Envoltórios Celulares

Estrutura Da Membrana Plasmática

Toda célula viva é revestida por uma finíssima película com cerca de 5 nanômetros (ƞm) de espessura, a Membrana Plasmática, que delimita o espaço celular interno, isolando-o do ambiente ao redor.

Estudos recentes indicam que a membrana é constituída basicamente por duas camadas moleculares de fosfolipídios, nas quais há moléculas de proteínas incrustadas. As proteínas da membrana se distribuem mais ou menos espaçadamente na dupla camada de fosfolipídio; algumas se encontram em posição mais superficial, ao passo que outras atravessam as camadas lipídicas de lado a lado.

Segundo a hipótese dos pesquisadores S. Jonathan Singer e Garth L. Nicolson, originalmente formulada em 1972 e continuamente confirmada por estudos recentes, a estrutura da membrana plasmática é dinâmica, sendo comparável a um mosaico molecular em constante modificação. Os cientistas denominaram a hipótese Modelo Do Mosaico Fluido. De acordo com esse modelo, os fosfolipídios deslocam-se continuamente no plano da membrana, porém sem nunca perder contato uns com os outros, conferindo grande dinamismo às membranas biológicas; as proteínas também se movem entre as moléculas de lipídios.

Já foram identificados mais de 50 tipos de proteína nas membranas celulares. Algumas formam poros que permitem a passagem de moléculas de água, de íons etc. Outras capturam substâncias fora ou dentro da célula, transportando-as através da membrana e soltando-as do outro lado. Outras proteínas da membrana, os receptores hormonais, reconhecem a presença dessas substâncias no meio e estimulam a célula a reagir ao estímulo hormonal.

Você sabia? Cientistas descobriram que os pigmeus, apesar de produzirem quantidades normais de hormônio de crescimento, têm baixa estatura em razão de uma característica peculiar da membrana de suas células: nela faltam moléculas de proteína capazes de se combinar eficientemente a esse hormônio, o que resulta em menor crescimento do organismo.

 

Envoltórios Externos À Membrana Plasmática

A maioria das células apresenta algum tipo de envoltório externo à membrana plasmática. Dois exemplos são o glicocálix e as paredes celulares.

 

Glicocálix

O Glicocálix (glikys, do grego açúcar; calyx, do latim casca, envoltório), presente na maioria das células animais e também em certos protozoários, é uma malha de moléculas filamentosas entrelaçadas que envolve externamente a membrana plasmática. Ele protege a célula e cria um microambiente propício para seu funcionamento. Os principais componentes do glicocálix são glicolipídeos (glicídios associados a lipídeos) e glicoproteínas (glicídeos associados a proteínas).

 

Parede Celular

Com exceção das células animais, as células de outros grupos de seres vivos (bactérias, fungos, alguns protozoários, algas e plantas) apresentam, externamente à membrana plasmática, um envoltório relativamente espesso denominado Parede Celular. Em algas e plantas, a parede celular é constituída basicamente pelo polissacarídeo celulose, daí ser chamada de Parede Celulósica. As moléculas de celulose formam fibras finíssimas, longas e resistentes, as microfibrilas, que se mantêm unidas por uma matriz aderente, constituída por glicoproteínas, hemicelulose e pectina (estes dois últimos, polissacarídeos).

A principal função das paredes das células vegetais é dar firmeza e rigidez ao corpo vegetal, atuando em sua sustentação esquelética; por isso, a parede celulósica é também denominada membrana esquelética celulósica.

Nas paredes de células vegetais adjacentes há poros, que põem em contato direto os citoplasmas das células vizinhas. A ‘ponte’ citoplasmática que passa pelo poro é chamada de Plasmodesmo.

 

Permeabilidade celular

A membrana plasmática separa o conteúdo da célula do meio ao redor e possibilita a estabilidade do ambiente celular interno. Certas substâncias atravessam a membrana com facilidade, ao passo que outras têm sua passagem dificultada ou mesmo impedida. Essa capacidade de selecionar o que entra na célula e o que sai dela é chamada Permeabilidade Seletiva, ou Semipermeabilidade, da membrana.

Certas substâncias atravessam a membrana espontaneamente da região onde a substância está mais concentrada para a de menor concentração. Nesse tipo de transporte através da membrana, denominado Transporte Passivo, não há gasto de energia. Outras substâncias são incapazes de atravessar a membrana a menos que a célula atue ativamente em sua absorção ou expulsão, bombeando-as para dentro ou para fora do citoplasma; com isso, a célula gasta energia. Esse processo é denominado Transporte Ativo.

 

Transporte Passivo: Difusão

As partículas materiais (átomos, moléculas, íons etc.) estão em constante movimentação, principalmente quando em soluções gasosas e líquidas. Em razão dessa movimentação contínua, as partículas tendem sempre a se espalhar, predominantemente da região em que estão mais concentradas (em quantidade relativamente maior) para regiões em que sua concentração é menor. Esse fenômeno é denominado Difusão.

Uma vez que as células têm em seu interior uma solução – o Citosol – e soluções aquosas em seu redor, certas substâncias podem entrar na célula ou sair dela espontaneamente por um processo chamado de Difusão Simples. As condições necessárias para que as partículas de uma substância entrem ou saiam da célula por difusão são que a membrana seja permeável a elas e que haja diferença na concentração da substância dentro e fora da célula. A entrada de gás oxigênio (O₂) em nossas células, por exemplo, ocorre por difusão simples. Como as células estão sempre consumindo O₂ em sua respiração, a concentração desse gás no meio celular interno é baixa. Por outro lado, no líquido que banha as células, proveniente do sangue, a concentração de O₂ é relativamente mais alta, pois esse gás é continuamente absorvido pelo sangue que passa pelos pulmões. Como a membrana plasmática é permeável às moléculas de O₂, ele simplesmente se difunde para dentro das células.

Muitas substâncias entram na célula e saem dela com a ajuda de proteínas componentes da membrana. Algumas dessas proteínas formam canais pelos quais moléculas de água, certos tipos de íons e pequenas moléculas hidrofílicas se deslocam. Outras transportam moléculas específicas, capturando-as fora ou dentro da célula e liberando-as na face oposta. Esse transporte facilitado por proteínas da membrana e que não gasta energia da célula para ocorrer é denominado Difusão Facilitada.

Acima, temos: em A, proteína transportadora incrustada na membrana. Em B, ao tocar na proteína transportadora, moléculas são capturadas. Em C, a proteína transportadora muda de forma e movimenta-se na camada de lipídios, carregando as moléculas capturadas para a face interna da membrana. Em D, as moléculas transportadas são liberadas dentro da célula e a proteína transportadora readquire sua configuração original, voltando a se expor na face externa da membrana, à espera de novas moléculas ‘passageiras’.

 

Transporte Passivo: Osmose

Osmose é um caso especial de difusão em que apenas a água, o solvente das soluções biológicas, se difunde através de uma membrana semipermeável. O citoplasma é uma solução aquosa, em que a água é o solvente e as moléculas dissolvidas (glicídios, proteínas, sais etc.) são os solutos.

Se uma célula é colocada em água pura, a concentração externa desse solvente é maior que no interior da célula, em que a água divide o espaço com as moléculas de soluto. Consequentemente, a água tende a se difundir em maior quantidade para o interior celular, o que faz a célula inchar. Apenas a água se difunde, pois, sendo a membrana plasmática semipermeável, ela impede ou dificulta a passagem da maio­ria dos solutos.

Se uma célula é colocada em uma solução altamente concentrada em solutos, maior que sua concentração interna, haverá relativamente mais solvente (água) dentro da célula que fora, e a tendência é haver maior difusão de água de dentro para fora da célula que no sentido inverso, fazendo-a murchar.

Quando se comparam duas soluções quanto às concentrações em solutos, diz-se que a mais concentrada é Hipertônica (hyper, do grego superior; tonos, do grego tensão, intensidade, concentração) em relação à outra; esta, em contrapartida, é denominada Hipotônica (hypo, do grego inferior). Quando duas soluções têm concentração equivalente de solutos, elas são denominadas Isotônicas (Iso, do grego igual, semelhante). Para que ocorra osmose, deve haver sempre uma solução hipotônica e outra hipertônica separadas por uma membrana semipermeável.

Comportamento de uma célula animal (hemácia) e de uma célula vegetal em soluções de diferentes concentrações. Em solução isotônica (coluna central) não ocorre alteração do volume celular. Em solução hipotônica (coluna da esquerda), as células absorvem água e incham – ficam Túrgidas. Em solução hipertônica (coluna da direita), as células perdem água e murcham – ficam Plasmolisadas. Em solução fortemente hipotônica, células animais tendem a estourar, ao passo que as células vegetais, sendo protegidas pela parede celulósica, incham até certo ponto, mas não estouram.

 

Transporte Ativo: Bomba De Sódio-Potássio

As células vivas mantêm, em seu interior, moléculas e íons em concentrações diferentes das encontradas no meio externo. As células humanas, por exemplo, mantêm uma concentração interna de íons de potássio (K⁺) cerca de 20 a 40 vezes maior que a concentração existente no meio extracelular (o sangue e os fluidos que banham as células). Por outro lado, a concentração de íons de sódio (Na⁺) no interior das células humanas mantém-se cerca de 8 a 12 vezes menor que a concentração do meio externo.

Para manter tais diferenças, contrariando a tendência da difusão, a célula gasta energia. Na membrana plasmática há proteínas transportadoras que agem como ‘bombas’ de íons, capturando ininterruptamente íons de sódio (Na⁺) no citoplasma e transportando-os para fora da célula. Na face externa da membrana, essas proteínas capturam íons de potássio (K⁺) do meio e os transportam para o citoplasma. Esse bombeamento contínuo é conhecido como bomba de sódio-potássio.

A bomba de sódio-potássio é um processo de transporte ativo. Um complexo proteico incrustado na membrana transporta, em cada ciclo de atividade, três íons de sódio (Na⁺) para fora da célula e dois íons de potássio (K⁺) para o citoplasma. A energia para o processo provém do ATP.

 

Endocitose E Exocitose

Além do transporte passivo e do transporte ativo, certas substâncias entram nas células transportadas e saem delas por meio de bolsas membranosas. Utilizam-se os termos endocitose (endos, do grego dentro; kytos, do grego célula) e exocitose (exos, do grego fora), respectivamente, para os processos de entrada e de saída de substâncias na célula intermediados por bolsas membranosas de transporte.

Endocitose é o processo em que partículas são capturadas por invaginações da membrana plasmática e englobadas em bolsas, que passam a fazer parte do citoplasma. Os citologistas costumam distinguir dois tipos de endocitose: fagocitose e pinocitose.

Fagocitose é o processo em que a célula engloba partículas de tamanho relativamente grande por meio de expansões citoplasmáticas denominadas pseudópodes; eles ‘abraçam’ a partícula a ser englobada, envolvendo-a totalmente em uma bolsa membranosa, que se desprende da membrana celular e passa a fazer parte do citoplasma, recebendo o nome de fagossomo (phagein, do grego comer; soma, do grego corpo). A fagocitose é o processo pelo qual certos organismos unicelulares (protozoários, por exemplo) se alimentam.

Você sabia? Quando o organismo humano contrai uma infecção bacteriana, certos tipos de glóbulos brancos deslocam-se até o local infectado, onde passam a ‘comer’ ativamente as bactérias invasoras por meio da fagocitose.

Pinocitose (pinein, do grego beber; soma, do grego corpo) é um processo em que a célula engloba líquidos e pequenas partículas por meio da invaginação da membrana celular, a qual forma um canal no citoplasma; esse canal estrangula-se nas bordas e libera uma pequena bolsa membranosa que contém o material englobado, o pinossomo. A pinocitose ocorre em praticamente todos os tipos de célula.

Como precisam de energia para ocorrer, se diz que os processos de endocitoses e exocitoses são tipos especiais de transporte ativo.

Você sabia? A pinocitose é o processo utilizado pelas células do revestimento intestinal para capturar gotículas de lipídios presentes no alimento que digerimos. A maioria das células humanas também utiliza a pinocitose para englobar partículas de LDL (o complexo transportador de lipídios de baixa densidade) e delas aproveitar o colesterol, matéria-prima para a produção das membranas lipoproteicas.

Muitas células são capazes de eliminar substâncias por meio de bolsas formadas pela membrana, processo denominado exocitose. As substâncias a serem eliminadas são previamente acumuladas em bolsas membranosas, as quais se aproximam da membrana plasmática e fundem-se a ela, expelindo seu conteúdo para o exterior da célula. A exocitose é utilizada por certas células para eliminar restos da digestão intracelular. Células glandulares utilizam a exocitose para eliminar produtos úteis ao organismo, processo denominado secreção celular.