporte que se fundem com a membrana plasmática. Os receptores são incorporados à membrana plasmática para serem reutilizados (ver Figura 2.8). Um exemplo muito estudado é o dos receptores para as lipoproteínas de baixa densidade ou LDL (ricas em colesterol) presentes no plasma (ver Figura 2.9). O ligante pode, em alguns casos, ser devolvido ao meio extracelular para ser utilizado novamente. É o que acontece com o ligante transferrina, uma proteína do plasma sanguíneo transportadora de ferro. A transferrina libera os íons de ferro dentro da célula e é devolvida ao líquido extracelular, retornando ao sangue para ser reaproveitada. Algumas vezes o complexo do ligante com o receptor passa dos endossomos para os lisossomos, nos quais são digeridos pelas enzimas lisossômicas. ► Fagocitose Alguns tipos celulares, como os macrófagos e os neutrófilos, são especializados em englobar e destruir bactérias, fungos, protozoários, células lesionadas, partículas orgânicas ou inertes e fragmentos de matriz extracelular. As células emitem prolongamentos em forma de lâminas, chamados pseudópodos, que se estendem em torno do material a ser fagocitado. As bordas dos pseudópodos se fundem e acabam por englobar o material em um vacúolo que se destaca da membrana e é transportado para o interior da célula, constituindo o fagossomo. De modo geral, o tamanho do material a ser englobado é maior que 0,5 μm. ► Exocitose Exocitose consiste na fusão de vesículas citoplasmáticas; por exemplo, vesículas de transporte e grânulos de secreção, com a membrana plasmática seguida pela expulsão do conteúdo da vesícula para o exterior. A exocitose é um processo complexo e depende de proteínas fusogênicas que facilitam a fusão entre as vesículas e os grânulos de secreção com a membrana plasmática. A endocitose retira porções de membrana da superfície. Pela fusão da membrana da vesícula de exocitose com a membrana plasmática, porções de membrana retornam à membrana plasmática, formando-se um fluxo de membrana que recompõe a superfície total de membrana da célula. ► Recepção de sinais pela membrana plasmática  As células dos organismos multicelulares se comunicam para organizar o crescimento dos tecidos e a proliferação mitótica e coordenar as funções dos diversos tecidos e órgãos. A membrana plasmática atua como local de recepção de sinalização que chega à célula sob a forma de substâncias solúveis situadas no meio extracelular. Essas substâncias ou agem como ligantes que reconhecem e se ligam a receptores de superfície ou se difundem pela membrana e se ligam a receptores intracelulares. Denominam-se células-alvo as células que têm receptores para um determinado sinal. As moléculas sinalizadoras extracelulares chegam às células de três maneiras. Na sinalização endócrina, as moléculas sinalizadoras são chamadas hormônios e chegam às células-alvo transportadas pelo sangue. Na sinalização parácrina, as moléculas (que muitos autores chamam igualmente de hormônios) chegam ao local de atuação por difusão ou regionalmente, por meio de curtas alças de circulação sanguínea, agindo, portanto, em células que estão próximas das células que liberaram o sinal. Quando a secreção parácrina atua sobre o mesmo tipo celular que a sintetizou, recebe o nome de sinalização autócrina. Um tipo especial de comunicação intercelular é a sinalização sináptica, exclusiva do tecido nervoso. Nessa sinalização, moléculas neurotransmissoras são exocitadas nas terminações axonais e são reconhecidas por receptores da membrana de células receptoras adjacentes (ver Capítulo 9, Tecido Nervoso). Os diversos tipos celulares têm conjuntos diferentes de proteínas receptoras, os quais tornam possível à célula responder às moléculas sinalizadoras de maneira específica e pré- programada (Figura 2.10).  Moléculas como os hormônios da tireoide ou hidrofóbicas e lipossolúveis, como os hormônios esteroides, difundem-se através da membrana celular e podem ativar receptores intracelulares localizados no citoplasma e/ou no núcleo. Por outro lado, as moléculas sinalizadoras hidrofílicas, incluindo os neurotransmissores exocitados nas sinapses, a maioria dos hormônios e muitos mediadores químicos de ação local (secreção parácrina), ativam proteínas receptoras localizadas na superfície da célula-alvo. Esses receptores são proteínas transmembrana que, quando ativadas, transferem a informação para moléculas intermediárias situadas no citoplasma. Estas retransmitem o sinal no interior da célula, ativando ou desativando processos celulares. Dentre as proteínas intermediárias associadas a receptores da superfície celular, as mais estudadas são as proteínas G. Essas proteínas são complexos de várias moléculas proteicas e receberam essa designação porque se combinam com nucleotídios de difosfato de guanina (GDP) ou trifosfato de guanina (GTP). Quando o “primeiro mensageiro” (hormônio, secreção parácrina, neurotransmissor) prende-se ao receptor, ocorre uma modificação conformacional na molécula do receptor que ativa o complexo da proteína G com GDP (Figura 2.11). Há substituição de GDP por GTP e liberação da subunidade alfa da proteína G, que atua sobre os efetores intracelulares. Frequentemente, o efetor é uma enzima que converte um precursor inativo em um segundo mensageiro ativo, que se difunde no citoplasma. O segundo mensageiro dispara uma cascata de reações químicas que levam a uma modificação na atividade celular.  FIGURA 2.10 As células respondem aos sinais químicos externos de acordo com os receptores que contêm em sua membrana plasmática. Este esquema mostra três células com receptores diferentes e o meio extracelular contendo muitos ligantes, que interagem apenas com os seus receptores específicos. Como o meio extracelular contém grande variedade de moléculas em baixa concentração, é essencial que os ligantes e respectivos receptores não somente sejam complementares, mas também tenham grande especificidade e afinidade. HISTOLOGIA APLICADA Diversas doenças se devem a defeitos em receptores. Por exemplo, o pseudo-hipoparatireoidismo e um tipo de nanismo são decorrentes de defeitos ou da falta dos receptores para paratormônio e para hormônio do crescimento, respectivamente. Nos portadores dessas doenças, os hormônios são produzidos, mas as células-alvo não respondem devido à ausência dos receptores adequados. Outro exemplo é a deficiência de receptores para LDL na superfície celular. Na maioria desses casos, existe uma alteração genética autossômica dominante. Não sendo captado pelas células, o teor de LDL (contendo colesterol) é alto no plasma sanguíneo. PARA SABER MAIS Recepção de sinais por receptores intracelulares Os hormônios esteroides são pequenas moléculas hidrofóbicas (solúveis em lipídios) que são transportadas no sangue conjugadas reversivelmente a proteínas do plasma. Uma vez liberados de suas proteínas carreadoras, os esteroides se difundem pela membrana plasmática da célula-alvo e se combinam de modo reversível com proteínas receptoras específicas localizadas no núcleo e no citoplasma. Quando o hormônio se combina com o receptor, este é ativado e adquire alta afinidade para sequências específicas do ácido desoxirribonucleico (DNA) que atuam como estimuladores da transcrição gênica e aumentam a transcrição de genes específicos. Cada hormônio esteroide é reconhecido por um membro diferente de uma família de proteínas receptoras. Os hormônios da tireoide são aminoácidos modificados, lipofílicos, que também atuam através de receptores intracelulares. MITOCÔNDRIAS As mitocôndrias (Figura 2.12) são organelas esféricas ou alongadas, medindo de 0,5 a 1,0 μm de largura e até 10 μm de comprimento. Sua distribuição na célula varia, tendendo a se acumular nos locais do citoplasma em que o gasto de energia é mais intenso; por exemplo, no polo apical das células ciliadas, na peça intermediária dos espermatozoides (ambos locais em que cílios e flagelos se movimentam) e na região basal das células que transportam íons por transporte ativo (ver Figura 4.27, no Capítulo 4, Tecido Epitelial).  FIGURA 2.11 Este diagrama mostra de maneira resumida o funcionamento de um receptor acoplado a proteína G. A etapa da ativação do efetor (3) pode produzir vários efeitos e/ou cascatas de reações que modificam funções celulares. (Adaptada e reproduzida, com autorização, de Linder e Gilman, 1992.)  FIGURA 2.12 As células parietais da mucosa do estômago possuem muitas mitocôndrias esféricas no citoplasma (setas). Grande parte da energia proporcionada pelo ATP fabricado por essas organelas é usada para transportar prótons para acidificar a cavidade gástrica. (Fotomicrografia. Hematoxilina-eosina [HE]. Grande aumento.) As mitocôndrias mostram, ao microscópio eletrônico de transmissão, uma estrutura característica (Figuras 2.13 e 2.14 A). São constituídas por duas membranas, entre as quais se localiza o espaço intermembranoso. O compartimento delimitado pela membrana interna contém a matriz mitocondrial. A membrana interna emite projeções para o interior da matriz, chamadas cristas mitocondriais. Na maioria das mitocôndrias, as cristas são achatadas, assemelhando-se a prateleiras, mas as células que sintetizam esteroides, como as das glândulas adrenais, apresentam também cristas tubulares. As cristas aumentam a superfície da membrana interna da mitocôndria e contêm as enzimas e outros componentes da cadeia de fosforilação oxidativa e do sistema transportador de elétrons. ► Produção de ATP As mitocôndrias transformam a energia química contida em moléculas obtidas pela alimentação em energia facilmente utilizável pela célula. Aproximadamente 50% dessa energia é armazenada nas ligações fosfato do trifosfato de adenosina (ATP) e os 50% restantes são dissipados sob a forma de calor, utilizado para manter a temperatura do corpo. A atividade das enzimas ATPases, muito comuns nas células, libera a energia armazenada no ATP quando a célula necessita dessa energia para realizar trabalho, seja osmótico, mecânico, elétrico, químico ou de outra natureza.  FIGURA 2.13 A mitocôndria possui duas membranas, que delimitam o espaço intermembranoso. Cristas formadas pela membrana mitocondrial interna se projetam no espaço ocupado pela matriz mitocondrial. A superfície interna da mitocôndria apresenta as partículas elementares, em que ocorre uso de energia para formar ATP. As principais moléculas utilizadas pelo organismo para fornecer energia para as diversas atividades celulares e para produção de calor são a glicose e os ácidos graxos. Esses processos ocorrem nas mitocôndrias (ácidos graxos) e no citosol (glicose), e seus produtos finais são as moléculas acetilcoenzima A (acetil-CoA) e piruvato, respectivamente, este último depois convertido a acetil- CoA. A acetil-CoA combina-se com o ácido oxalacético para formar ácido cítrico, dando início ao ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs). Nesse ciclo energético, há várias reações de descarboxilação que produzem CO2 e quatro pares de H+ que são removidos por reações específicas catalisadas por desidrogenases. Os íons H+ reagem com oxigênio para formar H2O. Pela atividade dos citocromos a, b e c, da coenzima Q, e da citocromo oxidase, o sistema transportador de elétrons, localizado na membrana mitocondrial interna, libera energia, que é capturada para formar ATP, a partir de difosfato de adenosina (ADP) e fosfato inorgânico. Em condições aeróbias, a glicólise extramitocondrial (no citosol) mais o ciclo do ácido cítrico e o sistema transportador de elétrons originam 36 mols de ATP por cada mol de glicose. Esse rendimento é 18 vezes maior do que o obtido pela glicólise realizada apenas em condições anaeróbias. As partículas arredondadas de mais ou menos 9 nm de diâmetro, denominadas partículas elementares, que se prendem por um pedúnculo à face interna da membrana mitocondrial interna (ver Figura 2.13), contêm as enzimas da fosforilação de ADP em ATP, utilizando fosfato inorgânico e energia. O modelo quimiosmótico explica de maneira convincente o mecanismo de formação de ATP nas mitocôndrias. Segundo esse modelo, a síntese de ATP ocorre durante o fluxo de prótons do espaço intermembranoso para a matriz, através das partículas elementares (Figura 2.15). A quantidade de mitocôndrias e o número de cristas por organela são relacionados ao metabolismo energético das células. As que consomem muita energia, como é o caso das células do músculo estriado cardíaco, têm grande quantidade de mitocôndrias, com elevado número de cristas.  FIGURA 2.14 Mitocôndrias observadas por microscopia eletrônica de transmissão. A. Duas mitocôndrias com suas membranas (setas), cristas (C) e matriz (M). Em torno das mitocôndrias, há numerosas cisternas achatadas do retículo endoplasmático granuloso (REG), separadas entre si por citosol. Cada cisterna é constituída por duas membranas envolvendo o espaço da cisterna. Ribossomos presentes no citosol são observados como pequenos grânulos escuros aderidos às membranas das cisternas. (50.000×.) B. Mitocôndrias de um portador de miopatia mitocondrial. As mitocôndrias estão muito modificadas (setas) e mostram acentuada distensão da matriz. FIGURA 2.15 Teoria quimiosmótica da formação de ATP nas mitocôndrias. Ao centro, está representado o fluxo de elétrons da matriz mitocondrial para o espaço intermembranoso utilizando a energia do sistema transportador de elétrons localizado na membrana interna da mitocôndria. À esquerd a, cerca da metade da energia derivada do refluxo de prótons para a matriz é usada para produção de ATP por um complexo enzimático – a ATP sintase; a energia restante resulta em calor. Enquanto os esquemas ao centro e à esquerd a mostram o que acontece nas mitocôndrias da maioria das células, à direit a está representada a situação que ocorre nas mitocôndrias das células do tecido adiposo pardo (ver Capítulo 6, Tecido Adiposo). A proteína termogenina, presente nessas mitocôndrias, permite o refluxo dos elétrons sem produção de ATP e com liberação de maior quantidade de calor. ► Matriz mitocondrial Entre as cristas mitocondriais se situa a matriz mitocondrial, amorfa e rica em proteínas e contendo pequena quantidade de DNA e RNA. Muitas vezes, a matriz apresenta grânulos esféricos e densos aos elétrons, ricos em Ca2+, cuja função ainda não é totalmente conhecida. Embora não seja o reservatório principal desse cátion, a mitocôndria transfere para sua matriz o excesso de Ca2+ quando o teor desse cátion se eleva muito no citosol. Além das enzimas do ciclo do ácido cítrico, a matriz mitocondrial contém as enzimas que participam da betaoxidação dos ácidos graxos, tendo papel importante nesse processo metabólico. O DNA mitocondrial é uma dupla-hélice circular, semelhante aos DNA das bactérias. Esse DNA é sintetizado na mitocôndria, e sua duplicação é independente da duplicação do DNA nuclear. As mitocôndrias contêm três tipos de RNA: RNA ribossômico (rRNA), RNA mensageiro (mRNA) e RNA de transferência (tRNA). Seus ribossomos são menores do que os do citosol e semelhantes aos das bactérias. As mitocôndrias sintetizam proteínas; porém, devido à pequena quantidade de DNA mitocondrial, poucas proteínas são produzidas localmente. A maioria das proteínas mitocondriais é sintetizada em polirribossomos livres no citosol. Essas proteínas têm uma pequena sequência de aminoácidos que sinaliza seu destino – as proteínas são transferidas para as mitocôndrias por meio de um processo que requer energia. Durante a mitose, cada célula-filha recebe aproximadamente metade das mitocôndrias da célula-mãe. Nas células-filhas, e sempre que necessário, novas mitocôndrias se podem formar pelo crescimento, seguido de divisão da organela por fissão. As mitocôndrias têm algumas características em comum com as bactérias (DNA circular, ribossomos de estrutura semelhante), e, por isso, muitos pesquisadores admitem que elas se originaram de uma bactéria ancestral aeróbia que se adaptou a uma vida endossimbiótica em uma célula eucariótica. HISTOLOGIA APLICADA Existem várias doenças, geralmente caracterizadas por disfunção muscular, que são decorrentes de defeitos nas mitocôndrias. Por apresentarem metabolismo energético muito elevado, as células (fibras) musculares esqueléticas são muito sensíveis a defeitos mitocondriais. Um dos primeiros sinais dessas doenças é a ptose (queda) da pálpebra superior, que geralmente é seguida de dificuldades para deglutir e fraqueza dos membros inferiores. São doenças hereditárias, causadas por mutações no DNA mitocondrial ou no DNA nuclear. No primeiro caso, a herança é exclusivamente materna, porque as mitocôndrias do embrião são todas derivadas do óvulo, sem participação do espermatozoide. No segundo caso, quando a  mutação ocorre no DNA do núcleo celular, a herança pode ser materna ou paterna. Geralmente, nessas doenças, as mitocôndrias apresentam acentuadas alterações morfológicas (ver Figura 2.14 B). RIBOSSOMOS E RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Os ribossomos são pequenas partículas situadas no citosol, compostas de quatro tipos de RNA ribossômico (rRNA) e cerca de 80 proteínas diferentes. Ao microscópio eletrônico de transmissão, são vistos como partículas elétron-densas medindo de 20 a 30 nm de diâmetro (ver Figura 2.14 A). Quando observados por microscopia óptica em cortes corados por corantes básicos, como o azul de metileno e o azul de toluidina, assim como pelo corante hematoxilina, as regiões do citoplasma ricas em ribossomos aparecem como regiões basófilas, sendo chamadas de ergastoplasma ou de substância de Nissl especificamente nos neurônios (Figura 2.16). Esse fato se deve aos numerosos grupamentos fosfato dos ácidos nucleicos. Os ribossomos são constituídos por duas subunidades de tamanhos diferentes. A maior parte de seu RNA é sintetizada no nucléolo. As proteínas são sintetizadas no citoplasma, migram para o núcleo através dos poros nucleares (ver Capítulo 3, Núcleo Celular) e se associam aos rRNA. Depois de prontas, a subunidade menor e a maior saem separadamente do núcleo pelos poros nucleares, passando para o citoplasma, no qual exercerão suas funções.  Polirribossomos são conjuntos de ribossomos unidos por uma molécula de RNA mensageiro (Figura 2.17 A). A mensagem contida no mRNA é o código que estabelece a sequência de aminoácidos na molécula proteica que está sendo sintetizada, e os ribossomos desempenham um papel importante na decodificação, ou tradução, da mensagem para a síntese proteica. Muitas proteínas, como as que se destinam a permanecer no citosol (enzimas, proteínas motoras, proteínas do citoesqueleto), em mitocôndrias e em peroxissomos, são produzidas em polirribossomos que permanecem isolados no citosol.  FIGURA 2.16 Corpo celular (pericário) de um neurônio observado por microscopia óptica em corte histológico. Observa-se o núcleo esférico, de coloração clara, contendo um nucléolo muito volumoso. O citoplasma do pericário possui manchas basófilas (azuladas) que pertencem ao ergastoplasma da célula e, no caso de neurônios, são chamadas substância de Nissl. (Microscopia óptica. HE. Grande aumento.)  Os polirribossomos que traduzem mRNA, que codificam proteínas para serem segregadas nas cisternas do retículo endoplasmático granuloso, se prendem à membrana do retículo pelo lado das subunidades maiores de seus ribossomos quando estão produzindo as respectivas proteínas (Figura 2.17 B). Essas proteínas podem ser depois secretadas, como as enzimas das glândulas salivares e do pâncreas, ou mantidas na célula, como as enzimas dos lisossomos e dos grânulos dos leucócitos. Outras proteínas, como as proteínas integrais das membranas celulares, também são sintetizadas em polirribossomos presos ao retículo endoplasmático granuloso (ver Figura 2.6). ► Retículo endoplasmático O retículo endoplasmático (RE) é uma rede intercomunicante de vesículas e túbulos observada ao microscópio eletrônico delimitada por uma membrana contínua, que define um espaço chamado cisterna do retículo endoplasmático. As vesículas podem ser achatadas ou esféricas. Cortes de células observados por microscopia eletrônica dão a impressão de que as cisternas são separadas, mas o estudo de células inteiras pela microscopia eletrônica de alta resolução revelou que elas são contínuas (Figura 2.18). É possível observar que a superfície da membrana da cisterna voltada para o citosol pode estar ou não recoberta por polirribossomos, que sintetizam proteínas que são injetadas nas cisternas. Isso possibilita a distinção entre dois tipos de retículo endoplasmático: o granuloso e o liso. Retículo endoplasmático granuloso  O retículo endoplasmático granuloso (REG) se caracteriza por duas propriedades principais: possui polirribossomos na superfície citosólica da sua membrana (ver Figura 2.18), e é constituído de cisternas saculares ou achatadas (ver Figura 2.14). A membrana das cisternas é contínua com a membrana externa do envelope nuclear. O REG é abundante nas células especializadas na secreção de proteínas, como as células acinosas do pâncreas (enzimas digestivas), fibroblastos (colágeno) e plasmócitos (imunoglobulinas). Em microscopia óptica, a presença do REG nessas células é denunciada pela presença de regiões basófilas no seu citoplasma. A principal função do retículo endoplasmático granuloso é separar proteínas que, após a síntese, serão colocadas em vesículas que se destacam do RE e ficam no citosol. Além de proteínas destinadas à secreção, são sintetizadas no REG proteínas lisossômicas, proteínas de membrana e muitas outras. Outras funções do REG são a glicosilação inicial das glicoproteínas, a síntese de fosfolipídios e a montagem de moléculas proteicas formadas por múltiplas cadeias polipeptídicas. Toda síntese de proteínas começa em polirribossomos livres no citosol. O RNA mensageiro das proteínas destinadas a serem colocadas no retículo endoplasmático granuloso contém uma sequência adicional de bases na sua extremidade 5’, que codifica uma sequência de 20 a 25 aminoácidos, quase todos hidrofóbicos, chamada sequência sinal ou peptídio sinal. A sequência sinal interage e se liga com um complexo de seis polipeptídios não idênticos mais uma molécula de RNA 7S, que formam a partícula reconhecedora do sinal ou SRP (signal-recognition particle). A SRP inibe a continuação do alongamento da cadeia proteica até que o complexo SRP-polirribossomo se ligue a um receptor da membrana da cisterna do retículo endoplasmático granuloso. Essa ligação libera a SRP do polirribossomo, possibilitando a continuação da síntese proteica (Figura 2.19). FIGURA 2.17 Esquemas que ilustram a síntese de proteínas que ficam livres no citosol (A) e a síntese de proteínas que são segregadas nas cisternas do retículo endoplasmático granuloso (B). No interior da cisterna do retículo endoplasmático granuloso, a sequência sinal é removida por uma enzima específica, a peptidase do sinal, localizada na superfície interna da membrana do retículo. Durante e após a síntese das cadeias de proteínas ocorrem nas cisternas as modificações chamadas pós-translacionais, como, por exemplo, as hidroxilações, glicosilações, sulfatações e fosforilações das cadeias de proteínas.  FIGURA 2.18 Representação esquemática em três dimensões de uma pequena porção do retículo endoplasmático granuloso para mostrar a forma das cisternas e a existência dos ribossomos, cujos conjuntos são os polirribossomos. Os ribossomos são vistos como pequenas partículas apoiadas sobre as membranas das cisternas. Embora as cisternas apareçam isoladas nos cortes observados por microscopia eletrônica, elas na realidade formam um túnel contínuo no citoplasma. As proteínas sintetizadas no REG têm vários destinos: armazenamento intracelular, como nos lisossomos e nos grânulos dos leucócitos; e armazenamento intracelular provisório para exportação sob forma de vesículas de secreção ou grânulos de secreção, como no pâncreas e em algumas glândulas endócrinas. A Figura 2.20 mostra exemplos de tipos diferentes de células e os destinos das proteínas nelas produzidas. Retículo endoplasmático liso  O retículo endoplasmático liso (REL) não apresenta ribossomos na superfície de suas cisternas, as quais têm geralmente a forma de túbulos anastomosados (Figura 2.21). A membrana do REL é contínua com a do retículo granuloso, embora existam diferenças entre as moléculas que constituem essas duas variedades de membrana. O REL participa de diversos processos funcionais, de acordo com o tipo de célula. Por exemplo, nas células que produzem esteroides, como as da glândula adrenal e células secretoras do ovário e do testículo, ele ocupa grande parte do citoplasma e contém algumas das enzimas necessárias para a síntese desses hormônios. O REL é abundante também nos hepatócitos, as células principais do fígado, em que é responsável pelos processos de conjugação, oxidação e metilação, dos quais as células lançam mão para inativar determinados hormônios e neutralizar substâncias nocivas e tóxicas, como os barbitúricos e vários outros fármacos. Outra função importante do retículo endoplasmático liso é a síntese de fosfolipídios para todas as membranas celulares. As moléculas de fosfolipídios são transferidas para as outras membranas: (1) por meio de vesículas que se destacam e são movidas por proteínas motoras, ao longo dos microtúbulos; (2) por comunicação direta com o retículo endoplasmático granuloso; e (3) por meio das proteínas transportadoras de fosfolipídios (Figura 2.22).  FIGURA 2.19 Transporte dos polipeptídios recém-sintetizados para as cisternas do retículo endoplasmático granuloso. Para que se inicie a síntese da proteína, os ribossomos se prendem ao RNA mensageiro. Inicialmente, é sintetizado o segmento sinal, que se prende a uma partícula reconhecedora do sinal (SRP, signal-recognition particle) e a um receptor do ribossomo, localizados na superfície da membrana do retículo endoplasmático granuloso. Essas interações causam a abertura de um canal pelo qual a nova proteína é introduzida na cisterna. Após a entrada do polipeptídio na cisterna, o segmento sinal é removido pela ação de uma enzima denominada peptidase do sinal (não mostrada na figura).  FIGURA 2.20 Ultraestrutura de tipos celulares que diferem quanto ao destino de suas proteínas. A. Célula que sintetiza proteínas, mantendo-as livres no citosol. B. Célula que sintetiza proteínas, segregando-as em grânulos citoplasmáticos. C. Célula que sintetiza proteínas e as exporta diretamente do retículo endoplasmático para o meio extracelular. D. Célula que sintetiza proteínas, armazenando-as no citoplasma em grânulos de secreção, para exocitose, quando a célula for estimulada.  FIGURA 2.21 O retículo endoplasmático é uma rede de canais e sáculos intercomunicantes, constituídos por uma membrana contínua. O retículo endoplasmático liso (REL, em rosa) não apresenta ribossomos, porém o retículo endoplasmático granuloso (REG, em azul) tem muitos ribossomos presos à sua superfície. Além disso, note que as cisternas do REG têm a forma de sáculos, enquanto as do REL são tubulares. Graças à enzima glicose-6-fosfatase encontrada em suas membranas, o retículo endoplasmático liso participa da hidrólise do glicogênio, produzindo glicose para o metabolismo energético. Essa enzima é encontrada também no retículo endoplasmático granuloso, mostrando que essas duas organelas, embora diferentes, têm alguns aspectos funcionais em comum.  FIGURA 2.22 Esquema de uma proteína anfipática transportadora de fosfolipídios. A molécula de fosfolipídio é transferida de uma membrana rica – retículo endoplasmático liso (REL) – para uma membrana pobre em fosfolipídios. Nas células musculares estriadas, o retículo endoplasmático liso recebe o nome de retículo sarcoplasmático. Nessas células as cisternas do REL acumulam íons cálcio e os liberam no citosol, regulando, dessa maneira, a contração muscular. COMPLEXO DE GOLGI O complexo de Golgi é um conjunto de vesículas achatadas e empilhadas, cujas porções periféricas são dilatadas (Figuras 2.23 e 2.24). Na maioria das células, o complexo de Golgi se localiza em uma determinada região do citoplasma, geralmente na proximidade do núcleo e de cisternas do retículo endoplasmático granular. Em certos tipos celulares, porém, como nas células nervosas e hepatócitos, pode ser encontrado sob a forma de vários pequenos agrupamentos dispersos pelo citoplasma. O complexo de Golgi é uma estrutura polarizada, e, nas pilhas de cisternas que compõem essa organela, podem-se reconhecer duas superfícies. Uma é geralmente convexa, mais próxima ao núcleo e ao retículo endoplasmático, denominada face cis. A superfície oposta da pilha é geralmente côncava e é denominada face trans. Ambas as faces possuem redes de finos túbulos associados a vesículas de transporte. Esse sistema de túbulos é mais complexo na face trans, onde forma a rede trans do Golgi (trans Golgi network, TGN). A face cis recebe vesículas de transporte que brotam do retículo endoplasmático, enquanto a superfície côncava ou trans origina vesículas cujo conteúdo foi modificado pelas cisternas do Golgi (ver Figuras 2.24 e 2.25). O complexo de Golgi é envolvido lateralmente por inúmeras vesículas de transporte. Essas vesículas transportam material de uma cisterna do Golgi para outra em direção cis–trans ou vice-versa, predominando a primeira direção. A maioria dessas vesículas de transporte são recobertas externamente (na sua superfície citosólica) por proteínas chamadas COPI ou COPII.  FIGURA 2.23 Representação em três dimensões de um complexo de Golgi. Por meio de vesículas transportadoras, a face cis do Golgi recebe moléculas produzidas no retículo endoplasmático granuloso (REG). Após processamento no complexo de Golgi, essas moléculas são liberadas em vesículas na face trans do Golgi, constituindo vesículas de secreção, lisossomos ou outros componentes do citoplasma. O complexo de Golgi recebe, pela sua face cis, grande parte de moléculas sintetizadas no retículo endoplasmático granular. No Golgi são completadas as modificações pós-translacionais realizadas nas cisternas do REG após a síntese das moléculas (ver Figura 2.25). Além disso, as cisternas do Golgi empacotam e colocam um endereço em vários grupos de moléculas, que devem ser direcionadas para locais específicos do citoplasma. Nas cisternas finais do Golgi, em sua face trans, as moléculas são transferidas para vesículas conforme sua destinação. Essas vesículas brotam na face trans e são denominadas vesículas de transporte ou de secreção. São transportadas para a membrana plasmática com a qual se fundem ou acumuladas no citoplasma até ocorrer um estímulo para exocitose. Outras vesículas formadas na face trans contêm enzimas lisossômicas que podem se fundir com endossomos primários que participam do sistema endossômico- lisossômico. Nas células secretoras, o material presente nas vesículas de secreção é inicialmente colocado em vesículas grandes e pouco densas aos elétrons, e depois progressivamente sofrem condensação e concentração, formando as vesículas de secreção (ver Figura 2.24). Para realizar suas várias atividades, as cisternas do complexo de Golgi possuem enzimas diferentes em suas membranas, dependendo da posição da cisterna no interior da pilha. Essas enzimas participam da glicosilação, sulfatação e fosforilação de proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso. As proteínas já chegam do RE com grupos de oligossacarídeos adicionados a suas cadeias. A glicosilação, por meio de retirada e adição de moléculas de oligossacarídeos, produz as glicoproteínas. Os sacarídeos são muito importantes para as futuras funções das moléculas que passam pelo complexo de Golgi. Além disso, no Golgi são fabricados grandes complexos moleculares, tais como os proteoglicanos.  FIGURA 2.24 No canto superior, à direita, fotomicrografia de complexos de Golgi (setas) de células do epidídimo, impregnados pela prata. (Grande aumento.) A ilustração maior é uma eletromicrografia do complexo de Golgi de uma célula mucosa. Observe pequenas vesículas de transporte próximas à face cis (setas). Na periferia das grandes vesículas achatadas, observam-se dilatações com conteúdo granular fino, que representam o produto de secreção dessa célula (asteriscos). Grandes vesículas se destacam do complexo de Golgi na face trans e confluem, formando vesículas de secreção (numeradas de 1 a 3). (30.000×.) LISOSSOMOS E PEROXISSOMOS  Os lisossomos e os peroxissomos são organelas associadas à degradação de moléculas, embora por mecanismos bastante diferentes. Ambas são revestidas por membranas e não são reconhecidas por microscopia óptica em preparados rotineiros. ► Lisossomos Os lisossomos que são observados por microscopia eletrônica de transmissão são vesículas delimitadas por membrana, em geral esféricas, com diâmetro de 0,05 a 0,5 μm, e apresentam aspecto denso e granular (Figuras 2.26 e 2.27). São lisossomos secundários, em atividade de digestão enzimática. Os lisossomos primários, ainda sem atividade em processos de digestão, são vesículas muito pequenas e difíceis de serem reconhecidas em preparações rotineiras para microscopia eletrônica. Os lisossomos contêm mais de 40 enzimas hidrolíticas, com a função de quebra e digestão de diversos substratos. São encontrados em todas as células; porém, são mais abundantes nas células fagocitárias, como os macrófagos e os leucócitos neutrófilos. As enzimas dos lisossomos variam com a célula, e as mais comuns são: fosfatase ácida, ribonuclease, desoxirribonuclease, protease, sulfatase, lipase e betaglicuronidase. Todas as enzimas lisossômicas têm atividade máxima em torno de pH 5,0. A membrana dos lisossomos possui bombas que transportam prótons para o interior da vesícula por transporte ativo, acidificando dessa maneira o interior do lisossomo. As enzimas dos lisossomos são sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso e transportadas para o complexo de Golgi (Figura 2.28). Nas cisternas do Golgi, as enzimas adquirem radicais de manose-6-fosfato, os quais se tornam um marcador de enzimas lisossômicas. Nas membranas das cisternas do complexo de Golgi mais próximas da face trans, existem receptores para proteínas com manose-6-fosfato em suas cadeias, que são reconhecidas e separadas de outras proteínas. Dessa maneira, na face trans as enzimas destinadas aos lisossomos são segregadas em vesículas separadas que constituem os lisossomos primários. Partículas do meio extracelular introduzidas na célula por fagocitose constituem os fagossomos (ver Figura 2.28). A membrana dos lisossomos primários funde-se com a dos fagossomos, misturando as enzimas com o material a ser digerido. A digestão intracelular tem lugar dentro desse novo vacúolo, que é chamado de lisossomo secundário ou fagolisossomo. Os catabólitos originados da digestão intralisossômica difundem-se através da membrana dessa organela e entram no citosol, onde são utilizados no metabolismo celular. Em alguns casos, podem ficar no lisossomo restos de material não digerido, formando-se assim um corpo residual (ver Figura 2.28), que pode ser eliminado ou permanecer indefinidamente no citoplasma. Em algumas células, como os neurônios e as células musculares cardíacas, os corpos residuais se acumulam, formando grânulos pigmentados, visíveis por microscopia óptica, chamados grãos de lipofuscina.  FIGURA 2.25 Endereçamento das proteínas no complexo de Golgi. À esquerda, estão numerados os principais processos moleculares que têm lugar nos compartimentos indicados. Note que a marcação das enzimas para os lisossomos começa nas cisternas cis do complexo de Golgi. Nas cisternas do lado trans, as porções glicídicas das glicoproteínas se combinam com receptores específicos da membrana das cisternas, que determinam o destino dessas proteínas. A parte esquerda do desenho mostra o retorno de membrana do Golgi para o retículo endoplasmático. Essas membranas são reusadas várias vezes, um processo econômico que mantém o tamanho dos diversos compartimentos. Outra função dos lisossomos relaciona-se com a renovação das organelas celulares. Em certas circunstâncias, organelas ou porções de citoplasma são envolvidas por membrana do retículo endoplasmático liso. Lisossomos jovens fundem-se com essas estruturas e digerem o material nelas contido. Forma-se assim um lisossomo secundário que recebe o nome de autofagossomo (Figura 2.29). A digestão intracitoplasmática em autofagossomos aumenta nas células em processo de atrofia (como as células prostáticas de animais castrados) e nas células glandulares que acumularam excesso de grânulos de secreção. Em certos casos, o conteúdo dos lisossomos é exocitado, e suas enzimas agem sobre o meio extracelular. Um exemplo é a destruição da matriz do tecido ósseo pela colagenase armazenada em lisossomos e secretada pelos osteoclastos durante o crescimento dos ossos (ver Capítulo 8, Tecido Ósseo).  FIGURA 2.26 Eletromicrografia de um macrófago. Observe os prolongamentos citoplasmáticos abundantes (setas) e as cisternas do complexo de Golgi (G). Numerosos lisossomos secundários (L) estão dispersos no citoplasma. (15.000×.)  FIGURA 2.27 Esta eletromicrografia mostra três lisossomos secundários (L) circundados por muitas mitocôndrias. ► Peroxissomos Peroxissomos são organelas esféricas, limitadas por membrana, com diâmetro de 0,5 a 1,2 mm (Figura 2.30). Não são visíveis por microscopia óptica. Como as mitocôndrias, os peroxissomos utilizam grandes quantidades de oxigênio, porém não produzem ATP, não participando diretamente do metabolismo energético. Receberam esse nome porque oxidam substratos orgânicos específicos, retirando átomos de hidrogênio e combinando-os com oxigênio molecular (O2). Essa reação produz peróxido de hidrogênio (H2O2), uma substância oxidante prejudicial à célula, que é imediatamente eliminada pela enzima catalase, também contida nos peroxissomos. A catalase utiliza oxigênio do peróxido de hidrogênio (transformando-o em H2O) para oxidar diversos substratos orgânicos. Essa enzima também decompõe o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio. HISTOLOGIA APLICADA Já foram descritas diversas doenças humanas decorrentes de deficiências enzimáticas dos lisossomos. Na maioria das doenças lisossômicas, uma enzima está ausente ou inativa, e a digestão de certas moléculas (glicogênio, cerebrosídios, gangliosídios, esfingomielina, glicosaminoglicanos) não ocorre. O resultado é que as moléculas que são substratos das enzimas se acumulam em diversas células e interferem no seu funcionamento normal das células. A diversidade dos tipos celulares atingidos explica a variedade de sintomas clínicos observados nessas doenças. Uma delas é a leucodistrofia metacromática, em que se observa acúmulo intracelular de cerebrosídios sulfatados devido a uma deficiência na enzima sulfatase, normalmente existente nos lisossomos. A doença de células I (inclusion cells) é uma doença hereditária rara, que se caracteriza, clinicamente, por defeito no crescimento e retardo mental. Nesses pacientes existe uma deficiência na enzima que normalmente promove a fosforilação de proteínas no complexo de Golgi. As enzimas sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso e que deveriam sofrer fosforilação (por manose-6-fosfato) deixam de ser fosforiladas e seguem a via secretória, sendo eliminadas das células. As enzimas lisossômicas secretadas podem ser detectadas no  sangue dos pacientes, enquanto seus lisossomos são desprovidos de enzimas. Nesses pacientes, as células mostram grandes e numerosas inclusões citoplasmáticas, que dão o nome à doença. Essa doença mostra que a via secretória é a preferencial e será seguida pelas moléculas que chegam ao complexo de Golgi, exceto quando elas recebem um sinal de endereçamento para outra via. FIGURA 2.28 Funções dos lisossomos. As enzimas para os lisossomos são sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso (REG) e empacotadas no complexo de Golgi. Nos fagossomos, bactérias fagocitadas são digeridas, e os autofagossomos mostram a digestão de REG e mitocôndrias. Autofagossomos e fagossomos são lisossomos secundários. Algumas vezes, o lisossomo secundário origina um corpo residual, contendo restos de material não digerido. Em algumas células, como os osteoclastos, as enzimas dos lisossomos são secretadas para o ambiente extracelular. FIGURA 2.29 Corte de célula acinosa do pâncreas. Em cima, dois autofagossomos (A) que contêm porções de retículo endoplasmático granuloso. Embaixo, um autofagossomo contendo uma mitocôndria (seta) e retículo endoplasmático granuloso.  FIGURA 2.30 Eletromicrografia de corte de célula hepática. São observados dois peroxissomos, formações arredondadas com uma região central densa aos elétrons. O citoplasma contém muito glicogênio, que se apresenta como agregados irregulares de partículas elétron-densas (setas). (30.000×.) Os peroxissomos também tomam parte na betaoxidação dos ácidos graxos, porém em proporção menor do que as mitocôndrias. HISTOLOGIA APLICADA  A atividade da catalase é importante do ponto de vista médico, porque assim muitas moléculas tóxicas, incluindo medicamentos, são oxidadas, principalmente nos peroxissomos do fígado e dos rins. Aproximadamente 50% do álcool etílico ingerido é transformado em aldeído acético pelos peroxissomos desses órgãos. Os peroxissomos mostram maior diversidade do que as outras organelas, apresentando grandes diferenças enzimáticas em células diferentes. As enzimas mais abundantes nos peroxissomos humanos são urato oxidase, D-aminoácido oxidase e catalase. A betaoxidação dos ácidos graxos, assim chamada porque tem lugar no carbono 2 ou beta da cadeia do ácido graxo, é realizada nos peroxissomos e nas mitocôndrias. Os ácidos graxos são biomoléculas importantes como combustível para as células. No ciclo da betaoxidação, fragmentos com dois átomos de carbono são removidos sequencialmente dos ácidos graxos de cadeia longa (mais de 18 átomos de carbono), gerando-se acetilcoenzima A (acetil-CoA), que é exportada dos peroxissomos para o citosol. A acetil-CoA é utilizada em várias reações de síntese e pode penetrar as mitocôndrias para ser usada no ciclo de Krebs. Os peroxissomos têm, ainda, outras funções. No fígado, por exemplo, participam da síntese de ácidos biliares e de colesterol. HISTOLOGIA APLICADA Muitos distúrbios se devem a defeitos nas proteínas dos peroxissomos, pois essa organela participa de diversas vias metabólicas. Talvez o distúrbio peroxissômico mais comum seja  a adrenoleucodistrofia ligada ao cromossomo X. Nessa síndrome, há defeito em uma proteína integral da membrana do peroxissomo, que participa do transporte de ácidos graxos de cadeia longa para dentro dessa organela, onde sofreriam betaoxidação. O acúmulo desses ácidos graxos nos líquidos do organismo destrói a mielina do tecido nervoso, causando sintomas neurológicos graves. A deficiência em enzimas dos peroxissomos causa a síndrome de Zellweger, que é fatal, com lesões musculares muito graves, lesões no fígado e nos rins e desorganização do sistema nervoso central e periférico. Nos portadores da síndrome Zellweger, os peroxissomos do fígado e dos rins são desprovidos de enzimas. As enzimas dos peroxissomos são sintetizadas em polirribossomos livres no citosol. O destino dessas moléculas é determinado por uma pequena sequência de aminoácidos localizada próximo à extremidade carboxílica da molécula enzimática, que funciona como um sinal para a importação pelo peroxissomo. As proteínas com esse sinal são reconhecidas por receptores da membrana dos peroxissomos e introduzidas nessa organela. O peroxissomo aumenta de tamanho e se divide por fissão. VESÍCULAS E GRÂNULOS DE SECREÇÃO As vesículas (ou grânulos) de secreção são encontradas nas células secretoras que armazenam material até que sua secreção seja desencadeada por mensagens metabólicas, hormonais ou neurais; por exemplo, pâncreas exócrino e glândulas salivares. Esse mecanismo de secreção é chamado via regulada, ao contrário da via constitutiva, em que vesículas de secreção que brotam do complexo de Golgi são transportadas diretamente para a superfície para exocitose, sem necessidade de estímulo para secreção. As vesículas e grânulos são envolvidos por uma membrana e contêm as moléculas secretadas sob uma forma concentrada (Figura 2.31). As vesículas de secreção que contêm enzimas digestivas (no caso do pâncreas exócrino) são chamadas grânulos de zimogênio. CITOESQUELETO O citoesqueleto é uma rede complexa de microtúbulos, filamentos de actina (microfilamentos) e filamentos intermediários, todos situados no citosol. Essas proteínas estruturais influem na forma das células e, junto com as proteínas motoras, possibilitam os movimentos de organelas e vesículas citoplasmáticas. O citoesqueleto é responsável também pela contração celular (na contração muscular) e pela movimentação da célula inteira, como, por exemplo, no movimento ameboide. ► Microtúbulos Os microtúbulos são estruturas presentes no citoplasma com forma de túbulos de diâmetro externo de 24 nm e comprimento muito variável, podendo alcançar alguns micrômetros (Figuras 2.32 e 2.33). Além disso, formam os eixos de prolongamentos celulares – cílios (Figura 2.34) e flagelos –, por cujo batimento são responsáveis. A subunidade que constitui os microtúbulos é um heterodímero formado por moléculas das proteínas tubulina a e b, cada uma com 50 kDa e de composição muito semelhante (Figura 2.35). As subunidades de tubulina se polimerizam para formar microtúbulos, organizando-se em protofilamentos. Treze protofilamentos se unem para formar um microtúbulo (ver Figuras 2.35 e 2.36). FIGURA 2.31 Eletromicrografia de uma célula acinosa do pâncreas. Observam- se numerosas vesículas ou grânulos de secreção (S), próximos a vesículas mais claras, os vacúolos de condensação (C), que são vesículas de secreção ainda imaturas. Nota-se também um corte do complexo de Golgi (G). (18.900×.)  FIGURA 2.32 Microfilamentos (MF) e microtúbulos (MT) no citoplasma de um fibroblasto. (Eletromicrografia. 60.000×. Cortesia de E. Katchburian.) A polimerização das tubulinas para formar microtúbulos é dirigida por estruturas celulares conhecidas como centros organizadores de microtúbulos ou MTOC (microtubule organizing centers). Essas estruturas incluem os centríolos, os corpúsculos basais dos cílios e flagelos e os centrômeros dos cromossomos. Os microtúbulos podem constantemente se desfazer e se refazer pelas duas extremidades. Em uma das extremidades, chamada extremidade mais (+), a polimerização é muito mais acentuada do que a despolimerização, e o microtúbulo cresce por essa extremidade. A outra extremidade, denominada menos (–), perde mais subunidades do que ganha e microtúbulos diminuem de comprimento. A polimerização das tubulinas depende da concentração de Ca2+ no citosol e sua estabilidade depende da participação das proteínas associadas aos microtúbulos ou MAP (microtubule associated proteins). A estabilidade dos microtúbulos varia com sua localização; por exemplo, os microtúbulos dos cílios são estáveis, enquanto os microtúbulos do fuso mitótico têm curta duração.  FIGURA 2.33 Grande quantidade de microtúbulos cortados transversalmente (setas) em células fotossensíveis da retina. (Eletromicrografia. 80.000×.) FIGURA 2.34 Epitélio das vias respiratórias. A maioria das células desse epitélio apresenta cílios em suas extremidades apicais livres. N: núcleo. (Microscopia óptica. HE. Grande aumento.)  FIGURA 2.35 Organização molecular de um microtúbulo. Nessa estrutura polarizada, existe uma alternação das duas subunidades (a e b) da molécula de tubulina. As moléculas de tubulina se dispõem de modo a formar 13 protofilamentos, como pode ser visto no corte transversal mostrado à esquerda. A colchicina é um alcaloide antimitótico que interrompe a mitose na metáfase. Isto se deve à ligação de colchicina à tubulina, e quando o complexo colchicina-tubulina se incorpora ao microtúbulo há um bloqueio de adição de tubulina na extremidade mais (+) do microtúbulo. Os microtúbulos mitóticos se desmontam porque a despolimerização continua na extremidade menos (–) e a tubulina perdida não é substituída. Outro alcaloide que interfere nos microtúbulos mitóticos é o taxol, que acelera a formação de microtúbulos, mas, ao mesmo tempo, os estabiliza. Toda a tubulina do citosol é utilizada para formar microtúbulos estáveis. Como os movimentos dos cromossomos na mitose dependem do dinamismo dos microtúbulos, a mitose é interrompida na metáfase. Outro alcaloide, a vimblastina, atua despolimerizando os microtúbulos e, em seguida, formando complexos paracristalinos com a tubulina.  FIGURA 2.36 O eixo de um cílio (axonema, à esquerda) consiste em dois microtúbulos centrais circundados por 9 duplas de microtúbulos, chamados A e B. Os centríolos (à direita) consistem em 9 trincas de microtúbulos ligadas umas às outras. Em cada trinca, o microtúbulo A é completo e consiste em 13 subunidades, enquanto os microtúbulos B e C têm subunidades de tubulina em comum com os outros microtúbulos da trinca. Em condições normais, essas organelas são encontradas em pares, arranjados de modo que um centríolo forme um ângulo reto com o outro. HISTOLOGIA APLICADA Os alcaloides antimitóticos são usados nos estudos de biologia celular e em quimioterapia. Por exemplo, colchicina é usada para interromper a mitose na metáfase com a finalidade de preparar cariótipos (ver Capítulo 3). Vimblastina, vincristina e paclitaxel são utilizados para dificultar a proliferação das células tumorais. Essas células proliferam mais do que as células normais e, por isso, são mais sensíveis aos antimitóticos. Todavia, a quimioterapia tem inconvenientes, pois muitas células normais também proliferam ativamente, e os órgãos que dependem dessa proliferação são prejudicados, como é o caso das células formadoras de sangue na medula óssea e de células do revestimento do tubo digestivo. Os microtúbulos são rígidos e desempenham papel significativo no desenvolvimento e na manutenção da forma das células. Os processos experimentais que desorganizam os microtúbulos determinam a perda da forma quando a célula tem prolongamentos, porém não afetam as células esféricas. Os microtúbulos são as estruturas responsáveis por permitir movimentos intracelulares de organelas e vesículas, além dos movimentos flagelares e ciliares. Esses movimentos guiados e dependentes dos microtúbulos são impulsionados por proteínas motoras como, por exemplo, a cinesina e a dineína, que utilizam energia de ATP. Organelas constituídas por microtúbulos Os microtúbulos estão presentes em várias organelas citoplasmáticas complexas, como os corpúsculos basais, centríolos, cílios e flagelos. Os centríolos são estruturas cilíndricas (0,15 mm de diâmetro e 0,3 a 0,5 mm de comprimento), compostos principalmente por microtúbulos curtos e altamente organizados. Cada centríolo é composto de nove conjuntos de três microtúbulos (ver Figura 2.36). As células que não estão em divisão têm um único par de centríolos. Em cada par os centríolos dispõem-se em ângulo reto, um em relação ao outro. Na fase S do ciclo celular (ver Capítulo 3), precedendo a mitose, cada centríolo se duplica, formando-se assim dois pares. Durante a mitose, cada par se movimenta para cada polo da célula e se torna um centro de organização do fuso mitótico. Nas células que não estão em divisão, os pares de centríolos localizam-se próximo ao núcleo e ao complexo de Golgi. O par de centríolos mais o material granular localizado em volta dele constitui o citocentro ou centrossomo. Os cílios e flagelos são prolongamentos celulares móveis, revestidos por membrana plasmática, cujo eixo – axonema – é formado por microtúbulos. As células ciliadas têm grande número de cílios com o comprimento de 2 a 10 mm. Cada célula flagelada tem apenas um flagelo, com o comprimento de 100 a 200 mm. Os cílios e flagelos têm o diâmetro de 0,3 a 0,5 mm e apresentam estrutura muito semelhante. No organismo dos mamíferos, muitas células epiteliais são ciliadas, mas os flagelos são encontrados apenas nos espermatozoides. O eixo dos cílios e flagelos é constituído por nove pares de microtúbulos e no centro há dois microtúbulos isolados, todos dispostos longitudinalmente nos cílios e flagelos (ver Figuras 2.36 e 4.11). Os microtúbulos de cada par são denominados A e B (ver Figura 2.36). Em cada par, o microtúbulo A é completo e consiste em 13 protofilamentos, enquanto o microtúbulo B tem dois ou três protofilamentos que pertencem também ao microtúbulo A (ver Figura 2.36). Os microtúbulos A estão associados à molécula de dineína, que participa das estruturas denominadas braços de dineína. Quando ativados, os braços de dineína ligam-se ao microtúbulo B do par adjacente e promovem o deslizamento dos pares de túbulos um em relação ao outro, resultando em sua flexão (o batimento), processo que depende de ATP para fornecer energia. Na base de cada cílio ou flagelo, existe um corpúsculo basal, que é semelhante a um centríolo, exceto em sua extremidade mais profunda no citoplasma, que tem uma complexa organização central comparada com uma roda de carroça quando o centríolo é observado em corte transversal. Na extremidade apical do corpúsculo basal, as nove trincas de microtúbulos convergem para as nove duplas encontradas nos axonemas dos cílios e flagelos. HISTOLOGIA APLICADA Foram descritas diversas mutações que afetam as proteínas dos cílios e flagelos. Algumas causam a síndrome dos cílios imóveis, o que leva à infertilidade masculina (devido à imobilidade do flagelo dos espermatozoides) e a infecções  crônicas das vias respiratórias, como sinusite, tanto no homem como na mulher (devido à ausência da atividade limpadora dos cílios das vias respiratórias). ► Filamentos de actina (microfilamentos) A actina filamentosa, chamada actina F, é encontrada como filamentos finos (5 a 7 nm de diâmetro) compostos de subunidades globulares de actina globular – actina G – organizadas em uma hélice de dois filamentos (Figura 2.37). Estudos estruturais e bioquímicos mostraram que existem diversos tipos de actina (p. ex., alfa, beta, gama), proteína que é encontrada no citoplasma de todas as células. Os filamentos de actina podem organizar-se de diversas maneiras: Na maioria das células, os feixes de filamentos de actina constituem redes no citoplasma e, além disso, formam uma delgada camada na superfície, logo abaixo da membrana plasmática, denominada córtex celular. A actina do córtex celular participa de diversas atividades, como endocitose, exocitose e migração das células No músculo estriado, eles se associam a filamentos grossos de miosina de 16 nm de diâmetro Há filamentos de actina associados a organelas, vesículas e grânulos citoplasmáticos. A interação desses filamentos com miosina resulta em movimento dessas organelas e vesículas no citoplasma  No final da divisão celular, microfilamentos de actina associados à miosina formam uma cinta na periferia do citoplasma, cuja constrição resulta na divisão das células mitóticas em duas células-filhas. Enquanto os filamentos de actina nas células musculares são estruturalmente estáveis, os das células não musculares se dissociam e se reorganizam com grande facilidade, de maneira semelhante ao que ocorre com os microtúbulos (ver Figura 2.37). A polimerização dos filamentos de actina é influenciada por pequenas variações no teor de Ca2+ e monofosfato de adenosina cíclico (cAMP). As células contêm também muitas proteínas que são capazes de associação com a actina e participam da regulação da polimerização e agregação lateral dos microfilamentos para formar feixes. Há proteínas (capping proteins) que bloqueiam as extremidades dos filamentos de modo a manter seu comprimento estável.  FIGURA 2.37 Filamento de actina do citosol. Os dímeros de actina são adicionados na extremidade mais (+) do filamento, enquanto na extremidade menos (–) predomina a remoção dos dímeros. Assim, o filamento pode crescer ou diminuir de tamanho, de acordo com as necessidades da célula. De acordo com a sua função na célula, o tamanho dos filamentos pode ser mantido estável por meio de capping proteins – é o que acontece com os filamentos de actina dos músculos estriados. ► Filamentos intermediários As células contêm filamentos com diâmetro de aproximadamente 10 nm, os filamentos intermediários (Figura 2.38). Esses filamentos são constituídos por diferentes proteínas: Queratinas: são codificadas por uma família de genes e têm diferenças químicas. As queratinas ácidas são encontradas principalmente nas células dos tecidos epiteliais e as queratinas básicas, em estruturas derivadas de epitélios, como as unhas e os cornos Vimentina: proteína que constitui, principalmente, os filamentos intermediários das células originadas do mesênquima (um tecido embrionário). A vimentina é uma proteína única com 56 a 58 kDa que pode copolimerizar com desmina e com a proteína fibrilar ácida da glia para formar filamentos intermediários mistos Desmina: encontrada nos filamentos intermediários do tecido muscular liso e nos discos Z dos músculos esquelético e cardíaco Proteína fibrilar ácida da glia ou GFAP (glial fibrillary acidic protein): característica dos filamentos intermediários dos astrócitos (ver Capítulo 9) Proteínas dos neurofilamentos encontradas nos filamentos intermediários das células nervosas Laminas são proteínas que formam uma rede de suporte estrutural abaixo da membrana interna do envelope nuclear Nestina forma filamentos intermediários em prolongamentos neurais. HISTOLOGIA APLICADA  Os filamentos intermediários detectados por métodos imunocitoquímicos em biopsias de tecidos cancerosos podem indicar o tecido de origem do tumor, uma informação útil para orientar o diagnóstico e o tratamento. FIGURA 2.38 Filamentos intermediários (asteriscos) observados por microscopia eletrônica de transmissão em células epiteliais da epiderme. Na figura há partes de duas células (1 e 2), cujos filamentos intermediários estão organizados em feixes que se ancoram em desmossomos (setas). PROTEASSOMOS  Os proteassomos são pequenas organelas situadas no citosol, não envolvidas por membrana. São complexos de diversas proteases que digerem proteínas assinaladas para destruição pela sua união com a molécula ubiquitina. A degradação de proteínas é necessária para remover excessos de enzimas e outras proteínas, quando elas, após exercerem suas funções normais, tornam-se inúteis para a célula. Os proteassomos também destroem moléculas proteicas que se formam com defeitos estruturais, proteínas que não se dispuseram espacialmente de maneira correta e proteínas codificadas por vírus, que seriam usadas para produzir novos vírus. A atividade dos proteassomos se faz sobre moléculas proteicas individualizadas, enquanto os lisossomos atuam sobre material introduzido em quantidade na célula, e sobre organelas. O proteassomo tem a forma de um barril constituído por quatro anéis sobrepostos. Cada extremidade do barril tem uma partícula reguladora, como se fosse uma tampa. Essa partícula reguladora tem ATPase e reconhece as proteínas ligadas à ubiquitina, uma proteína pequena (76 aminoácidos) altamente conservada durante a evolução – sua estrutura é praticamente a mesma, desde as bactérias até a espécie humana. A molécula de ubiquitina marca as proteínas para destruição da seguinte maneira: uma molécula de ubiquitina se liga a um resíduo de lisina da proteína a ser degradada, e outras moléculas de ubiquitina se prendem à primeira, formando-se um complexo que é reconhecido pela partícula reguladora; a molécula proteica é desenrolada pela ATPase, usando energia de ATP, e introduzida no proteassomo, no qual é quebrada em peptídios com cerca de oito aminoácidos cada um. Esses peptídios são devolvidos ao citosol. As moléculas de ubiquitina que participaram do processo são liberadas pelas partículas reguladoras, para serem usadas novamente.  Os peptídios com oito aminoácidos podem ser degradados por enzimas do citosol ou podem ter outros destinos; por exemplo, em algumas células eles participam da resposta imune e são expostos na superfície da célula para serem reconhecidos por linfócitos T (ver Capítulo 14, Sistema Imunitário e Órgãos Linfáticos). DEPÓSITOS CITOPLASMÁTICOS Em geral o citoplasma contém depósitos transitórios, constituídos de reserva de nutrientes ou outras substâncias. Gotículas de lipídios, principal reserva energética e substrato para síntese de novas moléculas, são frequentes (Figura 2.39) e muito abundantes nas células do tecido adiposo, nas células da camada cortical da glândula adrenal e nas células do fígado. Depósitos de hidratos de carbono, sob a forma de grânulos de glicogênio, outra reserva energética, também são frequentes na maioria das células. Nas micrografias eletrônicas, o glicogênio se apresenta como aglomerados de partículas pequenas e elétron-densas (ver Figura 2.30). Depósitos de pigmentos também são encontrados no citoplasma: alguns como a melanina, sintetizados pela própria célula, e outros como o caroteno, ingeridos com os alimentos. A melanina é um pigmento abundante na epiderme e na camada pigmentar da retina, sob a forma de grânulos envolvidos por membrana.  FIGURA 2.39 Gotículas de lipídios (L) observadas por microscopia eletrônica de transmissão em células da glândula adrenal. (19.000×.) Lipofuscina é um pigmento pardo-marrom cuja quantidade aumenta com a idade em muitos tipos de células. Sua constituição química é complexa e pouco conhecida. Admite-se que os grânulos de lipofuscina se formem a partir de substâncias que não foram digeridas pelos lisossomos. São encontrados principalmente em células que não se renovam, como os neurônios e as do músculo cardíaco. BIBLIOGRAFIA Afzelius BA, Eliasson R. Flagellar mutants in man: on the heterogeneity of the immotile-cilia syndrome. J Ultrastruct Res. 1979; 69:43-52. Alberts B, Johnson A, Lewis J et al. Molecular biology of the cell. 6. ed. New York: Garland Science; 2014. Becker WM, Kleinsmith LJ, Hardin J. The world of the cell. 4. ed. 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Proc Natl Acad Sci U S A. 2013; 110:10479-86. Questões múltipla escolha 1) Assinale a alternativa incorreta: a) As células podem ser de dois tipos basicamente: procariontes e eucariontes b) Durante a diferenciação ocorre uma sequência de modificações que transformam a célula indiferenciada em uma célula especializada c) A diferenciação celular refere-se a um processo em que as células se dividem indefinidamente durante o desenvolvimento embrionário d) Células indiferenciadas ou incompletamente diferenciadas são denominadas células-tronco e) Quando cultivadas in vitro e tratadas, as células-tronco podem se diferenciar em tipos celulares especializados 2) São componentes da membrana plasmática: a) Fosfolipídios, glicolipídios, colesterol e proteínas b) Fosfolipídios, colesterol, proteínas e água c) Colesterol, glicolipídios, glicoproteínas e água d) Fosfolipídios, ácidos graxos, proteínas e água 3) A única alternativa incorreta sobre a membrana plasmática é: a) Os grupamentos hidrofóbicos dos fosfolipídios estão voltados para dentro da membrana, enquanto os hidrofílicos estão voltados para fora b) A assimetria é determinada pela distribuição diferencial de glicolipídios e proteínas c) As proteínas presentes são divididas em integrais e periféricas, e todas podem se deslocar d) O glicocálice é composto por glicoproteínas, glicolipídios, glicose e proteoglicanos e) O glicocálice pode ser reconhecido à microscopia eletrônica 4) Sobre a entrada de moléculas e partículas na célula é correto que: a) Há três variedades de endocitose: pinocitose, exocitose e endocitose mediada por receptores b) Há três variedades de endocitose: pinocitose, endocitose mediada por receptores e fagocitose c) Durante a pinocitose os receptores de membrana “reconhecem” as partículas a serem internalizadas d) Durante a pinocitose as atividades do citoesqueleto juntamente com a membrana possibilitam a internalização de substâncias e) Durante a pinocitose a membrana se projeta para englobar partículas grandes 5) Qual alternativa é incorreta? a) Receptores são moléculas presentes na superfície da célula que reconhecem e se ligam a outras (ligantes) que chegam à célula b) Existem receptores localizados em áreas da membrana que são cobertas na face citoplasmática por proteínas como a clatrina c) Com a internalização formam-se as vesículas cobertas que se fundem com os endossomos d) Após a fusão, as moléculas de clatrina se soltam e são recicladas para a membrana celular e) O ligante endocitado segue em um único caminho 6) Assinale a alternativa na qual a assertiva e a justificativa estão corretas: a) A sinalização celular pode ocorrer de três formas, porque depende do estado funcional da célula b) A sinalização pode ser endócrina, parácrina e autócrina, porque depende do tipo de receptor exposto na membrana c) A sinalização pode ser endócrina e parácrina, porque depende da distância da célula-alvo d) A sinalização sináptica só ocorre no tecido nervoso, porque os neurotransmissores agem sobre as junções e) Moléculas hidrofóbicas agem sobre receptores intracelulares, porque são internalizadas em vesículas pequenas 7) Sobre as mitocôndrias é correto dizer que: a) São organelas que transformam energia na célula b) Podem ter até 10 m de comprimento e são formadas por duas membranas c) A membrana externa se projeta e forma as cristas mitocondriais d) A acetilcoenzima A produzida no citoplasma entra na mitocôndria e dá início ao ciclo do ácido cítrico e) As unidades transportadoras de elétrons localizam-se no espaço intermembranoso 8) Qual a alternativa errada? a) Os ribossomos são organelas pequenas formadas por duas subunidades b) Os ribossomos são compostos por proteínas e RNA c) Polirribossomos são conjuntos de ribossomos unidos pela subunidade maior d) Proteínas sintetizadas nos polirribossomos podem ser destinadas ao citosol e) Os ribossomos podem se associar à membrana do retículo e a proteína em síntese será segregada para dentro desse compartimento 9) Assinale a alternativa correta: a) O retículo endoplasmático granuloso (REG) é uma rede de canais e sáculos, constituídos por uma membrana descontínua, de modo que cada unidade tem um envoltório b) As funções do REG incluem: segregação das proteínas para exportação ou uso intracelular; glicosilação inicial de glicoproteínas; síntese de fosfolipídios e proteínas de membrana c) Para que ocorra exportação de uma proteína, o mRNA apresenta uma sequência sinal que desliga os polirribossomos do REG d) O retículo liso não tem ribossomos na membrana, e sua função principal é sintetizar proteínas citoplasmáticas e) Uma glicoproteína de exportação passa pelo REG e depois pelo complexo de Golgi, onde a molécula é simplesmente empacotada para secreção 10)Quais alternativas estão incorretas? a) O REG e o complexo de Golgi produzem as enzimas encontradas nos lisossomos b) Os lisossomos são organelas que têm função de digestão intracitoplasmática, enquanto os proteassomos têm função de degradar proteínas ubiquitinadas c) As enzimas lisossomais têm atividade em pH 5,0, o que faz com que elas sejam inativas no citoplasma, cujo pH é 7,2 d) Lisossomos primários e secundários representam estágios de envelhecimento da organela e) Peroxissomos são organelas que contêm enzimas que oxidam substâncias orgânicas e produzem muito ATP 11) Sobre o citoesqueleto é verdadeiro que: a) É constituído por microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermediários b) As proteínas têm função de adesão c) Os microtúbulos são compostos por tubulina alfa e beta d) Os microfilamentos são de dois tipos: filamentos de actina e miosina e) Os filamentos intermediários são formados por um único tipo de proteína 12)Sobre os componentes do citoesqueleto não podemos dizer que: a) Os microtúbulos formam também centríolos, os corpúsculos basais dos cílios e flagelos, e os centrômeros dos cromossomos b) A polimerização/despolimerização permite que o microtúbulo cresça nas duas extremidades c) Os microfilamentos de actina constituem o córtex celular, interagem com a miosina, e se associam a organelas d) Os microfilamentos de actina são sempre estáveis e) Os filamentos intermediários, de modo geral, podem ser usados para identificar o tecido