Biologia Celular: Membrana, Organelas e Processos

Membrana Plasmática

A membrana plasmática limita o meio intracelular, apresentando um mosaico fluido. É composta por aproximadamente 50% proteínas e 50% lipídios.

• Fosfolipídios: Moléculas anfipáticas, formam uma bicamada. Possuem um esqueleto de glicerol, um radical fosfatado e caudas hidrofóbicas.
• Esteróis (Colesterol): Conferem rigidez à membrana e proteção contra variações de temperatura.
• Glicolipídios: Essenciais para o reconhecimento entre células.
• Proteínas de Membrana:
  • Transmembranares ou Integrais: Atravessam a bicamada lipídica (unipasso, multipasso).
  • Periféricas: Associadas à superfície da membrana.

  Possuem conformação de aminoácidos hidrofóbicos e hidrofílicos, organizando-se em complexos proteicos.

• Carboidratos: Sempre presentes em glicoproteínas ou glicolipídios, localizam-se no folheto extracelular, conferindo proteção e reconhecimento celular.

Permeabilidade da Membrana

A membrana possui permeabilidade seletiva, que depende do tamanho, polaridade e carga das substâncias.

• Difusão Simples: Através da camada lipídica (para substâncias pequenas e hidrofóbicas).
• Osmose: Movimento da água como solvente.
  • Envolve aquaporinas.
  • Estados celulares em soluções:
    • Crenada: Em solução hipertônica.
    • Normal: Em solução isotônica.
    • Inchada: Em solução hipotônica.
    • Plasmoptise: Em solução muito hipotônica.

  Ambos são transportes passivos.

Proteínas Transportadoras

• Canais: Permitem a passagem de muitas moléculas, atuam como comportas (abrem e fecham). Exemplos: canais iônicos (atuam em poucos milissegundos). Sempre transporte passivo.
• Carreadoras: Transportam poucas moléculas. O soluto de um lado muda a conformação da proteína, que o libera do outro lado, com velocidade constante. Podem realizar transporte passivo ou ativo (como as bombas).

Tipos de Transporte

• Transporte Passivo: Não gasta ATP.
• Transporte Ativo:
  • Primário: Gasta ATP diretamente.
  • Secundário: Não gasta ATP diretamente, utiliza gradiente eletroquímico.

  Tipos de cotransporte:

  • Antiporte: Duas substâncias em direções opostas.
  • Uniporte: Uma substância em uma direção.
  • Simporte: Duas substâncias na mesma direção.

Observação: Para íons, o gradiente de concentração é igual ao gradiente eletroquímico.

Sinalização Celular

A sinalização celular pode envolver canais iônicos, proteínas G e enzimas.

Organelas Citoplasmáticas

Retículo Endoplasmático (RE)

Composto por túbulos e cisternas, é contínuo à membrana nuclear.

• Retículo Endoplasmático Liso (REL):
  • Síntese de lipídios.
  • Detoxificação (transforma moléculas hidrofóbicas em hidrofílicas para excreção na urina).

  Em células musculares, o REL é o Retículo Sarcoplasmático, onde suas cisternas abrem canais de Ca++ para a contração muscular.

• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER):
  • Possui ribossomos aderidos.
  • Síntese de proteínas (principalmente para secreção ou inserção em membranas).

Complexo de Golgi

Formado por cisternas independentes (cis, medial, trans), com redes cis Golgi e trans Golgi. Localiza-se próximo ao núcleo e ao RE.

• Funções:
  • Modificação pós-traducional (glicosilação e sulfatação).
  • Distribuição de macromoléculas.
• Vesículas de Transporte:
  • COP I: Do Golgi para o RE.
  • COP II: Do RE para o Golgi.
  • Clatrina: Do Golgi para o lisossomo.
  • Sem capa: Do Golgi para a membrana plasmática.

Endocitose e Exocitose

Processos que equilibram o tamanho da célula.

• Endocitose: Captação de substâncias pela célula.
  • Fagocitose: Captação de partículas grandes, com formação de pseudópodes.
  • Pinocitose: Captação de fluidos e pequenas moléculas, por invaginação da membrana.

Lisossomo

Vesícula derivada do Complexo de Golgi, contendo enzimas lisossômicas. É uma organela ácida (pH 5), responsável pela autofagia (degradação de componentes celulares).

Citoesqueleto

Responsável pela sustentação, forma, movimentação e resistência da célula.

• Microfilamentos:
  • Compostos por actina.
  • Envolvidos na contração celular, presentes no córtex da célula e no anel contrátil durante a citocinese.
• Filamentos Intermediários:
  • Formam uma rede no citoplasma.
  • Compostos por diferentes tipos de proteínas, dependendo do tipo celular:
    • Células epiteliais: queratina.
    • Células musculares: desmina.
    • Células neurais: neurofilamentos.
    • Células mesenquimais: vimentina.
  • São os mais resistentes.
• Microtúbulos:
  • Presentes em todo o citoplasma, formados por alfa-tubulina e beta-tubulina.
  • Possuem uma região definida de partida no Centro Organizador de Microtúbulos (COMT), que contém gama-tubulina.
  • Componentes de flagelos, cílios, centrossomos e axonemas.
  • Atuam como trilhos para o transporte e posicionamento de organelas.

Mitocôndria

Baseada na teoria endossimbiótica, possui duas membranas e DNA próprio. É a principal organela de produção de ATP (energia).

• As cristas mitocondriais são invaginações da membrana interna.
• A cardiolipina, presente na membrana interna, confere maior seletividade.
• Utiliza reservas de glicogênio (no músculo e fígado).

Processos Metabólicos na Mitocôndria

• Glicólise:
  • Ocorre no citoplasma.
  • Forma 2 moléculas de piruvato.
  • Gasta 2 ATP.
• Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico):
  • Ocorre na matriz mitocondrial.
  • O piruvato é convertido em Acetil-CoA.
  • Forma ácido cítrico, CO2, NADH e FADH2.
• Cadeia Respiratória:
  • Ocorre na membrana interna da mitocôndria.
  • Prótons são bombeados para o espaço intermembrana.
  • O aceptor final de elétrons é o oxigênio.
  • A produção de ATP ocorre pela passagem de H+ pela ATP sintase.
  • A ANT (Adenine Nucleotide Translocase) troca ATP por ADP.
  • Envolve citocromos e ubiquinona.

Observação:

• Alfa-oxidação: Um processo de oxidação (não diretamente relacionado à glicose no contexto principal).
• Glicose: Metabolismo via glicólise.
• Beta-oxidação: Oxidação de lipídios (ácidos graxos totalmente).

Peroxissomo

Organela que produz peróxido de hidrogênio (H2O2) e diminui a toxicidade da célula.

• A catalase converte H2O2 em H2O e O2.
• Usa H2O2 com outras enzimas para oxidar substâncias tóxicas.
• Realiza reações catabólicas (oxidação parcial de ácidos graxos) e anabólicas (síntese de colesterol, sais biliares, plasmalogênios – lipídio importante da bainha de mielina).