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R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 177 C a p ít u lo 6 • C it o p la sm a e o rg a n e la s ci to p la sm át ic a s 2 Complexo golgiense Muitas proteínas produzidas pelos ribossomos do retículo granuloso são enviadas diretamente para outra estrutura membranosa citoplasmática: o complexo golgiense, ou complexo de Golgi (ou ainda aparelho de Golgi). Esse componente citoplasmático é constituído por de 6 a 20 bolsas membranosas achatadas, denominadas cisternas ou vesículas, empilhadas umas sobre as outras. Nas células vegetais, há conjuntos de cisternas dispersos pelo citoplasma, sendo cada conjunto denominado golgiossomo ou dictiossomo. Nas células animais, as cisternas do complexo gol- giense se concentram em uma região específica do citoplasma, geralmente próxima do núcleo e de um par de estruturas tubulares conhecidas como centríolos, que estudaremos mais adiante. Nas cisternas do complexo golgiense, certas proteínas produzidas no retículo granuloso são qui- micamente modificadas pela adição de glicídios, processo denominado glicosilação de proteínas. É também no complexo golgiense que ocorre a síntese de determinados carboidratos. Secreção celular A maioria das proteínas que atuam no ambiente externo à célula, como as enzimas que fa- zem a digestão dos alimentos em nosso tubo digestório, passa pelo complexo golgiense, onde são “empacotadas” no interior de bolsas membranosas, denominadas grãos de zimogênio, para serem enviadas aos locais extracelulares em que atuarão. O complexo golgiense é, portanto, o responsável pela secreção celular, nome atribuído ao processo de eliminação de substâncias úteis por células secretoras. A microscopia eletrônica e outras técnicas citológicas revelaram como se dá a transferência das proteínas produzidas no retículo endoplasmático granuloso para as cisternas do complexo golgiense: ela ocorre por meio das chamadas vesículas de transição, bolsas membranosas re- pletas de proteínas recém-sintetizadas, que surgem por brotamento na superfície das vesículas do retículo endoplasmático granuloso. Uma vez liberadas do retículo, as vesículas de transição deslocam-se em direção ao complexo golgiense e se fundem à sua cisterna mais externa, onde despejam o conteúdo proteico que transportam. Essa primeira cisterna golgiense a receber pro- teínas do retículo forma em suas bordas novas vesículas de transição repletas de proteína, as quais se fundem à cisterna imediatamente acima. A segunda cisterna golgiense origina, por sua vez, novas vesículas de transição que irão se fundir à cisterna seguinte e assim sucessivamente. As vesículas liberadas pela última cisterna da pilha dirigem-se a seu destino final, que pode ser o próprio citoplasma, no caso de a vesícula conter proteínas estruturais da membrana ou enzimas li- sossômicas, ou o meio extracelular, no caso de a vesícula conter proteínas a serem secretadas. Os citologistas costumam dizer que o conjunto de cisternas do complexo golgiense é polarizado, pois apresenta uma face na qual as vesículas provenientes do retículo endo- plasmático granuloso se fundem, e uma face oposta, da qual se desprendem as vesículas em direção a seus destinos. A face do complexo golgiense voltada para o retículo granuloso é chamada face cis ou face formativa. A face oposta, em que brotam as vesículas contendo as proteínas modificadas e selecionadas de acordo com seu destino, é denominada face trans ou face de maturação. (Fig. 6.7) Figura 6.7 Representação esquemática da estrutura do complexo golgiense parcialmente cortado para mostrar sua organização. Note a face cis, por onde proteínas provenientes do retículo endoplasmático penetram no complexo golgiense, e a face trans, por onde as proteínas modificadas e empacotadas deixam o complexo. A ilustração mostra um instante congelado do processo; vesículas são continuamente liberadas pelo retículo e se fundem à face cis do complexo; as cisternas, por sua vez, liberam continuamente mais vesículas de transição. (Representação sem escala, cores-fantasia.) (Baseado em Lodish, H. e cols., 2004.) Vesículas de secreção Membrana plasmática lisossomo primário CoMPlexo golgIeNSe bolsas do complexo golgiense ReTíCulo eNDoPlaSMáTICo gRaNuloSo Transporte de proteínas do Re para o complexo golgiense Vesículas Face trans Face cis bolsas intermediárias Ribossomos, onde ocorre a síntese de proteínas Secreção Duodeno Eliminação da secreção (enzimas digestivas) CÉLULA ACINOSA Complexo golgiense (concentração e empacotamento das enzimas) Retículo endoplasmático granuloso (síntese das enzimas) Ácino Canal pancreático Vesícula de secreção (grão de zimogênio) Núcleo PÂNCREAS FÍGADO R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 178 U n id a d e B • O rg a n iz a çã o e p ro ce ss o s ce lu la re s Acrossomo Cauda EspErmAtozoidE Citoplasma eliminado Nas células vegetais, o complexo golgiense também desempenha função secretora. É por meio dele que são secretadas as glicoproteínas e alguns polissacarídios (pectina e hemicelulose) que integram a parede celular e constituem o “cimento” que une células vizinhas. Além disso, o complexo golgiense pode originar e “abastecer” de substâncias o vacúolo central típico das células vegetais. Vesículas liberadas do complexo golgiense se fundem continuamente a esse vacúolo, nele lançando enzimas que atuam na digestão intracelular aí realizada. O complexo golgiense também desempenha papel importante na formação dos espermato- zoides dos animais, originando o acrossomo (do grego acros, alto, topo, e somatos, corpo), uma grande vesícula repleta de enzimas digestivas, que ocupa a ponta da cabeça do espermatozoide. As enzimas digestivas contidas na vesícula acrossômica têm por função perfurar as membranas do óvulo na fecundação. (Fig. 6.9) Dentre tantas funções, o complexo golgiense também é responsável pela produ- ção da organela citoplasmática denominada lisossomo, como veremos a seguir. Figura 6.9 Representação esquemática da diferenciação do espermatozoide. À medida que a espermátide se transforma em espermatozoide, as cisternas do complexo golgiense acumulam enzimas; estas se fundem e originam a vesícula acrossômica, localizada na extremidade da cabeça do espermatozoide. (Representação sem escala, cores-fantasia.) EspErmátidE mitocôndrias Núcleo Complexo golgiense Centríolo retículo granuloso Vesícula acrossômica Crescimento do centríolo Figura 6.8 Representação esquemática da localização e da estrutura de uma célula acinosa. O pâncreas contém inúmeras bolsas, denominadas ácinos pancreáticos, cujas paredes são constituídas por células secretoras de enzimas digestivas (células acinosas). (Representação sem escala, cores-fantasia.) Diversas substâncias de natureza proteica, além das enzimas digestivas já mencionadas, passam pelo complexo golgiense para ser secretadas; é o caso de certos hormônios e de subs- tâncias mucosas, como as produzidas por nossas vias respiratórias. (Fig. 6.8) R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 179 C a p ít u lo 6 • C it o p la sm a e o rg a n e la s ci to p la sm át ic a s 3 Lisossomos Lisossomos (do grego lise, quebra) são bolsas membranosas que contêm dezenas de tipos de enzimas digestivas, capazes de digerir grande variedade de substâncias orgânicas. Dentre as enzimas lisossômicas, destacam-se as nucleases, que digerem ácidos nucleicos (DNA e RNA), as proteases, que digerem proteínas, as fosfatases, que atuam removendo fosfatos de nucleo- tídios, de fosfolipídios e de outros compostos, além de enzimas que digerem polissacarídios e lipídios.Células animais podem conter centenas de lisossomos. A membrana lipoproteica dos lisossomos é capaz de bombear ativamente íons H1 e C,2 do citosol para o interior da organela. Esses íons formam ácido clorídrico (HC,), o que faz o interior do lisossomo ter um pH ácido, em torno de 4,8, ideal para a ação das enzimas lisossômicas. Essas enzimas praticamente não atuam em pH neutro, como o do citosol e o do líquido que banha as células. Assim, se eventualmente um lisossomo se rompe e libera suas enzimas no citoplasma, não chega a haver autodigestão da célula, pois o pH do citosol gira em torno de 7,0 e 7,3. Um mistério ainda não desvendado pelos cientistas é como a membrana do lisossomo consegue se proteger de ser digerida por suas próprias enzimas. Os lisossomos recém-produzidos pelo complexo golgiense vagam pelo citoplasma até se fundir a bolsas membranosas contendo materiais a serem digeridos. Enquanto essa fusão não ocorre, eles são denominados lisossomos primários, pois ainda não iniciaram sua atividade de digestão. Quando se fundem a bolsas membranosas com os materiais que serão digeridos e suas enzimas entram em ação, eles passam a ser chamados de lisossomos secundários. Lisossomos podem digerir material capturado do exterior por fagocitose ou por pinocitose, o que constitui sua função heterofágica, ou digerir partes desgastadas da própria célula, o que se denomina função autofágica. (Fig. 6.10) Figura 6.10 Acima, representação esquemática das funções heterofágica e autofágica dos lisossomos. (Representações sem escala, cores-fantasia.) (Baseado em Campbell, N. e cols., 1999.) À esquerda, micrografia de um corte de célula animal ao microscópio eletrônico de transmissão em que se veem lisossomos secundários (Li), alguns deles digerindo partes da própria célula (aumento 8.0003). Mi Mi Li LiLi REG 1um lisossomo secundáriolisossomo primário Material sendo fagocitado Fagossomo Vacúolo autofágico Mitocôndria inativa englobada bolsas membranosas lisossomos primários Pinossomo Material englobado por pinocitose