Biologia no primeiro ano

Todas as células, o oxigênio reage com os carboidratos, gordura ou proteína para liberar a energia necessária ao funcionamento celular.
Diferenças do líquido extracelular e intracelular
O líquido extracelular contém grandes quantidades de íons sódio, cloreto e bicabornato, mais os nutrientes para as células tais como o oxigênio, a glicose, ácidos graxos e aminoácidos। Também contém dióxido de carbono que está sendo transportados das células até os pulmões para serem secretados.

O líquido intracelular contém grandes quantidades de íons potássio, magnésio e fosfato, em lugar do íons sódio e cloreto presentes no líquido extracelular।

Homeostatia

Esta palavra é usada pelos fisiologistas para significar manutenção de condições constantes, ou estáticas do meio interno। Todos os órgãos e tecidos exercem funções que ajudam a manter essas condições constantes.

Regulação das concentrações de oxigênio e de dióxido de carbono no líquido extracelular
A hemoglobina se combina com o oxigênio enquanto o sangue circula pelos pulmões, conforme o sangue passa pelos capilares teciduais , a hemoglobina não libera oxigênio no líquido tecidual, caso já contenha teor elevado de oxigênio, mas se a concentração de oxigênio estiver baixa , será liberado oxigênio em quantidades suficientes para estabelecer a concentração tecidual adequada de oxigênio।

Transportes da membrana
Transporte ativo: é a permeabilidade que se efetua apenas com o consumo de ATP (trifosfato de adenosina), ou seja, energia, energia fornecida pelas moléculas, principalmente através das mitocôndrias. O processo ocorre contra as forças de osmose (contra o gradiente de concentração).
Transporte passivo: é devido a um sistema de forças que exercem pressão sobre a membrana plasmática e que vence a sua resistência facilitando a entrada da substância. Nesse tipo de transporte não há gasto de energia.

A CÉLULA E SEU FUNCIONAMENTO

Organização da célula
As diferenças substâncias que compõe a célula são chamadas em conjunto de, protoplasma. Esse protoplasma é formado em sua maior parte, por cinco substâncias básicas: água, eletrólitos, proteínas, lipídios e carboidratos.
As estruturas membranosas das células
Todas as organelas celulares são revestidas por membranas, formadas em sua maior parte, por lipídios e por protéinas। Essas membranas incluem a membrana celular, a membrana nuclear, a membrana do retículo endoplasmáticoe as membranas das mitocôndrias, dos lisossomas e do aparelho de Golgi, além de várias outras. Os lipídio dessas membranas formam barreiras que impedem o livre deslocamento da água e das substâncias solúveis em água entre os diferentes compartimentos da célula. As moléculas de proteínas, por sua vez, penetram com uma certa freqüência, através de toda a espessura dessas membranas, o que interrompe a continuidade da barreira lipídica, e por conseguinte, forma pertuitos para a passagem de substâncias específicas através destas membranas.

A membrana celular
A membrana celular, que reveste inteiramente toda a célula, é uma estrutura muito delgada e elástica. É formada quase que exclusivamente por proteínas e lipídios.
Microvilosidades: permitem maior absorção de nutrientes. Esta presente em tecidos de revestimento. (ex: encontradas no intestino).
Interdigitações: permitem maior intercambio entre as células do tecido.
Desmossomos: são especializações que dão maior fixação entre as células.
Plasmodesmos: são pontes citoplasmáticas presentes em células vegetais.
Cílios e flagelos: permitem a movimentação da célula e absorção de alguns nutrientes.
A barreira lipídica da membrana celular
A bicamada lipídica é formada quase que inteiramente por fosforolipídios e por colesterol. Parte das moléculas de fosforolipídios e de colesterol é solúvel em água, isto é, hidofílica, enquanto outra parte só é solúvel em gordura, isto é, hidrofóbica. O radical fosfato dos fosforolipídios é hidrofílico e os ácidos graxos são hidrofóbicos. O colesterol contém um radical hidroxila que é hidrosolúvel e um núcleo esteróide que é solúvel em gordura. Como as partes hidrofóbicas dessa molécula são repelidas pela água, mas se atraem mutuamente, essas moléculas possuem tendencia natural para se alinharem umas ás outras, suas frações graxas ocupando a região central da membrana e com suas regiões hidrofílicas voltadas para sua superfície.
A bicamada lipídica representa importante barreira, impermeável às substâncias comuns, hidrosolúveis, tais como íons, glicose, uréia e outras. Por outro lado as substâncias solúveis em gordura, como o oxigênio, dióxido de carbono e álcool, podem atravessar facilmente essa região da membrana.
Característica principal da bicamada lipídica é a de ser um fluído, e não um sólido। Parte dessa membrana podem, literalmente, fluir de um ponto para o outro, ao longo da superfície dessa membrana.

Proteínas da membrana celular
São encontrados dois tipos de proteínas: as proteínas integrais, que atravessam toda a espessura da membrana, e as proteínas periféricas, que ficam apenas presas a superfície da membrana sem atravessá-la.
Toda a superfície externa da célula é, muita mais vezes, inteiramente revestida por capa de carboidrato, chamada de Glicocálice।

O citoplama e suas organelas
A parte líquida clara do citoplasma, onde ficam dispersas essas partículas e organelas, é chamada de citosol; ele contém muitas proteínas, eletrócitos, glicose e quantidades diminutas de compostos lipídicos dissolvidos.
Ocorrem, dispersos no citoplasma, gotículas de gordura neutra, glânulos de glicogênio, ribossomas, glânulos secretórios e cinco organelas especialmente importantes: o retículo endoplasmático, o aparelho de golgi, as mitocôndrias, os lissossomas e os peroxissomas।

Retículo endoplasmático. No citoplasma uma rede de estruturas tubulares e vesiculares achatadas , chamada de retículo endoplasmático, os túbulos e as visículas se intercomunicam. Por outro lado, suas paredes são formadas por membranas de bicamadas lipídicas, contendo grande quantidade de proteínas.
Existem fixadas à superfície externa de muitos trechos do retículo endoplsmático, pequenas partículas glanulares, denominadas de Ribossomas. ( Isso ocorre no retículo endoplasmático granular ). Os ribossomas são formados por misturas de ácido ribonucléico (ARN) e de proteínas e atuam na síntese de proteínas pelas células.
Aparelho de Golgi, as substâncias são transferidas do retículo endoplasmático para o aparelho de Golgi, tendo estas substâncias transferidas, em seguidas, são processadas no aparelho de Golgi para formar lisossomas, vesículas secretórias ou outros componentes citoplasmáticos.
Lisossomas. Os lisossomas são organelas vesiculares, formadas pelo aparelho de golgi, e que em seguida, fica dispersa por todo o citoplasma. Os lisossomas formam um sistema digestivo intracelular que permite que a célula digira e, por conseguinte, remova as substâncias indesejadas, em especial estruturas estranhas, ou lesadas, tais como bactérias.
Ex: A proteína é hidrolisada para formar aminoácidos, enquanto o hidrogênio é hidrolisado para formar glicose.
Peroxissomas. Admitem-se que sejam formados pelo retículo endoplasmático liso e as enzimas de seu interior são oxidases, e não hidrolases. Diversas dessas oxidasses são capazes de combinar o oxigênio com o ìon hidrogênio para formar o piróxido de hidrogênio. Este é um composto altamente oxidante e que atua associado a catalase, outra enzima oxidase presente em alta concentração nos peroxissomas, na oxidação de muitas substâncias que, de outra forma, intoxicariam a célula. Ex: a maior parte do álcool ingerido por uma pessoa é detoxificado pelos peroxissomas das células hepáticas por esse mecanismo, também usado para a degradação dos ácidos graxos a acetil- Côa, em seguida, utilizado com energia para a célula.
Mitocôndrias. Conhecidas como Usinas celulares. Sem elas seriam incapazes de extrair quantidades significativas de energia dos nutrientes e do oxigênio.
Estrutura básica da mitocôndria formada por duas membranas de dupla camada lipídica: Um a membrana interna e a outra externa.
Muitas pregas da membrana interna formam cristais, sobre as quais ficam presas enzimas oxidativas. Além disso a cavidade interna das mitocôndrias é cheia com matriz contendo grande quantidade de enzimas dissolvidas, que são necessárias para a extração de nutrientes. Essas enzimas atuam associadas às enzimas oxidativas das cristais, para efetuar a oxidação dos nutrientes, do que resulta na formação de dióxido de carbono e água. A energia liberada é utilizada na síntese de substância com alta energia, chamada de trifosfato de adenosina ( ATP ). Em seguida, o ATP é transportado para fora da mitocôndria, difundindo-se por toda a célula e liberando sua energia sempre e onde for necessário para a execução das funções celulares.
As mitocôndrias são auto-replicaticas, o que signfica que multiplicasse sempre que houver a necessidade celular de quantidade aumentada de ATP, contendo ácido desoxirribonucléico ( ADN ), semelhante encontrado no núcleo.
SISTEMAS FUNCIONAIS DAS CÉLULAS
Ingestão pela célula – endocitose
Se a célula vai viver e crescer, ela deverá obter nutrientes e outras substâncias dos líquidos que a banham. A maioria das substâncias atravessa a membrana por difusão ou por transporte ativo, grandes partículas atingem o interior da célula por meio de função especializada da membrana celular, chamada de Endocitose. As duas formas principais de endocitose são a pinocitose e a fagocitose.
Pinocitose significa ingestão de vesículas extremamente pequenas, contendo líquido extracelular.
Ocorre continuamente na membrana da maioria das células, mas de modo especialmente rápido em algumas células. Representa o único meio pela qual algumas macromoléculas bastante grandes, tais como a maioria das moléculas de proteínas, podem entrar nas células, a velocidade de formação das vesículas pinocíticas fica aumentada quando estas macromoléculas se fixam à membrana celular.
Geralmente essas moléculas se prendem a receptores na superfície na membrana celular, que são específicos para os tipos de proteína que vão ser absorvidas. Esses receptores na maioria dos casos, ficam concentrados em pequenas depressões da membrana celular, denominadas depressões espessadas. Na face interna da membrana celular, por baixo dessas depressões existe uma malha de uma proteína fibrilar, chamada clatrina, além de filamentos contráteis de actina e miosina. Uma vez tendo ocorrido a fixação das moléculas de proteínas a seus receptores as propriedades da superfície da membrana se alternam, de modo que toda depressão se invagina para dentro da célula e as proteínas contráteis fazem com que seus bordos se fechem, englobando as proteínas fixadas e pequenas quantidades de líquido extracelular. Imediatamente após, a porção invaginada da membrana se solta da superfície celular, formando uma vesícula pinocítica.
Fagocitose significa ingestão de grandes partículas como bactérias, células ou restos de tecido em degeneração.
Ocorre quase do mesmo do que a pinocitose, exceto que envolve grandes partículas e não moléculas.
Tem início quando proteínas ou grandes polissacarídios da superfície da partícula que vai ser fagocitada – isto é, uma bactéria, uma célula morta ou qualquer outro detrito tecidual – fixam-se a receptores na superfície do fagócito. No caso das bactérias, elas estão, geralmente, ligadas a anticorpos específicos, e são estes anticorpos que se prendem aos receptores fagocíticos. Essa intermediação por anticorpos é chamada opsonização.
Resumo.
Endocitose: é a entrada de toda e qualquer substância na célula.
Fagocitose: é a entrada de partículas sólidas nas células.
Coloidopexia ou atrocitose: a entrada de colóides na célula.
Pinocitose: a entrada de líquidos nas células.
Pinossomo: é o vacúolo formado na pinocitose.
Fagossomo: é o vacúolo formado na fagocitose.
Osmose: é a entrada e a saída de substâncias na célula. Sem a interferência da membrana.
Diapedese: é a saída dos glóbulos brancos (leucócitos) dos capilares sangüíneos para fazer fagocitose de materiais nocivos ao nosso organismo.
Clasmocitose ou exocitose: é a saída de toda ou qualquer substância da células.
Digestão de substâncias estranhas pelas células – função dos lisossomas.
Quase imediatamente após a chegada da vesícula pinocítica ou fagocítica no interior celular, um ou mais lisossomas se prendem a ela e despejam seu conteúdo hidrolases ácidas em seu interior, é formada uma vesícula digestiva, onde as hidrolases iniciam a hidrólise das proteínas, do glicogênio, dos ácidos nucléicos, dos mucopolissacarídios e outras substâncias contidas na vesícula. Os produtos dessa digestão são moléculas pequenas de aminoácidos, glicose, fosfato etc que, em seguida, difundem-se através da membrana para o citoplasma. O que resta da vesícula, chamado de corpo residual, representa as substâncias indigeríveis. Na maioria dos casos, eles são excretados, através da membrana celular, pelo processo denominado exocitose, que é, o oposto da endocitóse.
É por isso que os lisossomas são chamados de órgãos digestivos das células।

Síntese e formação de estruturas celulares pelo retículo endoplasmático e pelo aparelho de Golgi.
Essas duas estruturas são formadas especialmente, por membranas de bicamada lipídica, e suas paredes são literalmente cravejadas de enzimas protéicas que catalizam a síntese de muitas das substâncias necessárias das células.
A maior parte dessa síntese começa no retículo endoplasmático, mas a maioria dos produtos que são aí formados é transferida para o aparelho de Golgi, onde passam por processamento adicional, antes de serem liberados no citoplasma. Mais primeiro deve-se notar quais os produtos que são sintetizados em regiões especiais do retículo endoplasmático e do aparelho de Golgi.
Funções sintéticas do aparelho de Golgi. Embora a principal função do aparelho de golgi seja a de processar substâncias já formadas no retículo endoplasmático, essa estrutura também tem capacidade para sintetizar determinados carboidratos que não podem ser formados no retículo endoplasmático. O aparelho de Golgi pode formar polímerosacarídios muito grandes e fixados a quantidades muito pequenas de proteínas; os mais importantes são os ácidos hialurônico e o condroitinossulfato. Entre as muitas funções desses dois polímeros no corpo destacam-se: (1) são os principais componentes dos proteoglicanos secretados no muco e em outras secreções glandulares; (2) são os principais componentes da substância fundamental que preenche os espaços intersticiais, atuando como “recheio” entre as fibras de colágeno e as células; e (3) são os principais componentes da matriz orgânica das cartilagens e dos ossos.
Processamento das secreções endoplasmáticas pelo aparelho de Golgi – a formação de vesículas. A medida que as substâncias vão sendo formadas no retículo endoplasmático – em especial as proteínas - , elas são transportadas pelos túbulos até as regiões do retículo endoplasmático liso situadas mais próximas ao aparelho de Golgi. Nesse ponto pequenas vesículas de transporte se destacam, de modo contínuo, e difundem para as partes mais profundas do aparelho de Golgi. No interior dessas vesículas ficam as proteínas e outros produtos sintetizados. Instantaneamente estas vesículas se fundem com o aparelho de Golgi e despejam seu conteúdo nos espaços vesiculares dessa estrutura. Aí são adicionados radicais adicionais de carboidratos a essas secreções. Por outro lado, é função muito importante do aparelho de Golgi a de compactar as secreções do retículo endoplasmático em “pacotes” muito concentrados. Conforme a secreções migram para as camadas mais externas do aparelho de Golgi, essa compactação e o processamento continuam; finalmente, vesículas, tanto grandes como pequenas, se destacam continuamente do aparelho de Golgi, levando consigo as substâncias secretórias compactadas, e, em seguida difundem-se para fora da célula.
Tipos de vesículas formadas pelo aparelho de Golgi – vesículas secretoras e lisossomas. Em células intensamente secretora, as vesículas formadas pelo aparelho de Golgi são, em sua grande maioria, vesículas secretórias, contendo especialmente substâncias protéicas que vão ser secretadas pela superfície celular. Essa vesículas difundem para a superfície das células, onde se fundem com a membrana celular e esvaziam seu conteúdo no exterior, pelo processo chamado exocitose, que é, em essência, o oposto da endocitose. Na maioria dos casos, a exocitose é estimulada pela entrada de íon cálcio na célula; esses íons cálcio interagem com a membrana vesicular.
Outro tipo de vesícula, formado pelo mecanismo análogo, é o do peroxissoma। Acredita-se que este tipo de vesícula seja formado do retículo endoplasmático liso, junto com a formação das vesículas de transporte, e não pelo aparelho de Golgi. Receptores especiais na membrana do retículo endoplasmático, provavelmente, atraem e fixam as enzimas oxidativas que vão ser liberadas , sob forma concentrada, nos peroxissomas.

Extração da energia dos nutrientes – a função das mitocôndrias
As principais substâncias da onde as células extraem energia são o oxigênio e um ou mais tipo de alimentos – carboidratos, gorduras e proteínas. Em termos essenciais os carboidratos são convertidos em glicose antes que atinjam as células, as proteínas são convertidas em aminoácidos, e as gorduras em ácidos graxos.
Quase todas essas reações oxidativas ocorrem dentro das mitocôndrias e a energia liberada é usada principalmente para formar ATP. O ATP, e não os nutrientes originais é usado em toda a célula para energizar quase todas as reações metabólicas intracelulares.
O ATP é um nucleotídio formado pela base nitrogenada adenina, a pentose ribose e por três radicais de fosfato.
Quando o ATP libera sua energia, é liberado um radical de ácido fosfórico e formado difosfato de adenosina ( ADP ). Em seguida a energia liberada dos nutrientes celulares faz com que o ADP e o ácido fosfórico se recombinem, para gerar novo ATP; esse processo se repete continuamente. Por essa razão, o ATP foi chamado de moeda energética da célula, pois pode ser gasto e refeito repetitivamente, em geral com o tempo de renovação de apenas uns poucos minutos no máximo.
Processo químicos na formação do ATP – o papel das mitocôndrias. Ao entrar nas células, a glicose é submetida a ação de enzimas do citoplasma que a convertem em ácido pirúvico ( é o processo chamado de glicólise ). Pequena quantidade de ADP é convertida em ATP pela energia liberada por essa conversão, mas essa quantidade é responsável por menos de 5% do metabolismo energético global da célula.
A maior parte do ATP formado na célula é nas mitocôndrias. Os ácidos pirúvicos e graxo, além da maior parte dos aminoácidos, são convertidos no composto Acetil-CoA na matriz das mitocôndrias. Por sua vez, esse composto sofre a ação de outra série de enzimas na matriz mitocondrial, sendo decomposto em seqüência de reações químicas, chamadas em conjunto , de ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs.
No ciclo do ácido cítrico, a acetil-CoA é degradada e seus componentes básicos, átomos de hidrogênio e dióxido de carbono. O dióxido de carbono por sua vez difunde-se para fora das mitocôndrias e, eventualmente para fora da célula.
Mas por outro lado os átomos de hidrogênio são extremamente reativos, e por fim, vão combinar-se com o oxigênio que difundiu para as mitocôndrias. Essa reação libera quantidade muito grande de energia, que é usada pelas mitocôndrias na conversão de grande quantidade de ADP em ATP.
O ATP sintetase é uma enzima que utiliza uma energia do movimento do íon hidrogênio para promover a conversão de ADP em ATP, enquanto ao mesmo tempo, os íons hidrogênio reagem com o oxigênio para formar a água. Finalmente, o recém formado ATP é transportado para fora das mitocôndrias, indo para todas as regiões do citoplasma e do nucleoplasma, onde é usado para energizar o funcionamento da célula.
O uso do ATP no funcionamento celular. O ATP é usado para promover três categorias principais do funcionamento celular: (1) Transporte através das membranas, (2) síntese de compostos químicos em toda a célula, e (3) trabalho mecânico.
(1)fornecimento de energia para o transporte de sódio através da membrana celular, (2) promoção da síntese de proteínas pelo ribossomas, e (3) fornecimento da energia necessária para a contração muscular.
Além do transporte de sódio através das membranas, a energia do ATP é necessária, direta ou indiretamente, para o transporte do íons potássio, cálcio, fosfato, magnésio, cloreto, urato, hidrogênio e muitos outros íons e diversas substâncias orgânicas.
O ATP está sempre disponível para liberar sua energia, de forma rápida e quase explosiva, sempre que for necessário na célula. Para repor o ATP usado pela célula, numerosas reações químicas, distintas e mais lentas, degradam os carboidratos, gorduras e proteínas, e a energia nelas liberadas é usada na formação do novo ATP. Cerca de 95% desse ATP é formado nas mtocôndrias