Estrutura e Funcionamento da Célula Mód3-2024-25 PDF

Módulo III ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DA CÉLULA CLE-IPBeja Anatomia e Fisiologia Humana I – 2024/2025 Dulce Santiago  SUMÁRIO Níveis de organização estrutural e funcional do organismo humano – Nível Celular A célula...

Módulo III ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DA CÉLULA CLE-IPBeja Anatomia e Fisiologia Humana I – 2024/2025 Dulce Santiago  SUMÁRIO Níveis de organização estrutural e funcional do organismo humano – Nível Celular A célula - Unidade básica estrutural e funcional do organismo humano Divisão e diferenciação celular - Células estaminais Componentes principais da célula Principais funções da célula Membrana plasmática Principais funções Estrutura da membrana Lípidos e proteínas da membrana (funções) Transporte através da membrana plasmática Níveis de Organização Estrutural e Funcional do Corpo Humano Nível Químico Nível Tecidual Nível Celular Nível Orgânico Nível Sistémico Nível do Organismo Aparelho digestivo Níveis de Organização Estrutural e Funcional do Corpo Humano Nível Químico Nível Tecidual Nível Celular Nível Orgânico Nível Sistémico Nível do Organismo Aparelho digestivo A CÉLULA Unidade básica estrutural e funcional do organismo humano DIVISÃO E DIFERENCIAÇÃO CELULAR  A CÉLULA A Divisão Celular é uma das características mais importantes dos seres vivos Está na base do crescimento e desenvolvimento do organismo, bem como da reparação de tecidos O corpo humano desenvolve-se a partir de uma única célula (produto da fecundação) – o Ovo ou Zigoto Célula Totipotente Dá origem: aos tecidos que constituem o embrião e aos tecidos essenciais no desenvolvimento embrionário, como o cordão umbilical e a placenta  Células Estaminais (stem cells) Células indiferenciadas que possuem capacidade de se Dividir e Diferenciar, dando origem a diversos tipos de células Podem ser classificadas, de acordo com a sua origem ou a sua capacidade de diferenciação Zigoto Células estaminais Células estaminais adultas O tipo de célula estaminal embrionárias Encontram-se em muitos tecidos com maior potencial de Existem numa fase inicial do organismo adulto. diferenciação. do desenvolvimento Geralmente, são Células Célula Totipotente embrionário, o blastocisto. Multipotentes - dão origem às Células Pluripotentes - células dos tecidos de onde são Podem diferenciar-se e dar provenientes. origem a todos os tipos de No entanto, o cordão umbilical, células/tecidos de um novo (sangue e tecido), contém indivíduo (mas não a tecido populações de células estaminais placentário) adultas com um elevado potencial proliferativo e características pluripotentes A medula óssea, a retina, a córnea, a polpa gengival, a pele, o fígado, o trato gastrointestinal e o pâncreas, constituem fontes de células estaminais adultas CÉLULAS ESTAMINAIS DO CORDÃO UMBILICAL: 1. do Sangue do cordão umbilical 2. do Tecido do cordão umbilical 1. Sangue do cordão umbilical, fonte de: – Células estaminais hematopoiéticas - com capacidade de se diferenciarem em células de linhagem sanguínea, dando origem aos componentes do sangue, nomeadamente: glóbulos brancos, glóbulos vermelhos e plaquetas 2. Tecido do cordão umbilical, fonte de: – Células estaminais mesenquimatosas - população de células variada, precursora de células de osso, cartilagem, tecido adiposo (…)  A CÉLULA - Componentes principais -  A CÉLULA: Componentes principais 3 Componentes principais da célula: NÚCLEO: Localizado habitualmente perto do centro da célula - Controla as atividades da célula CITOPLASMA: Espaço intracelular entre o núcleo e a membrana plasmática. Elementos principais: citosol (parte fluída) e vários organelos Onde ocorre a maioria das atividades celulares MEMBRANA PLASMÁTICA OU CELULAR: Constitui o limite externo da célula - estabelece a fronteira entre o meio intracelular e o meio extracelular Generalização de uma célula humana: “Célula tipo” – evidenciando características típicas  A CÉLULA - Tipos de Células Existem vários tipos de células Cada ser humano é constituído por triliões de células A divisão e especialização celular dão origem a diferentes tipos de células, com variações na dimensão, forma e função Embora existam muitos tipos de células, com estruturas e funções muito diferentes, no geral tb partilham entre si várias características comuns A maioria das suas estruturas básicas é comum a todas as células do organismo  Principais funções da célula Metabolismo celular – reações químicas que ocorrem no interior das células Libertação e consumo de energia – dependente do tipo de reações metabólicas Síntese de moléculas – Ex: proteínas, lípidos… A CÉLULA Comunicação – produzem e respondem a sinais químicos e elétricos que lhes permitem comunicar entre si Reprodução – durante o crescimento, as células dividem-se para produzirem novas células, com a mesma informação genética Existem células especializadas, os gâmetas, responsáveis pela transmissão do código genético do indivíduo à geração seguinte MEMBRANA PLASMÁTICA OU CELULAR MEMBRANA PLASMÁTICA OU CELULAR PRINCIPAIS FUNÇÕES Delimitação externa da célula Envolve e suporta o conteúdo celular Ligação da célula a outras células ou ao ambiente extracelular Implicada na capacidade da célula reconhecer e comunicar c/ as demais e c/ outras estruturas do seu meio externo Regula o movimento/trocas de substâncias entre o meio intracelular e o meio extracelular  MEMBRANA PLASMÁTICA OU CELULAR CONSTITUIÇÃO geral*: -Lípidos: 45 a 50% (Fosfolípidos e Colesterol) -Proteínas: 45 a 50% (Integrais e Periféricas) -Glícidos: 4 a 10% (Glicocálice = Glicolípidos + Glicoproteínas + Glícidos na superfície externa da membrana) *As proporções de Lípidos, Proteínas, e Glícidos na membrana plasmática variam entre diferentes tipos de células Os principais Os Glícidos (em menor componentes da quantidade), na sua > parte membrana plasmática são: encontram-se ligados às os Lípidos (fosfolípidos e proteínas (glicoproteínas) colesterol) e as Proteínas ou aos lípidos (glicolípidos)  ESTRUTURA DA MEMBRANA PLASMÁTICA: Em termos estruturais a membrana plasmática é composta por: - uma Bicamada de fosfolípidos; c/ Proteínas periféricas à superfície; c/ Proteínas integrais + ou - profundas; c/ Glicoproteínas e Glicolípidos na superfície exterior; c/ Colesterol entre os fosfolípidos LÍQUIDO EXTRACELULAR Proteína integral Proteína integral Proteína periférica (hidrofóbica) (hidrofílica) Citoesqueleto CITOPLASMA - LÍQUIDO INTRACELULAR MODELO DE MOSAICO FLUÍDO (Singer e Nicholson, 1972) (Cont.) MEMBRANA PLASMÁTICA - MODELO DE MOSAICO FLUÍDO - (Cont.) (Singer e Nicholson, 1972) A conceção moderna da membrana plasmática: Modelo de Mosaico Fluído – sugere que a membrana plasmática não é estática nem rígida, mas sim uma estrutura flexível que pode alterar a sua forma e composição ao longo do tempo! A Bicamada fosfolipídica atua como um líquido onde outras moléculas (ex. colesterol, proteínas, glícidos) estão em suspensão - Distribuição de moléculas dentro da membrana A natureza fluída permite: - Pequenos danos na membrana podem ser reparados (os fosfolípidos reagrupam-se nas zonas lesadas, selando-as) - (…) MEMBRANA PLASMÁTICA – LÍPIDOS DA MEMBRANA: Fosfolípidos Lípidos predominantes Colesterol Regiões Regiões Bicamada de apolares polares Fosfolípidos (hidrofóbicas) (hidrofílicas) COLESTEROL - Disperso entre os fosfolípidos (limita de certa forma o movimento dos fosfolípidos, conferindo estabilidade à membrana) MEMBRANA PLASMÁTICA – PROTEÍNAS DA MEMBRANA: Presas à superfície Penetram ± profunda/ na membrana, (interna ou externa) Proteínas Proteínas podendo em muitos casos estender-se de da membrana sem a periféricas integrais uma superfície à outra atravessar As Proteínas determinam muitas das funções da membrana plasmática MEMBRANA PLASMÁTICA – PROTEÍNAS DA MEMBRANA: 1 - Moléculas-Marcadores 2 - Proteínas de Ligação As Proteínas da membrana podem funcionar como: 3 - Proteínas de Transporte 4 - Proteínas Recetoras 5 - Enzimas 1. 2. Moléculas-Marcadores Proteínas de Ligação PROTEÍNAS DA MEMBRANA 3. Proteínas de Transporte 4. Proteínas Recetoras 5. Enzimas 1- Moléculas-Marcadores - Moléculas existentes na superfície celular (muitas delas são glicoproteínas) - Permitem identificar outras células e moléculas Ex. - Reconhecimento do oócito pelo espermatozóide - Capacidade do sistema imunitário distinguir entre células próprias ao organismo e células estranhas (como bactérias ou células de um dador num transplante de órgãos) 1. 2. Moléculas-Marcadores Proteínas de Ligação PROTEÍNAS DA MEMBRANA 3. Proteínas de Transporte 4. Proteínas Recetoras 5. Enzimas 2 – Proteínas de Ligação Proteínas de Ligação – Proteínas integrais que permitem que as células se liguem umas às outras ou a moléculas extracelulares 1. 2. Moléculas Marcadores Proteínas de Ligação PROTEÍNAS DA MEMBRANA 3. Proteínas de Transporte 4. Proteínas Recetoras 5. Enzimas 3 - Proteínas de Transporte São proteínas integrais que permitem que iões ou moléculas se desloquem de um lado da membrana plasmática para o outro Tipos: I - Canais iónicos não controlados a) Canais proteicos Canais iónicos com portão de ligando II - Canais iónicos controlados Canais iónicos com portão de voltagem b) Proteínas portadoras ou transportadores c) Bombas dependentes de ATP (ver: Bomba de sódio e potássio) 1. 2. Moléculas-Marcadores Proteínas de Ligação PROTEÍNAS DA MEMBRANA 3. Proteínas de Transporte 4. Proteínas Recetoras 5. Enzimas 3 - Proteínas de Transporte – a) Canais proteicos: I - Canais iónicos não controlados - Estão sempre abertos - São responsáveis pela permeabilidade da membrana plasmática aos iões quando esta se encontra em repouso 1. 2. Moléculas Marcadores Proteínas de Ligação PROTEÍNAS DA MEMBRANA 3. Proteínas de Transporte 4. Proteínas Recetoras 5. Enzimas 3 - Proteínas de Transporte – a) Canais proteicos: II - Canais iónicos controlados: Canal iónico com portão Canal iónico com portão de ligando de voltagem Abrem e fecham em Abrem e fecham quando resposta a sinais químicos ocorre uma mudança de ou ligandos (pequenas carga elétrica da moléculas que se ligam às membrana plasmática proteínas) Fechado Aberto Fechado Aberto 1. 2. Moléculas-Marcadores Proteínas de Ligação PROTEÍNAS DA MEMBRANA 3. Proteínas de Transporte 4. 5. Proteínas Recetoras Enzimas 3 - Proteínas de Transporte b) Proteínas portadoras ou transportadores - Proteínas integrais com sítios de ligação específicos, aos quais os iões ou moléculas se ligam num dos lados da membrana plasmática - A proteína altera a sua configuração e liberta a molécula ou ião do outro lado da membrana 1. Moléculas-Marcadores 2. 3. Proteínas de Ligação Proteínas de Transporte PROTEÍNAS DA MEMBRANA 4. Proteínas Recetoras 5. Enzimas 4 - Proteínas Recetoras (Proteínas da membr. c/ um recetor exposto na superfície da célula, que se pode ligar a sinais químicos específicos) Ex. RECETORES LIGADOS A CANAIS PROTEICOS Alguns recetores da membrana contribuem para formar canais iónicos com portão de ligando (sinal químico) Ex: A acetilcolina (libertada por cel. nervosas) é um sinal químico que se combina com recetores da membrana das cel. do músculo esquelético A combinação da acetilcolina com os recetores, abre os canais de Na+ da membrana. Os iões Na+ difundem-se para o interior das cél. do músc. esq. levando à sua contração 1. Moléculas-Marcadores 2. 3. Proteínas de Ligação Proteínas de Transporte PROTEÍNAS DA MEMBRANA 4. 5. Proteínas Recetoras Enzimas 5 - Enzimas Algumas proteínas da membrana atuam como Enzimas: substâncias capazes de catalisar reações químicas na superfície interna ou externa da membrana plasmática Ex.: enzimas da membrana plasmática de células intestinais, fracionam a ligação de um dipeptídeo, para formar dois aminoácidos simples TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLAMÁTICA ❑A membrana plasmática tem PERMEABILIDADE SELETIVA - i.e. apenas permite a passagem de algumas substâncias e com mais ou menos facilidade para diferentes substâncias. Ex: alta permeabilidade para compostos pequenos apolares (ex: O2; CO2; etanol..) que atravessam facilmente a bicamada fosfolipídica média permeabilidade para compostos pequenos polares sem carga elétrica (ex: H2O) que atravessam a membrana com relativa facilidade Grandes moléculas polares (ex: glicose, aminoácidos) e iões não atravessam a membrana facilmente – (dependem de proteínas de membrana específicas para as transportar) Para diferentes substâncias formas de movimento através da membrana TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA DIFUSÃO DIFUSÃO: Movimento de solutos da área de maior concentração para a área de menor concentração - Os solutos difundem-se de acordo com os seus gradientes de concentração (da maior concentração para a menor) até atingir o equilíbrio - A velocidade da difusão é influenciada pela magnitude do gradiente de concentração; pela temperatura; pelo tamanho das moléculas difundidas e pela viscosidade do solvente  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA DIFUSÃO Difusão Simples diretamente através da membrana fosfolipídica Difusão Facilitada a) através de Canais Proteicos b) através de Proteínas a) b) Portadoras  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA OSMOSE OSMOSE: “Difusão” da água (solvente) através da membrana celular, da solução menos concentrada para a mais concentrada. O movimento da água pode ocorrer: Diretamente pela membrana fosfolipídica e através de Canais proteicos para a água Aquaporinas – canais proteicos para a água Quanto maior for a concentração de uma Aumentam a permeabilidade da membrana para a água solução, maior é a sua pressão osmótica e maior é a tendência da água para se deslocar por osmose para essa solução  Pressão osmótica e tipo de soluções A pressão osmótica de uma solução, é descrita por 3 termos, por comparação com outras soluções: Soluções Soluções com igual concentração de partículas de soluto – têm a isosmóticas mesma pressão osmótica Solução Solução com maior concentração de solutos e consequentemente hiperosmótica com maior pressão osmótica em relação a outra Solução Uma solução mais diluída, com menor pressão osmótica em hiposmótica relação a outra mais concentrada Caracterização das soluções, de acordo com a tendência da célula para diminuir ou aumentar de volume quando aí colocada: Tonicidade das soluções e seu efeito nas células Solução Hipotónica Solução Isotónica Solução Hipertónica Solução na qual uma célula ao Solução na qual uma célula ao ser colocada, a água entra na Solução na qual uma ser colocada, a água sai da célula por osmose, aumentando célula ao ser colocada, não célula por osmose, diminuindo o seu volume, (turgescência) reduz nem aumenta o o seu volume (plasmólise) podendo ocorrer lise celular volume  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte Mediado Os mecanismos de transporte mediado envolvem os 3 tipos de proteínas de transporte: (Canais proteicos; Proteínas portadoras e Bombas dependentes de ATP), que deslocam grandes moléculas hidrossolúveis, moléculas carregadas eletricamente ou iões através da membrana plasmática Características dos mecanismos de transporte mediado: – Especificidade (cada proteína de transporte liga-se e transporta apenas um tipo de moléculas ou iões) Especificidade – Competição (moléculas com formas semelhantes, podem competir pelo mesmo sítio de ligação) – Saturação (a velocidade e transporte de moléculas através da membrana é limitada pelo nº de proteínas de transporte disponíveis) Competição Principais tipos de transporte mediado: - Difusão facilitada - Transporte ativo (primário e secundário) Saturação  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte Mediado: Difusão facilitada (transporte passivo) (ex. Glicose) Processo de transporte mediado por um canal proteico, ou por uma proteína portadora, de substâncias para dentro ou para fora das células, da região de concentração mais elevada para a menos elevada (não requer ATP) Glicose Por canal proteico Por proteína portadora  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte Mediado: Transporte ativo primário Ex: Bomba de Sódio e Potássio 1 – 3 iões Na+ e 1 ATP 2 – O ATP degrada-se com ligam-se à bomba libertação de energia, sódio-potássio que muda a configuração da bomba. O Na+ é transportado através da membrana 4 – A bomba reassume a 3 – O Na+ difunde-se para forma original, fora da bomba. transportando K+ através e 2 iões K+ ligam-se à da membrana para o bomba interior da célula - Processo de transporte mediado que requer energia fornecida pelo ATP - Alguns mecanismos de transporte ativo trocam umas substâncias por outras ex: bomba de sódio e potássio (transporte ativo primário) - Importante porque pode deslocar substâncias contra os seus gradientes de concentração, embora alguns tipos de transporte ativo tb estejam envolvidos na deslocação de subs. de concentrações > para <  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte Mediado Transporte ativo secundário Ex: A bomba de sódio e potássio estabeleceu uma concentração de Na+ mais elevada no exterior da célula que no seu interior - A tendência dos iões de Na+ para regressar ao interior da célula (a favor do seu gradiente de concentração) providencia a energia necessária para que a proteína transportadora possa transportar tb outro ião ou molécula p/ dentro da célula. - Ex: a proteína transportadora tb transporta Glicose contra o seu gradiente de concentração. * A glicose entra aqui na célula por transporte ativo secundário!  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte Vesicular ENDOCITOSE Vesícula Fagocítica = Fagossoma pinocítica Vesícula revestida Endocitose - Inclui os processos de Fagocitose e Pinocitose Refere-se à entrada de material volumoso na célula através da membrana plasmática, por formação de uma vesícula (Requer ATP)  TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte Vesicular Endocitose Mediada por Recetores Recetores específicos para certas substâncias revestida TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte Vesicular EXOCITOSE Processo idêntico à fagocitose e pinocitose, mas dá-se na direção oposta, isto é, para fora da célula Materiais produzidos pela célula, são incluídos em vesículas de secreção, que por sua vez se fundem com a membrana plasmática e libertam o seu conteúdo para fora da célula (Requer ATP)  Marieb, E. N., & Hoehn, K. (2014). Human anatomy & physiology. Pearson. Seeley, R., Stephens, T. D., & Tate, P. (2011). Anatomia e Fisiologia. 8ª ed. Lusociência. BIBLIOGRAFIA Silverthorn, D. V. (2017). Fisiologia humana-uma abordagem integrada. 7ª ed. Artmed. VanPutte, C., Regan, J., & Russo, A. (2016). Anatomia e Fisiologia de Seeley. 10ª ed. AMGH Editora Ltda.