Definição do citoplasma
O citoplasma refere -se ao fluido que enche a célula, que inclui o citosol junto com filamentos, proteínas, íons e estruturas macromoleculares, bem como as organelas suspensas no citosol.
Nas células eucarióticas, o citoplasma refere -se ao conteúdo da célula, com exceção do núcleo. Os eucariotos têm mecanismos elaborados para manter um compartimento nuclear distinto separado do citoplasma. O transporte ativo está envolvido na criação dessas estruturas subcelulares e na manutenção da homeostase com o citoplasma. Para células procarióticas, como não possuem uma membrana nuclear definida, o citoplasma também contém o material genético primário da célula. Essas células são geralmente menores em comparação com eucariotos e têm uma organização interna mais simples do citoplasma.
Estrutura do citoplasma
O citoplasma é incomum porque é diferente de qualquer outro fluido encontrado no mundo físico. Líquidos estudados para entender a difusão geralmente contêm alguns solutos em um ambiente aquoso. No entanto, o citoplasma é um sistema complexo e movimentado contendo uma ampla gama de partículas – de íons e pequenas moléculas, proteínas, bem como complexos e organelas multi -proteínas gigantes. Esses constituintes são movidos através da célula, dependendo dos requisitos da célula ao longo de um citoesqueleto elaborado com a ajuda de proteínas motoras especializadas. O movimento de partículas tão grandes também altera as propriedades físicas do citosol.
A natureza física do citoplasma é variável. Às vezes, há uma difusão rápida na célula, fazendo com que o citoplasma se assemelhe a uma solução coloidal. Outras vezes, parece assumir as propriedades de uma substância semelhante a gel ou de vidro. Diz -se que possui as propriedades dos materiais viscosos e elásticos – capazes de deformar lentamente sob força externa, além de recuperar sua forma original com perda mínima de energia. Partes do citoplasma próximo à membrana plasmática também são “mais rígidas”, enquanto as regiões próximas ao interior se assemelham a líquidos de fluxo livre. Essas mudanças no citoplasma parecem depender dos processos metabólicos dentro da célula e desempenhar um papel importante na execução de funções específicas e na proteção da célula dos estressores.
O citoplasma pode ser dividido em três componentes:
Citoesqueleto e proteínas motoras
A forma básica da célula é fornecida pelo seu citoesqueleto formado principalmente por três tipos de polímeros – filamentos de actina, microtúbulos e filamentos intermediários.
Os filamentos de actina ou microfilamentos têm 7 nm de largura e são feitos de polímeros de fita dupla de F-actina. Esses filamentos estão associados a várias outras proteínas que ajudam na montagem dos filamentos e também estão envolvidas na ancorá -las próximas à membrana plasmática. Essa localização citoplasmática ajuda os microfilamentos a se envolver em respostas rápidas às moléculas de sinal do ambiente extracelular e a produzir respostas celulares através da transdução de sinal ou quimiotaxia. Além disso, a miosina, uma proteína motora baseada em ATP, transmite carga e vesículas ao longo do microfilamento e também está envolvido na contração muscular.
Os microtúbulos são polímeros de α e β tubulina, que formam um tubo oco pela associação lateral de 13 protofilamentos. Cada protofilamento é um polímero de moléculas alternadas de α e β tubulina. O diâmetro interno de um microtúbulo é de 12 nm e seu diâmetro externo é de 24 nm.
Os microtúbulos irradiam para a periferia da célula a partir de centros de organização de microtúbulos (MTOCs) localizados perto do núcleo e fornecem estrutura e forma à célula.
Esta imagem mostra o núcleo em azul, os filamentos de actina na periferia celular são rotulados como vermelho e a extensa rede de microtúbulos é marcada em verde. O citoplasma passa por uma rápida reorganização durante a divisão celular com microtúbulos formando o eixo, que se liga aos cromossomos e os segrega em duas células filhas.
Semelhante à imagem anterior, os cromossomos são manchados de azul e os microtúbulos são verdes. Pequenos pontos vermelhos são cinetocores.
Os microtúbulos estão envolvidos no transporte citoplasmático, segregação cromossômica e em formação de estruturas como cílios e flagelos para o movimento celular.
Os filamentos intermediários são maiores que os microfilamentos, mas menores que os microtúbulos e são formados por um grupo de proteínas que compartilham características estruturais. Embora não estejam envolvidos na motilidade celular, eles são importantes para as células se unirem como tecidos e permanecerem ancoradas na matriz extracelular.
Organelas e complexos multiproteínas
A maioria das células eucarióticas possui várias organelas que fornecem compartimentos dentro do citoplasma para microambientes especializados. Por exemplo, os lisossomos contêm várias hidrolases em um ambiente ácido ideal para sua atividade enzimática. Essas hidrolases são transportadas ativamente para o lisossomo após serem sintetizadas no citoplasma. As mitocôndrias, enquanto contêm seu próprio genoma, também precisam de muitas enzimas sintetizadas no citosol, que são então movidas seletivamente para a organela. Essas organelas são colocadas em locais específicos devido à natureza física do gelo do citoplasma e pela ancoragem ao citoesqueleto.
Além disso, o citoplasma também é hospedeiro de complexos multi-proteínas, como o proteassoma e os ribossomos. Os ribossomos são grandes complexos de RNA e proteína que são importantes para a tradução do código de mRNA em sequências de proteínas de aminoácidos. Os proteasomos são estruturas moleculares gigantes cerca de 20.000 quilodaltons em massa e 15 nm de diâmetro. Os proteasomos são importantes para a destruição direcionada de proteínas que não são mais necessárias pela célula.
Inclusões citoplasmáticas
As inclusões citoplasmáticas podem incluir uma ampla gama de bioquímicos – de pequenos cristais de proteínas, a pigmentos, carboidratos e gorduras. Todas as células, especialmente em tecidos como a adiposa, contêm gotículas de lipídios em sua forma de triglicerídeos. Eles são usados para criar membranas celulares e são uma excelente loja de energia. Os lipídios podem gerar duas vezes mais moléculas de ATP por grama quando comparadas aos carboidratos. No entanto, o processo de liberação dessa energia dos triglicerídeos em intensivo no consumo de oxigênio e, portanto, a célula também contém lojas de glicogênio como inclusões citoplasmáticas. As inclusões de glicogênio são particularmente importantes em células como as células musculares esqueléticas e cardíacas, onde pode haver um aumento repentino na demanda por glicose. O glicogênio pode ser rapidamente dividido em moléculas individuais de glicose e usado na respiração celular antes que a célula possa obter mais reservas de glicose do corpo.
Os cristais são outro tipo de inclusão citoplasmática encontrada em muitas células e têm função especial nas células do ouvido interno (mantendo o equilíbrio). A presença de cristais nas células do testículo parece estar ligada à morbidade e infertilidade. Finalmente, o citoplasma também contém pigmentos como a melanina, que levam às células pigmentadas da pele. Esses pigmentos protegem as estruturas celulares e internas do corpo dos efeitos deletérios da radiação ultravioleta. Os pigmentos também são proeminentes nas células da íris que cercam a pupila do olho.
Cada um desses componentes afeta o funcionamento do citoplasma de maneiras diferentes, tornando -o uma região dinâmica que desempenha um papel e é influenciada pela atividade metabólica geral da célula.
Funções do citoplasma
O citoplasma é o local para a maioria das reações enzimáticas e atividade metabólica da célula. A respiração celular começa no citoplasma com respiração anaeróbica ou glicólise. Essa reação fornece os intermediários usados pelas mitocôndrias para gerar ATP. Além disso, a tradução do mRNA em proteínas nos ribossomos também ocorre principalmente no citoplasma. Parte disso acontece em ribossomos livres suspensos no citosol, enquanto o restante acontece nos ribossomos ancorados no retículo endoplasmático.
O citoplasma também contém os monômeros que geram o citoesqueleto. O citoesqueleto, além de ser importante para as atividades normais da célula é crucial para as células que têm uma forma especializada. Por exemplo, os neurônios com seus axônios longos precisam da presença de filamentos intermediários, microtúbulos e filamentos de actina para fornecer uma estrutura rígida para que o potencial de ação seja transmitido para a próxima célula. Além disso, algumas células epiteliais contêm pequenos cílios ou flagelos para mover a célula ou remover partículas estranhas através da atividade coordenada de extrusões citoplasmáticas formadas através do citoesqueleto.
O citoplasma também desempenha um papel na criação de ordem dentro da célula com locais específicos para diferentes organelas. Por exemplo, o núcleo geralmente é visto no centro da célula, com um centrossomo próximo. A extensa rede de retículo endoplasmática e Golgi também são colocados em relação ao núcleo, com as vesículas irradiando para a membrana plasmática.
Fluxo citoplasmático
O movimento dentro do citoplasma também ocorre a granel, através do movimento direcionado do citosol ao redor do núcleo ou vacúolo. Isso é particularmente importante em grandes organismos de células únicas, como algumas espécies de algas verdes, que podem ter quase 10 cm de comprimento. O fluxo citoplasmático também é importante para o posicionamento de cloroplastos próximos à membrana plasmática para otimizar a fotossíntese e para a distribuição de nutrientes por toda a célula. Em algumas células, como oócitos de camundongos, espera-se que o fluxo citoplasmático tenha um papel na formação de sub-departamentos celulares e no posicionamento de organelas.
Herança citoplasmática
O citoplasma faz hospedeiros a duas organelas que contêm seus próprios genomas – o cloroplasto e as mitocôndrias. Essas organelas são herdadas diretamente da mãe através do oócito e, portanto, constituem genes herdados fora do núcleo. Essas organelas se replicam independentemente do núcleo e respondem às necessidades da célula. A herança citoplasmática ou extranuclear, portanto, forma uma linha genética ininterrupta que não sofreu mistura ou recombinação com o pai masculino.
Termos de biologia relacionados
- Quimiotaxia – movimento de uma célula em resposta a um sinal químico.
- Filamentos intermediários – Componentes citoesqueléticos formados por uma família de proteínas que compartilham características estruturais e funcionais maiores que as fibras de actina e menores que os microtúbulos.
- Cinesina – um grupo de proteínas motoras que podem viajar ao longo de um microtúbulo e são importantes para o movimento de componentes celulares, especialmente durante a divisão celular.
- Syncício – Uma célula multinucleada formada pela fusão da membrana plasmática de várias células. A sincyctia também pode ser formada através das interconexões entre células contendo junções de gap especializadas, permitindo que as células se comportem de maneira síncrona como uma única unidade.
Questionário
1. Quais dessas biomoléculas não estão presentes como inclusões citoplasmáticas? A. lipídios B. carboidratos C. ácidos nucleicos D. cristais
Resposta à pergunta nº 1
C está correto. As inclusões citoplasmáticas podem ter cristais de compostos ou proteínas inorgânicas. Eles podem conter carboidratos como glicogênio e triglicerídeos e outros lipídios. No entanto, os ácidos nucleicos ainda não foram relatados em inclusões citoplasmáticas.
2. Do que são feitos microtúbulos? A. Polímeros de G- e F-actina B. Polímeros de Dynein C. Polímeros de α e β tubulina D. Polímeros de cinesina
Resposta à pergunta nº 2
C está correto. A G- e a F-actina contribui para a formação do citoesqueleto de actina, enquanto a dineína e a cinesina são proteínas motoras que atravessam o comprimento dos microtúbulos. No entanto, os microtúbulos são grandes estruturas tubulares são formadas por 13 protofilamentos feitos de monômeros alternados de α e β tubulina.
3. Qual dessas declarações é verdadeira sobre os ácidos nucleicos no citoplasma? A. Todas as células contêm ácidos nucleicos citoplasmáticos B. Somente algumas organelas dentro do citoplasma, como mitocôndrias ou cloroplastos, contêm ácidos nucleicos C. Os ácidos nucleicos nunca são encontrados no citoplasma D. Nenhuma dessas declarações é sempre verdadeira
Resposta à pergunta nº 3
A está correto. Os ácidos nucleicos incluem RNA além do DNA e, portanto, todas as células contêm ácidos nucleicos em seu citoplasma. Muitas proteínas necessárias para que a célula funcione normalmente são sintetizadas, traduzindo moléculas de RNA no citoplasma. Mitocôndrias e cloroplastos são especiais porque contêm seu próprio DNA genômico, no entanto, até os glóbulos vermelhos que perderam todas as suas organelas contêm RNA e continuam a produzir proteínas em seu citoplasma.
Última atualização em 19 de agosto de 2022