Ciências 7ª série

Membrana celular
(ou membrana plasmática ou membrana citoplasmática ou plasmalema)

Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta uma membrana que isola do meio exterior: a membrana plasmática. A membrana plasmática é tão fina (entre 6 a 9 nm) que os mais aperfeiçoados microscópios ópticos não conseguiram torná-la visível. Foi somente após o desenvolvimento da microscopia eletrônica que a membrana plasmática pode ser observada. Nas grandes ampliações obtidas pelo microscópio eletrônico, cortes transversais da membrana aparecem como uma linha mais clara entre duas mais escuras, delimitando o contorno de cada célula.

Constituição química da membrana plasmática
Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica.



A organização molecular da membrana plasmática
Uma vez identificados os fosfolipídios e as proteínas como os principais componentes moleculares da membrana, os cientistas passaram a investigar como estas substâncias estavam organizadas.

O modelo do mosaico fluído
A disposição das moléculas na membrana plasmática foi elucidada recentemente, sendo que os lipídios formam uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido.
Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As membranas plasmáticas de um eucariócitos contêm quantidades particularmente grande de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.


Funções das proteínas na membrana plasmática

As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.

• Proteínas de adesão: em células adjacentes, as proteínas da membrana podem aderir umas às outras.
• Proteínas que facilitam o transporte de substâncias entre células.
• Proteínas de reconhecimento: determinadas glicoproteínas atuam na membrana como um verdadeiro “selo marcador”, sendo identificadas especificamente por outras células.
• Proteínas receptoras de membrana.
• Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias, ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.
• Proteínas de ação enzimática: uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
• Proteínas com função de ancoragem para o citoesqueleto.

Transporte pela Membrana Plasmática

A capacidade de uma membrana de ser atravessada por algumas substâncias e não por outras define sua permeabilidade. Em uma solução, encontram-se o solvente (meio líquido dispersante) e o soluto (partícula dissolvida). Classificam-se as membranas, de acordo com a permeabilidade, em 4 tipos:
a) Permeável: permite a passagem do solvente e do soluto;
b) Impermeável: não permite a passagem do solvente nem do soluto;
c) Semipermeável: permite a passagem do solvente, mas não do soluto;
d) Seletivamente permeável: permite a passagem do solvente e de alguns tipos                                                                              de soluto.
Nessa última classificação se enquadra a membrana plasmática.
A passagem aleatória de partículas sempre ocorre de um local de maior concentração para outro de concentração menor (a favor do gradiente de concentração). Isso se dá até que a distribuição das partículas seja uniforme. A partir do momento em que o equilíbrio for atingido, as trocas de substâncias entre dois meios tornam-se proporcionais.
A passagem de substâncias através das membranas celulares envolve vários mecanismos, entre os quais podemos citar:
Transporte passivo
Osmose
Difusão simples
Difusão facilitada

Transporte ativo
Bomba de sódio e potássio

Endocitose e exocitose
Fagocitose
Pinocitose
Transporte Passivo
Ocorre sempre a favor do gradiente, no sentido de igualar as concentrações nas duas faces da membrana. Não envolve gasto de energia.

Osmose
A água se movimenta livremente através da membrana, sempre do local de menor concentração de soluto para o de maior concentração. A pressão com a qual a água é forçada a atravessar a membrana é conhecida por pressão osmótica.

A osmose não é influenciada pela natureza do soluto, mas pelo número de partículas. Quando duas soluções contêm a mesma quantidade de partículas por unidade de volume, mesmo que não sejam do mesmo tipo, exercem a mesma pressão osmótica e são isotônicas. Caso sejam separadas por uma membrana, haverá fluxo de água nos dois sentidos de modo proporcional. Quando se comparam soluções de concentrações diferentes, a que possui mais soluto e, portanto, maior pressão osmótica é chamada hipertônica, e a de menor concentração de soluto e menor pressão osmótica é hipotônica. Separadas por uma membrana, há maior fluxo de água da solução hipotônica para a hipertônica, até que as duas soluções se tornem isotônicas. A osmose pode provocar alterações de volume celular. Uma hemácia humana é isotônica em relação a uma solução de cloreto de sódio a 0,9% (“solução fisiológica”). Caso seja colocada em um meio com maior concentração, perde água e murcha. Se estiver em um meio mais diluído (hipotônico), absorve água por osmose e aumenta de volume, podendo romper (hemólise).

Se um paramécio é colocado em um meio hipotônico, absorve água por osmose. O excesso de água é eliminado pelo aumento de freqüência dos batimentos do vacúolo pulsátil (ou contrátil).


Protozoários marinhos não possuem vacúolo pulsátil, já que o meio externo é hipertônico.
A pressão osmótica de uma solução pode ser medida em um osmômetro. A solução avaliada é colocada em um tubo de vidro fechado com uma membrana semipermeável, introduzido em um recipiente contendo água destilada, como mostra a figura.



Por osmose, a água entra na solução fazendo subir o nível líquido no tubo de vidro. Como no recipiente há água destilada, a concentração de partículas na solução será sempre maior que fora do tubo de vidro. Todavia, quando o peso da coluna líquida dentro do tubo de vidro for igual à força osmótica, o fluxo de água cessa. Conclui-se, então, que a pressão osmótica da solução é igual à pressão hidrostática exercida pela coluna líquida.

Transporte Passivo

Difusão
Consiste na passagem das moléculas do soluto, do local de maior para o local de menor concentração, até estabelecer um equilíbrio. É um processo lento, exceto quando o gradiente de concentração for muito elevado ou as distâncias percorridas forem curtas. A passagem de substâncias, através da membrana, se dá em resposta ao gradiente de concentração.



Difusão Facilitada

Certas substâncias entram na célula a favor do gradiente de concentração e sem gasto energético, mas com uma velocidade maior do que a permitida pela difusão simples. Isto ocorre, por exemplo, com a glicose, com alguns aminoácidos e certas vitaminas. A velocidade da difusão facilitada não é proporcional à concentração da substância. Aumentando-se a concentração, atinge-se um ponto de saturação, a partir do qual a entrada obedece à difusão simples. Isto sugere a existência de uma molécula transportadora chamada permease na membrana. Quando todas as permeases estão sendo utilizadas, a velocidade não pode aumentar. Como alguns solutos diferentes podem competir pela mesma permease, a presença de um dificulta a passagem do outro.

Osmose na célula vegetal

Como já foi dito anteriormente, se duas soluções se mantêm separadas por uma membrana semipermeável, ocorre fluxo de água da solução mais diluída para a mais concentrada. Essa difusão do solvente chama-se osmose.
Quando uma célula vegetal está em meio hipotônico, absorve água. Ao contrário da célula animal, ela não se rompe, pois é revestida pela parede celular ou membrana celulósica, que é totalmente permeável, mas tem elasticidade limitada, restringindo o aumento do volume da célula. Assim, a entrada de água na célula não depende apenas da diferença de pressão osmótica entre o meio extracelular e o meio intracelular (principalmente a pressão osmótica do suco vacuolar, líquido presente no interior do vacúolo da célula vegetal). Depende, também, da pressão contrária exercida pela parede celular. Essa pressão é conhecida por pressão de turgescência, ou resistência da membrana celulósica à entrada de água na célula.

As Relações Hídricas da Célula Vegetal
A osmose na célula vegetal depende da pressão osmótica (PO) exercida pela solução do vacúolo, que também é chamada de sucção interna do vacúolo (Si). Podemos chamar a pressão osmótica ou sucção interna do vacúolo de força de entrada de água na célula vegetal.
Conforme a água entra na célula vegetal, a membrana celulósica sofre deformação e começa exercer força contrária à entrada de água na célula vegetal.
Essa força de resistência à entrada de água na célula vegetal é denominada pressão de Turgor ou Turgescência (PT) ou resistência da membrana celulósica (M).
Essa turgescência à entrada de água na célula vegetal pode ser chamada de força de saída de água da célula vegetal.
A diferença entre as forças de entrada e saída de água da célula vegetal é denominada de diferença de pressão de difusão DPD ou sucção celular (Sc).
Assim, temos:

DPD = PO - PT

ou

Sc = Si - M

A Célula Vegetal em Meio Isotônico

Quando está em meio isotônico, a parede celular não oferece resistência à entrada de água, pois não está sendo distendida (PT = zero). Mas, como as concentrações de partículas dentro e fora da célula são iguais, a diferença de pressão de difusão é nula. A célula está flácida. A força de entrada (PO) de água é igual à força de saída (PT) de água da célula. Como DPD = PO – PT DPD = zero

A Célula Vegetal em Meio Hipotônico

Quando o meio é hipotônico, há diferença de pressão   osmótica  entre  os   meios   intra   e   extra- celular. À medida que a célula absorve água, distende a membrana celulósica, que passa a oferecer resistência à entrada de água. Ao mesmo tempo, a entrada de água na célula dilui o suco vacuolar, cuja pressão osmótica diminui. Em certo instante, a pressão de turgescência(PT) se iguala à pressão osmótica(PO), tornando a entrada e a saída de água proporcionais. PO = PT, portanto DPD = PO – PT DPD =zero A célula está túrgida.

A Célula Vegetal em Meio Hipertônico

Quando a célula está em meio hipertônico, perde água e seu citoplasma se retrai, deslocando a membrana plasmática da parede celular. Como não há deformação da parede celular, ela não exerce pressão de turgescência (PT = zero). Nesse caso: DPD = PO Diz-se que a célula está plasmolisada. Se a célula plasmolisada for colocada em meio hipotônico, absorve água e retorna à situação inicial. O fenômeno inverso à plasmólise chama-se deplasmólise ou desplasmolise.

Quando a célula fica exposta ao ar, perde água por evaporação e se retrai. Nesse caso, o retraimento é acompanhado pela parede celular. Retraída, a membrana celulósica não oferece resistência à entrada de água. Pelo contrário, auxilia-a. A célula está dessecada ou murcha.
Como a parede celular está retraída, exerce uma pressão no sentido de voltar à situação inicial e acaba favorecendo a entrada de água na célula vegetal. Assim, temos uma situação contrária da célula túrgida e o valor de (PT) ou (M) é negativo.
A expressão das relações hídricas da célula vegetal ficará assim:
DPT = PO – (–PT)
DPT = PO + PT
O gráfico a seguir, conhecido por diagrama de Höfler, ilustra as variações de pressões expostas anteriormente.



Na situação A, a célula está túrgida (PO = PT e DPD = zero). Em B, PT = zero e DPD = PO, a célula está plasmolisada. Se a parede celular se retrai, a pressão de turgescência passa a auxiliar a entrada de água (DPD > PO), como indicado na situação C, de uma célula dessecada.

Transporte Ativo

Neste processo, as substâncias são transportadas com gasto de energia, podendo ocorrer do local de menor para o de maior concentração (contra o gradiente de concentração). Esse gradiente pode ser químico ou elétrico, como no transporte de íons. O transporte ativo age como uma “porta giratória”. A molécula a ser transportada liga-se à molécula transportadora (proteína da membrana) como uma enzima se liga ao substrato. A molécula transportadora gira e libera a molécula carregada no outro lado da membrana. Gira, novamente, voltando à posição inicial. A bomba de sódio e potássio liga-se em um íon Na⁺ na face interna da membrana e o libera na face externa. Ali, se liga a um íon K⁺ e o libera na face externa. A energia para o transporte ativo vem da hidrólise do ATP.



Transporte acoplado

Muitas membranas pegam carona com outras substâncias ou íons, para entrar ou sair das células, utilizando o mesmo “veículo de transporte". É o que ocorre por exemplo, com moléculas de açúcar que ingressam nas células contra o seu gradiente de concentração. Como vimos no item anterior, a bomba de sódio/potássio expulsa íons de sódio da célula, ao mesmo tempo que faz os íons potássio ingressarem, utilizando a mesma proteína transportadora (o mesmo canal iônico), com gasto de energia. Assim, a concentração de íons de sódio dentro da célula fica baixa, o que induz esses íons a retornarem para o interior celular. Ao mesmo tempo, moléculas de açúcar, cuja concentração dentro da célula é alta, aproveitam o ingresso de sódio e o “acompanham” para o meio intracelular. Esse transporte simultâneo, ocorre com a participação de uma proteína de membrana “cotransportadora” que, ao mesmo tempo em que favorece o retorno de íons de sódio para a célula, também deixa entrar moléculas de açúcar cuja concentração na célula é elevada. Note que a energia utilizada nesse tipo de transporte é indiretamente proveniente da que é gerada no transporte ativo de íons de sódio/potássio.

Endocitose e exocitose

Enquanto que a difusão simples e facilitada e o transporte ativo são mecanismos de entrada ou saída para moléculas e ions de pequenas dimensões, as grandes moléculas ou até partículas constituídas por agregados moleculares são transportadas através de outros processos.

Endocitose
Este processo permite o transporte de substâncias do meio extra- para o intracelular, através de vesículas limitadas por membranas, a que se dá o nome de vesículas de endocitose ou endocíticas. Estas são formadas por invaginação da membrana plasmática, seguida de fusão e separação de um segmento da mesma.
Há três tipos de endocitose: pinocitose, fagocitose e endocitose mediada.

Pinocitose
Neste caso, as vesículas são de pequenas dimensões e a célula ingere moléculas solúveis que, de outro modo, teriam dificuldades em penetrar a membrana.
O mecanismo pinocítico envolve gasto de energia e é muito seletivo para certas substâncias, como os sais, aminoácidos e certas proteínas, todas elas solúveis em água.


Este processo, que ocorre em diversas células, tem uma considerável importância para a Medicina: o seu estudo mais aprofundado pode permitir o tratamento de grupos de células com substâncias que geralmente não penetram a membrana citoplasmática (diluindo-as numa solução que contenha um indutor de pinocitose como, por exemplo, a albumina, fazendo com que a substância siga a albumina até ao interior da célula e aí desempenhe a sua função).

Endocitose mediada
Se a invaginação da membrana for desencadeada pela ligação de uma determinada substância a um constituinte específico da membrana trata-se de um processo de endocitose mediada e chama-se a esse constituinte receptor.
Para entrar na célula deste modo é necessário que a membrana possua receptores específicos para a substância em questão.
Este mecanismo é utilizado por muitos vírus (como o HIV, por exemplo) e toxinas para penetrar na célula dado que ao longo do tempo foram desenvolvendo uma complementaridade com os receptores.
Este processo é também importante para a Medicina, pois foram introduzidos em medicamentos usados para destruir células tumorais fragmentos que se ligam aos receptores membranares específicos das células que se pretende destruir.



Fagocitose
Este processo é muito semelhante à pinocitose, sendo a única diferença o fato de o material envolvido pela membrana não estar diluído.
Enquanto que a pinocitose é um processo comum a quase todas as células eucarióticas, muitas das células pertencentes a organismos multicelulares não efetuam fagocitose, sendo esta efetuada por células específicas. Nos protistas a fagocitose é freqüentemente uma das formas de ingestão de alimentos.

Os glóbulos brancos utilizam este processo para envolver materiais estranhos como bactérias ou até células danificadas. Dentro da célula fagocítica, enzimas citoplasmáticas são secretadas para a vesícula e degradam o material até este ficar com uma forma inofensiva.
Exocitose

Enquanto que na endocitose as substâncias entram nas células, existe um processo inverso: a exocitose. Depois de endocitado, o material sofre transformações sendo os produtos resultantes absorvidos através da membrana do organito e permanecendo o que resta na vesícula de onde será posteriormente exocitado. A exocitose permite, assim, a excreção e secreção de substâncias e dá-se em três fases: migração, fusão e lançamento. Na primeira, as vesículas de exocitose deslocam-se através do citoplasma. Na segunda, dá-se a fusão da vesícula com a membrana celular. Por último, lança-se o conteúdo da vesícula no meio extracelular.

Citosol, Citoplasma ou hialoplasma

Os primeiros citologistas acreditavam que o interior da célula viva era preenchido por um fluído homogêneo e viscoso, no qual estava mergulhado o núcleo. Esse fluido recebeu o nome de citoplasma (do grego kytos, célula, e plasma, aquilo que dá forma, que modela).
Hoje se sabe que o espaço situado entre a membrana plasmática e o núcleo é bem diferente do que imaginaram aqueles citologistas pioneiros. Além da parte fluida, o citoplasma contém bolsas e canais membranosos e organelas ou orgânulos citoplasmáticos, que desempenham funções específicas no metabolismo da célula eucarionte.



O fluido citoplasmático é constituído principalmente por água, proteínas, sais minerais e açucares. No citosol ocorre a maioria das reações químicas vitais, entre elas a fabricação das moléculas que irão constituir as estruturas celulares. É também no citosol que muitas substâncias de reserva das células animais, como as gorduras e o glicogênio, ficam armazenadas.



Na periferia do citoplasma, o citosol é mais viscoso, tendo consistência de gelatina mole. Essa região é chamada de ectoplasma (do grego, ectos, fora). Na parte mais central da célula situa-se o endoplasma (do grego, endos, dentro), de consistência mais fluida.


Célula Vegetal

Ciclose
O citosol encontra-se em contínuo movimento, impulsionado pela contração rítmica de certos fios de proteínas presentes no citoplasma, em um processo semelhante ao que faz nossos músculos se movimentarem. Os fluxos de citosol constituem o que os biólogos denominam ciclose. Em algumas células, a ciclose é tão intensa que há verdadeiras correntes circulatórias internas. Sua velocidade aumenta com elevação da temperatura e diminui em temperaturas baixas, assim como na falta de oxigênio.
Movimento amebóide
Alguns tipos de células têm a capacidade de alterar rapidamente a consistência de seu citosol, gerando fluxos internos que permitem à célula mudar de forma e se movimentar. Esse tipo de movimento celular, presente em muitos protozoários e em alguns tipos de células de animais multicelulares, é chamado movimento amebóide.





Como são os organóides?
Alguns dos organóides (também chamados de orgânulos ou organelas) do citoplasma são membranosos, isto é, são revestidos por uma membrana lipoprotéica semelhante a membrana plasmática. Estamos nos referindo a retículo endoplasmático, mitocôndrias, sistema golgiense (ou complexo de golgi), lisossomos, peroxissomos, glioxissomos, cloroplastos e vacúolos. Os organóides não membranosos são os ribossomos e os centríolos.
O retículo endoplasmático

Tipos de retículo
O citoplasma das células eucariontes contém inúmeras bolsas e tubos cujas paredes têm uma organização semelhante à da membrana plasmática. Essas estruturas membranosas formam uma complexa rede de canais interligados, conhecida pelo nome de retículo endoplasmático. Pode-se distinguir dois tipos de retículo: rugoso (ou granular) e liso (ou agranular).

Retículo endoplasmático rugoso (RER) e liso (REL)
O retículo endoplasmático rugoso (RER), também chamado de ergastoplasma, é formado por sacos achatados, cujas membranas têm aspecto verrugoso devido à presença de grânulos – os ribossomos – aderidos à sua superfície externa (voltada para o citosol). Já o retículo endoplasmático liso (REL) é formado por estruturas membranosas tubulares, sem ribossomos aderidos, e, portanto, de superfície lisa.


Os dois tipos de retículo estão interligados e a transição entre eles é gradual. Se observarmos o retículo endoplasmático partindo do retículo rugoso em direção ao liso, vemos as bolsas se tornarem menores e a quantidade de ribossomos aderidos diminuir progressivamente, até deixar de existir.

Funções do retículo endoplasmático
O retículo endoplasmático atua como uma rede de distribuição de substâncias no interior da célula. No líquido existente dentro de suas bolsas e tubos, diversos tipos de substâncias se deslocam sem se misturar com o citosol.
Produção de lipídios
Uma importante função de retículo endoplasmático liso é a produção de lipídios. A lecitina e o colesterol, por exemplo, os principais componentes lipídicos de todas as membranas celulares são produzidos no REL. Outros tipos de lipídios produzidos no retículo liso são os hormônios esteróides, entre os quais estão a testosterona e os estrógeno, hormônios sexuais produzidos nas células das gônadas de animais vertebrados.
Desintoxicação
O retículo endoplasmático liso também participa dos processos de desintoxicação do organismo. Nas células do fígado, o REL, absorve substâncias tóxicas, modificando-as ou destruindo-as, de modo a não causarem danos ao organismo. É a atuação do retículo das células hepáticas que permite eliminar parte do álcool, medicamentos e outras substâncias potencialmente nocivas que ingerimos.
Armazenamento de substâncias
Dentro das bolsas do retículo liso também pode haver armazenamento de substâncias. Os vacúolos das células vegetais, por exemplo, são bolsas membranosas derivadas do retículo que crescem pelo acúmulo de soluções aquosas ali armazenadas.
Produção de proteínas
O retículo endoplasmático rugoso, graças à presença dos ribossomos, é responsável por boa parte da produção de proteínas da célula. As proteínas fabricadas nos ribossomos do RER penetram nas bolsas e se deslocam em direção ao aparelho de Golgi, passando pelos estreitos e tortuosos canais co retículo endoplasmático liso.

Os vacúolos
Os vacúolos das células vegetais são interpretados com regiões expandidas do retículo endoplasmático. Em células vegetais jovens observam-se algumas dessas regiões, formando pequenos vacúolos isolados um do outro. Mas, à medida que a célula atinge a fase adulta, esses pequenos vacúolos se fundem, formando-se um único, grande e central, com ramificações que lembram sua origem reticular. A expansão do vacúolo leva o restante do citoplasma a ficar comprimido e restrito à porção periférica da célula. Além disso, a função do vacúolo é regular as trocas de água que ocorrem na osmose.

Em protozoários de água doce existem vacúolos pulsáteis (também chamados contráteis), que exercem o papel de reguladores osmóticos. O ingresso constante de água, do meio para o interior da célula, coloca em risco a integridade celular. A remoção contínua dessa água mantém constante a concentração dos líquidos celulares e evita riscos de rompimento da célula. É um trabalho que consome energia.



Aparelho de Golgi
A denominação aparelho ou complexo de Golgi é uma homenagem ao citologista italiano Camilo Golgi, que, em 1898, descobriu essa estrutura citoplasmática. Ao verificar que certas regiões com citoplasma celular se coravam por sais de ósmio de prata, Golgi imaginou que ali deveria existir algum tipo de estrutura, posteriormente confirmada pela microscopia eletrônica.
Dictiossomos
O aparelho de Golgi está presente em praticamente todas as células eucariontes, e consiste de bolsas membranosas achatadas, empilhadas como pratos. Cada uma dessas pilhas recebe o nome de dictiossomo. Nas células animais, os dictiossomos geralmente se encontram reunidos em um único local, próximo ao núcleo. Nas células vegetais, geralmente há vários dictiossomos espalhados pelo citoplasma.


Funções do aparelho de Golgi
O aparelho de Golgi atua como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de substâncias na célula. Muitas das substâncias que passam pelo aparelho de Golgi serão eliminadas da célula, indo atuar em diferentes partes do organismo. É o que ocorre, por exemplo, com as enzimas digestivas produzidas e eliminadas pelas células de diversos órgãos (estômago, intestino, pâncreas etc.). Outras substâncias, tais como o muco que lubrifica as superfícies internas do nosso corpo, também são processadas e eliminadas pelo aparelho de Golgi. Assim, o principal papel dessa estrutura citoplasmática é a eliminação de substâncias que atuam fora da célula, processo genericamente denominado secreção celular.
Secreção de enzimas digestivas
As enzimas digestivas do pâncreas, por exemplo, são produzidas no RER e levadas até as bolsas do aparelho de Golgi, onde são empacotadas em pequenas bolsas, que se desprendem dos dictiossomos e se acumulam em um dos pólos da célula pancreática. Quando chega o sinal de que há alimento para ser digerido, as bolsas cheias de enzimas se deslocam até a membrana plasmática, fundem-se com ela e eliminam seu conteúdo para o meio exterior.
A produção de enzimas digestivas pelo pâncreas é apenas um entre muitos exemplos do papel do aparelho de Golgi nos processos de secreção celular. Praticamente todas as células do corpo sintetizam e secretam uma grande variedade de proteínas que atuam fora delas.


Formação do acrossomo do espermatozóide
O aparelho de Golgi desempenha um papel importante na formação dos espermatozóides. Estes contêm bolsas repletas de enzimas digestivas, que irão perfurar as membranas do óvulo e permitir a fecundação. A bolsa de enzimas do espermatozóide maduro, originada no aparelho de Golgi, é o acrossomo (do grego acros, alto, topo, e somatos, corpo), termo que significa “corpo localizado no topo do espermatozóide”.



Formação da lamela média em células vegetais
Nas células vegetais o complexo de Golgi participa ativamente da formação da lamela média, a primeira membrana que separa duas células recém-originadas na divisão celular. Os dictiossomos acumulam o polissacarídeo pectina, que é eliminado entre as células irmãs recém formadas, constituindo a primeira separação entre elas e, mais tarde, a lâmina que as mantém unidas.



Lisossomos
Estrutura e origem dos lisossomos

Os lisossomos (do grego lise, quebra, destruição) são bolsas membranosas que contêm enzimas capazes de digerir substâncias orgânicas. Com origem no aparelho de Golgi, os lisossomos estão presentes em praticamente todas as células eucariontes. As enzimas são produzidas no RER e migram para os dictiossomos, sendo identificadas e enviadas para uma região especial do aparelho de Golgi, onde são empacotadas e liberadas na forma de pequenas bolsas.



A digestão intracelular
Os lisossomos são organelas responsáveis pela digestão intracelular. As bolsas formadas na fagocitose e na pinocitose, que contêm partículas capturadas no meio externo, fundem-se aos lisossomos, dando origem a bolsas maiores, onde a digestão ocorrerá.

Vacúolos digestivos

As bolsas originadas pela fusão de lisossomos com fagossomos ou pinossomos são denominadas vacúolos digestivos; em seu interior, as substâncias originalmente presentes nos fagossomos ou pinossomos são digeridas pelas enzimas lisossômicas. À medida que a digestão intracelular vai ocorrendo, as partículas capturadas pelas células são quebradas em pequenas moléculas que atravessam a membrana do vacúolo digestivo, passando para o citosol. Essas moléculas serão utilizadas na fabricação de novas substâncias e no fornecimento de energia à célula. Eventuais restos do processo digestivo, constituídos por material que não foi digerido, permanecem dentro do vacúolo, que passa a ser chamado vacúolo residual. Muitas célula eliminam o conteúdo do vacúolo residual para o meio exterior. Nesse processo, denominado clasmocitose, o vacúolo residual encosta na membrana plasmática e fundem-se com ela, lançando seu conteúdo para o meio externo.

Autofagia
Todas as células praticam autofagia (do grego autos, próprio, e phagein, comer), digerindo partes de si mesmas com o auxílio de seus lisossomos. Por incrível que pareça, a autofagia é uma atividade indispensável à sobrevivência da célula.
Em determinadas situações, a autofagia é uma atividade puramente alimentar. Quando um organismo é privado de alimento e as reservas do seu corpo se esgotam, as células, como estratégia de sobrevivência no momento de crise, passam a digerir partes de si mesmas.
No dia-a-dia da vida de uma célula, a autofagia permite destruir organelas celulares desgastadas e reaproveitar alguns de seus componentes moleculares.
O processo da autofagia se inicia com a aproximação dos lisossomos da estrutura a ser eliminada. Esta é cercada e envolvida pelos lisossomos, ficando contida em uma bolsa repleta de enzimas denominada vacúolo autofágico.
Através da autofagia, uma célula destrói e reconstrói seus constituintes centenas ou até milhares de vezes. Uma célula nervosa do cérebro, por exemplo, formada em nossa vida embrionária, tem todos os seus componentes (exceto os genes) com menos de um mês de idade. Uma célula de nosso fígado, a cada semana, digere e reconstrói a maioria de seus componentes.
Na silicose (“doença dos mineiros”), que ataca os pulmões ocorre a ruptura dos lisossomos de células fagocitárias (macrófagos), com conseqüente digestão dos componentes e morte celular.
Certas doenças degenerativas do organismo humano são creditadas a liberação de enzimas lisossômicas dentro da célula; isso aconteceria, por exemplo, em certos casos de artrite, doença das articulações ósseas.

Peroxissomos

Peroxissomos são bolsas membranosas que contêm alguns tipos de enzimas digestivas. Sua semelhança com os lisossomos fez com que fossem confundidos com eles até bem pouco tempo. Entretanto, hoje se sabe que os peroxissomos diferem dos lisossomos principalmente quanto ao tipo de enzimas que possuem.
Os peroxissomos, além de conterem enzimas que degradam gorduras e aminoácidos, têm também grandes quantidades da enzima catalase.



A catalase converte o peróxido de hidrogênio, popularmente conhecido como água oxigenada (H₂O₂), e água e gás oxigênio. A água oxigenada se forma normalmente durante a degradação de gorduras e de aminoácidos, mas, em grande quantidade, pode causar lesões à célula.

2 H2O2 + Enzima Catalase → 2 H2O + O2

Apesar das descobertas recentes envolvendo os peroxissomos, a função dessas organelas no metabolismo celular ainda é pouco conhecida. Entre outras funções, acredita-se que participem dos processos de desintoxicação da célula.

Glioxissomos
Em vegetais, as células das folhas e das sementes em germinação possuem peroxissomos especiais, conhecidos como glioxissomos. Nas células das folhas, essas estruturas atuam em algumas reações do processo de fotossíntese, relacionadas à fixação do gás carbônico. Nas sementes, essas organelas são importantes na transformação de ácidos graxos em substâncias de menor tamanho, que acabarão sendo convertidas em glicose e utilizadas pelo embrião em germinação.

Citoesqueleto

Quando se diz que o hialoplasma é um fluido viscoso, fica-se com a impressão de que a célula animal tem uma consistência amolecida e que se deforma a todo o momento. Não é assim.
Um verdadeiro “esqueleto” formado por vários tipos de fibras de proteínas cruza a célula em diversas direções, dando-lhe consistência e firmeza.
Essa “armação” é importante se lembrarmos que a célula animal é desprovida de uma membrana rígida, como acontece com a membrana celulósica dos vegetais.
Entre as fibras protéicas componentes desse “citoesqueleto” podem ser citados os microfilamentos de actina, os microtúbulos e os filamentos intermediários.



Os microfilamentos são os mais abundantes, constituídos da proteína contráctil actina e encontrados em todas as células eucarióticas. São extremamente finos e flexíveis, chegando a ter 3 a 6 nm (nanômetros) de diâmetro, cruzando a célula em diferentes direções , embora concentram-se em maior número na periferia, logo abaixo da membrana plasmática. Muitos movimentos executados por células animais e vegetais são possíveis graças aos microfilamentos de actina.



Os microtúbulos, por sua vez, são filamentos mais grossos, de cerca de 20 a 25 nm de diâmetro, que funcionam como verdadeiros andaimes de todas as células eucarióticas. São, como o nome diz, tubulares, rígidos e constituídos por moléculas de proteínas conhecidas como tubulinas, dispostas helicoidalmente, formando um cilindro. Um exemplo, desse tipo de filamento é o que organiza o chamado fuso de divisão celular. Nesse caso, inúmeros microtúbulos se originam e irradiam a partir de uma região da célula conhecida como centrossomo (ou centro celular) e desempenham papel extremamente importante na movimentação dos cromossomos durante a divisão de uma célula.

Outro papel atribuído aos microtúbulos é o de servir como verdadeiras “esteiras” rolantes que permitem o deslocamento de substâncias, de vesículas e de organóides como as mitocôndrias e cloroplastos pelo interior da célula. Isso é possível a partir da associação de proteínas motoras com os microtúbulos. Essas proteínas motoras ligam-se de um lado, aos microtúbulos e, do outro, à substância ou organóide que será transportado, promovendo o seu deslocamento. Por exemplo, ao longo do axônio (prolongamento) de um neurônio, as proteínas motoras conduzem, ao longo da “esteira” formada pelos microtúbulos, diversas substâncias para as terminações do axônio e que terão importante participação no funcionamento da célula nervosa.

Filamentos intermediários

Os filamentos intermediários são assim chamados por terem um diâmetro intermediário – cerca de 10 nm – em relação aos outros dois tipos de filamentos protéicos.


Nas células que revestem a camada mais externa da pele existe grande quantidade de um tipo de filamento intermediário chamado queratina. Um dos papeis desse filamento é impedir que as células desse tecido se separem ou rompam ao serem submetidas, por exemplo, a um estiramento.
Além de estarem espalhadas pelo interior das células, armando-as, moléculas de queratina promovem uma “amarração” entre elas em determinados pontos, o que garante a estabilidade do tecido no caso da ação de algum agente externo que tente separá-las. Esse papel é parecido ao das barras de ferro que são utilizadas na construção de uma coluna de concreto. Outras células possuem apreciável quantidade de outros filamentos intermediários. É o caso das componentes dos tecidos conjuntivos e dos neurofilamentos encontrados no interior das células nervosas.


Resumo


Os centríolos

Os centríolos são organelas NÃO envolvidas por membrana e que participam do progresso de divisão celular. Nas células de fungos complexos, plantas superiores (gimnospermas e angiospermas) e nematóides não existem centríolos. Eles estão presentes na maioria das células de animas, algas e vegetais inferiores como as briófitas (musgos) e pteridófitas (samambaias). Estruturalmente, são constituídos por um total de nove trios de microtúbulos protéicos, que se organizam em cilindro. São autoduplicáveis no período que precede a divisão celular, migrando, logo a seguir, para os pólos opostos da célula. Uma das providências que a fábrica celular precisa tomar é a construção de novas fábricas, isto é, a sua multiplicação. Isso envolve uma elaboração prévia de uma serie de “andaimes” protéicos, o chamado fuso de divisão, formado por inúmeros filamentos de microtúbulos. Embora esses microtúbulos não sejam originados dos centríolos e sim de uma região da célula conhecido como centrossomo, é comum a participação deles no processo de divisão de uma célula animal. Já em células de vegetais superiores, como não existem centríolos, sua multiplicação se processa sem eles.

Os Cílios e Flagelos
São estruturas móveis, encontradas externamente em células de diversos seres vivos. Os cílios são curtos e podem ser relacionados à locomoção e a remoção de impurezas. Nas células que revestem a traquéia humana, por exemplo, os batimentos ciliares empurram impurezas provenientes do ar inspirado, trabalho facilitado pela mistura com o muco que, produzido pelas células da traquéia, lubrifica e protege a traquéia. Em alguns protozoários, por exemplo, o paramécio, os cílios são utilizados para a locomoção.
Os flagelos são longos e também se relacionam a locomoção de certas células, como a de alguns protozoários (por exemplo, o tripanosssomo causador da doença de Chagas) e a do espermatozóide.


Em alguns organismos pluricelulares, por exemplo, nas esponjas, o batimento flagelar cria correntes de água que percorrem canais e cavidades internas, trazendo, por exemplo, partículas de alimento.
Estruturalmente, cílios e flagelos são idênticos. Ambos são cilíndricos, exteriores as células e cobertos por membrana plasmática. Internamente, cada cílio ou flagelo é constituído por um conjunto de nove pares de microtúbulos periféricos de tubulina, circundando um par de microtúbulos centrais. É a chamada estrutura 9 + 2.



Tanto os cílios como flagelos são originados por uma região organizadora no interior da célula, conhecida como corpúsculo basal. Em cada corpúsculo basal há um conjunto de nove trios de microtúbulos (ao invés de duplas, como nos cílios e flagelos), dispostos em círculo. Nesse sentido, a estrutura do corpúsculo basal é semelhante à de um centríolo.

Mitocôndrias
Estrutura e função das mitocôndrias

As mitocôndrias estão imersas no citosol, entre as diversas bolsas e filamentos que preenchem o citoplasma das células eucariontes. Elas são verdadeiras “casas de força” das células, pois produzem energia para todas as atividades celulares.
As mitocôndrias foram descobertas em meados do século XIX, e, durante décadas, sua existência foi questionada por alguns citologistas. Somente em 1890 foi demonstrada, de modo incontestável, a presença de mitocôndrias no citoplasma celular. O termo “mitocôndria” (do grego, mitos, fio, e condros, cartilagem) surgiu em 1898, possivelmente como referência ao aspecto filamentoso e homogêneo (cartilaginoso) dessas organelas em alguns tipos de células, quando observadas ao microscópio óptico.
As mitocôndrias, cujo número varia de dezenas até centenas, dependendo do tipo de célula, estão presentes praticamente em todos os seres eucariontes, sejam animais, plantas, algas, fungos ou protozoários.

Estrutura interna das mitocôndrias
As mitocôndrias são delimitadas por duas membranas lipoprotéicas semelhantes às demais membranas celulares. Enquanto a membrana externa é lisa, a membrana interna possui inúmeras pregas – as cristas mitocondriais – que se projetam para o interior da organela.



A cavidade interna das mitocôndrias é preenchida por um fluido denominado matriz mitocondrial, onde estão presentes diversas enzimas, além de DNA e RNA e pequenos ribossomos e substâncias necessárias à fabricação de determinadas proteínas.
A respiração celular
No interior das mitocôndrias ocorre a respiração celular, processo em que moléculas orgânicas de alimento reagem com gás oxigênio (O₂), transformando-se em gás carbônico (CO₂) e água (H₂O) e liberando energia.

C6H12O6 + O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + energia

A energia liberada na respiração celular é armazenada em uma substância chamada ATP (adenosina trifosfato), que se difunde para todas as regiões da célula, fornecendo energia para as mais diversas atividades celulares. O processo de respiração celular será melhor explicado na seção de Metabolismo energético.

A origem das mitocôndrias

Toda mitocôndria surge da reprodução de uma outra mitocôndria. Quando a célula vai se dividir, suas mitocôndrias se separam em dois grupos mais ou menos equivalentes, que se posicionam em cada um dos lados do citoplasma.


Ao final da divisão cada um dos grupos fica em uma célula-filha. Posteriormente, no decorrer do crescimento das células, as mitocôndrias se duplicam e crescem, restabelecendo o número original.

As mitocôndrias do espermatozóide penetram no óvulo durante a fecundação e degeneram-se logo em seguida, portanto, as mitocôndrias presentes na célula-ovo são originárias exclusivamente da mãe. As mitocôndrias ovulares, que se multiplicam sempre que a célula se reproduz, são as ancestrais de todas, as mitocôndrias presentes em nossas células. Muitos cientistas estão convencidos de que as mitocôndrias são descendentes de seres procariontes primitivos que um dia se instalaram no citoplasma das primeiras células eucariontes. Existem evidências que apóiam essa hipótese, tais como o fato de as mitocôndrias apresentarem material genético mais parecido com a das bactérias do que com a das células eucariontes em que se encontram.

O mesmo ocorre com relação a maquinaria para a síntese de proteínas: os ribossomos mitocondriais são muito semelhantes aos das bactérias e bem diferentes dos ribossomos presentes no citoplasma das células eucariontes.



Plastos
Classificação e estrutura dos plastos

Plastos são orgânulos citoplasmáticos encontrados nas células de plantas e de algas. Sua forma e tamanho variam conforme o tipo de organismo. Em algumas algas, cada célula possui um ou poucos plastos, de grande tamanho e formas características. Já em outras algas e nas plantas em geral, os plastos são menores e estão presentes em grande número por célula.
Os plastos podem ser separados em duas categorias:

• cromoplastos (do grego chromos, cor), que apresentam pigmentos em seu interior. O cromoplasto mais freqüente nas plantas é o cloroplasto, cujo principal componente é a clorofila, de cor verde. Há também plastos vermelhos, os eritroplastos (do grego eritros, vermelho), que se desenvolvem, por exemplo, em frutos maduros de tomate.
• leucoplastos (do grego leukos, branco), que não contêm pigmentos.

Cloroplastos
Os cloroplastos são orgânulos citoplasmáticos discóides que se assemelham a uma lente biconvexa com cerca de 10 micrometros de diâmetro. Eles apresentam duas membranas envolventes e inúmeras membranas internas, que formam pequenas bolsas discoidais e achatadas, os tilacóides (do grego thylakos, bolsa).
Os tilacóides se organizam uns sobre os outros, formando estruturas cilíndricas que lembram pilhas de moedas. Cada pilha é um granum, que significa grão, em latim (no plural, grana).



O espaço interno do cloroplasto é preenchido por um fluido viscoso denominado estroma, que corresponde à matriz das mitocôndrias, e contém, como estas, DNA, enzimas e ribossomos.
As moléculas de clorofila ficam dispostas organizadamente nas membranas dos tilacóides, de modo a captarem a luz solar com a máxima eficiência.

Funções do cloroplasto
Se as mitocôndrias são as centrais energéticas das células, os cloroplastos são as centrais energéticas da própria vida. Eles produzem moléculas orgânicas, principalmente glicose, que servem de combustível para as mitocôndrias de todos os organismos que se alimentam, direta ou indiretamente, das plantas.
Os cloroplastos produzem substâncias orgânicas através do processo de fotossíntese. Nesse processo, a energia luminosa é transformada em energia química, que fica armazenada nas moléculas das substâncias orgânicas fabricadas. As matérias-primas empregadas na produção dessas substâncias são, simplesmente, gás carbônico e água.
Durante a fotossíntese, os cloroplastos também produzem e liberam gás oxigênio (O₂), necessário à respiração tanto de animais quanto de plantas. Os cientistas acreditam que praticamente todo o gás oxigênio que existe hoje na atmosfera terrestre tenha se originado através da fotossíntese.


Como surgem os plastos

Os plastos surgem, basicamente, a partir de estruturas citoplasmáticas denominadas proplastos, pequenas bolsas esféricas, com cerca de 0,2 micrometros de diâmetro, delimitadas por duas membranas. No interior dos proplastos existem DNA, enzimas e ribossomos, mas não há tilacóides nem clorofila. Os proplastos são capazes de se dividir e são herdados de geração em geração celular, transmitindo-se de pais para filhos pelos gametas.



Origem dos cloroplastos
Nas células vegetais que ficam expostas à luz, como as das folhas, por exemplo, os proplastos crescem e se transformam em cloroplastos. A necessidade de luz para a sua formação explica porque não existem cloroplastos nas células das partes não iluminadas das plantas, como as das raízes ou as das partes internas dos caules. Se deixarmos uma semente germinar no escuro, as folhas da planta recém nascida serão amareladas, e em suas células não serão encontrados cloroplastos maduros, mas sim estioplasto.


Cloroplasto                                       e                              Estioplasto

Amiloplastos ou grãos de amido
Em certas situações, os cloroplastos ou os leucoplastos podem acumular grandes quantidades de amido, um polissacarídeo sintetizado a partir da glicose. O amido pode ocupar totalmente o interior da organela, que se transforma em uma estrutura conhecida como amiloplasto ou grão de amido. Os amiloplastos são grandes reservatórios de amido, que em momentos de necessidade (se faltar glicose) pode se reconvertida em glicose e utilizado.

Amiloplasto
A capacidade de multiplicação dos plastos e suas semelhanças bioquímicas com os seres procariontes atuais sugerem que essas organelas tiveram como ancestrais bactérias fotossintetizantes primitivas, que há centenas de milhões de anos estabeleceram uma relação de cooperação com células eucariontes. No decorrer do processo evolutivo, a dependência entre os dois tipos de organismos teria se tornado tão grande que as bactérias fotossintetizantes e a célula eucarionte hospedeira perderam a capacidade de viver isoladamente.

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O núcleo celular

O pesquisador escocês Robert Brown (1773- 1858) é considerado o descobridor do núcleo celular. Embora muitos citologistas anteriores a ele já tivessem observados núcleos, não haviam compreendido a enorme importância dessas estruturas para a vida das células. O grande mérito de Brown foi justamente reconhecer o núcleo como componente fundamental das células. O nome que ele escolheu expressa essa convicção: a palavra “núcleo” vem do grego nux, que significa semente. Brown imaginou que o núcleo fosse a semente da célula, por analogia aos frutos.


Hoje, sabemos que o núcleo é o centro de controle das atividades celulares e o “arquivo” das informações hereditárias, que a célula transmite às suas filhas ao se reproduzir.

Células eucariontes e procariontes
A membrana celular presente nas células eucariontes, mas ausente nas procariontes. Na célula eucarionte, o material hereditário está separado do citoplasma por uma membrana – a carioteca – enquanto na célula procarionte o material hereditário se encontra mergulhado diretamente no líquido citoplasmático.



Os componentes do núcleo
O núcleo das célula que não estão em processo de divisão apresenta um limite bem definido, devido à presença da carioteca ou membrana nuclear, visível apenas ao microscópio eletrônico.
A maior parte do volume nuclear é ocupada por uma massa filamentosa denominada cromatina. Existem ainda um ou mais corpos densos (nucléolos) e um líquido viscoso (cariolinfa ou nucleoplasma).

A carioteca
A carioteca (do grego karyon, núcleo e theke, invólucro, caixa) é um envoltório formado por duas membranas lipoprotéicas cuja organização molecular é semelhante as demais membranas celulares. Entre essas duas membranas existe um estreito espaço, chamado cavidade perinuclear.
A face externa da carioteca, em algumas partes, se comunica com o retículo endoplasmático e, muitas vezes, apresenta ribossomos aderidos à sua superfície. Neste caso, o espaço entre as duas membranas nucleares é uma continuação do espaço interno do retículo endoplasmático.


Poros da carioteca
A carioteca é perfurada por milhares de poros, através das quais determinadas substâncias entram e saem do núcleo. Os poros nucleares são mais do que simples aberturas. Em cada poro existe uma complexa estrutura protéica que funciona como uma válvula, abrindo-se para dar passagem a determinadas moléculas e fechando-se em seguida. Dessa forma, a carioteca pode controlar a entrada e a saída de substâncias.

A face interna da carioteca encontra-se a lâmina nuclear, uma rede de proteínas que lhe dá sustentação. A lâmina nuclear participa da fragmentação e da reconstituição da carioteca, fenômenos que ocorrem durante a divisão celular.
A cromatina
A cromatina (do grego chromatos, cor) é um conjunto de fios, cada um deles formado por uma longa molécula de DNA associada a moléculas de histonas, um tipo especial de proteína. Esses fios são os cromossomos.
Quando se observam núcleos corados ao microscópio óptico, nota-se que certas regiões da cromatina se coram mais intensamente do que outras. Os antigos citologistas já haviam observados esse fato e imaginado, acertadamente, que as regiões mais coradas correspondiam a porções dos cromossomos mais enroladas, ou mais condensadas, do que outras.
Para assinalar diferenças entre os tipos de cromatina, foi criado o termo heterocromatina (do grego heteros, diferente), que se refere à cromatina mais densamente enrolada. O restante do material cromossômico, de consistência mais frouxa, foi denominado eucromatina (do grego eu, verdadeiro).


Diferentes níveis de condensação do DNA. (1) Cadeia simples de DNA . (2) Filamento de cromatina (DNA com histonas). (3) Cromatina condensada em interfase com centrómeros. (4) Cromatina condensada em profase. (Existem agora duas cópias da molécula de DNA) (5) Cromossoma em metafase

Os nucléolos
Na fase que a célula eucariótica não se encontra em divisão é possível visualizas vários nucléolos, associados a algumas regiões específicas da cromatina. Cada nucléolo é um corpúsculo esférico, não membranoso, de aspecto esponjoso quando visto ao microscópio eletrônico, rico em RNA ribossômico (a sigla RNA provém do inglês RiboNucleic Acid). Este RNA é um ácido nucléico produzido a partir o DNA das regiões específicas da cromatina e se constituirá um dos principais componentes dos ribossomos presentes no citoplasma.
É importante perceber que ao ocorrer a espiralação cromossômica os nucléolos vão desaparecendo lentamente. Isso acontece durante os eventos que caracterizam a divisão celular. O reaparecimento dos nucléolos ocorre com a desespiralação dos cromossomos, no final da divisão do núcleo.
A estrutura dos cromossomos

Cromossomos da célula interfásica
O período de vida da célula em que ela não está em processo de divisão é denominado interfase. A cromatina da célula interfásica, como já foi mencionada, é uma massa de filamentos chamados de cromossomos. Se pudéssemos separar, um por um, os cromossomos de uma célula interfásica humana, obteríamos 46 filamentos, logos e finos. Colocado em linha, os cromossomos humanos formariam um fio de 5 cm de comprimento, invisível ao microscópio óptico, uma vez que sua espessura não ultrapassa 30 nm.


Constituição química e arquitetura dos cromossomos
Descobrir a natureza química dos cromossomos foi uma árdua tarefa que mobilizou centenas de cientistas e muitos anos de trabalho. O primeiro constituinte cromossômico a ser identificado foi o ácido desoxirribonucléico, o DNA.
Em 1924, o pesquisador alemão Robert J. Feugen desenvolveu uma técnica especial de coloração que permitiu demonstrar que o DNA é um dos principais componentes dos cromossomos. Alguns anos mais tarde, descobriu-se que a cromatina também é rica em proteínas denominadas histonas.

Cromossomos da célula em divisão
Quando a célula vai se dividir, o núcleo e os cromossomos passam por grandes modificações. Os preparativos para a divisão celular têm inicio com a condensação dos cromossomos, que começam a se enrolar sobre si mesmos, tornando-se progressivamente mais curtos e grossos, até assumirem o aspecto de bastões compactos.

Constrições cromossômicas
Durante a condensação cromossômica, as regiões eucromáticas se enrolam mais frouxamente do que as heterocromáticas, que estão condensadas mesmo durante a interfase. No cromossomo condensado, as heterocromatinas, devido a esse alto grau de empacotamento, aparecem como regiões “estranguladas” do bastão cromossômico, chamadas constrições.



Centrômero e cromátides
Na célula que está em processo de divisão, cada cromossomo condensado aparece como um par de bastões unidos em um determinado ponto, o centrômero. Essas duas “metades” cromossômicas, denominadas cromátides-irmãs são idênticas e surgem da duplicação do filamento cromossômico original, que ocorre na interfase, pouco antes de a divisão celular se iniciar.
Durante o processo de divisão celular, as cromátides-irmãs se separam: cada cromátide migra para uma das células-filhas que se formam.
O centrômero fica localizado em uma região heterocromática, portanto em uma constrição que contém o centrômero é chamada constrição primária, e todas as outras que porventura existam são chamadas constrições secundárias.



As partes de um cromossomo separadas pelo centrômero são chamadas braços cromossômicos. A relação de tamanho entre os braços cromossômicos, determinada pela posição do centrômero, permite classificar os cromossomos em quatro tipos:

• metacêntrico: possuem o centrômero no meio, formando dois braços de mesmo tamanho;
• submetacêntricos: possuem o centrômero um pouco deslocado da região mediana, formando dois braços de tamanhos desiguais;
• acrocêntricos: possuem o centrômero bem próximo a uma das extremidades, formando um braço grande e outro muito pequeno;
• telocêntricos: possuem o centrômero em um das extremidades, tendo apenas um braço.

Cromossomos e genes

O que são genes?
As moléculas de DNA dos cromossomos contêm “receitas” para a fabricação de todas as proteínas da célula. Cada “receita” é um gene.
Portanto, o gene é uma seqüência de nucleotídeos do DNA que pode ser transcrita em uma versão de RNA e conseqüentemente traduzida em uma proteína.


Conceito de genoma
Um cromossomo é comparável a um livro de receita de proteínas, e o núcleo de uma célula humana é comparável a uma biblioteca, constituída por 46 volumes, que contêm o receituário completo de todas as proteínas do indivíduo. O conjunto completo de genes de uma espécie, com as informações para a fabricação dos milhares de tipos de proteínas necessários à vida, é denominado genoma. Atualmente, graças a modernas técnicas de identificação dos genes, os cientistas mapearam o genoma humano através do Projeto Genoma Humano.

Projeto Genoma Humano
O Projeto Genoma Humano (PGH) teve por objetivo o mapeamento do genoma humano, e a identificação de todos os nucleotídeos que o compõem. Consistiu num esforço mundial para se decifrar o genoma. Após a iniciativa do National Institutes of Health (NIH) dos Estados Unidos, centenas de laboratórios de todo o mundo se uniram à tarefa de seqüenciar, um a um, os genes que codificam as proteínas do corpo humano e também aquelas seqüências de DNA que não são genes. Laboratórios de países em desenvolvimento também participaram do empreendimento com o objetivo de formar mão-de-obra qualificada em genômica.

Para o seqüenciamento de um gene, é necessário que ele seja antes amplificado numa reação em cadeia da polimerase, e então clonado em bactérias. Após a obtenção de quantidade suficiente de DNA, executa-se uma nova reação em cadeia (PCR), desta vez utilizando didesoxirribonucleotídeos marcados com fluoróforos para a determinação da seqüência. O projeto foi fundado em 1990, com um financiamento de 3 milhões de dólares do Departamento de Energia dos Estados Unidos e dos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos, e tinha um prazo previsto de 15 anos.

Devido à grande cooperação da comunidade científica internacional, associada aos avanços no campo da bioinformática e das tecnologias de informação, um primeiro esboço do genoma foi anunciado em 26 de Junho de 2000, dois anos antes do previsto.
Em 14 de Abril de 2003, um comunicado de imprensa conjunto anunciou que o projeto foi concluído com sucesso, com o seqüenciamento de 99% do genoma humano, com uma precisão de 99,99%.
Os trabalhos do projeto foram dados como concluídos em 2003. Com a tecnologia da época, estimou-se que todos os genes (em torno de 25.000) haviam sido seqüenciados. Deve-se lembrar que nem todo o DNA humano foi seqüenciado. Estimativas atuais concluem que apenas cerca de 2% do material genético humano é composto de genes, enquanto que a maior parte parece não conter instruções para a formação de proteínas, e existe provavelmente por razões estruturais. Muito pouco dessa maior parte do material genético tem sua seqüência conhecida.
Por limitações tecnológicas, partes do DNA que possuem muitas repetições de bases nitrogenadas também ainda não foram totalmente seqüenciadas. Essas partes incluem, por exemplo, os centrômeros e os telômeros dos cromossomos.
De todos os genes que tiveram sua seqüência determinada, aproximadamente 50% codificam para proteínas de função conhecida.
Apesar dessas lacunas, a conclusão do genoma já está facilitando o desenvolvimento de fármacos muito mais potentes, assim como a compreensão de diversas doenças genéticas humanas.
Divisão celular
Do mesmo modo que uma fábrica pode ser multiplicada pela construção de várias filiais, também as células se dividem e produzem cópias de si mesmas.
Há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose.
Na mitose, a divisão de uma “célula-mãe” duas “células-filhas” geneticamente idênticas e com o mesmo número cromossômico que existia na célula-mãe. Uma célula n produz duas células n, uma célula 2n produz duas células 2n etc. Trata-se de uma divisão equacional.
Já na meiose, a divisão de uma “célula-mãe” 2n gera “células-filhas” n, geneticamente diferentes. Neste caso, como uma célula 2n produz quatro células n, a divisão é chamada reducional.

A interfase – A fase que precede a mitose
É impossível imaginar a multiplicação de uma fabrica, de modo que todas as filiais fossem extremamente semelhantes a matriz, com cópias fieis de todos os componentes, inclusive dos diretores? Essa, porém, no caso da maioria das células, é um acontecimento rotineiro. A mitose corresponde a criação de uma cópia da fabrica e sua meta é a duplicação de todos os componentes.
A principal atividade da célula, antes de se dividir, refere-se a duplicação de seus arquivos de comando, ou seja, à reprodução de uma cópia fiel dos dirigentes que se encontram no núcleo.
A interfase é o período que precede qualquer divisão celular, sendo de intensa atividade metabólica. Nesse período, há a preparação para a divisão celular, que envolve a duplicação da cromatina, material responsável pelo controle da atividade da célula. Todas as informações existentes ao longo da molécula de DNA são passadas para a cópia, como se correspondessem a uma cópia fotográfica da molécula original. Em pouco tempo, cada célula formada da divisão receberá uma cópia exata de cada cromossomo da célula se dividiu.
As duas cópias de cada cromossomo permanecem juntas por certo tempo, unidas pelo centrômero comum, constituindo duas cromátides de um mesmo cromossomo. Na interfase, os centríolos também se duplicam.

A interfase e a Duplicação do DNA
Houve época em que se falava que a interfase era o período de “repouso” da célula. Hoje, sabemos, que na realidade a interfase é um período de intensa atividade metabólica no ciclo celular: é nela que se dá a duplicação do DNA, crescimento e síntese. Costuma-se dividir a interfase em três períodos distintos: G1, S e G2.
O intervalo de tempo em que ocorre a duplicação do DNA foi denominado de S (síntese) e o período que antecede é conhecido como G1 (G1 provém do inglês gap, que significa “intervalo”). O período que sucede o S é conhecido como G2.



O ciclo celular todo, incluindo a interfase (G1, S, G2) e a mitose (M) – prófase, metáfase, anáfase e telófase – pode ser representado em um gráfico no qual se coloca a a quantidade da DNA na ordenada (y) e o tempo na abscissa (x). Vamos supor que a célula que vai se dividir tenha, no período G1, uma quantidade 2C de DNA (C é uma unidade arbitrária). O gráfico da variação de DNA, então, seria semelhante ao da figura abaixo.


Nas células, existe uma espécie de “manual de verificação de erros” que é utilizado em algumas etapas do ciclo celular e que é relacionado aos pontos de checagem. Em cada ponto de checagem a célula avalia se é possível avançar ou se é necessário fazer algum ajuste, antes de atingir a fase seguinte. Muitas vezes, a escolha é simplesmente cancelar o processo ou até mesmo conduzir a célula à morte.
As fases da mitose

A mitose é um processo contínuo de divisão celular, mas, por motivos didáticos, para melhor compreendê-la, vamos dividi-la em fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Alguns autores costumam citar uma quinta fase – a prometáfase – intermediária entre a prófase e a metáfase. O final da mitose, com a separação do citoplasma, é chamado de citocinese.

Prófase – Fase de início (pro = antes)

• Os cromossomos começam a ficar visíveis devido à espiralação.
• O nucléolo começa a desaparecer.
• Organiza-se em torno do núcleo um conjunto de fibras (nada mais são do que microtúbulos) originadas a partir dos centrossomos, constituindo o chamado fuso de divisão (ou fuso mitótico).

Embora os centríolos participem da divisão, não é deles que se originam as fibras do fuso. Na mitose em célula animal, as fibras que se situam ao redor de cada par de centríolos opostas ao fuso constituem o áster (do grego, aster = estrela).

• O núcleo absorve água, aumenta de volume e a carioteca se desorganiza.
• No final da prófase, curtas fibras do fuso, provenientes do centrossomos, unem-se aos centrômeros. Cada uma das cromátides-irmãs fica ligada a um dos pólos da célula.

Note que os centrossomos ainda estão alinhados na região equatorial da célula, o que faz alguns autores designarem essa fase de prometáfase.



A formação de um novo par de centríolos é iniciada na fase G1, continua na fase S e na fase G2 a duplicação é completada. No entanto, os dois pares de centríolos permanecem reunidos no mesmo centrossomo. Ao iniciar a prófase, o centrossomo parte-se em dois e cada par de centríolos começa a dirigir-se para pólos opostos da célula que irá entrar em divisão.

Metáfase – Fase do meio (meta = no meio)

• Os cromossomos atingem o máximo em espiralação, encurtam e se localizam na região equatorial da célula.
• No finalzinho da metáfase e início da anáfase ocorre a duplicação dos centrômeros.

Anáfase – Fase do deslocamento (ana indica movimento ao contrário)

• As fibras do fuso começam a encurtar. Em conseqüência, cada lote de cromossomos-irmãos é puxado para os pólos opostos da célula.

Como cada cromátide passa a ser um novo cromossomo, pode-se considerar que a célula fica temporariamente tetraplóide.



Telófase – Fase do Fim (telos = fim)

• Os cromossomos iniciam o processo de desespirilação.
• Os nucléolos reaparecem nos novos núcleos celulares.
• A carioteca se reorganiza em cada núcleo-filho.
• Cada dupla de centríolos já se encontra no local definitivo nas futuras células-filhas.

Citocinese – Separando as células
A partição em duas copias é chamada de citocinese e ocorre, na célula animal, de fora para dentro, isto é, como se a célula fosse estrangulada e partida em duas (citocinese centrípeta). Há uma distribuição de organelas pelas duas células-irmãs. Perceba que a citocinese é, na verdade a divisão do citoplasma. Essa divisão pode ter início já na anáfase, dependendo da célula.


A Mitose na Célula Vegetal
Na mitose de células de vegetais superiores, basicamente duas diferenças podem ser destacadas, em comparação com que ocorre na mitose da célula animal:

• A mitose ocorre sem centríolos. A partir de certos locais, correspondentes ao centrossomos, irradiam-se as fibras do fuso. Uma vez que não há centríolos, então não existe áster. Por esse motivo, diz-se que a mitose em células vegetais é anastral (do grego, an = negativo);

• A citocinese é centrífuga, ocorre do centro para a periferia da célula. No início da telófase forma-se o fragmoplasmo, um conjunto de microtúbulos protéicos semelhantes aos do fuso de divisão. Os microtúbulos do fragmoplasto funcionam como andaimes que orientam a deposição de uma placa celular mediana semelhante a um disco, originada de vesículas fundidas do sistema golgiense. Progressivamente, a placa celular cresce em direção à periferia e, ao mesmo tempo, no interior da vesícula, ocorre a deposição de algumas substâncias, entre elas, pectina e hemicelulose, ambos polissacarídeos. De cada lado da placa celular, as membranas fundidas contribuem para a formação, nessa região, das membranas plasmáticas das duas novas células e que acabam se conectando com a membrana plasmática da célula-mãe. Em continuação à formação dessa lamela média, cada célula-filha, deposita uma parede celulósica primária, do lado de fora da membrana plasmática. A parede primária acaba se estendendo por todo o perímetro da célula. Simultaneamente a parede celulósica primária da célula-mãe é progressivamente desfeita, o que permite o crescimento de cada célula-filha, cada qual dotada, agora, de uma nova parede primária. Então, se pudéssemos olhar essa região mediana de uma das células, do citoplasma para fora, veríamos, inicialmente, a membrana plasmática, em seguida a parede celulósica primária e, depois, a lamela média. Eventualmente, uma parede secundária poderá ser depositada entre a membrana plasmática e a parede primária.

A mitose serve para...
A mitose é um tipo de divisão muito freqüente entre os organismos da Terra atual. Nos unicelulares, serve à reprodução assexuada e à multiplicação dos organismos. Nos pluricelulares, ela repara tecidos lesados, repões células que normalmente morrem e também está envolvida no crescimento.
No homem, a pele, a medula óssea e o revestimento intestinal são locais onde a mitose é freqüente. Nem todas as células do homem, porém, são capazes de realizar mitose. Neurônios e célula musculares são dois tipos celulares altamente especializados em que não ocorre esse tipo de divisão (ocorre apenas na fase embrionária). Nos vegetais, a mitose ocorre em locais onde existem tecidos responsáveis pelo crescimento, por exemplo, na ponta de raízes, na ponta de caules e nas gemas laterais. Serve também para produzir gametas, ao contrário do que ocorre nos animais, em que a meiose é o processo de divisão mais diretamente associado à produção das células gaméticas.
O Controle do Ciclo Celular e a Origem do Câncer
Como sabemos, a interfase é um período de intensa atividade metabólica e de maior duração do ciclo celular. Células nervosas e musculares, que não se dividem por mitose, mantêm-se permanentemente na interfase, estacionadas no período chamado G0.
Nas células que se dividem ativamente, a interfase é seguida da mitose, culminando na citocinese. Sabe-se que a passagem de uma fase para outra é controlada por fatores de regulação - de modo geral protéicos – que atuam nos chamados pontos de checagem do ciclo celular. Dentre essas proteínas, se destacam as ciclinas, que controlam a passagem da fase G1 para a fase S e da G2 para a mitose.
Se em algumas dessas fases houver alguma anomalia, por exemplo, algum dano no DNA, o ciclo é interrompido até que o defeito seja reparado e o ciclo celular possa continuar. Caso contrário, a célula é conduzida à apoptose (morte celular programada).
Outro ponto de checagem é o da mitose, promovendo a distribuição correta dos cromossomos pelas células-filhas. Perceba que o ciclo celular é perfeitamente regulado, está sob controle de diversos genes e o resultado é a produção e diferenciação das células componentes dos diferentes tecidos do organismo. Os pontos de checagem correspondem, assim, a mecanismos que impedem a formação de células anômalas.



A origem das células cancerosas está associada a anomalias na regulação do ciclo celular e à perda de controle da mitose. Alterações do funcionamento de genes controladores do ciclo celular, em decorrência de mutações, são relacionados ao surgimento de um câncer. Duas classes de genes, os proto-onco-genes e os genes supressores de tumor são os mais diretamente relacionados à regulação do ciclo celular. Os proto-oncogenes são responsáveis pela produção de proteínas que atuam na estimulação do ciclo celular, enquanto os genes supressores de tumor são responsáveis pela produção de proteínas que atuam inibindo o ciclo celular.
Dizendo de outro modo:
Os proto-oncogenes, quando ativos, estimulam a ocorrência de divisão celular e os genes supressores de tumor, quando ativos, inibem a ocorrência de divisão celular. O equilíbrio na atuação desses dois grupos de genes resulta no perfeito funcionamento do ciclo celular.
Mutações nos proto-oncogenes os transformam em oncogenes ( genes causadores de câncer). As que afetam os genes supressores de tumor perturbam o sistema inibidor e o ciclo celular fica desregulado, promovendo a ocorrência desordenada de divisões celulares e o surgimento de células cancerosas, que possuem as seguintes características:

• são indiferenciadas, não contribuindo para a formação natural dos tecidos,
• seus núcleos são volumosos e com um número anormal de cromossomos;
• empilham-se sobre a outras em várias camadas, originando um aglomerado de células que forma um tumor. Se ficar restrito ao local de origem e for encapsulado, diz-se que o tumor é benigno, podendo ser removido;
• nos tumores malignos, ocorre a metástase, ou seja, as células cancerosas abandonam o local de origem, espalham-se por via sangüínea ou linfática, e invadem outros órgãos. Esse processo é acompanhado por uma angiogênese, que é a formação de inúmeros vasos sanguíneos responsáveis pela nutrição das células cancerosas.

Outra ocorrência envolvendo alterações do ciclo celular é relativa aos telômeros, que são segmentos de moléculas de DNA com repetições de bases que atuam como “capas protetoras” da extremidade dos cromossomos. Em células humanas normais, a cada ciclo celular os telômeros são progressivamente encurtados, as extremidades dos cromossomos ficam cada vez mais curtas, até atingir um limite mínimo de tamanho incompatível com a vida da célula, paralisando-se as divisões celulares e sinalizando o fim da vida da célula. Em células cancerosas esse limite é transposto graças a atividade de uma enzima , a telomerase, que atua na reposição constante dos telômeros, mantendo-os sempre com o tamanho original, permitindo assim, que as células se dividam continuamente e se tornem praticamente “imortais”.

Meiose

Diferentemente da mitose, em que uma célula diplóide, por exemplo, se divide formando duas células também diplóides (divisão equacional), a meiose é um tipo de divisão celular em que uma célula diplóide produz quatro células haplóides, sendo por este motivo uma divisão reducional.
Um fato que reforça o caráter reducional da meiose é que, embora compreenda duas etapas sucessivas de divisão celular, os cromossomos só se duplicam uma vez, durante a interfase – período que antecede tanto a mitose como a meiose. No início da interfase, os filamentos de cromatina não estão duplicados. Posteriormente, ainda nesta fase, ocorre a duplicação, ficando cada cromossomo com duas cromátides.

As várias fases da meiose
A redução do número cromossômico da célula é importante fator para a conservação do lote cromossômico das espécies, pois como a meiose formam-se gametas com a metade do lote cromossômico. Quando da fecundação, ou seja, do encontro de dois gametas, o número de cromossomos da espécie se restabelece.
Podemos estudar a meiose em duas etapas, separadas por um curto intervalo, chamado intercinese. Em cada etapa, encontramos as fases estudadas na mitose, ou seja, prófase, metáfase, anáfase e telófase.
Vamos supor uma célula 2n = 2 e estudar os eventos principais da meiose nessa célula.

Meiose I (Primeira Divisão Meiótica)

Prófase I – É a etapa mais marcante da meiose. Nela ocorre o pareamento dos cromossomos homólogos e pode acontecer um fenômeno conhecido como crossing-over (também chamado de permuta)
Como a prófase I é longa, há uma seqüência de eventos que, para efeito de estudo, pode ser dividida nas seguintes etapas:

• Inicia-se a espiralação cromossômica. É a fase de leptóteno (leptós = fino), em que os filamentos cromossômicos são finos, pouco visíveis e já constituídos cada um por duas cromátides.

• Começa a atração e o pareamento dos cromossomos homólogos; é um pareamento ponto por ponto conhecido como sinapse (o prefixo sin provém do grego e significa união). Essa é a fase de zigóteno (zygós = par).

• A espiralação progrediu: agora, são bem visíveis as duas cromátides de cada homólogo pareado; como existem, então, quatro cromátides, o conjunto forma uma tétrade ou par bivalente. Essa é a fase de paquíteno (pakhús = espesso).

• Ocorrem quebras casuais nas cromátides e uma troca de pedaços entre as cromátides homólogas, fenômeno conhecido como crossing-over (ou permuta). Em seguida, os homólogos se afastam e evidenciam-se entre eles algumas regiões que estão ainda em contato. Essas regiões são conhecidas como quiasmas (qui corresponde à letra “x” em grego). Os quiasmas representam as regiões em que houve as trocas de pedaços. Essa fase da prófase I é o diplóteno (diplós = duplo).

• Os pares de cromátides fastam-se um pouco mais e os quiasmas parecem “escorregar” para as extremidades; a espiralação dos cromossomos aumenta. è a última fase da prófase I, conhecida por diacinese (dia = através; kinesis = movimento).

Enquanto acontecem esses eventos, os centríolos, que vieram duplicado da interfase, migram para os pólos opostos e organizam o fuso de divisão; os nucléolos desaparecem; a carioteca se desfaz após o término da prófase I, prenunciando a ocorrência da metáfase I.

Metáfase I – os cromossomos homólogos pareados se dispõem na região mediana da célula; cada cromossomo está preso a fibras de um só pólo.
Anáfase I – o encurtamento das fibras do fuso separa os cromossomos homólogos, que são conduzidos para pólos opostos da célula, não há separação das cromátides-irmãs. Quando os cromossomos atingem os pólos, ocorre sua desespiralação, embora não obrigatória, mesmo porque a segunda etapa da meiose vem a seguir. Às vezes, nem mesmo a carioteca se reconstitui.
Telófase I – no final desta fase, ocorre a citocinese, separando as duas células-filhas haplóides. Segue-se um curto intervalo a intercinese, que procede a prófase II.



Meiose II (segunda divisão meiótica)
Prófase II – cada uma das duas células-filhas tem apenas um lote de cromossomos duplicados. Nesta fase os centríolos duplicam novamente e as células em que houve formação da carioteca, esta começa a se desintegrar.
Metáfase II - como na mitose, os cromossomos prendem-se pelo centrômero às fibras do fuso, que partem de ambos os pólos.
Anáfase II – Ocorre duplicação dos centrômeros, só agora as cromátides-irmãs separam-se (lembrando a mitose).
Telófase II e citocinese – com o término da telófase II reorganizam-se os núcleos. A citocinese separa as quatro células-filhas haplóides, isto é, sem cromossomos homólogos e com a metade do número de cromossomos em relação à célula que iniciou a meiose.




Variabilidade: Entendendo o crossing-over

A principal conseqüência da meiose, sem dúvida, é o surgimento da diversidade entre os indivíduos que são produzidos na reprodução sexuada da espécie.
A relação existente entre meiose e variabilidade é baseada principalmente na ocorrência de crossing-over.

O crossing é um fenômeno que envolve cromátides homólogas. Consiste na quebra dessas cromátides em certos pontos, seguida de uma troca de pedaços correspondentes entre elas. As trocas provocam o surgimento de novas seqüências de genes ao longo dos cromossomos. Assim, se em um cromossomo existem vários genes combinados segundo uma certa seqüência, após a ocorrência do crossing a combinação pode não ser mais a mesma. Então, quando se pensa no crossing, é comum analisar o que aconteceria, por exemplo, quanto à combinação entre os genes alelos A e a e B e b no par de homólogos ilustrados na figura. Nessa combinação o gene A e B encontram-se em um mesmo cromossomo, enquanto a e b estão no cromossomo homólogo. Se a distância de A e B for considerável, é grande a chance de ocorrer uma permuta. E, se tal acontecer, uma nova combinação gênica poderá surgir. As combinações Ab e aB são novas. São recombinações gênicas que contribuem para a geração de maior variabilidade nas células resultantes da meiose. Se pensarmos na existência de três genes ligados em um mesmo cromossomo (A, b e C, por exemplo), as possibilidades de ocorrência de crossings dependerão da distância em que os genes se encontram – caso estejam distantes, a variabilidade produzida será bem maior.

Outro processo que conduz ao surgimento de variabilidade na meiose é a segregação independente dos cromossomos. Imaginando-se que uma célula com dois pares de cromossomos homólogos (A e a, B e b), se divida por meiose, as quatro células resultantes ao final da divisão poderão ter a seguinte constituição cromossômica: (a e b), (a e B), (A e b) e (A e B).
A variabilidade genética existente entre os organismos das diferentes espécies é muito importante para a ocorrência da evolução biológica. Sobre essa variabilidade é que atua a seleção natural, favorecendo a sobrevivência de indivíduos dotados de características genéticas adaptadas ao meio. Quanto maior a variabilidade gerada na meiose, por meio de recombinação gênica permitida pelo crossing-over, maiores as chances para a ação seletiva do meio.


Na meiose a variação da quantidade de DNA pode ser representada como no gráfico ao lado, partindo-se, por exemplo, de uma célula que tenha uma quantidade 2C de DNA em G₁

Gametogênese

Gametogênese é o processo pelo qual os gametas são produzidos nos organismos dotados de reprodução sexuada. Nos animais, a gametogênese acontece nas gônadas, órgãos que também produzem os hormônios sexuais, que determinam as características que diferenciam os machos das fêmeas.

O evento fundamental da gametogênese é a meiose, que reduz à metade a quantidade de cromossomos das células, originando células haplóides. Na fecundação, a fusão de dois gametas haplóides reconstitui o número diplóide característico de cada espécie.

Em alguns raros casos, não acontece meiose durante a formação dos gametas. Um exemplo bastante conhecido é o das abelhas: se um óvulo não for fecundado por nenhum espermatozóide, irá se desenvolver por mitoses consecutivas, originando um embrião em que todas as células são haplóides. Esse embrião haplóide formará um indivíduo do sexo masculino. O desenvolvimento de um gameta sem que haja fecundação chama-se partenogênese. Se o óvulo for fecundado, o embrião 2n irá originar uma fêmea.

Em linhas gerais, a gametogênese masculina (ou espermatogênese) e a gametogênese feminina (ovogênese ou ovulogênese) seguem as mesmas etapas.

A Espermatogênese

Processo que ocorre nos testículos, as gônadas masculinas. Secretam a testosterona, hormônio sexual responsável pelo aparecimento das características sexuais masculinas: aparecimento da barba e dos pêlos corporais em maior quantidade, massa muscular mais desenvolvida, timbre grave da voz, etc.

As células dos testículos estão organizadas ao redor dos túbulos seminíferos, nos quais os espermatozóides são produzidos. A testosterona é secretada pelas células intersticiais. Ao redor dos túbulos seminíferos, estão as células de Sertoli, responsáveis pela nutrição e pela sustentação das células da linhagem germinativa, ou seja, as que irão gerar os espermatozóides.


Nos mamíferos, geralmente os testículos ficam fora da cavidade abdominal, em uma bolsa de pele chamada bolsa escrotal. Dessa forma, a temperatura dos testículos permanece aproximadamente 1° C inferior à temperatura corporal, o que é ideal para a espermatogênese.

A espermatogênese divide-se em quatro fases:

Fase de proliferação ou de multiplicação: Tem início durante a vida intra-uterina, antes mesmo do nascimento do menino, e se prolonga praticamente por toda a vida. As células primordiais dos testículos, diplóides, aumentam em quantidade por mitoses consecutivas e formam as espermatogônias .
Fase de crescimento: Um pequeno aumento no volume do citoplasma das espermatogônias as converte em espermatócitos de primeira ordem, também chamados espermatócitos primários ou espermatócitos I, também diplóides.
Fase de maturação: Também é rápida, nos machos, e corresponde ao período de ocorrência da meiose. Depois da primeira divisão meiótica, cada espermatócito de primeira ordem origina dois espermatócitos de segunda ordem (espermatócitos secundários ou espermatócitos II). Como resultam da primeira divisão da meiose, já são haplóides, embora possuam cromossomos duplicados. Com a ocorrência da segunda divisão meiótica, os dois espermatócitos de segunda ordem originam quatro espermátides haplóides.
Espermiogênese: É o processo que converte as espermátides em espermatozóides, perdendo quase todo o citoplasma. As vesículas do complexo de Golgi fundem-se, formando o acrossomo, localizado na extremidade anterior dos espermatozóides. O acrossomo contém enzimas que perfuram as membranas do óvulo, na fecundação. Os centríolos migram para a região imediatamente posterior ao núcleo da espermátide e participam da formação do flagelo, estrutura responsável pela movimentação dos espermatozóides. grande quantidade de mitocôndrias, responsáveis pela respiração celular e pela produção de ATP, concentram-se na região entre a cabeça e o flagelo, conhecida como peça intermediária. A Ovogênese Nos ovários, encontram-se agrupamentos celulares chamados folículos ovarianos de Graff, onde estão as células germinativas, que originam os gametas, e as células foliculares, responsáveis pela manutenção das células germinativas e pela produção dos hormônios sexuais femininos. Nas mulheres, apenas um folículo ovariano entra em maturação a cada ciclo menstrual, período compreendido entre duas menstruações consecutivas e que dura, em média, 28 dias. Isso significa que, a cada ciclo, apenas um gameta torna-se maduro e é liberado no sistema reprodutor da mulher. Os ovários alternam-se na maturação dos seus folículos, ou seja, a cada ciclo menstrual, a liberação de um óvulo, ou ovulação, acontece em um dos dois ovários. A ovogênese é dividida em três etapas: Fase de multiplicação ou de proliferação: É uma fase de mitoses consecutivas, quando as células germinativas aumentam em quantidade e originam ovogônias. Nos fetos femininos humanos, a fase proliferativa termina por volta do final do primeiro trimestre da gestação. Portanto, quando uma menina nasce, já possui em seus ovários cerca de 400 000 folículos de Graff. É uma quantidade limitada, ao contrário dos homens, que produzem espermatogônias durante quase toda a vida. Fase de crescimento: Logo que são formadas, as ovogônias iniciam a primeira divisão da meiose, interrompida na prófase I. Passam, então, por um notável crescimento, com aumento do citoplasma e grande acumulação de substâncias nutritivas. Esse depósito citoplasmático de nutrientes chama-se vitelo, e é responsável pela nutrição do embrião durante seu desenvolvimento. Terminada a fase de crescimento, as ovogônias transformam-se em ovócitos primários (ovócitos de primeira ordem ou ovócitos I). Nas mulheres, essa fase perdura até a puberdade, quando a menina inicia a sua maturidade sexual. Fase de maturação: Dos 400 000 ovócitos primários, apenas 350 ou 400 completarão sua transformação em gametas maduros, um a cada ciclo menstrual. A fase de maturação inicia-se quando a menina alcança a maturidade sexual, por volta de 11 a 15 anos de idade. Quando o ovócito primário completa a primeira divisão da meiose, interrompida na prófase I, origina duas células. Uma delas não recebe citoplasma e desintegra-se a seguir, na maioria das vezes sem iniciar a segunda divisão da meiose. É o primeiro corpúsculo (ou glóbulo) polar. A outra célula, grande e rica em vitelo, é o ovócito secundário (ovócito de segunda ordem ou ovócito II). Ao sofrer, a segunda divisão da meiose, origina o segundo corpúsculo polar, que também morre em pouco tempo, e o óvulo, gameta feminino, célula volumosa e cheia de vitelo. Na gametogênese feminina, a divisão meiótica é desigual porque não reparte igualmente o citoplasma entre as células-filhas. Isso permite que o óvulo formado seja bastante rico em substâncias nutritivas. Na maioria das fêmeas de mamíferos, a segunda divisão da meiose só acontece caso o gameta seja fecundado. Curiosamente, o verdadeiro gameta dessas fêmeas é o ovócito II, pois é ele que se funde com o espermatozóide. Fecundação: A volta à Diploidia Para que surja um novo indivíduo, os gametas fundem-se aos pares, um masculino e outro feminino, que possuem papéis diferentes na formação do descendente. Essa fusão é a fecundação ou fertilização. Ambos trazem a mesma quantidade haplóide de cromossomos, mas apenas os gametas femininos possuem nutrientes, que alimentam o embrião durante o seu desenvolvimento. Por sua vez, apenas os gametas masculinos são móveis, responsáveis pelo encontro que pode acontecer no meio externo (fecundação externa) ou dentro do corpo da fêmea (fecundação interna). Excetuando-se muitos dos artrópodes, os répteis, as aves e os mamíferos, todos os outros animais possuem fecundação externa, que só acontece em meio aquático. Quando a fecundação é externa, tanto os machos quanto as fêmeas produzem gametas em grande quantidade, para compensar a perda que esse ambiente ocasiona. Muitos gametas são levados pelas águas ou servem de alimentos para outros animais. Nos animais dotados de fecundação interna, as fêmeas produzem apenas um ou alguns gametas por vez, e eles encontram-se protegidos dentro do sistema reprodutor. Além da membrana plasmática, o óvulo possui outro revestimento mais externo, a membrana vitelínica. Quando um espermatozóide faz contato com a membrana vitelínica, a membrana do acrossomo funde-se à membrana do espermatozóide (reação acrossômica), liberando as enzimas presentes no acrossomo. As enzimas do acrossomo dissolvem a membrana vitelínica e abrem caminho para a penetração do espermatozóide. Com a fusão da membrana do espermatozóide com a membrana do óvulo, o núcleo do espermatozóide penetra no óvulo. Nesse instante, a membrana do óvulo sofre alterações químicas e elétricas, transformando-se na membrana de fertilização, que impede a penetração de outros espermatozóides. No interior do óvulo, o núcleo do espermatozóide, agora chamado pró-núcleo masculino, funde-se com o núcleo do óvulo, o pró-núcleo feminino. Cada pró-núcleo traz um lote haplóide de cromossomos, e a fusão resulta em um lote diplóide, o zigoto. Nessa célula, metade dos cromossomos tem origem paterna e metade, origem materna. Ácidos nucléicos: o controle celular Os ácidos nucléicos são macromoléculas de natureza química, formadas por nucleotídeos, grupamento fosfórico (fosfato), glicídio (monossacarídeo / pentoses) e uma base nitrogenada, compondo o material genético contido nas células de todos os seres vivos. Presentes no núcleo dos eucariotos e dispersos no hialoplasma dos procariotos, os ácidos nucléicos podem ser de dois tipos: ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA), ambos relacionados ao mecanismo de controle metabólico celular (funcionamento da célula) e transmissão hereditária das características. Os Ácidos Nucléicos: DNA e RNA O DNA se diferencia do RNA por possuir o açúcar desoxirribose e os nucleotídeos adenina, citosina, guanina e timina. No RNA, o açúcar é a ribose e os nucleotídeos são adenina, citosina, guanina e uracila (a uracila entra no lugar da timina). DNA: Uma “Escada Retorcida” A partir de experimentos feitos por vários pesquisadores e utilizando os resultados da complexa técnica de difração com raios X, Watson e Crick concluíram que, no DNA, as cadeias complementares são helicoidais, sugerindo a idéia de uma escada retorcida. Nessa escada, os corrimãos são formados por fosfatos e desoxirribose, enquanto os degraus são constituídos pelos pares de bases nitrogenadas. Os átomos de carbono das moléculas de ribose e desoxirribose são numerados conforme a figura abaixo. Observe que os carbonos do açúcar são numerados com uma linha (‘) a fim de distingui-los dos outros carbonos do nucleotídeo. Em cada fita do DNA, o “corrimão” é formado por ligações entre moléculas de açúcar e radicais fosfato. Note que o radical fosfato se liga ao carbono 3’ de um açúcar e ao carbono 5’ do seguinte. As duas cadeias de nucleotídeos do DNA são unidas uma à outra por ligações chamadas de pontes de hidrogênio, que se formam entre as bases nitrogenadas de cada fita. O pareamento de bases ocorre de maneira precisa: uma base púrica se liga a uma pirimídica – adenina (A) de uma cadeia pareia com a timina (T) da outra e guanina (G) pareia com citosina (C). O DNA controla toda a atividade celular. Ele possui a “receita” para o funcionamento de uma célula. Toda vez que uma célula se divide, a “receita” deve ser passada para as células-filhas. Todo o “arquivo” contendo as informações sobre o funcionamento celular precisa ser duplicado para que cada célula-filha receba o mesmo tipo de informação que existe na célula-mãe. Para que isso ocorra, é fundamental que o DNA sofra “auto-duplicação”. A duplicação do DNA O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a fabricação de uma metade complementar. O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas. No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento: A com T, T com A, C com G e G com C. Uma vez ordenados sobre a cadeia que está que está servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam em seqüência e formam uma cadeia complementar dobre cada uma das cadias da molécula original. Assim, uma molécula de DNA reproduz duas moléculas idênticas a ela. A ação da enzima DNA polimerase Diversos aspectos da duplicação do DNA já foram desvendados pelos cientistas. Hoje, sabe-se que há diversas enzimas envolvidas nesse processo. Certas enzimas desemparelham as duas cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas que unem os nucleotídeos entre si. A enzima que promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida como DNA polimerase, pois sua função é construir um polímero (do grego poli, muitas, e meros, parte) de nucleotídeos. DNA polimerase A mensagem do DNA é passada para o RNA O material genético representado pelo DNA contém uma mensagem em código que precisa ser decifrada e traduzida em proteínas, muitas das quais atuarão nas reações metabólicas da célula. A mensagem contida no DNA deve, inicialmente, ser passada para moléculas de RNA que, por sua vez, orientarão a síntese de proteínas. O controle da atividade celular pelo DNA, portanto, é indireto e ocorre por meio da fabricação de moléculas de RNA, em um processo conhecido como transcrição. RNA: Uma Cadeia (Fita) Simples As moléculas de RNA são constituídas por uma seqüência de ribonucleotídeos, formando uma cadeia (fita) simples. Existem três tipos básicos de RNA, que diferem um do outro no peso molecular: o RNA ribossômico, representado por RNAr (ou rRNA), o RNA mensageiro, representado por RNAm (ou mRNA) e o RNA transportador, representado por RNAt (ou tRNA). O RNA ribossômico é o de maior peso molecular e constituinte majoritário do ribossomo, organóide relacionado à síntese de proteínas na célula. O RNA mensageiro é o de peso molecular intermediário e atua conjuntamente com os ribossomos na síntese protéica. O RNA transportador é o mais leve dos três e encarregado de transportar os aminoácidos que serão utilizados na síntese de proteínas. Transcrição da informação genética A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo) se inicia com a separação das duas fitas de DNA. Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a duplicação do DNA e a produção do RNA. As outras diferenças são: os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar ribose no lugar da desoxirribose; há a participação de nucleotídeos de uracila no lugar de nucleotídeos de timina. Assim, se na fita de DNA que está sendo transcrita aparecer adenina, encaminha-se para ela um nucleotídeo complementar contendo uracila; Imaginando um segmento hipotético de um filamento de DNA com a seqüência de bases: DNA- ATGCCGAAATTTGCG O segmento de RNAm formado na transcrição terá a seqüência de bases: RNA- UACGGCUUUAAACGC Em uma célula eucariótica, o RNAm produzido destaca-se de seu molde e, após passar por um processamento, atravessa a carioteca e se dirige para o citoplasma, onde se dará a síntese protéica. Com o fim da transcrição, as duas fitas de DNA seu unem novamente, refazendo-se a dupla hélice. O código genético A mensagem genética contida no DNA é formada por um alfabeto de quatro letras que correspondem aos quatro nucleotídeos: A, T, C e G. Com essas quatros letras é preciso formar “palavras” que possuem o significado de “aminoácidos”. Cada proteína corresponde a uma “frase” formada pelas “palavras”, que são os aminoácidos. De que maneira apenas quatro letras do alfabeto do DNA poderiam ser combinadas para corresponder a cada uma das vinte “palavras” representadas pelos vinte aminoácidos diferentes que ocorrem nos seres vivos. Uma proposta brilhante sugerida por vários pesquisadores, e depois confirmada por métodos experimentais, foi a de que cada três letras (uma trinca de bases) do DNA corresponderia uma “palavra”, isto é, um aminoácido. Nesse caso, haveria 64 combinações possíveis de três letras, o que seria mais do que suficiente para codificar os vinte tipos diferentes de aminoácidos (matematicamente, utilizando o método das combinações seriam, então, 4 letras combinadas 3 a 3, ou seja, 43 = 64 combinações possíveis). O código genético do DNA se expressa por trincas de bases, que foram denominadas códons. Cada códon, formado por três letras, corresponde a um certo aminoácido. A correspondência entre o trio de bases do DNA, o trio de bases do RNA e os aminoácidos por eles especificados constitui uma mensagem em código que passou a ser conhecida como “código genético”. Mas, surge um problema. Como são vinte os diferentes aminoácidos, há mais códons do que tipos de aminoácidos! Deve-se concluir, então, que há aminoácidos que são especificados por mais de um códon, o que foi confirmado. A tabela abaixo, especifica os códons de RNAm que podem ser formados e os correspondentes aminoácidos que especificam. Dizemos que o código genético é universal, pois em todos os organismos da Terra atual ele funciona da mesma maneira, quer seja em bactérias, em uma cenoura ou no homem. O códon AUG, que codifica para o aminoácido metionina, também significa início de leitura, ou seja, é um códon que indica aos ribossomos que é por esse trio de bases qe deve ser iniciada a leitura do RNAm. Note que três códons não especificam nenhum aminoácido. São os códons UAA, UAG e UGA, chamados de códons e parada durante a “leitura” (ou stop códons) do RNA pelos ribossomos, na síntese protéica. Diz-se que o código genético é degenerado porque cada “palavra” (entenda-s e aminoácido) pode ser especificada por mais de uma trinca. Tradução: Síntese de Proteínas Tradução é o nome utilizado para designar o processo de síntese de proteínas. Ocorre no citoplasma com a participação, entre outros, de RNA e de aminoácidos. Quem participa da síntese de proteínas? Cístron (gene) é o segmento de DNA que contém as informações para a síntese de um polipeptídeo ou proteína. O RNA produzido que contém uma seqüência de bases nitrogenadas transcrita do DNA é um RNA mensageiro. No citoplasma, ele será um dos componentes participantes da síntese de proteínas, juntamente com outros dois tipos de RNA, todos de fita simples e produzidos segundo o mesmo processo descrito para o RNA mensageiro: RNA ribossômico, RNAr. Associando-se a proteínas, as fitas de RNAr formarão os ribossomos, orgânulos responsáveis pela leitura da mensagem contida no RNA mensageiro; RNAs transportadores, RNAt. Assim chamados porque serão os responsáveis pelo transporte de aminoácidos até o local onde se dará a síntese de proteínas junto aos ribossomos. São moléculas de RNA de fita simples, de pequeno tamanho, contendo, cada uma, cerca de 75 a 85 nucleotídeos. Cada fita de RNAt torce-se sobre si mesma, adquirindo o aspecto visto na figura abaixo. Duas regiões se destacam em cada transportador: uma é o local em que se ligará o aminoácido a ser transportado e a outra corresponde ao trio de bases complementares (chamado anticódon) do RNAt, que se encaixará no códon correspondente do RNAm. Anticódon é o trio de bases do RNAt, complementar do códon do RNAm. RNA - Tradução passo a passo A tradução é um processo no qual haverá a leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribosomo, decodificando a linguagem de ácido nucléico para a linguagem de proteína. Cada RNAt em solução liga-se a um determinado aminoácido, formando-se uma molécula chamada aminoacil-RNAt, que conterá, na extremidade correspondente ao anticódon, um trio de códon do RNAm. Para entendermos bem este processo, vamos admitir que ocorra a síntese de um peptídeo contendo apenas sete aminoácidos, o que se dará a partir da leitura de um RNAm contendo sete códons (21 bases hidrogenadas). A leitura (tradução) será efetuada por um ribossomo que se deslocará ao longo do RNAm. Esquematicamente na síntese protéica teríamos: Um RNAm, processado no núcleo, contendo sete códons (21 bases hidrogenadas) se dirige ao citoplasma. No citoplasma, um ribossomo se liga ao RNAm na extremidade correspondente ao início da leitura. Dois RNAt, carregando os seus respectivos aminoácidos (metionina e alanina), prendem-se ao ribossomo. Cada RNAt liga-se ao seu trio de bases (anticódon) ao trio de bases correspondentes ao códon do RNAm. Uma ligação peptídica une a metionina à alanina. O ribossomo se desloca ao longo do RNAm. O RNAt que carregava a metionina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido leucina, une o seu anticódon ao códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica é feita entre a leucina e a alanina. O ribossomo novamente se desloca. O RNAt que carregava a alanina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido ácido glutâmico encaixa-se no ribossomo. Ocorre a união do anticódon desse RNAt com o códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica une o ácido glutâmico à leucina. Novo deslocamento do ribossomo. O quinto RNAt, carregando a aminoácido glicina, se encaixa no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica da glicina com o ácido glutâmico. Continua o deslocamento do ribossomo ao longo do RNAm. O sexto RNAt, carregando o aminoácido serina, se encaixa no ribossomo. Uma liogação peptídica une a serina à glicina. Fim do deslocamento do ribossomo. O último transportador , carregando o aminoácido triptofano, encaixa-se no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica do triptofano com a serina. O RNAt que carrega o triptofano se separa do ribossomo. O mesmo ocorre com o transportador que portava a serina. O peptídeo contendo sete aminoácidos fica livre no citoplasma. Claro que outro ribossomo pode se ligar ao RNAm, reiniciando o processo de tradução, que resultará em um novo peptídio. Perceba, assim, que o RNAm contendo sete códons (21 bases nitrogenadas) conduziu a síntese de um peptídeo formado por sete aminoácidos. Os polirribossomos Em algumas células, certas proteínas são produzidas em grande quantidade. Por exemplo, a observação de glândulas secretoras de certos hormônios de natureza protéica (que são liberados para o sangue, indo atuar em outros órgãos do mesmo organismo) mostra, em certos locais, uma fileira de ribossomos efetuando a leitura do mesmo RNA mensageiro. Assim, grandes quantidades da mesma proteína são produzidas. Ao conjunto de ribossomos, atuando ao longo se um RNAm, dá-se o nome de polirribossomos. Possíveis destinos das proteínas O RNAm, ao sair do nucleo pode seguir dois destinos: Ser traduzido nos ribossomos do retículo endoplasmático rugoso - e esta proteína será exportada para fora da célula passando pelo Golgi e saindo por exocitose em forma de vesículas, Ou será traduzido nos ribossomas livres no citoplasma - esta proteína então permanecerá dentro da célula, executando alguma importante função. Ex. Dentro do Golgi, ou livre no citoplasma. Síntese de proteínas no núcleo celular? No núcleo de todas as células eucarióticas, a produção de RNA se da a partir do molde de uma fita do DNA. Então, o RNA sofre algumas alterações e segue para o citoplasma onde se associa aos ribossomos para a formação das proteínas. Acreditava-se que a síntese de proteínas (tradução) ocorresse somente no citoplasma, mas em recente trabalho publicado na prestigiada revista Science foi demonstrado que os elementos necessários à tradução se associam no núcleo, onde proteínas seriam formadas. Além disso os pesquisadores constataram que as estruturas responsáveis pela tradução estão em atividade no núcleo celular. Mutação Gênica Todos os dias as suas células produzem proteínas que contêm aminoácidos em uma certa seqüência. Imagine, por exemplo, que em um certo dia uma célula da epiderme de sua pele produza uma proteína diferente. Suponha também que essa proteína seja uma enzima que atue em uma reação química que leva a produção de um pigmento amarelo em vez do pigmento normalmente encontrado na pele, a melanina. Essa célula se multiplica e de repente aparece uma mancha amarelada em sua pele. Provavelmente essa proteína poderá ter sofrido uma alteração em sua seqüência de aminoácidos, tendo havido a substituição de um aminoácido por outro, o que acarretou uma mudança em seu mecanismo de atuação e, como conseqüência levou à produção de um pigmento de cor diferente. Agora, como a seqüência de aminoácidos em uma proteína é determinada pela ação de um certo gene que conduz à síntese do pigmento. Essa alteração na seqüência de bases na molécula de DNA constituinte do gene é que se chama de mutação gênica. O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirozinase que transforma o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a melanina. Esta doença ocorre em animais e nas plantas e é hereditária. A mutação e suas conseqüências Se a alteração na seqüência de aminoácidos na proteína não afetar o funcionamento da molécula e não prejudicar o organismo, de modo geral ela passa despercebida, é indiferente. Outras vezes, a alteração leva a um favorecimento. Imagine, por exemplo, que uma certa célula do seu intestino passe a produzir uma enzima chamada celulase, capaz de digerir a celulose dos vegetais que você come. provavelmente a mutação que levou a esse erro será vantajosa para você, que poderá eventualmente até alimentar-se de papel picado. Muitas vezes, porém, a mutação pode ser prejudicial. Na anemia falciforme, a substituição do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina, em uma das cadeias de hemoglobina, conduza a uma alteração na forma da proteína toda. Essa alteração muda o formato do glóbulo vermelho, que passa a ser incapaz de transportar oxigênio. Outra conseqüência, grave, é que hemácias com formato de foice grudam umas nas outras nos capilares sangüíneos, o que pode provocar obstruções no trajeto para os tecidos. As mutações são hereditárias Dependendo da célula em que a mutação ocorre, ela pode ser transmitida à descendência. Nas suposições que fizemos, relacionadas ao pigmento da pele e à enzima celulase, evidentemente que não ocorrerá a transmissão dos genes mutantes para os filhos. Trata-se de mutações somáticas, ou seja, ocorreram em células não envolvidas na confecção de gametas. Já a mutação que conduziu à anemia falciforme, deve ter ocorrido, no passado, em células da linhagem germinativa de algum antepassado. O gene anômalo, então sugerido, deve ter sido transportado por um gameta e daí se espalhou pela espécie humana. As causas das mutações De maneira geral, as mutações ocorrem como conseqüência de erro no processo de duplicação do DNA. Acontecem em uma baixíssima freqüência. Muitas delas, inclusive, são corrigidas por mecanismos especiais, como, por exemplo, a ação do gene p53 que evita a formação de tumores. Há, no entanto, certos agentes do ambiente que podem aumentar a taxa de ocorrência de erros genéticos. Entre esses agentes mutagênicos podemos citar: substâncias existentes no fumo, os raios X, a luz ultravioleta, o gás mostarda, ácido nitroso e algumas corantes existentes nos alimentos. Não é à toa que, em muitos países, é crescente a preocupação com a diminuição da espessura da camada do gás ozônio (O3), que circunda a atmosfera terrestre. Esse gás atua como filtro de luz ultravioleta proveniente do Sol. Com a diminuição da sua espessura, aumenta a incidência desse tipo de radiação, o que pode afetar a pele das pessoas. Ocorrem lesões no material genético, que podem levar a certos tipos de câncer de pele. www.sobiologia.com.br Digestão Nos seres unicelulares, todos os problemas de sobrevivência são resolvidos pela única célula. Nos pluricelulares, a execução de todas as tarefas relacionadas à sobrevivência é dificultada pelo grande número de células. Nem todas ficam próximas das fontes de alimento e oxigênio. A distância das células mais internas em relação ao meio ambiente é grande. A remoção das excretas passa a ser trabalhosa. A divisão do trabalho, exercida por diferentes tecidos e sistemas, passou a ser uma das principais características desses seres. A adaptação à vida pluricelular envolveu, então, a organização de diferentes sistemas, cada qual destinado a determinada tarefa, mas todos mantendo relações de interdependência a fim de exercerem eficazmente suas funções. Digestão: Quebra de Alimentos Digestão: é o processo de transformação de moléculas de grande tamanho, por hidrólise enzimática, liberando unidades menores que possam ser absorvidas e utilizadas pelas células. Dessa forma, proteínas, gorduras e carboidratos, por exemplo, são desdobrados em aminoácidos, ácidos graxos e glicerol, glicose e outros monossacarídeos, respectivamente. Dois tipos de digestão: Extra e Intracelular Nos protozoários, a digestão do alimento deve ser efetuada no interior da célula, caracterizando o processo de digestão intracelular. De modo geral, são formados vacúolos digestivos no interior dos quais a digestão é processada. Nos animais pluricelulares mais simples, como as esponjas, a digestão é exclusivamente intracelular e ocorre no interior de células especiais conhecidas como coanócitos e amebócitos. Nos celenterados e platelmintos, já existe uma cavidade digestiva incompleta, isto é, como uma única abertura - a boca. Nesses animais, mas o término ainda é intracelular. À medida que os grupos animais ficam mais complexos, a digestão ocorre exclusivamente na cavidade digestiva, ou seja, é totalmente extracelular. É o que acontece a partir dos nematelmintos, nos quais a eficiência do processo digestivo garante a fragmentação total do alimento na cavidade digestiva. Os resíduos alimentares não digeridos são eliminados pelos ânus. Os primeiros animais com cavidade digestiva completa (boca e ânus) pertencem ao grupo dos nematelmintos. No homem e em todos os vertebrados, a digestão é extracelular e ocorre inteiramente na cavidade do tubo digestório. Características do Sistema Digestório O tubo digestivo humano apresenta as seguintes regiões; boca, faringe, esôfago, estômago, intestino delgado, intestino grosso e ânus. A parede do tubo digestivo tem a mesma estrutura da boca ao ânus, sendo formada por quatro camadas: mucosa, submucosa, muscular e adventícia. Os dentes e a língua preparam o alimento para a digestão, por meio da mastigação, os dentes reduzem os alimentos em pequenos pedaços, misturando-os à saliva, o que irá facilitar a futura ação das enzimas. A língua movimenta o alimento empurrando-o em direção a garganta, para que seja engolido. Na superfície da língua existem dezenas de papilas gustativas, cujas células sensoriais percebem os quatro sabores primários: doce, azedo, salgado e amargo. A presença de alimento na boca, como sua visão e cheiro, estimula as glândulas salivares a secretar saliva, que contém a enzima amilase salivar ou ptialina, além de sais e outras substâncias. Saliva e peristaltismo A amilase salivar digere o amido e outros polissacarídeos (como o glicogênio), reduzindo-os em moléculas de maltose (dissacarídeo). Os sais, na saliva, neutralizam substâncias ácidas e mantêm, na boca, um pH levemente ácido (6, 7), ideal para a ação da ptialina. O alimento, que se transforma em bolo alimentar, é empurrado pela língua para o fundo da faringe, sendo encaminhado para o esôfago, impulsionado pelas ondas peristálticas (como mostra a figura a baixo), levando entre 5 e 10 segundos para percorrer o esôfago. Através dos peristaltismos, você pode ficar de cabeça para baixo e, mesmo assim, seu alimento chegará ao intestino. Entra em ação um mecanismo para fechar a laringe, evitando que o alimento penetre nas vias respiratórias. Quando a cárdia (anel muscular, esfíncter) se relaxa, permite a passagem do alimento para o interior do estômago. Estômago e suco gástrico No estômago, o alimento é misturado com a secreção estomacal, o suco gástrico (solução rica em ácido clorídrico e em enzimas (pepsina e renina). A pepsina decompõe as proteínas em peptídeos pequenos. A renina, produzida em grande quantidade no estômago de recém-nascidos, separa o leite em frações líquidas e sólidas. Apesar de estarem protegidas por uma densa camada de muco, as células da mucosa estomacal são continuamente lesadas e mortas pela ação do suco gástrico. Por isso, a mucosa está sempre sendo regenerada. Estima-se que nossa superfície estomacal seja totalmente reconstituída a cada três dias. O estômago produz cerca de três litros de suco gástrico por dia. O alimento pode permanecer no estômago por até quatro horas ou mais e se mistura ao suco gástrico auxiliado pelas contrações da musculatura estomacal. O bolo alimentar transforma-se em uma massa acidificada e semi-líquida, o quimo. Passando por um esfíncter muscular (o piloro), o quimo vai sendo, aos poucos, liberado no intestino delgado, onde ocorre a parte mais importante da digestão. Intestino delgado, suco pancreático e bile O intestino delgado é dividido em três regiões: duodeno, jejuno e íleo. A digestão do quimo ocorre predominantemente no duodeno e nas primeiras porções do jejuno. No duodeno atua também o suco pancreático, produzido pelo pâncreas, que contêm diversas enzimas digestivas. Outra secreção que atua no duodeno é a bile, produzida no fígado, que apesar de não conter enzimas, tem a importante função, entre outras, de transformar gorduras em gotículas microscópicas. O suco pancreático O pâncreas secreta o suco pancreático, uma solução alcalina formada por sais (dentre eles o bicarbonato de sódio), água e diversas enzimas, cujas principais são: tripsina e quimiotripsina, duas proteases que desdobrem as proteínas em peptídeos. Essas enzimas são liberadas pelo pâncreas na forma inativa de tripsinogênio e quimotripsinogênio, respectivamente; lipase pancreática, que atua na digestão de lipídios (triglicerídeos); amilase pancreática (ou amilopsina) que atua sobre o amido, transformando-o em maltose; diversas peptidases, que rompem ligações peptídicas existentes nos peptídeos formados na digestão de proteínas, levando à liberação de aminoácidos; nucleases, que digerem ácidos nucléicos. Bile: ação física na digestão dos lipídeos A bile é um líquido esverdeado produzido no fígado. Não contém enzimas digestivas. É rica em água e sais minerais de natureza alcalina. É armazenada na vesícula biliar, onde é concentrada para posterior liberação no intestino delgado. A ação da bile no processo digestivo é física. Age como um detergente e provoca a emulsificação das gorduras ao reduzir a tensão superficial existente entre as moléculas lipídicas. Isso promove a formação de gotículas, o que aumenta a superfície total de exposição dos lipídios, favorecendo, assim, a ação das lípases. O suco entérico O suco entérico (ou intestinal) é produzido pelas células da parede do intestino delgado.  Em sua composição, existem muco e enzimas que deverão completar a digestão dos alimentos. As principais enzimas presentes são: sacarase, que atua na digestão da sacarose, liberando glicose e frutose; lactase, que atua na lactose (dissacarídeo presente no leite), desdobrando-a em galactose e glicose; maltase, que atua nas moléculas de maltose formadas na digestão prévia doa amido, liberando moléculas de glicose; nucleotidases, que atuam nos nucleotídeos formados na digestão dos ácidos nucléicos, liberando pentoses, fosfatos e bases nitrogenadas; peptidases, que atuam nos peptídeos, levando à liberação de aminoácidos. Hormônios Durante a digestão, ocorre a formação de certos hormônios. Veja na tabela abaixo, os principais hormônios relacionados à digestão: Hormônio Fonte Estímulo Modo de ação Gastrina Estômago contato de alimentos protéicos com as paredes do estômago eastimula a secreção de suco gástrico e a contração da musculatura estomacal Secretina Intestino delgado contato do HCl estomacal com o duodeno estimula o pâncreas a produzir suco rico em bicarbonato e o fígado a secretar bile Colecistoquininaou Pancreozimina Intestino delgado contato de lipídios e aminoácidos na parede duodenal estimula a liberação de enzimas digestivas e liberação de bile no duodeno Enterogastrona Intestino delgado presença de gordura no intestino delgado inibe a secreção de suco gástrico bem como a motilidade do estômago Absorção de nutrientes no intestino delgado O álcool etílico, alguns sais e a água, podem ser absorvidos diretamente no estômago. A maioria dos nutrientes são absorvidos pela mucosa do intestino delgado, de onde passa para a corrente sanguínea. Aminoácidos e açúcares atravessam as células do revestimento intestinal e passam para o sangue, que se encarrega de distribuí-los a todas as células do corpo. O glicerol e os ácidos graxos resultantes da digestão de lipídios são absorvidos pelas células intestinais, onde são convertidos em lipídios e agrupados, formando pequenos grãos, que são secretados nos vasos linfáticos das vilosidades intestinais, atingindo a corrente sanguínea. Depois de uma refeição rica em gorduras, o sangue fica com aparência leitosa, devido ao grande número de gotículas de lipídios. Após uma refeição rica em açúcares, a glicose em excesso presente no sangue é absorvida pelas células hepáticas e transformada em glicogênio e sendo convertida em glicose novamente assim que a taxa de glicose no sangue cai. Absorção de água e de sais Os restos de uma refeição levam cerca de nove horas para chegar ao intestino grosso, onde permanece por três dias aproximadamente. Durante este período, parte da água e sais é absorvida. Na região final do cólon, a massa fecal (ou de resíduos), se solidifica, transformando-se em fezes. Cerca de 30% da parte sólida das fezes é constituída por bactérias vivas e mortas e os 70% são constituídos por sais, muco, fibras, celulose e outros não digeridos. A cor e estrutura das fezes são devido à presença de pigmentos provenientes da bile. Flora intestinal No intestino grosso proliferam diversos tipos de bactérias, muitas mantendo relações amistosas, produzindo as vitaminas K e B12, riboflavina, tiamina, em troca do abrigo e alimento de nosso intestino. Essas bactérias úteis constituem nossa flora intestinal e evitam a proliferação de bactérias patogênicas que poderiam causar doenças. Defecação O reto, parte final do intestino grosso, fica geralmente vazio, enchendo-se de fezes pouco antes da defecação. A distensão provocada pela presença de fezes estimula terminações nervosas do reto, permitindo a expulsão de fezes, processo denominado defecação. Resumo Suco digestivo Enzima pH ótimo Substrato Produtos Saliva Ptialina neutro polissacarídeos maltose Suco gástrico Pepsina ácido proteínas oligopeptídeos Suco pancreático Quimiotripsina Tripsina Amilopepsina Rnase Dnase Lipase alcalino alcalino alcalino alcalino alcalino alcalino proteínas proteínas polissacarídeos RNA DNA lipídeos peptídeos peptídeos maltose ribonucleotídeos desoxirribonucleotídeos glicerol e ácidos graxos Suco intestinal ou entérico Carboxipeptidase Aminopeptidase Dipeptidase Maltase Sacarase Lactase alcalino alcalino alcalino alcalino alcalino alcalino oligopeptídeos oligopeptídeos dipeptídeos maltose sacarose lactose aminoácidos aminoácidos aminoácidos glicose glicose e frutose glicose e galactose Digestão comparada Os mamíferos necessitam de uma dieta nutritiva e abundante pois os custos metabólicos da manutenção de temperatura são muito elevados, mas de acordo com o regime alimentar, o tubo digestivo pode apresentar adaptações específicas. Nos carnívoros o aparelho digestivo é simples pois as proteínas, lípidios e sais minerais que se encontram na carne não necessitam de digestão especializada. Nos onívoros o estômago é um saco de paredes musculosas e com glândulas produtoras de ácido clorídrico e enzimas. A parede do estômago não é destruída por estes fluidos devido à proteção da mucina, outra secreção gástrica. As plantas contêm glícidios complexos, como a celulose. Assim, nos herbívoros o intestino é proporcionalmente maior, pois os vegetais são menos nutritivos e de digestão difícil. Dado que nenhum vertebrado produz enzimas capazes de hidrolisar este polissacárideo, muitos herbívoros albergam bactérias em diversos compartimentos, nomeadamente no ceco ou no próprio estômago, que nesse caso é subcompartimentado: rúmen – onde se localizam as bactérias capazes de fermentar a celulose, que se reproduzem a uma taxa suficientemente elevada para compensar as que são "perdidas" com a deslocação do bolo alimentar. O conteúdo deste compartimento (bactérias e material vegetal) é regurgitado regularmente para a boca, quando o animal, num local seguro, mastiga demoradamente o alimento ingerido apressadamente; retículo - igualmente rico em bactérias fermentativas, recebe o bolo alimentar depois de remastigado na boca, permitindo uma maior área de ataque às celulases bacterianas; omaso - a pasta alimentar contendo enorme quantidade de bactérias fermentativas é "concentrada", devido à reabsorção de água; abomaso - compartimento correspondente ao estômago nos restantes mamíferos, secreta ácidos e proteases que completam a digestão da forma tradicional. Deste modo, estes animais ingerem maiores quantidades de alimentos, que permanecem muito tempo no tubo digestivo. Este método digestivo é muito eficiente para uma dieta pobre em proteínas, pois as próprias bactérias são igualmente digeridas tornando-se uma fonte de proteínas para o ruminante (uma vaca pode obter cerca de 100 g de proteínas por dia da digestão das suas bactérias endossimbióticas). Alguns herbívoros não ruminantes, como os coelhos e lebres, também contêm a sua própria flora fermentativa, geralmente em divertículos especializados - ceco. No entanto, como o ceco abre no intestino grosso a absorção de nutrientes digeridos pelos microrganismos é pouco eficaz e incompleta. Para o compensar, muitos destes animais ingerem as suas fezes - coprofagia. Existem geralmente dois tipos de fezes nestes casos, um composto exclusivamente por detritos e outro, que é ingerido diretamente do ânus, composto por material cecal, que irá então passar pelo estômago e intestino delgado, sendo os seus nutrientes absorvidos. O dióxido de carbono e o metano são produtos secundários do metabolismo fermentativo destas bactérias, podendo um ruminante típico (uma vaca, por exemplo) produzir até 400 litros de metano por dia. Este fato torna o gado doméstico a segunda mais importante causa do efeito de estufa na Terra (logo após a indústria). O tamanho do animal é decisivo no tipo de dieta, e, logo, no tipo de sistema digestivo que irá apresentar. Nos pequenos mamíferos a razão área/volume é elevada, significando que perdem grande quantidade de calor para o meio. Assim, devem apresentar grandes necessidades calóricas e metabolismo elevado. Como não poderão tolerar uma digestão lenta como a dos herbívoros, os mamíferos com menos de 500 g são quase todos insetívoros. Pelo contrário, os mamíferos de maior porte geram mais calor e perdem menos calor, tolerando um processo de recolha de alimento mais demorado (carnívoros que atacam presas de grande porte) ou uma digestão lenta (herbívoros). Além disso, animais com mais de 500 g não conseguiriam recolher uma quantidade de insetos suficiente durante o dia. A única exceção são os mamíferos que se alimentam de grandes quantidades de insetos coloniais (formigas ou térmitas). O tubo digestivo humano pode ser considerado típico da classe dos mamíferos. O alimento introduzido na boca progride no tubo pelos movimentos peristálticos involuntários. Embora a digestão se inicie na boca, é no estômago e intestino delgado que ela se processa, com intervenção de grande variedade de enzimas. Estas são produzidas por glândulas gástricas e intestinais, além de órgãos anexos como as glândulas salivares, pâncreas e fígado (a bílis não apresenta, no entanto, enzimas).  A absorção é facilitada pela presença no intestino delgado de pregas cobertas com vilosidades intestinais em forma de dedo de luva, cujas células epiteliais ainda apresentam microvilosidades. Todo este conjunto aumenta grandemente a área de contato entre os alimentos e a parede, facilitando a absorção, que se realiza por difusão ou por transporte ativo. Animal Habitat Tubo digestivo Compartimentos Órgãos anexos Tipo de digestão Platelmintes Água doce Incompleto Cavidade gastrovascular - Intra e extracelular Anelídeos Aquático ou terrestre Completo Faringe, esôfago, papo, moela, intestino com tiflosole - Extracelular Insetos Terrestre Completo Faringe, esôfago, papo, estômago, intestino e reto Glândulas salivares, cecos gástricos Extracelular Peixes cartilaginosos Água salgada Completo Faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso Glândulas salivares, fígado e pâncreas Extracelular Peixes ósseos Aquático Completo Faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso Fígado e pâncreas Extracelular Anfíbios Água doce e terrestre Completo Faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso Fígado e pâncreas Extracelular Répteis Terrestre Completo Faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso Glândulas salivares, fígado e pâncreas Extracelular Aves Terrestre Completo Faringe, esôfago, papo, proventrículo, moela, intestino delgado e intestino grosso Glândulas salivares, cecos intestinais, fígado e pâncreas Extracelular Mamíferos Aquático ou terrestre Completo Faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso Glândulas salivares, cecos intestinais, fígado e pâncreas Extracelular A necessidade de sais Minerais Cada vez mais fica evidente a importância  de certos elementos químicos e substâncias minerais para o metabolismo humano. A tabela abaixo resume os principais elementos químicos necessários ao organismo humano. Dentre eles, os macronutrientes são os que utilizamos em grande quantidade, enquanto os micronutrientes, em pequenas quantidades. Macronutrientes Elementos Fontes principais Funções principais Cálcio Leite, ovos, verduras, cereais integrais. Fortalecer ossos e dentes; atuar na coagulação do sangue e na contração muscular. Cloreto (íon Cl-) Carne, sal de cozinha. Atuar na digestão (componente do HCl do suco gástrico) e na condução nervosa. Magnésio Verduras, Carnes, Cereais integrais, leite, legumes. Auxiliar do trabalho de muitas enzimas. Fósforo Ovos, carnes, cereais integrais. Constituintes dos ácidos nucléicos e do ATP, constituinte dos ossos, juntamente com o cálcio. Potássio Carnes, cereais integrais, frutas, ovos e verduras. Participar da condução nervosa e da contração muscular. Sódio Sal de cozinha, ovos, carnes, verduras. Participar da condução nervosa e da contração muscular. Enxofre Ovos, carnes e legumes. Participar de importantes aminoácidos; atuar como coenzima. Micronutrientes Elementos Fontes principais Funções principais Cromo Carnes, cereais integrais, levedura de cerveja. Atuar no metabolismo da glicose. Cobalto Carnes. Essencial para a síntese da Vitamina B12 e para a formação de glóbulos vermelhos. Cobre Fígado, peixes, cereais integrais, carnes em geral. Produção de hemoglobina, ativador de muitas enzimas. Iodeto (Íon I) Peixes, mariscos. Componente dos hormônios tireoidianos. Fluoreto (Íon F) Água de abastecimento. Fortalecer os dentes e prevenir as cáries. Manganês Vísceras, cereais integrais, legumes, café, chás. Ativador de muitas enzimas. Molibdênio Vísceras, verduras, cereais integrais, legumes. Essencial para o funcionamento de algumas enzimas. Selênio Carnes, frutos do mar, ovos, cereais integrais. Participar do metabolismo de gorduras. Ferro Fígado, carnes, verduras, ovos, cereais integrais. Constituintes da hemoglobina. Zinco Fígado, peixes, mariscos. Participar do metabolismo da insulina. Vitaminas As vitaminas são substâncias utilizadas em pequenas doses pelo metabolismo celular. Quase sempre atuam como coenzimas de importantes sistemas enzimáticos do nosso metabolismo. Como não as produzimos - a exceção é a vitamina D, que depende, para sua síntese, de exposição ao Sol, é preciso obtê-las dos alimentos que consumimos, frequentemente crus, uma vez que algumas são muito sensíveis a altas temperaturas, que provocam a sua inativação. As vitaminas de utilização mais frequentes são divididas em dois grupos: Lipossolúveis, cuja absorção pelo intestino é facilitada pela existência de lipídios na alimentação. São as vitaminas A, D, E e K; Hidrossolúveis, as que são absorvidas em solução aquosa. São as vitaminas do complexo B e a vitamina C. Vitaminas Principais Fontes Doenças de Carência A (Retinol ou Axeroftol) Vegetais verdes e amarelos; óleo de fígado de peixes; gema de ovo; leite. Hemeralopia (cegueira noturna), xeroftalmia (cegueira total por ressecamento da córnea), pele seca e escamosa, diminuição da resistência a infecções. D (Calciferol) Óleo de fígado de peixes; gema de ovo; produzida na pele pela ação de raios solares. Raquitismo (encurvamento de ossos por deficiência de cálcio). E (Alfatocoferol) Vegetais verdes; óleos vegetais; cereais; fígado bovino. Anemia (diminuição de glóbulos vermelhos no sangue) K (Naftoquinona) Vegetais verdes; produzida por bactérias no intestino. Enfraquecimento do processo de coagulação sanguínea, levando à hemorragia. B¹ (Tiamina) Cereais; legumes; nozes, fígado bovino. Beribéri (fraqueza e inflamação dos nervos) B² (Riboflavina) Leite; hortaliças; ovo; queijo. Rachamento da pele; deficiência visual. B³ (Niacina ou nicotinamida) Carne; cereais; peixes; levedura. Pelagra (diarréia e lesões cutâneas) B6 (Piridoxina) Cereais; gema de ovo; fígado bovino. Anemia; convulsões (contrações musculares agitadas e desordenadas independentes da vontade). B¹² (Cianocobalamina) Fígado bovino; ovos; leite; carnes; peixes; ostras. Anemia; lesões do sistema nervoso. C (Ácido ascórbico) Frutos cítricos e outros (tomate, acerola, camu-camu); batata; hortaliças. Escorbuto (hemorragias internas e edemas articulares); gengivite; hemorragias nasais. Biotina Fígado bovino; leite; cereais; levedura; produzidas por bactérias intestinais. Fadiga; depressão; náuseas; lesões cutâneas. Ácido fólico Hortaliças; germe de trigo; frutos; levedura; fígado bovino. Anemia Ácido pantotênico Carne; cereais; ovos; legumes; levedura; nozes. Lesões dos sistemas nervoso e digestivo. Problemas da digestão Indigestão é uma perturbação das funções digestivas. É muito difícil encontrar uma pessoa que alguma vez não teve indigestão, sendo que para a maioria das pessoas não passa de um incômodo passageiro. No entanto, para algumas pessoas os sintomas da indigestão podem ser tão severos que interferem na atividade diária, prejudicando a qualidade de vida. Na indigestão breve, podemos nos sentir estufados depois de uma refeição opulenta, daí sentirmos certo alívio depois de eliminarmos alguns "arrotos". Uma parte do ar arrotado provém do próprio ar engolido e uma outra parte, significativa, resulta das reações químicas nos estômago e também da ingestão de bebidas gaseificadas. Uma indigestão mais persistente pode ocasionar graves problemas de saúde que estão ligados à produção excessiva de ácido pelo estômago. Assim, se "a válvula" que separa o esôfago do estômago estiver com problema, o suco produzido pelo estômago pode subir para o esôfago, provocando sensação de "queimação", que pode se irradiar até a garganta. À noite, esse fato costuma ser um problema, pois prejudica o descanso. O refluxo constante de ácido e pepsina no esôfago pode provocar uma inflamação conhecida como esofagite. Além disso, a indigestão mais persistente pode ocasionar uma doença muito disseminada na população, a úlcera Úlcera As úlceras são rupturas na superfície de um órgão ou tecido inflamado ou não. Normalmente, aparecem na parede do estômago, é a doença mais comum do aparelho digestivo. Desenvolve-se em forma de uma cratera esbranquiçada com uma orla avermelhada e áspera. Podem ser rasas ou profundas, do tamanho de uma moeda. Pode ser provocada pelo desequilíbrio entre a ação do ácido e a proteção da mucosa que reveste o órgão. Seu sintoma mais comum é a dor que aparece aproximadamente de uma a três horas depois das refeições, todos os dias e no mesmo horário. Esta dor pode sumir, mas isso não quer dizer que esta cicatrizou, pois a qualquer momento a dor volta sob forma intensa. A úlcera pode ser descoberta através de exames de raios-X, endoscopia ou gastroscopia. Pode ainda combinar a biópsia ao exame de gastroscopia para verificar a presença ou não de câncer estomacal. A alimentação de uma pessoa ulcerosa deve ser feita em três pequenas refeições seguidas de refeições leves nos intervalos e antiácidos evitando sempre os alimentos que estimulam a produção de ácido. O tratamento é feito com antiácidos, antibióticos e com reeducação alimentar. O repouso é um fator importante no tratamento, pois evita o estresse, o cansaço, as tensões e ajuda o estômago a não empurrar os vasos sanguíneos. Em casos graves, a cirurgia é necessária. Entre metade e um terço da população mundial é portadora da bactéria Helicobacter pylory, uma bactéria lenta que infecta alguns estômagos e pode provocar úlceras e câncer neste local. Para podermos prevenir a doença devemos tomar alguns cuidados alimentares, por exemplo: diminuir frituras (dar preferência aos cozidos, assados ou grelhados) e alimentos gordurosos em geral, carne vermelha, café, chás e bebidas alcoólicas em demasia; nas saladas, diminuir ou evitar pimenta, sal e vinagre; reduzir a ingestão de líquidos às refeições Circulação As células de todos os seres vivos precisam receber nutrientes e eliminar os resíduos de seu metabolismo. Nos animais mais complexos e que possuem sistemas especializados no transporte de inúmeras substâncias, há um coração que bombeia o líquido circulante para as células com uma determinada frequência. O líquido circulante pode ser incolor, chamado de hemolinfa, presente nos insetos, ou colorido e neste caso recebe o nome de sangue. A cor é determinada pela existência de pigmentos, como é o caso da hemoglobina presente em muitos invertebrados e em todos os vertebrados, que contêm átomos de ferro responsáveis pela coloração avermelhada do sangue. Como se dá a circulação nos diferentes filos animais. Filo Como é a circulação Poríferos Circulação de água pelo átrio, amebócitos móveis na camada gelatinosa da parede do corpo. Cnidários Cavidade gastrovascular - digestão de alimento e circulação de água e substâncias dissolvidas. Platelmintos Cavidade digestiva ramificada (cavidade gastrovascular). Anelídeos em diante Sistema circulatório - vasos favorecem o fluxo contínuo de material dissolvido em água. Os dois tipos de sistemas circulatórios Nos animais, há dois tipos de sistema circulatório: sistema aberto e sistema fechado. No sistema circulatório aberto, o líquido bombeado pelo coração periodicamente abandona os vasos e cai em lacunas corporais. Nessas cavidades, as trocas de substâncias entre o líquido e as células são lentas. Vagarosamente, o líquido retorna para o coração, que novamente o bombeias para os tecidos. Esse sistema é encontrado entre os artrópodes e na maioria dos moluscos. A lentidão de transporte de materiais é fator limitante ao tamanho dos animais. Além disso, por se tratar de um sistema aberto, a pressão não é grande, suficiente apenas para o sangue alcançar pequenas distâncias. O gafanhoto possui circulação aberta No sistema fechado, o sangue nunca abandona os vasos. No lugar das lacunas corporais, existe uma grande rede de vasos de paredes finas, os capilares, pelos quais ocorrem troca de substâncias entre o sangue e os tecidos. Nesse tipo de sistemas, o líquido circulante fica constantemente em movimento, a circulação é rápida. A pressão desenvolvida pela bomba cardíaca é elevada e o sangue pode alcançar grandes distâncias. O tamanho dos animais pode ser maior. Esse tipo de sistema circulatório é encontrado nos anelídeos, em alguns moluscos ágeis (lulas e polvos) e em todos os vertebrados. Circulação fechada de um anelídeo. A circulação humana No ser humano, como em todos os mamíferos, a circulação é feita através de um sistema fechado de vasos sanguíneos, cujo núcleo funcional é o coração. A circulação é responsável pela disseminação de alimentos e de oxigênio e retirada dos restos formados pelas atividades celulares, esse trabalho é executo pelo sangue. Coração Humano - Tamanho: aproximadamente o de um punho fechado. - Peso: cerca de 300 gramas. - Número de batimentos cardíacos por minuto: bate ente 72 e 80 vezes/min. - Função: mantém uma corrente constante de sangue venoso para os pulmões e outra de sangue arterial para as diferentes partes do corpo. O coração é um músculo oco, de fibras estriadas, revestido externamente pelo pericárdio (serosa) e dividido por um septo vertical em duas metades. Cada metade consiste de duas câmaras: 1 aurícula superior e 1 ventrículo inferior. Entre cada câmara há uma válvula, a tricúspide do lado direito do coração e a bicúspide ou mitral, do lado esquerdo. Estas válvulas abrem-se em direção aos ventrículos durante a contração das aurículas e, em seguida, fecham-se, impedindo o refluxo do sangue. Na aurícula direita chegam às veias cavas superior e inferior e na aurícula esquerda, as quatro veias pulmonares. Do ventrículo direito sai a artéria pulmonar e do ventrículo esquerdo sai a artéria aorta. Em cada contração, o sangue é bombeado, com certa pressão, para o interior dos vasos sanguíneos (artérias, arteríola, capilares vênulas e veias). O coração funciona como uma bomba e seu trabalho resulta na circulação do sangue no organismo. Esse trabalho é possível graças à presença de uma musculatura cardíaca chamada miocárdio. Quando o coração se relaxa (diástole), enche-se de sangue, que chega através das veias; ao contrair os vasos, artérias, o sangue é levado para todo o organismo. Os movimentos cardíacos: Sístole e Diástole A contração ventricular é conhecida como sístole e nela ocorre o esvaziamento dos ventrículos. O relaxamento ventricular é conhecido como diástole e é nessa fase que os ventrículos recebem sangue dos átrios. A contração ventricular força, então, a passagem de sangue para as artérias pulmonar e aorta, cujas válvulas semilunares (três membranas em forma de meia lua) se abrem para permitir a passagem de sangue. Uma vez no interior desses vasos, o retorno do sangue (refluxo) para os ventrículos a partir das artérias aorta e pulmonar é evitado pelo súbito fechamento dessas mesmas válvulas. O sangue Os glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas são como as peças de um carro. Cada um tem uma função definida. Os glóbulos vermelhos levam oxigênio. Os brancos combatem infecções, ou seja, vírus e bactérias que atacam o corpo e nos deixam doentes. E as plaquetas ficam responsáveis por parar os sangramentos, como quando alguém faz um corte na mão - ou seja, a plaqueta ajuda na coagulação do sangue. Os três estão misturados numa substância líquida chamada plasma. Um homem tem em média 5 milhões de glóbulos vermelhos por milímetro cúbico de sangue. O sangue não anda só por avenidas. Existem também as ruas, que são as vênulas e as arteríolas - veias e artérias menores. E ainda há ruazinhas chamadas de vasos capilares. Tudo isso porque o sangue tem que chegar em cada pequeno quarteirão do nosso corpo, na mais remota periferia. Olhe para sua mão: tem um monte de veias e artérias debaixo da pele. É assim no seu corpo inteiro. Por isso, quando você leva um corte - não importa onde seja - sempre sai sangue.  Tudo bem, o sangue está por todo o corpo. Mas quanto sangue, exatamente? Depende do tamanho da pessoa. Um adulto tem cinco litros, em média. Características dos vasos As artérias: Sua função é transportar sangue oxigenado sob uma pressão elevada aos tecidos, por esta razão as artérias têm paredes vasculares fortes e o sangue flui rapidamente nelas. As artérias são tubos expansíveis que têm três capas: Interna ou íntima: formada por tecido endotelial. Média: composta principalmente por fibras elásticas. Externa ou adventícia: composta principalmente por tecido fibroso. Pela presença do tecido elástico as artérias respondem de forma passiva à pressão do sangue contido. O tecido elástico perde a flexibilidade com a velhice e então as artérias tendem a encolher-se, tornando-se tortas e endurecidas, o que faz com que a pressão se modifique. As arteríolas: São as últimos partes do sistema arteriolar. Sua estrutura é similar às artérias, sendo a capa média principalmente muscular, pelo que se espera que haja mudanças ativas e não passivas em seu calibre. Portanto a quantidade de sangue que chega à camada capilar pode aumentar ou diminuir em resposta às necessidades dos tecidos e, às vezes, em resposta à atividade emocional. Por exemplo: a palidez provocada pelo medo, a frieza das mãos devida à apreensão ou o rubor facial ante a vergonha. Os capilares: Os capilares são compostos de uma só capa: o endotélio. Em média, não medem mais do que 1mm de comprimento e servem de conexão entre arteríolas e vênulas. A função dos capilares é intercambiar líquidos, nutrientes, eletrólitos, hormônios e outras substâncias entre o sangue e o líquido intersticial ou tissular. Para esta função as paredes capilares são muito finas e permeáveis às moléculas pequenas. As vênulas e veias: As vênulas recolhem o sangue dos capilares. Estas se unem para formar veias. Possuem três capas como as artérias, porém mais finas, especialmente a capa média. A pressão nelas é mais baixa em comparação com as artérias. As veias atuam como condutoras para o transporte do sangue dos tecidos até o coração mas, de forma igualmente importante, servem como reserva fundamental do sangue. As veias têm um calibre muito maior do que as artérias, sendo seu fluxo muito mais lento. Estas devolvem ao coração o sangue contra a gravidade e, por isso, têm válvulas que fomentam o fluxo de retorno venoso ao coração. A congestão venosa que se sente nos pés quentes e cansados ao fim de um dia movimentado diminui colocando-se os pés em posição mais alta do que o tronco. A pequena circulação A artéria pulmonar parte do ventrículo direito e se bifurca logo em artéria pulmonar direita e artéria pulmonar esquerda, que vão aos respectivos pulmões. Uma vez dentro dos pulmões, ambas se dividem em tantos ramos quantos são os lobos pulmonares; depois uma posterior subdivisão ao nível dos lóbulos pulmonares, estes se resolvem na rede pulmonar. As paredes dos capilares são delgadíssimas e os gases respiratórios podem atravessá-las facilmente: o oxigênio do ar pode assim passar dos ácinos pulmonares para o sangue; ao contrário, o anidrido carbônico abandona o sangue e entra nos ácinos pulmonares, para ser depois lançado para fora. Aos capilares fazem seguimento as vênulas que se reúnem entre si até formarem as veias pulmonares. Estas seguem o percurso das artérias e se lançam na aurícula esquerda. A artéria pulmonar contém sangue escuro, sobrecarregado de anidrido carbônico (sangue venoso). As veias pulmonares contêm, contrariamente, sangue que abandonou o anidrido carbônico e se carregou de oxigênio, tomando a cor vermelha (sangue arterial). A grande circulação A aorta, ponto de início da grande circulação, parte do ventrículo esquerdo. Forma um grande arco, que se dirige para trás e para a esquerda, segue verticalmente para baixo, seguindo a coluna vertebral, atravessa depois o diafragma e penetra na cavidade abdominal. Ao fim do seu trajeto, a aorta se divide nas duas artérias ilíacas, que vão aos membros inferiores. Da aorta se destacam numerosos ramos que levam o sangue a várias regiões do organismo. Da aorta partem as artérias subclávias que vão aos membros superiores e as artérias carótidas que levam o sangue à cabeça. Da aorta torácica partem as artérias bronquiais, que vão aos brônquios e aos pulmões, as artérias do esôfago e as artérias intercostais. Órgãos dos sentidos Há várias maneiras de classificar os órgãos dos sentidos. Uma delas leva em conta a localização dos estímulos: Receptores de contato: informam a respeito de estímulos que incidem sobre a superfície do organismo. São enquadrados nesse tipo os receptores de pressão (tácteis), térmicos (termorreceptores) e químicos (quimiorreceptores); Receptores de distância: informam a respeito de estímulos que se desenvolvem sem estarem em contato direto com o organismo: luz, som e alguma substância química (olfato) Proprioceptores: os que fornecem informações a respeito do próprio organismo (equilíbrio, postura, dor, etc). Quanto aos proprioceptores, é importante lembrar a existência de receptores desse tipo em vertebrados e invertebrados. Receptores de contato Formados por células espalhadas ou localizadas, recebem estímulos específicos de pressão, térmicos e químicos, enviando-os a centros superiores de comando do organismo. A língua de muitos vertebrados possui grupos de células, organizadas em papilas gustativas (ou gustatórias), responsáveis pelo reconhecimento do sabor de determinadas substâncias, evidentemente em solução aquosa. Receptores de distância Os receptores olfativos O epitélio olfativo localizado nas fossas nasais da maioria dos vertebrados, por exemplo, é dotado de células especializadas na captação de odores de vários tipos, mesmo em concentrações muito pequenas. Há dois tipos de materiais no ambiente: os que desprendem partículas (como as rosas, os  perfumes, o pão quentinho sendo assado no forno) e outros que não (como o aço e o vidro). Essas particularidades fazem com que sintamos o cheiro das rosas, mas não do vidro. É isso mesmo: há coisas que cheiram e outros que não. No ar atmosférico, além de gases (oxigênio, nitrogênio, hélio, gás carbônico) há inúmeras partículas voláteis, mas nem todas estimulam o sentido da olfação (o sentido do "cheiro"). Podemos sentir em torno de 2000 a 4000 odores diferentes. O órgão da olfação localiza-se dentro do nariz e capta as substâncias químicas voláteis  do ar inspirado. Quando um determinado cheiro nos chama a atenção, o investigamos olfatoriamente, aumentando a frequência de inspirações curtas e dilatamos as narinas. Como as células olfatórias detectam as substâncias odoríferas? Os cílios das células olfatórias possuem moléculas receptoras especificas para determinadas moléculas odoríferas e quando ambos se encaixam, a célula sensorial gera impulsos elétricos (ou impulso nervoso). O sinal nervoso é enviado para o cérebro, onde, finalmente, a interpretação ocorre. A especificidade entre o receptor e molécula odorífera é tanta que a molécula d-carvona evoca o cheiro da semente de alcaravia (um tipo de cominho árabe) mas se ela for modificada para l-carvona, evocará o cheiro de hortelã! Como os impulsos nervosos chegam ao cérebro? Os impulsos olfatórios viajam pelo nervo olfatório e chegam ao cérebro através do bulbo olfatório. Mas é no córtex olfatório que as informações odoríferas são interpretadas, identificando o cheiro que entrou pelo nariz. As informações sensoriais são armazenadas pelo hipocampo para serem lembradas e também são enviadas ao hipotálamo para a organização de funções viscerais (procurar alimento se for cheiro de comida ou apresentar náuseas (ânsia) e até vomito se for carniça). Assim como toda experiência sensorial, a percepção olfativa desperta experiências emocionais e comportamentais. A experiência olfativa varia de uma pessoa para a outra e da concentração do odor. Por exemplo, João não sente cheiro nenhum e Maria pode ser extremamente sensível a uma grande variedade de odores. O cianido de hidrogênio (gás utilizado na tentativa de exterminação de judeus durante a Segunda Grande Guerra Mundial pelos nazistas) é um poderoso veneno: a cada 10 pessoas uma não consegue senti-lo. Ou seja, há pessoas com anosmia (déficit do sentido olfatório) para um determinado grupo de substâncias como pessoas daltônicas. Além disso, para cada grupo de odorantes a sensibilidade depende da concentração química: para sentir o éter etílico, é necessário uma concentração de 5,8 mg/litro mas para o  metil mercaptano bastam apenas 0,5 ng/litro. Essa substância é adicionada ao gás de cozinha para detectarmos um eventual vazamento! As frutas e as flores produzem ésteres que evocam seus cheiros típicos.  Ao cheirar uma banana madura, o seu epitélio olfatório estará decodificando o acetato de isoamila! E se estiver cheirando uma laranja, o éster acetato de octila! A indústria química produz vários flavorizantes (aromas artificiais) que são acrescentados na constituição de alimentos industrializados com a finalidade de estimular o sentido olfatório e gustativo do consumidor. Por que não sentimos o cheiro das coisas quando estamos resfriados? Você já deve ter ficado resfriado com o nariz ‘entupido’ e percebido que não está sentindo direito os cheiros e nem o gosto dos alimentos. Isto acontece porque os odorantes, não alcançam os receptores olfatórios, por causa da intensa secreção mucosa vindo das vias aéreas do trato respiratório. Se não é possível realizar a transformação do estimulo químico em sinal sensorial, a via olfatória não poderá ativar o córtex olfatório. Alem disso, quando a comida está dentro da boca, há liberação de partículas voláteis que chegam até o epitélio olfatório, através da comunicação que se dá entre a faringe e a cavidade nasal. Em outras palavras, o gosto do alimento não depende apenas do sentido gustativo mas também do seu aroma. Quando estamos resfriados, o aroma do alimento não alcança o epitélio olfatório, prejudicando a interpretação gustativa! Os receptores de luz Praticamente todos os animais possuem mecanismos para reconhecer luz. Poucos, porém, têm olhos. Na base qualquer estrutura receptora de estímulos luminosos, entretanto, existem pigmentos fotossensíveis que, ao serem atingidos por radiações de determinados comprimentos de onda, sofrem modificações energéticas, transmitindo-as a células sensitivas. Nos cnidários medusóides, encontram-se grupos de células dotadas de pigmentos que simplesmente reconhecem a existência de luz. A partir daí, na escala zoológica, observam-se estruturas cada vez mais complexas. Sempre que existe olho na escala animal, sua estrutura assemelha-se bastante à de um cálice voltado para o interior do corpo, sendo a superfície coberta pela epiderme ou cutícula. Qualquer olho funciona como uma máquina fotográfica. Na superfície interna do cálice existem células pigmentadas ligadas a sensitivas, que levam informações a centros superiores. De modo geral, na frente do olho existe uma córnea, membrana epitelial protetora e transparente. A seguir, há um músculo, a Iris, que funciona como se fosse um diafragma de máquina fotográfica. O orifício central é a pupila. A íris possui fibras musculares lisas dispostas em círculo e radialmente. O diâmetro da pupila é regulado pela ação conjunta desses músculos, de acordo com a luminosidade do ambiente, ajustando, assim, a quantidade de radiação luminosa que incide sobre a parte sensível do globo ocular. A variação do diâmetro da pupila regula a quantidade de luz que incide no interior do olho. Em seguida, vem uma lente, o cristalino, ligada a músculos que regulam a sua curvatura, o que é importante para o mecanismo de focalização de objetos. Junto com a córnea e com líquidos que existem no olho, essa lente constitui o meio a ser atravessado pela luz, no caminho em direção a uma camada contendo células pigmentadas, chamada retina. Na retina, dois tipos de células que contêm pigmentos em seu interior chamam a atenção: os cones e os bastonetes. Os bastonetes existem em maior quantidade na periferia da retina e são estimulados com luz de baixa intensidade. É frequente dizer que são usados para a visão no escuro e não registram cores. Os cones, por sua vez, ocorrem principalmente na região central da retina e seu estímulo depende de altas intensidades luminosas, reconhecem cores e diz-se que são células utilizadas quando há claridade. Quando os pigmentos são estimulados, eles geram modificações energéticas, que são transmitidas as células sensitivas, cujos prolongamentos se reúnem, formando o nervo óptico. Este conecta-se com o cérebro, conduzindo os impulsos para determinada área do lobo occipital, onde as informações são decodificadas e as imagens são reconhecidas. Observe que no ponto de onde sai o nervo óptico em direção ao cérebro não há bastonetes ou cones – portanto nesse local não há formação de imagens, sendo chamado de ponto cego. Os receptores auditivos Audição em peixes Os ouvidos dos peixes são embutidos nos ossos do crânio, um em cada lado da cabeça. São constituídos por um sáculo, um utrículo e três canais semicirculares. Por causa de sua localização são denominados ouvidos internos. As ondas sonoras transmitidas pela água atingem o corpo do peixe, propagando-se pelos ossos do crânio até o sáculo. As vibrações sonoras são transmitidas ao líquido que preenche o sáculo e, com isso, células sensoriais localizadas na parede do sacúolo são estimuladas. Os impulsos nervosos gerados nessas células são conduzidos pelo nervo auditivo até o encéfalo, que os interpreta como sons. A bexiga natatória também vibra em resposta a sons e pode transferir essas vibrações para o sáculo. Alguns peixes tem uma série de ossos estrategicamente dispostos, que conduzem as vibrações da bexiga natatória até o ouvido interno. Linha lateral Os ouvidos dos peixes captam apenas sons de alta frequência; sons de baixa frequência são percebidos por um conjunto de sensores localizados na linha lateral. A linha lateral consiste em uma série de poros interconectados por canais, dispostos sob a pele, nas laterais do corpo. No interior desses canais existem agrupamentos de células sensoriais ciliadas, que respondem à movimentação da água. Quando a água se move dentro dos canais, os pêlos sensoriais se dobram gerando impulsos nervosos que são enviados ao sistema nervoso central. Por meio das informações recebidas na linha lateral, um peixe detecta correntes de água e pequenas vibrações, relacionadas com a presença de obstáculos e de corpos em movimento, tais como predadores, presas etc. Audição dos anfíbios O ouvido interno dos anfíbios é semelhante ao dos peixes. Os anfíbios, porém, também possuem ouvido médio – um tubo cheio de ar que comunica a parede do sáculo com a superfície do corpo. A abertura exterior do ouvido médio é guarnecida pela membrana timpânica. No interior do ouvido médio dos anfíbios existe um pequeno osso cujas extremidades ficam presas à membrana timpânica e à parede do sáculo. Os sons fazem a membrana timpânica vibrar e, com isso, o ossículo do ouvido médio também vibra, transmitindo a vibração à parede do sáculo e ao líquido presente em seu interior. Isso estimula as células sensoriais ciliadas a gerar impulsos nervosos que, atingindo o centro auditivo do encéfalo, produzem a sensação de sons. Como os artrópodes ouvem Muitos insetos têm pelos corporais capazes de vibrar em resposta a ondas sonoras de determinadas frequências, o que permite detectar diversos tipos de som. Outros possuem órgãos mais elaborados de captação de sons – os órgãos timpânicos – localizados geralmente nas patas. Os órgãos timpânicos são constituídos por uma membrana (tímpano) que vibra em resposta a determinadas frequências sonoras. A vibração estimula mecanorreceptores localizados sob a membrana timpânica, gerando impulsos nervosos que são transmitidos até os gânglios cerebrais, onde serão interpretados como sons. Graças a seus pêlos sensoriais e órgãos timpânicos, certas mariposas conseguem detectar os sons de alta frequência emitidos pelos morcegos, seus predadores. Dessa forma, localizam o inimigo e podem realizar uma fuga estratégica. Audição de répteis e aves Nos répteis e aves, e também nos mamíferos, além dos ouvidos interno e médio, há o ouvido externo. A membrana timpânica não se encontra exposta, mas localizada em uma depressão tubular da cabeça, que constitui o ouvido externo. O ouvido médio de aves e répteis assemelha-se ao dos anfíbios. Consistem em um tubo cheio de ar com um ossículo no interior. Esse ossículo tem uma das extremidades presa à membrana timpânica e a outra, à uma projeção do sáculo denominada cóclea. As ondas sonoras que se propagam pelo canal do ouvido externo atingem a membrana timpânica, fazendo-a vibrar. Essas vibrações se transmitem, pelo ossículo do ouvido médio, até a cóclea. A vibração da parede da cóclea movimenta o líquido presente em seu interior estimulando as células sensoriais ali presentes. Audição em mamíferos Nos mamíferos, bem como nos répteis e aves, as estruturas responsáveis pela a audição são o ouvido externo, o ouvido médio e a cóclea. Os canais semi-circulares, o sáculo e o utrículo, como já vimos, são responsáveis pelo equilíbrio. O ouvido externo dos mamíferos é um canal que se abre para o meio exterior na orelha. A orelha, é uma projeção da pele, sustentada por tecido cartilaginoso, que funciona como uma concha captadora de sons. O epitélio que reveste o canal auditivo externo é rico em células secretoras de cera, cuja função é reter partículas de poeira e microorganismos, protegendo assim, as partes internas do ouvido. O ouvido médio, separado do ouvido externo pelo tímpano (membrana timpânica), é um canal estreito e cheio de ar, localizado dentro do osso temporal. No interior do ouvido médio dos mamíferos existem três pequenos ossos, alinhados, em sequência, do tímpano ao ouvido interno. Esses ossículos são denominados martelo, bigorna e estribo. Trompa de Eustáquio O ouvido médio possui uma comunicação com a garganta através de um canal flexível, a trompa de Eustáquio. A função da trompa de Eustáquio é equilibrar as pressões do ouvido e do meio externo. Quando subimos ou descemos rapidamente uma serra, temos uma sensação de pressão nos ouvidos, que resulta do desequilíbrio entre a pressão atmosférica e a pressão do ar em nosso ouvido médio. Quando subimos, a pressão atmosférica diminui em relação à do ouvido, de modo que o tímpano é pressionado de dentro para fora. Quando descemos, ocorre o inverso: a pressão atmosférica aumenta, em relação à do ouvido, e o tímpano é pressionado para dentro. Quando as trompas de Eustáquio se abrem, as pressões dentro e fora do ouvido se igualam. A abertura da trompas é facilitada pela deglutição, de modo que comer, mascar chiclete, ou mesmo engolir saliva, facilita a ambientação dos ouvidos às variações de pressão externa. Cóclea A cóclea é a parte do ouvido interno responsável pela audição. É um longo tubo cônico, enrolado como uma concha de um caracol. No interior da cóclea há uma estrutura complexa, denominada órgão de Corti, responsável pela captação dos estímulos produzidos pelas ondas sonoras. Como ouvimos os sons A orelha funciona como uma concha acústica, que capta os sons e os direciona para o canal auditivo. As ondas sonoras fazem vibrar o ar dentro do canal do ouvido e a vibração é transmitida ao tímpano. Esticada como a pele de um tambor, a membrana timpânica vibra, movendo o osso martelo, que faz vibrar o osso bigorna, que por sua vez, faz vibrar o osso estribo. Esses ossículos funcionam como amplificadores das vibrações. A base do osso estribo se conecta a uma região da membrana da cóclea denominada janela oval, e a faz vibrar, comunicando a vibração ao líquido coclear. O movimento desse líquido faz vibrar a membrana basilar e as células sensoriais. Os pelos dessas células, ao encostar levemente na membrana tectórica, geram impulsos nervosos, que são transmitidos pelo nervo auditivo ao centro de audição do córtex cerebral. Equilíbrio e audição Tanto o sentido do equilíbrio como a da audição dependem da ação de mecanorreceptores, células dotadas de pelos que detectam a movimentação de partículas sólidas ou de líquido. Os sentidos de equilíbrio e de audição nos invertebrados A maioria dos animais mantém uma orientação definida em relação à gravidade da Terra; quando tirados de sua posição típica, tentam retornar a ela. Isso acontece graças a presença de receptores especiais, os estatorreceptores, que informam continuamente o sistema nervoso a respeito da posição do corpo. Estatocistos Alguns celenterados (medusas), diversos moluscos, diversos anelídeos e a maioria dos artrópodos possuem órgãos de equilíbrio, denominados estatocistos, cuja função é perceber o sentido em que a força da gravidade está agindo no corpo. Um estatocisto é, basicamente, uma bolsa interna forrada por células estatorreceptoras, dotadas de pêlos sensoriais. Dentro dessa bolsa está uma estrutura chamada estatólito, formada por uma ou mais pedrinhas aderidas entre si. O estatólito, atraído pela força da gravidade, pressiona e estimula as células sensoriais que entram em contato com ele. Quando o animal altera a sua posição, as células em contato com o estatólito mudam, é essa alteração no padrão de estimulação que permite ao sistema nervoso reconhecer a mudança de posição do animal. Órgãos de equilíbrio dos vertebrados Nos vertebrados, o equilíbrio e a sensação de movimentos resultam da ação de mecanorreceptores localizados em três tipos de estruturas presentes no ouvido interno: o sáculo, o utrícolo e os canais semicirculares. O sáculo e o utrículo são duas bolsas cheias de líquido, cujas paredes internas possuem aglomerados de células sensoriais ciliadas. Os canais semicirculares são três tubos curvos, também cheio de líquido, localizados acima do utrículo. Na base de cada canal semicircular existe uma dilatação chamada ampola, onde há um aglomerado de células sensoriais ciliadas, envoltas em uma massa gelatinosa. Canais semicirculares e percepção de movimento Os canais semicirculares estão relacionados com a percepção dos movimentos que o corpo executa. Quando a cabeça de um vertebrado se movimenta, a inércia do líquido no interior dos canais semicirculares exerce pressão sobre a massa gelatinosa que envolve os cílios das células sensoriais, localizadas nas ampolas. A pressão faz com que os cílios se curvem, estimulando as células sensoriais a gerar impulsos nervosos e transmiti-los ao encéfalo. Se rodarmos a cabeça a uma velocidade constante, o líquido no interior dos canais semicirculares vai passando a se mover em consonância com os canais, o que diminui a pressão sobre as células sensoriais. Se pararmos bruscamente de rodopiar, porém, o liquido dos canais semicirculares continua a se mover devido a inércia estimulando as células sensoriais. A sensação de tontura que sentimos resulta do conflito de duas percepções: os olhos informam ao sistema nervoso que paramos de rodopiar, mas o movimento inercial do líquido nos canais semicirculares do ouvido interno informam que a nossa cabeça ainda está em movimento. Sáculo, utrículo e percepção da força gravitacional O sáculo e o utrículo informam ao encéfalo a posição da cabeça em relação a força da gravidade. Esses órgãos, porém, também detectam movimentação, informando ao encéfalo sobre as mudanças na posição da cabeça , quando o animal se desloca. As células sensoriais do sacúolo e do utrículo estão agrupadas em estruturas denominadas máculas. Estas são recobertas por uma camada de gelatina, sobre a qual ficam aderidas pedrinhas de carbonato de cálcio, os otólios. As máculas ficam posicionadas em diferentes graus de inclinação em relação ao corpo, de tal forma que, quando uma está em posição horizontal, uma outra fica em posição vertical. Mudanças na posição da cabeça fazem com que a força da gravidade, atraindo os otólitos, estimule os cílios das células sensoriais. Os impulsos nervosos produzidos nas máculas permitem ao sistema nervoso central calcular a orientação da força gravitacional. Assim, o animal percebe se está de cabeça para cima ou para baixo e em que velocidade está se deslocando. Outros órgãos que contribuem para o equilíbrio A manutenção do equilíbrio do corpo não depende apenas do ouvido interno. Além da posição da cabeça, o encéfalo também calcula as posições relativas do pescoço, das pernas e dos braços. Isso é feito a partir de informações transmitidas por células propriorreceptoras, localizadas nos músculos, nos tendões e em órgãos internos. Os olhos também participam do sentido do equilíbrio. As imagens captadas pela visão são combinadas no encéfalo com as informações provenientes do ouvido interno. Em geral essas informações são coincidentes, isto é, quando o ouvido informa ao encéfalo que estamos de cabeça para baixo, as imagens virtuais confirmam a informação auditiva. As drogas "bagunçam" os sentidos O aumento do uso de drogas tem se tornado um fato preocupante. A imensa maioria das pessoas entra nesse perigoso caminho sem nenhum conhecimento dos graves problemas que estão por trás de alguns momentos de aparente bem-estar e euforia. Torna-se imperioso abrir essa discussão em sala de aula, buscando esclarecer as pessoas de maneira que elas possam dizer não as drogas de modo consciente e definitivo: “Drogas: Tô fora, gosto mais de mim” O ecstasy Uma das drogas ilegais que tem sido muito utilizada é o ecstasy, ou simplesmente "E", também conhecida como “pílula do amor”. Os riscos para a saúde de quem utiliza o ecstasy não são poucos. A substância que define o ecstasy é o MDMA, sigla de metilenodioximetanfetamina. Com esse nome, a droga é confundida com as anfetaminas ou metaanfetaminas, outros estimulantes sintéticos ilegais que deixam as pessoas “ligadas”. Apesar de ser derivado da anfetamina, o composto MDMA tem uma parte de sua molécula semelhante à de um alucinógeno. Essa substância atua sobre três neurotransmissores: a serotonina, a dopamina e a noradrenalina. O mais atingido é a serotonina, que controla as emoções e também regula o domínio sensorial, o domínio motor e a capacidade associativa do cérebro. O MDMA provoca uma descarga de serotonina nas células nervosas do cérebro para produzir os efeitos de bem estar e leveza. Como a serotonina também é reguladora da temperatura do corpo, outro risco imediato de quem ingere ecstasy é o da hipertermia, ou superaquecimento do organismo. As mortes associadas a essa droga são decorrentes quase sempre da elevação da temperatura do corpo acima dos 41ºC. A partir dessa temperatura, os riscos são iminentes. O sangue pode coagular, provocando convulsões e parada cardíaca. Outras drogas Detivemo-nos um pouco mais na análise do ecstasy por se tratar de uma droga muito disseminada nesse momento. Porém, vamos agora analisar resumidamente outras drogas que atuam sobre os neurônios imitando os neurotransmissores: Cigarro: a nicotina encaixa-se nos receptores destinados à acetilcolina, atenuando a fome e a fadiga e gerando uma leve sensação de euforia. Ela desempenha também o papel da dopamina, neurotransmissor associado à satisfação, e tem efeito inibidor sobre o apetite. Fumar aumenta a chance de desenvolvimento de câncer de boca, de faringe, de pulmão, além de muitos outros problemas de saúde, como enfarto do miocárdio e enfisema pulmonar. Álcool: age de modo destrutivo, atacando diretamente o glutamato, um neurotransmissor envolvido em diversas funções, como o raciocínio e o movimento. Quando não destrói as moléculas de glutamato, o álcool provoca danos que dificultam o seu encaixe nos receptores. O álcool pode causar diversos tipos de doenças, como é o caso da cirrose hepática, em que o fígado fica seriamente prejudicado. Maconha: A substância ativa da maconha, o THC (tetra-hidrocanabiol) encaixa-se nos receptores destinados à anandamida, um neurotransmissor que provoca euforia, alteração da memória e hipersensibilidade. Causa dependência e pode levar a impotência sexual masculina. Cocaína (droga ilegal): provoca o aumento da produção de dopamina e de noradrenalina, substâncias químicas estimulantes. A dopamina cria uma sensação de satisfação e, em doses mais altas, de euforia. Os efeitos da cocaína são muito rápidos e intensos. Causa dependência e pode levar à morte. O quadro abaixo resume alguns efeitos e perigos de outras drogas, as duas primeiras ilegais e as demais de uso controlado como medicamento, e pode ser o ponto de partida para discussões: Droga Efeitos Perigos LSD Superexcitação, distorções sensoriais, alucinações, dilatação das pupilas, aumento da pressão arterial e dos batimentos cardíacos. Tolerância (a pessoa precisa de doses cada vez maiores para obter o mesmo efeito), dependência física, comportamento irracional, morte por overdose. Crack (uma forma de cocaína de cinco a dez vezes mais forte que as demais) Aumento da autoconfiança, sensação de poder e euforia, seguida de depressão profunda. Provoca depressão, fadiga, perda de memória, insônia, paranóia, perda de apetite sexual, comportamento violento, tendência ao suicídio, morte por overdose. Barbitúricos Sedativos, reduzem a ansiedade e induzem ao sono, reduzem a pressão sanguínea e diminuem o ritmo respiratório. Tolerância, dependência física, morte por overdose, especialmente se combinados com álcool. Analgésicos narcóticos (por exemplo, morfina) Euforia, redução da dor, redução de reflexos, contração das pupilas, perda de coordenação. Tolerância, dependência física, convulsão e morte por overdose. Anfetamina Euforia, excitação, hiperatividade, aumento do ritmo respiratório e da pressão sanguínea, dilatação das pupilas. Tolerância, dependência física, alucinações, morte por overdose. Respiração O processo respiratório As células obtêm energia necessária à manutenção do metabolismo por meio da respiração celular. Nesse processo, moléculas orgânicas de alimento reagem com moléculas de gás oxigênio (O2), produzindo moléculas e água e de gás carbônico (CO2), além de energia. Excetuando alguns vermes intestinais, que independem de oxigênio para sobreviver, a maioria dos animais precisa obter do meio o gás oxigênio e conduzi-lo às células para utilização no metabolismo aeróbio. A tomada de oxigênio e a remoção de gás carbônico, ou seja, as trocas gasosas efetuadas pelos animais caracterizam o que se conhece por respiração. O local do corpo do animal onde ocorrem as trocas gasosas com o meio é chamado de superfície respiratória. Gás oxigênio do meio se difunde através das membranas das células que reveste a superfície respiratória, sendo daí distribuído para todas as células do corpo; o gás carbônico faz o caminho inverso. Trocas gasosas Nos organismos de pequeno porte e/ou com atividade metabólica menor, que vivem em ambiente aquático, as trocas gasosas não constituem problema. Elas simplesmente ocorrem pela superfície do corpo, por simples difusão. É o que acontece com a única célula dos protozoários e com os invertebrados como esponjas, cnidários, platelmintos e nematelmintos. Nos animais de organização mais complexa, muitas vezes maiores em tamanho e mais ativos, a distância entre as células mais internas e o meio aumenta, o que constitui um fator limitante da difusão de gases pelo corpo. Nesse caso diversas adaptações, representadas pelos órgãos respiratórios, como pele, traquéias, brânquias e pulmões, facilitam a ocorrência de trocas gasosas. Neles uma característica básica é mantida: as trocas gasosas continuam se realizando por simples difusão, através de superfícies finas, úmidas e permeáveis. Os gases precisam estar em solução na água para entrar ou sair das células, por isso a superfície de trocas gasosas deve estar sempre umedecida. Respiração cutânea No caso de a troca de gases respiratórios ocorrer por toda a superfície do corpo, fala-se em respiração cutânea. Animais que apresentam esse tipo de respiração são geralmente pequenos e possuem corpo cilíndrico ou achatado. Sua pele é ricamente vascularizada e contém inúmeros capilares sanguíneos espalhados por ela, o que amplia consideravelmente a capacidade para a troca de gases. A respiração cutânea pode estar presente tanto em animais aquáticos (poríferos, celenterados e platelmintos aquáticos) como em animais terrestres (platelmintos terrestres, minhocas e anfíbios). O ambiente úmido é fundamental para a respiração cutânea ocorrer, uma vez que a superfície do corpo deve estar umedecida para permitir a difusão dos gases. Nos anfíbios a respiração cutânea complementa a respiração pulmonar. Respiração Branquial As brânquias (popularmente conhecidas como guelras) dos peixes ósseos são projeções laterais da faringe, localizadas em uma câmera branquial. Para encontrá-las é preciso levantar o opérculo uma tampa óssea protetora situada lateralmente, próxima à cabeça. Cada brânquia é constituída por delicados filamentos branquiais. Por sua vez, esses filamentos contêm várias lamelas, ricamente vascularizadas. Através dessa rede capilar, de paredes extremamente finas, dá-se a troca de gases do sangue. O fluxo de sangue em cada lamela segue em direção o posta à direção da água que a banha. Esse fluxo em contracorrente garante a perfeita oxigenação. Ao mesmo tempo o gás carbônico é expulso para a água. Depois de passar pelas brânquias, o sangue ricamente oxigenado é conduzido diretamente para todo o corpo, sem passar pelo coração. A maioria dos animais aquáticos respira através de brânquias. A estrutura das brânquias varia em complexidade, desde tipos simples, como a dos equinodermos, até os complexos, como a presente em crustáceos e peixes. Nos equinodermos o gás captado pelas brânquias difunde-se para o fluido celômico, de onde si distribui para todo o corpo. Nos outros animais que respiram através das brânquias a distribuição do gás oxigênio para as células do corpo é feita pelo sistema circulatório. Respiração traqueal Diversos artrópodos terrestres, tais como insetos, quilópodos, diplópodos, alguns carrapatos e algumas aranhas, respiram por meio de traquéias. As traquéias dos insetos são finíssimos túbulos condutores. Originam-se de minúsculos orifícios, os espiráculos, localizados nas regiões laterais do tórax e abdômen e terminam nas células. As contrações da musculatura corporal funcionam como fole, bombeando e expulsando ar dos túbulos. Dessa forma o ar entra com oxigênio e sai com gás carbônico. As traquéias estão diretamente em contato com os tecidos. Isso quer dizer que, nos insetos, o sistema respiratório funciona independentemente do sistema circulatório. Respiração Pulmonar Diversos animais terrestres, tais como caracóis, algumas aranhas, escorpiões e vertebrados, respiram por meio de pulmões. Estes são bolsas de ar localizadas no interior do corpo. O gás oxigênio presente no ar que penetra nos pulmões difunde-se para o sangue ou para a hemolinfa, distribuindo-se pela circulação. Caracóis, aranhas e escorpiões não apresentam nenhum mecanismo especial para forçar a entrada e saída de ar dos pulmões; a renovação de gases ocorre por simples difusão. Já os vertebrados dispõem de mecanismo de ventilação pulmonar que garantem a constante renovação do ar nos pulmões. Trocas Gasosas e Transporte de Gases Difusão de gases nas superfícies respiratórias As trocas gasosas entre o meio e as superfícies respiratórias ocorrem por meio da difusão. Em linhas gerais, difusão é o movimento de partículas de uma região, em que elas estão em maior concentração, para outra em que estão em menor concentração. Para que o gás oxigênio possa se difundir da água para as brânquias de um peixe, por exemplo, é preciso haver concentração mais elevada do gás na água que no sangue que circula nas brânquias. Por outro lado, para que o gás carbônico difunda-se das brânquias para a água circundante é necessário que a concentração desse gás seja mais elevada no sangue que no meio circundante. A concentração de um determinado gás, seja no ar ou na água, é expressa em termos de sua pressão parcial. As pressões parciais do gás oxigênio (PO2) e do gás carbônico (PCO2) no ar atmosférico são, respectivamente, da ordem de 160 mmHg e 0,23 mmHg. Esses valores são obtidos da porcentagem em que cada gás está presente no ar pela pressão atmosférica ao nível do mar. Veja no quadro: Gás Concentração no ar Fração X Pressão atmosférica Pressão parcial O2 21% 0,21 X 760 mmHg = 160 mmHg CO2 0,03% 0,003 X 760 mmHg = 0,23 mmHg O ar que inspiramos possui PO2 igual a 160 mmHg e PCO2 igual a 0,23 mmHg. No interior dos pulmões o ar inspirado se mistura com o ar residual ali presente, de modo que as pressões parciais do gás oxigênio e do gás carbônico passam a ser, respectivamente, 104 mmHg e 40 mmHg. O sangue venoso que chega aos capilares sanguíneos dos pulmões, por sua vez tem PO2 igual a 40 mmHg e PCO2 igual a 45 mmHg. Como o PO2 do ar pulmonar (104 mmHg) é maior que a do sangue dos capilares pulmonares (40 mmHg), ocorre difusão de gás oxigênio do ar pulmonar para o sangue. Por outro lado, como a PCO2 do sangue dos capilares (45 mmHg) é maior que a PO2 do ar pulmonar(40 mmHg), ocorre difusão do gás oxigênio do sangue para os pulmões. Ao passar pelos capilares dos tecidos corporais, o sangue cede o gás oxigênio obtido nos pulmões e adquire gás carbônico. Transporte de O2 Muitos a animais apresentam no sangue ou na hemolinfa, substâncias coloridas denominadas pigmentos respiratórios. Essas substâncias são capazes de se combinar com o gás oxigênio, aumentando significantemente a capacidade de transporte desse gás pelo corpo. Os principais pigmentos respiratórios presentes no animais são a hemoglobina e a hemocianina. Se o sangue humano não tivesse hemoglobina ele seria capaz de transportar apenas 2% do gás oxigênio de que o corpo necessita. Hemoglobina A hemoglobina é uma proteína constituída por quatro cadeias polipeptídicas associadas a um grupamento químico denominado grupo heme, que contém ferro. Uma molécula de hemoglobina (Hb) é capaz de se combinar com quatro moléculas de gás oxigênio, formando a oxiemoglobina. Hb + 4 O2 -------> Hb (O2)4 A hemoglobina está presente no sangue de todos os vertebrados, alojada no interior das hemácias. Alguns invertebrados como certas espécies de anelídeos, de nematelmintos, de moluscos e de artrópodos, possuem hemoglobina dissolvida na hemolinfa. Hemocianina A hemocianina é uma proteína que contém átomos de cobre em sua composição. É encontrada em muitas espécies de moluscos e de artrópodes dissolvida na hemolinfa. Quando combinadas com moléculas de gás oxigênio, a hemocianina se torna azulada. Em sua forma livre, entretanto, ela é incolor. Transporte de CO2 No homem e em outros mamíferos, cerca de 5 a 7% do gás carbônico liberado pelos tecidos dissolvem-se diretamente no plasma sanguíneo e assim é transportado até os pulmões. Outros 23% se associam a grupos amina da própria hemoglobina e de outras proteínas do sangue, sendo por elas transportados. A maior parte do gás carbônico liberado pelos tecidos (cerca de 70%) penetra nas hemácias e é transformado, por ação da enzima anidrase carbônica , em ácido carbônico, que posteriormente se dissocia nos íons H+ e bicarbonato. CO2 + H2O --------> H2CO3 --------> H+ + HCO3 Os íons H+ se associam a  moléculas de hemoglobina e de outras proteínas, enquanto os íons bicarbonato se difundem para o plasma sanguíneo, onde auxiliam na manutenção do grau de acidez do sangue. Condição de transporte Porcentagem Dissolvido no Plasma 7% Associado à proteínas 23% Na forma de bicarbonato 70% Um processo inverso ao que ocorre nos capilares dos tecidos acontece nos pulmões. Aí as moléculas de gás carbônico e os íons H+ se dissociam das proteínas. No interior das hemácias os íons H+ se combinam ao bicarbonato, reconstituindo o ácido carbônico. Este por ação da enzima anidrase carbônica, é, então, decomposto em gás carbônico e água. O sistema respiratório humano As fossas nasais (ou cavidades nasais) e a boca são os locais de entrada do ar que se dirige ao nosso sistema respiratório. O ar que entra pelas fossas nasais é filtrado, umedecido e aquecido, antes de ir para a traquéia. Cílios que revestem o epitélio das fossas nasais retêm partículas de sujeira e microorganismos que existem no ar. As partículas aderem ao muco produzido pelas células epiteliais e, posteriormente, são expelidas das fossas nasais. Em seguida o ar passa pela laringe (local onde se encontram as nossas cordas vocais – ou pregas vocais), atravessando a glote que é a entrada da laringe. Logo acima dela há uma estrutura cartilaginosa, a epiglote, que fecha a passagem do alimento para a laringe, não havendo perigo do alimento entrar nas vias respiratórias. A seguir o ar penetra na traquéia, que se bifurca em dois brônquios principais. Cada brônquio ramifica-se inúmeras vezes e origina bronquíolos progressivamente  menos calibrosos, até se formarem os bronquíolos terminais. Estes, por sua vez, terminam em bolsinhas, de parede extremamente delgada, os alvéolos pulmonares. Trocas gasosas: acontecem nos alvéolos As trocas gasosas se dão entre o ar alveolar e o sangue contido nos capilares. O sangue proveniente dos tecidos é rico em gás carbônico e pobre em oxigênio. O ar alveolar é rico em oxigênio e pobre em gás carbônico. O gás carbônico se difunde do sangue para o ar alveolar, deixando livres as moléculas de hemoglobina existentes nas hemácias. Por sua vez, o oxigênio difunde-se do ar alveolar para o sangue, ocupando os lugares vagos existentes nas moléculas de hemoglobina. Legenda: 1- Oxigênio 2- Gás carbônico 3- Sangue arterial 4- Ar inalado/ exalado 5- Sangue venoso 6- Capilar sanguíneo Ventilação pulmonar humana: a ação do diafragma No homem e nos demais mamíferos a ventilação pulmonar depende dos músculos intercostais (situados entre as costelas) e do diafragma. A entrada de ar nos pulmões, a inspiração, se da pela contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa e as costelas se elevam, o que aumenta o volume da caixa torácica, forçando o ar a entrar nos pulmões. A saída de ar dos pulmões, a expiração, se dá pelo relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma se eleva e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, forçando o ar a sair dos pulmões. Capacidade pulmonar A cada movimento respiratório, um homem jovem inala e exala, em média, cerca de meio litro de ar; esse valor é um pouco menor para a média das mulheres. O volume máximo de ar que pode ser inalado e exalado em uma respiração forçada é denominado capacidade vital, algo em torno de 4 a 5 L, para um homem jovem. Os pulmões, no entanto, contêm mais ar que a sua capacidade vital, pois é impossível expirar a totalidade de ar contido nos alvéolos.  Mesmo quando se força ao máximo a expiração, ainda resta cerca de 1,5 L de ar nos pulmões; esse é o ar residual. Mais de 10 mil litros de ar entram e saem de nossos pulmões, a cada 24 horas. Nesse período os pulmões absorvem entre 450 e 500 L  de gás oxigênio e expelem entre 400 e 450 L de gás carbônico. Controle da respiração O que aconteceria a uma pessoa se ela tentasse segurar a respiração voluntariamente por algum tempo? Imediatamente, um comando localizado no bulbo – ou medula oblonga (um órgão componente do nosso sistema nervoso central) enviaria a mensagem aos músculos respiratórios, fazendo com que se contraíssem. Esse centro de comando, conhecido como centro respiratório bulbar, é altamente sensível ao aumento de CO2 no sangue e à diminuição do pH sanguíneo decorrente do acúmulo desse gás. Lembre-se que o CO2 em solução aquosa forma H2CO3, ácido carbônico, que se ioniza em H+ e H2CO3-. O aumento da acidez e o próprio CO2 em solução física no plasma estimulam os neurônios do centro respiratório. Consequentemente, impulsos nervosos seguem pelo nervo que inerva o diafragma e a musculatura intercostal, promovendo a sua contração e a realização involuntária dos movimentos respiratórios. De início, ocorre uma hiperventilação, ou seja, o ritmo dos movimentos respiratórios aumenta na tentativa de expulsar o excesso de gás carbônico. Lentamente, porém, a situação se normaliza e a respiração volta aos níveis habituais. Distúrbios do Sistema Respiratório Sinusite A sinusite é uma inflamação de cavidades existentes nos ossos da face, o seio da face ou sinus. Essas cavidades têm comunicação com as fossas nasais e podem ser invadidas por bactérias, que desencadeiam um processo infeccioso. Na sinusite aguda, a pessoa tem dor em diversas regiões da face e há corrimento nasal mucoso e, às vezes, purulento (com pus). Resfriado O resfriado comum pode ser causado por diversos tipos de vírus e é mais propício no inverno, época em que as células do corpo se tornam mais susceptíveis a infecções. Os vírus se instalam nas células da cavidade nasal e da faringe, provocando inflamações. A coriza (corrimento de líquido pelas narinas durante o resfriado), é conseqüência dessas inflamações. Além da coriza, podem aparecer outros sintomas, tais como sensação de secura na garganta, espirros, olhos lacrimejantes e febre. Coqueluche É uma das mais famosas doenças da infância, causada pela bactéria Haemophilus pertussi, que se instala na mucosa das vias respiratórias (laringe, traquéia, brônquios e bronquíolos). A proliferação das bactérias causa forte irritação, com grande produção de muco (catarro). Toxinas produzidas pelas bactérias irritam terminações nervosas, desencadeando acessos de tosse, típicos da doença. A coqueluche é prevenida pela vacina tríplice, que protege também contra a difteria e o tétano. Essa vacina é administrada em três doses, uma a cada trinta dias, a partir do segundo mês de vida. Pneumonia A pneumonia é uma infecção pulmonar causada por diversas espécies de bactérias e, às vezes, por fungos. A bactéria se instala nos pulmões, provocando aumento da secreção de muco e ruptura das paredes dos alvéolos. Os sintomas da doença são febre alta, falta de ar, dores no peito e expectoração de catarro viscoso e, às vezes, sanguinolento. Em geral, atinge pessoas que estão com sua resistência orgânica debilitada. Tuberculose Tuberculose é uma infecção causada pela bactéria Mycobacterium tuberculosis que se instala geralmente nos pulmões. Os alvéolos pulmonares inflamam-se e sofrem necrose (morte celular). A região necrosada é circundada por um tecido fibroso que limita e isola o foco infeccioso. Em geral, as lesões de uma primeira infecção tuberculosa regridem espontaneamente. No caso de uma reinfecção, pode ocorrer de os focos infecciosos atingirem, além dos pulmões, outros órgãos, causando lesões nos tecidos. Os sintomas da tuberculose pulmonar são febre, sudorese noturna, fraqueza e perda de apetite e de peso. A prevenção consiste em evitar o convívio com pessoas doentes e só consumir leite pasteurizado ou adequadamente fervido, pois a bactéria pode estar presente no leite. O tratamento é feito com antibióticos. Bronquite Crônica Mais de 75% dos pacientes com bronquite crônica são ou foram fumantes. Os bronquíolos secretam quantidade excessiva de muco, tornando-se comprimidos e inflamados. Os cílios do epitélio bronquiolar deixam de bater, e muco e partículas de sujeira vão se acumulando, dificultando a passagem do ar. A respiração torna-se curta e os acessos de tosse são constantes. Pessoas com bronquite crônica, em geral, acabam por desenvolver enfisema. Enfisema O enfisema é muito raro em pessoas que nunca fumaram. É a obstrução completa dos bronquíolos, com aumento da resistência à passagem de ar, principalmente durante as expirações. Pode ocorrer, então, rompimento das paredes dos alvéolos, com formação de grandes cavidades. Isso diminui a eficiência dos pulmões em absorver oxigênio e há sobrecarga do coração como forma de compensar a deficiência pulmonar. A sobrecarga leva a maioria dos pacientes com enfisema a morrer de insuficiência cardíaca. Câncer de Pulmão O hábito de fumar é a principal causa do câncer de pulmão, 80% desse tipo de câncer poderia ser evitado se as pessoas parassem de fumar. Diversas substâncias contidas no cigarro são cancerígenas. Células cancerosas originadas nos pulmões se multiplicam descontroladamente, podendo invadir outros tecidos do corpo, onde originam novos tumores. Embolia Pulmonar É o fechamento repentino da artéria pulmonar ou de um de seus ramos, provocado por bolhas de ar, fragmentos de tumores ou freqüentemente por coágulos sanguíneos. O fechamento de uma artéria de pequeno calibre pode passar despercebido, mas se uma grande artéria for atingida, a pessoa é acometida por dor súbita no peito, falta de ar, aumento da transpiração, palpitações, cianose e eventualmente é levada à morte. A embolia pulmonar é responsável por cerca de 4% dos óbitos ocorridos nos grandes hospitais. Rinite Alérgica É uma inflamação das mucosas que revestem as cavidades nasais devido a processos alérgicos. Como consequência da inflamação, as células passam a produzir excesso de muco, que escorre pelas narinas. Surtos repetidos de renite alérgica em crianças podem causar obstrução nasal definitiva, que leva a alterações ósseas na base do crânio. Como as rinites tem forte componente emocional, o afeto e as boas condições psicológicas fazem parte do tratamento da doença. Asma Brônquica É uma doença respiratória em que o espasmo e a constrição dos brônquios e a inflamação de sua mucosa limita a passagem do ar, provocando dificuldade respiratória. Com frequência, deve-se a uma alergia, em particular ao pó, pêlo ou penas de animais, mofo e pólen. Muitos pacientes de asma alérgica, chamada de asma atópica ou extrínseca, sofrem também de febre do feno, que é uma forma de rinite sazonal causada por alergia ao pólen. Seus sintomas são ataques intensos de espirros, inflamação da mucosa nasal e olhos, e respiração difícil. É uma doença pulmonar que se caracteriza pela diminuição de calibre (constrição) dos bronquíolos. A asma pode ter diversas causas, sendo a alérgica a mais comum. Tendo também forte desencadeamento da crise de asma. A crise asmática ocorre quando a musculatura lisa dos bronquíolos se contrai espasmodicamente. A mucosa que reveste internamente os bronquíolos incha e passa a produzir mais secreção, o que contribui para diminuir o calibre dos condutos respiratórios. A dificuldade respiratória prejudica a oxigenação do sangue e, em casos muito graves, pode ocorrer cianoses (coloração azulada da pele e das mucosas), provocada pelo acúmulo de gás carbônico no sangue. Sistema nervoso O relacionamento do organismo com o ambiente e a coordenação do trabalho dos diversos órgãos internos ficam a cargo de dois importantes sistemas: o nervoso e o hormonal. A coordenação nervosa envolve a participação das células nervosas, os chamados neurônios. A coordenação hormonal conta com a participação de hormônios, substâncias químicas que se espalham pelo sangue e conectam diversos órgãos, controlando as suas ações. O aumento da complexidade do sistema nervoso A coordenação nervosa dos animais pluricelulares surge pela primeira vez nos cnidários e é representada por um tecido formado por células nervosas que se organizam como uma rede. Tocando-se uma hidra com uma pequena agulha em determinado ponto do corpo, o impulso nervoso gerado se propaga como uma onda. Não existe um centro de comando do organismo. Com o aparecimento de animais de simetria bilateral, há duas novidades: uma cabeça (cefalização) e a centralização do sistema nervoso. A cabeça passa a abrigar a porção mais desenvolvida do sistema nervoso. A planária, por exemplo, um platelminto, inicia-se uma central de coordenação do organismo, na forma de massas globosas, os gânglios cerebróides, que atuam como um “cérebro”. Os movimentos já são mais coordenados e as respostas, mais controladas e eficientes. Nos anelídeos e artrópodes, além das centrais representadas pelos gânglios “cerebrais”, existem gânglios segmentares na região ventral do corpo, constituindo um sistema de coordenação do organismo mais eficiente, ampliando a capacidade de resposta frente aos estímulos ambientais. Nos moluscos, a coordenação nervosa continua a ser feita por um sistema ganglionar, nos mais complexos, como polvos e lulas, há verdadeiros “cérebros” controladores das atividades dos animais, que são capazes de executar ações altamente complexas, como, por exemplo, o reconhecimento da forma de objetos e de cores. Nos vertebrados o sistema nervoso é muito mais elaborado e complexo. O tubo nervoso central sobre considerável aperfeiçoamento desde os grupos mais simples até os mais complexos, formando-se órgãos especializados no controle de diversas funções sensoriais e motoras facilitando o ajuste do organismo desse animal aos mais diversos meios. Foi no homem, porém, que o sistema nervoso atingiu o máximo em complexidade, dotando-nos de uma característica inexistente nos outros vertebrados: a capacidade de discernimento, de julgamento e de raciocínio lógico, que nos habilita a pensar e a elaborar ações conscientes frente aos estímulos ambientais, favorecendo sobremaneira a dominação do ambiente, típica da espécie humana. Células nervosas O neurônio, a célula comum a todo e qualquer sistema nervoso existente no reino Animalia, assemelha-se, em sua função, a um fio condutor de eletricidade. Um neurônio típico apresenta três partes distintas: corpo celular, dendritos e axônio. No corpo celular, a parte mais volumosa da célula nervosa, se localizam o núcleo e a maioria das estruturas citoplasmáticas. Os dendritos (do grego dendron, árvore) são prolongamentos finos e geralmente ramificados, que conduzem os estímulos captados do ambiente ou de outras células em direção ao corpo celular. O axônio é um prolongamento fino, geralmente mais longo que os dendritos, cuja função é transmitir para as outras células os impulsos nervosos provenientes do corpo celular. A rede de neurônios Os neurônios que constituem o sistema nervoso formam uma intrincada rede, comparável, em certos aspectos, ao sistema telefônico de uma grande cidade. A rede nervosa é formada pelos axônios e dendritos, que atuam como cabos de transmissão de impulsos nervosos, e por corpos celulares de neurônios, que atuam com estações de processamento e de transmissão de informações. Nos vertebrados, os corpos celulares dos neurônios estão concentrados no sistema nervoso central, ou seja, no encéfalo e na medula, e também em pequenas estruturas globosas espalhadas pelo corpo, os gânglios nervosos. Os dendritos e os axônios, geralmente chamados de fibras nervosas, estendem-se por todo o corpo, conectando os corpos celulares dos neurônios entre si e às células sensoriais, musculares e glandulares. Células da glia Nos vertebrados, além dos neurônios, o sistema nervoso apresenta-se constituído pelas células da glia ou células gliais. A função dessas células é dar sustentação aos neurônios e auxiliar o seu funcionamento. As células da glia constituem cerca da metade do volume dos nosso encéfalo. Há diversos tipos de células gliais. Os astrócitos, por exemplo, dispõem-se ao longo dos capilares sanguíneos do encéfalo, controlando a passagem de substâncias no sangue para as células do sistema nervoso. Os oligodendrócitos e as células de Schwann enrolam-se sobre os axônios de certos neurônios, formando envoltórios isolantes. O caminho do impulso nervoso Toda a célula viva e em particular as células nervosas apresentam diferença de potencial elétrico (DDP) entre as faces interna e externa de sua membrana celular. Essa DDP é gerada pela diferença na concentração de íons dentro e fora da célula. Como o citoplasma contém, proporcionalmente menor quantidade de íons positivos que o líquido externo, a superfície interna da membrana é negativa em relação à externa. Potencial de repouso Potencial de repouso é a diferença de potencial elétrico que as faces internas e externas na membrana de um neurônio que não está transmitindo impulsos nervosos. O valor do potencial de repouso é da ordem de -70mV (miliVolts). O sinal negativo indica que o interior da célula é negativo em relação ao exterior. A existência do potencial de repouso deve-se principalmente a diferença de concentração de íons de sódio (Na+) e de potássio (K+) dentro e fora da célula. Essa diferença é mantida por meio de um mecanismo de bombeamento ativo de íons pelas membranas celulares, em que o sódio é forçado a sair da célula e o potássio a entrar. Apesar do nome a manutenção do potencial de repouso demanda gasto de energia pela célula, uma vez que o bombeamento de íons é um processo ativo de transporte que consome ATP. Despolarização A membrana celular possui inúmeras estruturas protéicas que funcionam como “portas” de passagem de íons de sódio e potássio. Essas portas ficam normalmente fechadas em um neurônio em repouso, abrindo-se quando ele é estimulado. Quando um estímulo apropriado atinge o neurônio, as portas de passagem de sódio abrem-se imediatamente na área da membrana que foi estimulada: o íon sódio, por estar em maior concentração no meio celular externo, penetra rapidamente através dessas aberturas na membrana. O brusco influxo de cargas positivas faz com que potencial da membrana, que era da ordem de -70mV (potencial de repouso), passe a aproximadamente +35mV. Essa mudança de potencial denomina-se despolarização. Potencial de ação Essa transição abrupta de potencial elétrico que ocorre durante a despolarização, e cuja a amplitude é da ordem de 105 mV (de -70mV a +35 MV), é o potencial de ação. Na área afetada pelo estímulo, a membrana permanece despolarizada, apenas 1,5 ms (milésimo de segundo). Logo as portas de potássio se abrem, permitindo a saída desse íon, que está em maior concentração no interior da célula. Com isso, ocorre a repolarização da membrana, que retorna a condição de repouso. Propagação do impulso nervoso O potencial de ação que se estabelece na área da membrana estimulada perturba a área vizinha, levando à sua despolarização. O estímulo provoca, assim, uma onda de despolarizações e repolarizações que se propaga ao longo da membrana plasmática do neurônio. Essa onda de propagação é o impulso nervoso. O impulso nervoso se propaga em um único sentido na fibra nervosa. Dendritos sempre conduzem o impulso em direção ao corpo celular. O axônio, por sua vez, conduz o impulso em direção as extremidades, isto é, para longe do corpo celular. Lei do tudo ou nada A estimulação de um neurônio segue a lei do tudo ou nada. Isso significa que ou o estímulo é suficientemente intenso para excitar o neurônio, desencadeando o potencial de ação, ou nada acontece. Não existe potencial de ação mais forte ou mais fraco; ele é igual independente da intensidade do estímulo. O menor estímulo capaz de gerar potencial de ação é denominado estímulo limiar. Bainha de mielina e condução do estímulo nervoso A velocidade de propagação dos estímulo nervoso na membrana de um neurônio varia entre 10cm/s e 1m/s. Tais velocidades no entanto são insuficientes para coordenar as ações de animais de grande porte. Em uma girafa, por exemplo, um impulso que viajasse à velocidade de 1m/s levaria entre três e quatro segundos para percorrer a distância que vai da pata traseira ao encéfalo. Se fosse essa realmente a velocidade de condução nervosa na girafa, ela seria um animal lento e descoordenado, incapaz de enfrentar situações que exigissem respostas rápidas. A propagação rápida dos impulsos nervosos é garantida pela presença da bainha de mielina que recobre as fibras nervosas. A bainha de mielina é constituída por camadas concêntricas de membranas plasmáticas de células da glia, principalmente células de Shwann. Entre as células gliais que envolvem o axônio existem pequenos espaços, os nódulos de Ranvier, onde a membrana do neurônio fica exposta. Nas fibras nervosas mielinizadas, o impulso nervoso, em vez de se propagar continuamente pela membrana do neurônio, pula diretamente de um nódulo de Ranvier para outro. Nesses neurônios mielinizados , a velocidade de propagação do impulso pode atingir  velocidades de até 200 m/s (720 km/h). Sinapses: Neurônios em Comunicação A comunicação de um neurônio com o corpo celular ou dendritos do outro, ou mesmo com a membrana de uma célula muscular, ocorre através de uma região  conhecida como sinapse (do grego, synapsis = ação de juntar). Nesta, uma diminuta fenda sináptica de aproximadamente 20 nm separa as duas células. A mensagem do axônio é liberada na forma de mediadores químicos, também conhecidos como neurotransmissores ou neurormônios, substâncias químicas que entram  em contato com receptores localizados nas membranas pós-sinápticas e desencadeiam uma alteração no comportamento do segundo neurônio ou célula muscular. Os neurotransmissores mais conhecidos no sistema nervoso dos vertebrados são a acetilcolina e a noradrenalina (ou epinefrina). Arco reflexo Nenhum outro tecido ilustra tão bem o conceito de trabalho em equipe quanto o tecido nervoso. A transmissão de informação pelas células nervosas lembra uma verdadeira corrida de revezamento, em que um neurônio fica conectado a outro, cada qual executando determinado papel no circuito por eles organizado. Três tipos de neurônios podem ser reconhecidos com relação à atividade que desenvolvem: Neurônios sensoriais: transmitem impulsos dos receptores sensoriais (por exemplo, nos órgãos do sentido) aos outros neurônios do percurso. Neurônios de associação (interneurônios): recebem a mensagem dos neurônios sensoriais, processam-na e transferem um comando para as células nervosas seguintes do circuito. Alguns circuitos nervosos podem não ter esse tipo de neurônio. Neurônios efetores (ou motores): são os que transmitem a mensagem para as células efetoras de resposta, isto é, células musculares ou glandulares que respondem por meio de contração ou secreção, respectivamente. Suponha que você receba uma pancada no joelho, logo a baixo da rótula ou da patela (nomes dados a um osso que fica na frente do joelho). A pancada estimula um receptor localizado no interior do músculo da coxa (o quadríceps). Esse receptor está ligado aos dendritos de um neurônio sensorial – aferente – também chamado de neurônio sensitivo, que recebe a mensagem e a encaminha para o corpo celular e, deste, para o axônio. Por sua vez, o axônio do neurônio sensorial estabelece uma sinapse com um neurônio motor – eferente (um neurônio de resposta). O axônio do neurônio motor é conectado ao músculo quadríceps e encaminha a resposta “mexa-se”. De imediato, esse músculo se contrai e você movimenta a perna. Perceba que o ato de mexer a perna para frente envolve o trabalho de apenas dois neurônios: o sensorial e o motor. No entanto, para que isso possa acontecer, é preciso que o músculo posterior da coxa permaneça relaxado. Então, ao mesmo tempo, o axônio do neurônio sensorial estabelece uma sinapse com um interneurônio (neurônio de associação) que, por sua vez, faz uma conexão com um segundo neurônio motor. O axônio desse neurônio motor se dirige para o músculo posterior da coxa, inibindo a sua contração. Organização do Sistema Nervoso Dois grandes componentes fazem parte do sistema nervoso humano: sistema nervoso central (SNC) e o sistema nervos periférico (SNP). O sistema nervoso central é formado pelo encéfalo e pela medula espinhal. O encéfalo é composto por vários órgãos, entre eles os dois hemisférios cerebrais (conjuntamente conhecidos como “cérebro”), o diencéfalo, o cerebelo e o bulbo. O encéfalo e a medula espinhal são os locais para onde são encaminhadas todas as informações captadas pelo organismo, quer se originem no meio externo, quer surjam no próprio organismo. São também os centros de processamento dessas informações e de elaboração de respostas. O sistema nervoso periférico inclui os receptores espalhados pelo corpo, além dos gânglios nervosos e todos os nervos que chegam aos órgãos centrais trazendo informações ou que deles se originam, levando respostas. Sistema Nervoso Central (SNC) Nos vertebrados, o encéfalo se aloja no interior do crânio e a medula espinhal, no interior de um canal existente na coluna vertebral. O encéfalo e a medula são formados por células da glia, por corpos celulares de neurônios e por feixes de dendritos e axônios. Substância branca e cinzenta A camada mais externa do encéfalo tem cor cinzenta e é formada principalmente por corpos celulares de neurônios. Já a região encefálica mais interna tem a cor branca e é constituída principalmente por fibras nervosas (dendritos e axônios). A cor branca se deve à bainha de mielina que reveste as fibras. Na medula espinhal, a disposição das substâncias cinzenta e branca se inverte em relação ao encéfalo: a camada cinzenta é interna e a branca, externa. Meninges Tanto o encéfalo quanto a medula espinhal são protegidos por três camadas de tecido conjuntivo, genericamente denominadas meninges. A meninge externa, mais espessa, é a dura-máter; a meninge mediana é a aracnóide; e a mais interna é a pia-máter, firmemente aderida ao encéfalo e à medula. A pia-máter contém vasos sanguíneos, responsáveis pela nutrição e oxigenação das células do sistema nervoso central. Entre as membranas aracnóides e pia-máter há um espaço preenchido pelo líquido cerebrospinal (ou líquido cefaloraquidiano), que também circunda nas cavidades internas do encéfalo e da medula. O liquido cefalorraquidiano amortece os choques mecânicos do sistema nervoso central contra os ossos do crânio e da coluna vertebral. Partes do encéfalo O encéfalo de todos os vertebrados, desde peixes até mamíferos, tem a mesma estrutura básica. Suas partes fundamentais são o lobo olfativo, o cérebro, o tálamo, o lobo óptico, o cerebelo e o bulbo raquidiano (ou medula ablonga). O tamanho relativo e a complexidade de cada uma dessas partes variam nos diferentes grupos de vertebrados e essa variação está relacionada à evolução de cada grupo e ao seu modo de vida. Principais órgãos do sistema nervoso central Bulbo O bulbo (ou medula ablonga) é o órgão que está em contato direto com a medula espinhal, é via de passagem de nervos para os órgãos localizados mais acima. No bulbo estão localizados corpos celulares de neurônios que controlam funções vitais, como os batimentos cardíacos, o ritmo respiratório e a pressão sanguínea. Também contém corpos celulares de neurônios relacionados ao controle da deglutição, da tosse e do vômito. Cerebelo Órgão que regula o equilíbrio e a postura corporal no ambiente. Está ligado a receptores periféricos, localizados no ouvido interno (labirinto), que enviam mensagens ao centro de controle do equilíbrio localizados no cerebelo. O sucesso de um equilibrista que cruza dois prédios, apoiado em um simples fio esticado entre eles, depende de uma boa atividade cerebelar. Atenção! O álcool interfere nas atividades cerebelares, o que é fácil notar em pessoas que abusam da bebida. Diencéfalo Órgão encefálico formado principalmente pelo tálamo e hipotálamo. O hipotálamo contém centros de controle da temperatura corporal, do apetite, da sede, do sono e de certas emoções. Principal intermediário entre o sistema nervoso e o sistema hormonal, o hipotálamo está ligado à hipófise, principal glândula endócrina. Quando o hipotálamo detecta alterações no corpo, libera neurotransmissores que atuam sobre a hipófise. Por sua vez, esta libera ou inibe a secreção de seus próprios hormônios que regulam diversas atividades metabólicas. Cérebro É o centro do intelecto, da memória, da consciência e da linguagem. Controla as nossas sensações e funções motoras. Cerca de 70% das células nervosas do encéfalo estão localizadas, no cérebro, a parte mais desenvolvida do nosso sistema nervoso e que é separada em dois hemisférios, unidos um ao outro por uma região conhecida como corpo caloso. Cada hemisfério cerebral, por sua vez, possui inúmeras invaginações chamadas sulcos. Sulcos mais profundos dividem cada hemisfério em quatro regiões denominada lobos: o frontal, o parietal, o temporal e o occipital. O sulco central é o mais acentuado e separa os lobos frontal e parietal. Córtex Cerebral A superfície do cérebro, de 2mm a 4mm de espessura, é conhecida como córtex cerebral, e consiste de várias camadas de corpos celulares de milhões de neurônios, dando a essa região uma coloração acinzentada, de onde vem a dominação de substância cinzenta do cérebro. As fibras (axônios e dendritos) dos neurônios que saem e chegam ao córtex cerebral estão localizados mais internamente, e constituem a substância branca do cérebro, em função da existência de mielina que envolve essas fibras. Medula espinhal Cortada transversalmente, a medula espinhal revela uma estrutura em forma de H que corresponde à substância cinzenta e onde estão localizados corpos celulares de neurônios. Externamente a esse H medular, fica a substância  branca, compostas de fibras mielinizadas que levam informações às partes superiores do SNC e de outras que trazem as respostas destinadas aos órgãos motores. Note que a disposição interna da substância cinzenta e externa da substância branca é o oposto da encontrada no cérebro. Ao longo da medula, há 31 pares de nervos. Cada nervo está ligado à medula como um “Y”, isto é, apresenta duas raízes: como uma raiz dorsal na qual existe um gânglio (dilatação), que contém os corpos celulares de neurônios sensoriais provenientes da periferia do corpo, e uma raiz ventral pela qual emergem feixes de axônios de neurônios motores, cujos corpos celulares estão localizados na substância cinzenta da medula. Essas duas raízes se juntam formando o “cabo” único do “Y”, percorrido tanto pelos feixes sensitivos como pelos feixes motores. Sistema Nervoso Periférico O sistema nervoso periférico é constituído pelos nervos e pelos gânglios nervosos, e sua função é conectar o sistema nervoso central às diversas partes do corpo do animal. Nervos e gânglios nervosos Nervos são feixes de fibras nervosas envoltos por uma capa de tecido conjuntivo. Nos nervos, há vasos sanguíneos responsáveis pela nutrição das fibras nervosas. As fibras presentes nos nervos podem ser tanto dendritos como axônios, que conduzem, respectivamente, impulsos nervosos das diversas regiões do corpo ao sistema nervoso central. Os gânglios aparecem como pequenas dilatações em certos nervos. Nervos sensitivos, motores e mistos De acordo com o tipo de fibras nervosas que apresentam, os nervos podem ser classificados em sensitivos (ou aferentes), motores (ou eferentes) e mistos. Nervos sensitivos são os que contêm somente fibras sensitivas, ou seja, que conduzem impulsos dos órgãos dos sentidos para o sistema nervoso central. Nervos motores são os que contêm somente fibras motores, que conduzem impulsos do sistema nervoso central até os órgãos efetuadores (músculos ou glândulas). Já os nervos mistos contêm tanto fibras sensitivas quanto motoras e conduzem impulsos nos dois sentidos, das diversas regiões do corpo para o sistema nervoso central e vice-versa. Nervos cranianos Nervos ligados ao encéfalo são denominados nervos cranianos, enquanto nervos ligados à medula espinhal são denominados nervos espinhais ou raquidianos. Mamíferos, aves e répteis possuem doze pares de nervos cranianos, responsáveis pela inervação dos órgãos dos sentidos, dos músculos e glândulas da cabeça, e também de alguns órgãos internos. Anfíbios e peixes têm apenas dez pares de nervos cranianos. Nervos espinais e raquidianos Os nervos espinais dispõem-se em partes ao longo da medula, um par por vértebra. Cada nervo do par liga-se lateralmente à medula por meio de duas “raízes”, uma localizada em posição mais dorsal e outra, em posição mais ventral. A raiz dorsal de um nervo espinal é formada por fibras sensitivas e a raiz ventral, por fibras motoras. Se a raiz dorsal (sensitiva) de um nervo espinal for lesada a parte inervada por ele perderá a sensibilidade sem sofrer, no entanto, paralisia muscular. Já se houver lesão na raiz ventral (motora), ocorrerá paralisia dos músculos inervados, sem perda, porém, das sensações de pressão, temperatura, dor etc. Gânglios espinais Na raiz dorsal de cada nervo espinal há um gânglio, o gânglio espinal, onde se localizam os corpos celulares dos neurônios sensitivos. Já os corpos celulares dos neurônios motores localizam-se dentro da medula, na substância cinzenta. Divisão funcional do sistema nervoso periférico (SNP) Na espécie humana, diversas atividades do sistema nervoso são conscientes e estão sob controle da vontade. Pensar, movimentar um braço ou mudar a expressão facial são exemplos de atividades voluntárias. Muitas outras ações, porém, são autônomas ou involuntárias, isto é, ocorrem independentemente de nossa vontade.  Exemplos de atividades involuntárias são os batimentos cardíacos, o processo de digestão, a excreção etc. As ações voluntárias resultam da contração de músculos estriados esqueléticos, que estão sob o controle do sistema nervoso periférico voluntário ou somático. Já as ações involuntárias resultam da contração da musculatura lisa e cardíaca, controladas pelo sistema nervoso periférico autônomo, também chamado involuntário ou visceral. SNP voluntário O SNP voluntário ou somático tem por função reagir a estímulos provenientes do ambiente externo. Ele é constituído por fibras motoras que conduzem impulsos do sistema nervoso central aos músculos esqueléticos. O corpo celular de uma fibra motora do SNP voluntário fica localizado dentro do sistema nervoso central e o axônio vai diretamente do encéfalo ou da medula até o órgão que inerva. SNP autônomo O SNP autônomo ou visceral tem por função regular o ambiente interno do corpo, controlando a atividade dos sistemas digestivos, cardiovascular, excretor e endócrino. Ele contém fibras motoras que conduzem impulsos do sistema nervoso central aos músculos lisos das vísceras e à musculatura do coração. Um nervo motor do SNP autônomo difere de um nervo motor do SNP voluntário pelo fato de conter dois tipos de neurônios, um neurônio pré-gânglionar e outro pós-gânglionar. O corpo celular do neurônio pré-gânglionar fica localizado dentro do sistema nervoso central e seu axônio vai até um gânglio, onde um impulso nervoso é transmitido sinapticamente ao neurônio pós-gânglionar. O corpo celular do neurônio fica no interior do gânglio nervoso e seu axônio conduz o estímulo nervoso até o órgão efetuador, que pode ser um músculo liso ou cardíaco. SNP autônomo simpático e SNP autônomo parassimpático O SNP autônomo (SNPA) é dividido em dois ramos: simpático e parassimpático, que se distinguem tanto pela estrutura quanto pela função. Quanto à estrutura, os ramos da SNPA simpático e parassimpático diferem pela localização do gânglio na via nervosa. Enquanto os gânglios das vias simpáticas localizam-se ao lado da medula espinal, distantes do órgão efetuador, os gânglios das vias parassimpáticas estão longe do sistema nervoso central e próximos ou mesmo dentro do órgão efetuador. As fibras nervosas simpáticas e parassimpáticas inervam os mesmo órgãos, mas trabalham em oposição. Enquanto um dos ramos estimula determinado órgão, o outro inibe. Essa situação antagônica mantém o funcionamento equilibrado dos órgãos internos. O SNPA simpático, de modo geral, estimulam ações que mobilizam energia, permitindo ao organismo responder a situações de estresse. Por exemplo, o sistema simpático é responsável pela aceleração dos batimentos cardíacos, pelo aumento da pressão sanguínea, pelo aumento da concentração de açúcar no sangue e pela ativação do metabolismo geral do corpo. Já o SNPA parassimpático, estimula principalmente atividades relaxantes, como as reduções do ritmo cardíaco e da pressão sanguínea entre outras. Os nervos espinais se ramificam perto da medula e os diferentes ramos inervam os músculos, a pele e as vísceras. Ramos de diferentes nervos podem ainda se juntar, formando verdadeiras redes nervosas, chamadas plexos nervosos. Mediadores químicos no SNPA simpático e parassimpático Tanto nos gânglios do SNPA simpático como nos do SNPA parassimpático ocorrem sinapses químicas entre os neurônios pré-gânglionares e pós-gânglionares. Nos dois casos, a substância neurotransmissora da sinapse é a acetilcolina. Nas terminações dos neurônios pós-gânglionares, que fazem sinapse com os órgãos efetuadores, porém, a substância neurotransmissora não é a mesma para os dois ramos do SNPA. No SNPA parassimpático o neurotransmissor é a acetilcolina, como nas sinapses ganglionares. Já no SNPA simpático o neurotransmissor é, com poucas exceções, a noradrenalina. Uma dessas exceções é a fibra parassimpática pós-gânglionar que inerva as glândulas sudoríparas, cujo neurotransmissor é a acetilcolina. Revestimento, suporte e movimento Dentre as diversas adaptações que favorecem a conquista do meio terrestre pelos vertebrados destacam-se um eficiente revestimento corporal impermeabilizado, um adequado sistema esquelético de suporte do organismo e de seus órgãos e um hábil mecanismo que permite a movimentação do organismo pelo meio. No homem, essas três tarefas são desempenhadas, na ordem, pela pele, pelo conjunto de ossos do sistema esquelético e pelos inúmeros músculos componentes do sistema muscular. Ossos e músculos constituem o sistema locomotor. Revestimento corporal: tegumento Os animais apresentam um revestimento corporal cuja principal função é proteger o organismo contra a entrada de corpos estranhos: o tegumento (do latim tegumentum, cobertura, envoltório). Além da função protetora, o tegumento também pode, dependendo da espécie de animal, realizar trocas gasosas, secretar substâncias, perceber estímulos e regular a temperatura do corpo, entre outras funções. O tegumento dos invertebrados geralmente é um epitélio simples, constituído por uma única camada de células cúbicas ou colunares. Já o tegumento dos vertebrados, a pele, é formada por duas camadas de tecidos, com glândulas e estruturas anexas. Pele A pele dos vertebrados é formada por dois tecidos distintos, firmemente unidos entre si. O tecido mais externo, epitelial, é a epiderme. O mais interno, conjuntivo, é a derme. Epiderme A epiderme é um epitélio multiestratificado, isto é, formado por várias camadas (estratos) de células justapostas. A camada epidérmica mais interna é denominada estrato germinativo, sendo formada por células que se multiplicam continuamente, de tal maneira que as novas células geradas empurram as mais velhas para cima, em direção à superfície do corpo. À medida que envelhecem, as células epidérmicas tornam-se achatadas e passam a fabricar e a acumular dentro de si uma proteína resistente, a queratina. As células mais superficiais, ao se tornar repletas de queratina, morrem e constituem um revestimento resistente ao atrito e altamente impermeável a perda de água. Derme A derme, localizada imediatamente sob a epiderme, é um tecido conjuntivo que contém fibras protéicas, vasos sanguíneos, terminações nervosas, órgãos sensoriais e glândulas. As principais células da derme são os fibroblastos, responsáveis pela produção de fibras e de uma substância gelatinosa, a substância amorfa, na qual os elementos dérmicos estão mergulhados. São as fibras da derme que conferem resistência e elasticidade à pele. Os vasos sanguíneos da derme são responsáveis pela nutrição e oxigenação tanto das células dérmicas quanto das células epidérmicas. Nos mamíferos os vasos sanguíneos da derme desempenham um importante papel na manutenção da temperatura corporal. Quando a temperatura do corpo sobe, impulsos nervosos provocam a dilatação dos vasos sanguíneos da derme; com isso, maior quantidade de sangue passa a circular na pele, levando ao aumento da irradiação de calor para o meio, o que faz o corpo esfriar. Já quando a temperatura corporal diminui, os vasos sanguíneos da pele se contraem; com isso, menos sangue passa a circular na superfície do corpo, o que reduz a perda de calor. Terminações nervosas e órgãos sensoriais presentes na derme são responsáveis pelas percepções de calor, frio, viscosidade, dureza, umidade, aspereza, maciez, etc. Tecido subcutâneo (hipoderme) Sob a pele há uma camada de tecido conjuntivo frouxo – o tecido subcutâneo – rico em fibras e em células que armazenam gordura (células adiposas). A gordura armazenada no tecido subcutâneo constitui reserva de energia e atua como isolante térmico. Diferenciações tegumentares A pele dos vertebrados pode apresentar diversos tipos de diferenciações, que auxiliam o desempenho de suas funções. As principais diferenciações tegumentares são escamas, pelos, penas, unhas, garras, cascos e cornos, além de vários tipos de glândulas. Escamas Escamas são estruturas em forma de placa achatada, que se dispõe no tegumento como uma armadura protetora. Estão presentes em peixes, répteis e aves. Peixes cartilaginosos (cações, tubarões e raias) possuem escamas placóides semelhantes, em origem e estrutura, a um dente. A parte externa de uma escama placóide é constituída por esmale, formado pelas células epidérmicas, e a parte interna é constituída por dentina, formada pelas células dérmicas. Escamas dérmicas Peixes ósseos apresentam escamas dérmicas, originadas pelas células da derme e recobertas por uma fina camada de células epidérmicas. Répteis e aves têm escamas córneas, formações de queratina originadas pelas células epidérmicas. Pelos Pelos são estruturas filamentosas de queratina, presentes exclusivamente em mamíferos. Certas espécies têm pelos abundantes, que constituem uma pelagem protetora isolante. Na espécie humana, com exceção dos cabelos, os pelos são curtos e ralos, concentrando-se nas axilas e em torno dos órgãos genitais. Os pêlos são constituídos por células epidérmicas queratinizadas, mortas e compactas. O pêlo nasce dentro de uma pequena depressão da pele, o folículo piloso.  No fundo do folículo, células em contínua multiplicação fabricam queratina, morrem e se compactam, originando o pelo. As células que originam o pelo são nutridas e oxigenadas por capilares sanguíneos presentes junto ao folículo. Cada pelo está ligado a um pequeno músculo eretor, que permite sua movimentação, e a uma ou mais glândulas sebáceas, que se encarregam de sua lubrificação. Penas As penas estão presentes exclusivamente nas aves. São constituídas de queratina e se formam de maneira semelhante aos pêlos dos mamíferos. Tudo indica que penas e pelos evoluíram a partir das escamas que recobriam o corpo dos répteis ancestrais de aves e mamíferos. Unhas Unhas são estruturas achatadas, formadas por queratina altamente compactada, presente na ponta dos dedos de mamíferos e primatas, como macacos, artrópodes e o homem. As unhas garantem firmeza à ponta dos dedos. Nos pés dão mais equilíbrio ao caminhar; nas mãos auxiliam a apreenção e a manipulação de objetos. As unhas crescem a apartir de uma dobra epidérmica localizada próxima à ponta dos dedos, onde células epidérmicas se dividem intensamente, acumulando queratina. As células queratinizadas morrem e se compactam formando a unha. Garras As garras diferem das unhas por serem agudas e afiadas. Estão presentes em diversos grupos de animais, como répteis, aves e mamíferos. As garras são usadas, entre outras funções, para agarrar e como armas de ataque e defesa. Cascos Cascos são estruturas queratinizadas maciças e compactas, presentes nas extremidades dos membros locomotores de certos mamíferos, tais como cavalos, bois, porcos, girafas etc. Animais dotados de casco são genericamente denominados ungulados (do latim úngula, unha). Cornos Os cornos são estruturas cônicas e pontiagudas, formada por queratina altamente compactada, presentes na cabeça dos mamíferos como bois, búfalos, antílopes, carneiros, cabras, etc. Os cornos se desenvolvem tanto em machos quanto em fêmeas e nunca são substituídos. Nisso diferem dos chifres, estruturas ramificadas presentes apenas em machos de alces e veados. Os chifres são formados por tecido calcificado recoberto de pele, sendo substituído anualmente. Glândulas O tegumento dos vertebrados apresenta diversos tipos de glândulas, especializadas na produção e secreção de substâncias. Peixes e anfíbios, por exemplo, possuem glândulas de muco que lubrificam a pele. Algumas espécies de anfíbios possuem glândulas de veneno, que secretam substâncias tóxicas contra predadores. Aves possuem uma glândula localizada na calda, a glândula uropigeana, que produz uma secreção oleosa usada na lubrificação e impermeabilização das penas. Mamíferos possuem glândulas sebáceas, cuja a secreção gordurosa lubrifica os pelos e a pele, e glândulas sudoríparas, que secretam suor. As glândulas sudoríparas estão presentes em poucas categorias de mamíferos, das quais o cavalo e o homem são os melhores exemplos; cães e gatos não têm glândulas sudoríparas. As glândulas sudoríparas situam-se imediatamente abaixo da derme, no tecido subcutâneo. Sua porção mais profunda tem forma enovelada, ligada, o um fino canal, a um poro que se abre na superfície da pele. A secreção das glândulas sudoríparas é o suor, composto de água, sais e um pouco de uréia. O suor tem por função refrescar o corpo, seja quando a temperatura do ambiente se eleva, seja quando a temperatura interna sobe devido ao aumento da atividade. Sistema esquelético O conjunto de ossos e cartilagens que protegem os órgãos e permitem os movimentos forma o sistema esquelético, cujas as funções básicas são suporte, proteção, movimento, reserva de minerais (principalmente cálcio e fósforo) e produção de células sanguíneas (hematopoiese). Tipos de ossos Quase todos os ossos do corpo podem ser classificados em 4 tipos, de acordo com a sua forma: Longos – mais compridos do que largos. Por exemplo, ossos da perna, braços, antebraços e dedos; Curtos – aproximadamente mesmo comprimento e largura. Por exemplo, ossos do calcanhar e do pulso; Chatos ou achatados – finos, em forma de lâmina. Por exemplo, ossos do crânio, costelas e externo; Irregulares – não podem ser inseridos nos grupos anteriores. Por exemplo, vértebras e ossos da face. A formação do tecido ósseo A ossificação – formação do tecido ósseo – pode se dar por dois processos: ossificação intramembranosas e ossificação endocrondal. No primeiro caso, o tecido ósseo surge aos poucos em uma membrana de natureza conjuntiva, não cartilaginosa. Na ossificação endoncondral, uma peça de cartilagem, com formato de osso, serve de molde para a confecção de tecido ósseo. Nesse caso, a cartilagem é gradualmente destruída e substituída por tecido ósseo. Crescimento nos ossos longos A ossificação endocondral ocorre na formação de ossos longos, como os das pernas e os dos braços. Nesses ossos, duas regiões principais sofrerão a ossificação: o cilindro longo, conhecido como diáfise e as extremidades dilatadas, que correspondem às epífises. Entre a epífese de cada extremidade e a diáfise é mantida uma região de cartilagem, conhecida como cartilagem de crescimento, que possibilitará a ocorrência de crescimento ósseo durante a fase de crescimento de uma pessoa. Novas células cartilaginosas são constantemente geradas, seguidas da ocorrência constante de ossificação endocondral, levando a formação de mais osso. Nesse processo, os osteoclastos desempenham papel importante. Eles efetuam constantemente a reabsorção de tecido ósseo, enquanto novo tecido ósseo é formado. Os osteoclastos atuam como verdadeiros demolidores de osso, enquanto os osteoblastos exercem papel de construtores de mais osso. Nesse sentido o processo de crescimento de um osso depende da ação conjunta de reabsorção de osso preexistente e da deposição de novo tecido ósseo. Considerando, por exemplo, o aumento de diâmetro de um osso longo, é preciso efetuar a reabsorção da camada interna da parede óssea, enquanto na parede externa deve ocorrer deposição de mais osso. O crescimento ocorre até que se atinja determinada idade, a partir da qual a cartilagem de crescimento também sofre ossificação e o crescimento do osso em comprimento cessa. Remodelação óssea A quantidade de massa óssea presente no esqueleto é o resultado da formação e da reabsorção. Este turnover está diretamente relacionado à necessidade corporal de manter uma concentração fisiológica de cálcio ionizado nos fluidos orgânicos e, especialmente, à necessidade de manter a integridade estrutural do esqueleto. No processo fisiológico normal, a reabsorção e a formação ósseas estão intimamente relacionadas em tempo, grau e espaço, tanto que a formação óssea só é ativada depois que estiver estabelecida uma área de absorção. O metabolismo ósseo é influenciado por vários fatores hormonais, locais, comportamentais e ambientais, além de forças mecânicas, elétricas, químicas e magnéticas. Esse mecanismo é relativamente rápido no osso trabecular e mais lento no osso cortical. Os osteoclastos são recrutados para a superfície (processo chamado de ativação) e reabsorvem uma quantidade de mineral, criando uma cavidade - lacuna de Howship - no osso trabecular. Essa fase dura em torno de duas semanas e é seguida por um período de aparente inatividade no sítio da reabsorção. Durante essa fase, os osteoclastos desaparecem e são substituídos por macrófagos, cuja função não está inteiramente elucidada, mas que parece ser a de depositar uma substância que inicia a cimentação. Como esse processo ocorre entre a remoção do osso e sua subsequente substituição, ele é chamado de fase de reversão. Por um sinal desconhecido, os osteoblastos - células que sintetizam a nova matriz - aderem-se à superfície da cavidade. Essas células sintetizam colágeno e outras proteínas não colagenosas, que são secretadas dentro da cavidade para formar o osteóide, uma matriz não mineralizada, que o será mais tarde, formando osso novo. Essa fase de formação pode levar vários meses para se estabelecer. Sob condições normais, a quantidade de osso novo sintetizado em cada sítio de remodelação é exatamente igual àquela que foi removida pelos osteoclastos. Calcula-se que os adultos remodelem de 10 a 30% da sua massa óssea a cada ano. Esta ¨manutenção preventiva¨ faz com que o esqueleto tenha uma idade média em torno de oito anos Fraturas e osteoclastos De forma bem simplificada, podemos dizer que fratura é a quebra de um osso. Quando ocorre, o procedimento normal é a redução dessa fratura, isto é, a aproximação dos cotos (partes fraturadas), e a imobilização até a formação do calo ósseo e sua completa calcificação. Os osteoclastos também estão envolvidos na reparação de fraturas. Após a quebra do osso, ocorre uma intensa proliferação do periósteo. Isso leva a formação de uma anel, o calo ósseo, que envolve os pedaços quebrados. Simultaneamente, os osteoclastos iniciam a remoção de células ósseas mortas e do coágulo formado, já que na fratura há uma hemorragia considerável. O periósteo fornece novas células iniciadoras de osso imaturo, que une provisoriamente os pedaços separados. Com o passar do tempo, ocorre uma remodelação do calo ósseo e, aos poucos, a estrutura óssea é refeita com a participação de osteoclastos e osteoblastos, até que a fratura esteja consolidada. O esqueleto humano Além de dar sustentação ao corpo, o esqueleto protege os órgãos internos e fornece pontos de apoio para a fixação dos músculos. Ele constitui-se de peças ósseas (ao todo 208 ossos no indivíduo adulto) e cartilaginosas articuladas, que formam um sistema de alavancas movimentadas pelos músculos. O esqueleto humano pode ser dividido em duas partes: Esqueleto axial: formado pela caixa craniana, coluna vertebral caixa torácica (em amarelo). Esqueleto apendicular: compreende a cintura escapular, formada pelas escápulas e clavículas; cintura pélvica, formada pelos ossos ilíacos (da bacia) e o esqueleto dos membros (superiores ou anteriores e inferiores ou posteriores). 1-Esqueleto axial 1.1-Caixa craniana Possui os seguintes ossos importantes: frontal, parietais, temporais, occipital, esfenóide, nasal, lacrimais, malares ("maçãs do rosto" ou zigomático), maxilar superior e mandíbula (maxilar inferior). Observações: Primeiro - no osso esfenóide existe uma depressão denominada de sela turca onde se encontra uma das menores e mais importantes glândulas do corpo humano - a hipófise, no centro geométrico do crânio. Segundo - Fontanela ou moleira é o nome dado à região alta e mediana, da cabeça da criança, que facilita a passagem da mesma no canal do parto; após o nascimento, será substituída por osso. Coluna vertebral É uma coluna de vértebras que apresentam cada uma um buraco, que se sobrepõem constituindo um canal que aloja a medula nervosa ou espinhal; é dividida em regiões típicas que são: coluna cervical (região do pescoço), coluna torácica, coluna lombar, coluna sacral, coluna cocciciana (coccix). 1.3-Caixa torácica É formada pela região torácica de coluna vertebral, osso externo e costelas, que são em número de 12 de cada lado, sendo as 7 primeiras verdadeiras (se inserem diretamente no esterno), 3 falsas (se reúnem e depois se unem ao esterno), e 2 flutuantes (com extremidades anteriores livres, não se fixando ao esterno). 2- Esqueleto apendicular 2-1- Membros e cinturas articulares Cada membro superior é composto de braço, antebraço, pulso e mão. O osso do braço – úmero – articula-se no cotovelo com os ossos do antebraço: rádio e ulna. O pulso constitui-se de ossos pequenos e maciços, os carpos. A palma da mão é formada pelos metacarpos e os dedos, pelas falanges. Cada membro inferior compõe-se de coxa, perna, tornozelo e pé. O osso da coxa é o fêmur, o mais longo do corpo. No joelho, ele se articula com os dois ossos da perna: a tíbia e a fíbula. A região frontal do joelho está protegida por um pequeno osso circular: a rótula. Ossos pequenos e maciços, chamados tarsos, formam o tornozelo. A planta do pé é constituída pelos metatarsos e os dedos dos pés (artelhos), pelas falanges. Os membros estão unidos ao corpo mediante um sistema ósseo que toma o nome de cintura ou de cinta. A cintura superior se chama cintura torácica ou escapular (formada pela clavícula e pela escápula ou omoplata); a inferior se chama cintura pélvica, popularmente conhecida como bacia (constituída pelo sacro - osso volumoso resultante da fusão de cinco vértebras, por um par de ossos ilíacos e pelo cóccix, formado por quatro a seis vértebras rudimentares fundidas). A primeira sustenta o úmero e com ele todo o braço; a segunda dá apoio ao fêmur e a toda a perna. Pelve Os ossos do quadril, sacro e cóccix formam uma bacia, chamada de pelve. A pelve feminina é a mais arredondada e larga que a masculina, característica que permite uma melhor acomodação durante ser desenvolvimento e o parto. Juntas e articulações Junta é o local de junção entre dois ou mais ossos. Algumas juntas, como as do crânio, são fixas; nelas os ossos estão firmemente unidos entre si. Em outras juntas, denominadas articulações, os ossos são móveis e permitem ao esqueleto realizar movimentos. Ligamentos Os ossos de uma articulação mantêm-se no lugar por meio dos ligamentos, cordões resistentes constituídos por tecido conjuntivo fibroso. Os ligamentos estão firmemente unidos às membranas que revestem os ossos. Principais doenças relacionadas ao sistema esquelético A tabela abaixo apresenta os principais problemas relacionados com a ossificação, esqueleto axial e articulações presentes nos seres humanos. Disturbio em: Doença Característica Ossificação Raquitismo Causa: deficiência de vitamina D. Os ossos não são tão fortes em decorrência da falta de calcio e de fósforo. Pernas arqueadase pode ocorrer má-formação na cabeça, peito e pelvis Osteomalacia Desmineralização dos ossos por falta de vitamina D. Mesmos efeitos do raquitismo. Osteomielite Doenças infecciosas dos ossos. Osteoporose Decréscimo da massa óssea. Relacionada com a idade, mas também pode ocorrer durante a gravidez. Afeta, principalmente, quadris, coluna, pernas e pés. Sistema muscular O movimento é uma função essencial do corpo, resultante de contrações e relaxamento musculares. Com exceção das esponjas e de alguns celenterados, que não possuem tecido muscular, todos os outros animais utilizam-se de músculos para movimentar o corpo. É graças a contração muscular que os animais podem nadar, respirar, voar, nadar, mover o alimento na cavidade digestiva, bombear o sangue dentro dos vasos sanguíneos etc. O tecido muscular representa de 40% a 50% do peso corporal total e é composto de células altamente especializadas.Os músculos estão relacionados basicamente com as funções de movimento, manutenção da postura e produção de calor. Foi estimado que 85% de todo o calor gerado no corpo vem de contrações musculares. Tipos de tecido muscular Os músculos podem ser formados por três tipos básicos de tecido muscular: estriado esquelético, liso e estriado cardíaco. Musculatura estriada esquelética O tecido muscular estriado esquelético apresenta, sob observação microscópica, faixas alternadas transversais, claras e escuras. Essa estriação resulta do arranjo regular de microfilamentos formados pela proteínas actina e miosina, responsáveis pela contração muscular. A célula muscular estriada, também chamada fibra muscular, possui inúmeros núcleos e pode atingir comprimentos que vão de 1mm a 60 cm. Musculatura lisa O tecido muscular liso está presente em diversos órgãos internos (tubo digestivo, bexiga, útero etc.) e também nas paredes dos vasos sanguíneos. As células musculares lisas são uninucleadas e os filamentos de actina e miosina dispões em hélice em seu interior, sem formar padrão estriado como no tecido muscular esquelético. A contração dos músculos lisos é geralmente involuntária, ao contrário da contração dos músculos esqueléticos, que está sob o controle da vontade. Musculatura estriada cardíaca O tecido muscular cardíaco está presente apenas no coração dos vertebrados. Ao microscópio, o tecido muscular cardíaco apresenta estriação transversal. Suas células são uninucleares e têm contração involuntária. A contração muscular A grande maioria dos animais possuem células nervosas e musculares. Em todos eles, o mecanismo de funcionamento dessas células é exatamente o mesmo. A coordenação interna do organismo e o seu relacionamento com o meio ambiente são funções exercidas pelo sistema nervoso. Ao sistema sensorial cabe a recepção das mensagens provenientes do meio ambiente. A resposta, muitas vezes representada por um movimento, é papel dos tecidos musculares. Os miofilamentos: actina e miosina Toda a célula muscular contém filamentos protéicos contráteis de dois tipos: actina e miosina. Esses miofilamentos (ou miofibrilas) são diferenciados um do outro pelo peso molecular, maior no filamento de miosina. Ao microscópio eletrônico, a actina aparece sob a forma de filamentos finos, enquanto a miosina é representada por filamentos grossos. A interação da actina com a miosina é o grande evento desencadeador da contração muscular. A disposição regular dessas proteínas ao longo da fibra produz o padrão de faixas claras e escuras alternadas, típicas do músculo estriado. As unidades de actina e miosina que se repetem ao longo da miofibrila são chamadas, sarcômeros. As faixas mais externas dos sarcômeros, claras, são denominadas de banda I e contêm apenas filamentos de actina. A faixa central mais escura é denominada banda A. As extremidades da banda A são formadas por filamentos de actina e miosina sobrepostos, enquanto a sua região mediana mais clara, denominada banda H, contém apenas miosina. As linhas Z constituem o ponto onde se originam os filamentos de actina. Os filamentos de miosina ficam intercalados com os de actina. Note que de ambos os lados dos filamentos de miosina existe um espaço. Essa é a conformação quando a célula muscular está relaxada. Na contração, o sarcômero encurta e as moléculas de miosina “encostam” nas linhas Z. Neste caso, a estriação típica modifica-se momentaneamente. Retornando ao estado de relaxamento. O mecanismo da contração muscular Na contração das fibras musculares esqueléticas, ocorre o encurtamento dos sarcômeros: os filamentos de actina “deslizam” sobre os de miosina, graças a certos pontos de união que se formam entre esses dois filamentos, levando á formação da actomiosina. Para esse deslizamento acontecer, há a participação de grande quantidade de dois elementos importantes : íons Ca ++ e ATP. Nesse caso cabe à molécula de miosina o papel de “quebrar” (hidrolisar) o ATP, liberando a energia necessária para a ocorrência de contração. Resumidamente, a atividade de contração muscular pode ser representada por: O estímulo a contração muscular A musculatura lisa é controlada pelos nervos do sistema nervoso autônomo. As divisões simpática e parassimpática atuam sobre a atividade da musculatura lisa dos órgãos digestivos  e excretores. No entanto, o tecido muscular liso também pode ser estimulado a funcionar pela distensão da parede do órgão. É o que acontece, por exemplo, quando o bolo alimentar está passando pelo tubo digestivo. A distensão causada pelo aumento na parede intestinal provoca uma resposta de contração na musculatura lisa dessa parede. Como resultado, gera-se uma onda de peristaltismo, que impulsiona o alimento “para frente”. Por outro lado, a musculatura estriada, na maior parte das vezes, fica sob controle voluntário. Ramos nervosos se encaminham para o tecido muscular e se ramificam, atingindo células musculares individuais ou grupos delas. Cada ponto de junção entre uma terminação nervosa e a membrana plasmática da célula muscular corresponde a uma sinapse. Essa junção é conhecida pelo nome de placa motora. O impulso nervoso propaga-se pelo neurônio e atinge a placa motora. A membrana da célula muscular recebe o estímulo. Gera-se uma corrente elétrica que se propaga por essa membrana, atinge o citoplasma e desencadeia o mecanismo de contração muscular. Circuito Músculo-Cérebro Os nervos estão conectados e comunicam seus sinais através de sinapses. O movimento de um músculo envolve duas vias nervosas complexas: a via nervosa sensitiva até o cérebro e a via nervosa motora até o músculo. Esse circuito é composto por doze etapas básicas, as quais são indicadas a seguir: Os receptores sensitivos da pele detectam as sensações e transmitem um sinal ao cérebro. O sinal é transmitido ao longo de um nervo sensitivo até a medula espinhal. Uma sinapse na medula espinhal conecta o nervo sensitivo a um nervo da medula espinhal. O nervo cruza para o lado oposto da medula espinhal. O sinal é transmitido e ascende pela medula espinhal. Uma sinapse no tálamo conecta a medula espinhal às fibras nervosas que transmitem o sinal até o córtex sensitivo. O córtex sensitivo detecta o sinal e faz com que o córtex motor gere um sinal de movimento. O nervo que transmite o sinal cruza para o outro lado, na base do cérebro. O sinal é transmitido para baixo pela medula espinhal. Uma sinapse conecta a medula espinhal a um nervo motor. O sinal prossegue ao longo do nervo motor. O sinal atinge a placa motora, onde ele estimula o movimento muscular. Tecido muscular estriado cardíaco Esse tecido é o principal constituinte da parede do coração. Embora ele seja estriado, seu controle é involuntário (ele é inervado pelos dois ramos do sistema nervoso autônomo – o simpático e o parassimpático). As fibras do músculo cardíaco são quadrangulares e apresentam um ou dois núcleos localizados no centro da fibra. Já as células musculares esqueléticas contêm vários núcleos distribuídos pela periferia da célula. As fibras cardíacas são interconectadas umas com as outras. Essas fibras estão organizadas paralelamente, e fisicamente conectadas por junções que permitem a condução de um estímulo de uma fibra para a outra. Entre as fibras, há a interposição de um disco intercalar, que nada mais é do que o espessamento da membrana da célula. Esse disco é característico do tecido muscular cardíaco. Sua função é aumentar a força do músculo é facilitar a condução do impulso de uma fibra para a outra. Quando uma fibra do tecido é estimulada, todas as outras também o serão. O tecido muscular cardíaco normal se contrai e se relaxa de forma rápida, contínua e rítmica por volta de 75 vezes por minuto. Para esse trabalho, a demanda por oxigênio é bem maior do que a do tecido muscular esquelético. As mitocôndrias também são maiores e em grande número quando comparadas às dos músculos esqueléticos. Tecido Muscular Liso As células musculares lisas são involuntárias, não-estriadas e menores do que as fibras estriadas esqueléticas. Elas apresentam um núcleo único e central. Seus filamentos de actina e miosina estão espalhados no citoplasma, sem o arranjo visto para as células musculares esqueléticas. A contração muscular se dá de modo semelhante ao visto anteriormente A musculatura lisa é controlada pelos nervos do sistema nervoso autônomo (simpático e parassimpático). A musculatura lisa está presente, por exemplo, na parede dos órgãos digestivos, dos vasos sanguíneos, da bexiga urinária e do útero. O tecido muscular liso também pode ser estimulado a funcionar pela distensão da parede do órgão. Grupos de Ação Muscular O músculo esquelético é um agrupamento de células musculares (fibras) envoltas em um delicado tecido nervoso. À medida que um músculo esquelético se aproxima da sua inserção, a massa formada por elementos contráteis, chamada de ventre, termina abruptamente e é continuada por fibras do tecido conjuntivo, conhecidas como tendões de inserção. Os tendões planos se chamam aponeuroses. As fibras colágenas do tendão se ligam com as do periósteo e do osso propriamente dito, fazendo a união entre os sistemas ósseo esquelético e muscular. A maioria dos movimentos é coordenada por vários músculos esqueléticos atuando em grupos. Dependendo do tipo de movimento, há diferentes grupos de músculos em cada lado de uma articulação. Assim, em uma articulação, os músculos flexores estão do lado oposto ao dos extensores, o dos adutores em oposição ao dos abdutores etc. O músculo que causa a ação desejada é chamado de agonista. Simultaneamente, o grupo que faz oposição ao agonista é chamado de antagonista. Assim, se o grupo agonista se contrai, o antagonista se relaxa e permite o movimento desejado. Além dos agonistas e antagonistas, existem os sinergistas. Esses músculos servem para firmar, uniformizar o movimento, além de prevenir movimentos indesejados e promover uma ação agonista eficiente. O último grupo é o dos fixadores. Sua função é estabilizar a origem dos movimentos agonistas para que eles sejam realizados de forma eficiente. Histologia A histologia (do grego: hydton = tecido + logos = estudos) é a ciência que estuda os tecidos biológicos, desde a sua formação (origem), estrutura (tipos diferenciados de células) e funcionamento. Mas o que é tecido? O corpo de um organismo multicelular é constituído por diferentes tipos de células, especializadas em realizar diversas funções. As células com determinado tipo de especialização organizam-se em grupos, constituindo os tecidos. Alguns tecidos são formados por células que possuem a mesma estrutura; outros são formados por células que têm diferentes formas e funções, mas que juntas colaboram na realização de uma função geral maior. A diferenciação dos tecidos e a conquista do ambiente terrestre Dentre as diversas adaptações que favoreceram a conquista do meio terrestre pelos vertebrados destacam-se um eficiente revestimento corporal impermeabilizado, um adequado sistema esquelético de suporte do organismo e de seus órgãos e um hábil mecanismo que permite a movimentação do organismo pelo meio. No homem, essas três tarefas são desempenhadas, na ordem, pela pele, pelo conjuntivo de ossos do sistema esquelético e pelos inúmeros músculos componentes do sistema muscular. Ossos e músculos constituem o sistema locomotor. Como são formados os tecidos? Todos os tecidos presentes nos vertebrados adultos são formados a partir de três tipos de folhetos germinativos: endoderma, ectoderma e mesoderma. Cada um desses, durante o desenvolvimento embrionário, é responsável por uma genealogia de células especializadas quanto à forma e função. Os destinos finais (organogênese) desses folhetos germinativos, na formação dos tecidos e órgão humanos, são: Ectoderma Epiderme e anexos cutâneos (pêlos e glândulas mucosas); Todas as estruturas do sistema nervoso (encéfalo, nervos, gânglios nervosos e medula espinhal); Epitélio de revestimento das cavidades nasais, bucal e anal. Mesoderma Forma a camada interna da pele (derme); Músculos lisos e esqueléticos; Sistema circulatório (coração, vasos sangüíneos, tecido linfático, tecido conjuntivo); Sistema esquelético (ossos e cartilagem); Sistema excretor e reprodutor (órgãos genitais, rins, uretra, bexiga e gônadas). Endoderma Epitélio de revestimento e glândulas do trato digestivo, com exceção da cavidade oral e anal; Sistema respiratório (pulmão); Fígado e pâncreas. Tipos de Tecidos Nos animais vertebrados há quatro grandes grupos de tecidos: o muscular, o nervoso, o conjuntivo (abrangendo também os tecidos ósseo, cartilaginoso e sanguíneo) e o epitelial, constituindo subtipos específicos que irão formar os órgãos e sistemas corporais. Por exemplo: O sangue é considerado um tecido conjuntivo, com diversificadas células (as hemácias, os leucócitos e as plaquetas) e o plasma (água, sais minerais e diversas proteínas). Nos invertebrados estes tipos de tecido são basicamente os mesmos, porém com organizações mais simples. A maioria dos tecidos além de serem compostos de células, apresentam entre elas substâncias intracelulares (intersticiais). Especificação dos tecidos básicos Epitélio → revestimento da superfície externa do corpo (pele), os órgãos (fígado, pulmão e rins) e as cavidades corporais internas; Conjuntivo → constituído por células e abundante matriz extracelulas, com função de preenchimento, sustentação e transporte de substâncias; Muscular → constituído por células com propriedades contráteis; Nervoso → formado por células que constituem o sistema nervoso central e periférico (o cérebro, a medula espinhal e os nervos). Tecido epitelial A superfície externa do corpo e as cavidades corporais internas dos animais são revestidas por este tecido. O tecido epitelial desempenha várias funções no organismo, como proteção do corpo (pele), absorção de substâncias úteis (epitélio do intestino) e percepção de sensações (pele), dependendo do órgão aonde se localizam. Os tecidos epiteliais ou epitélios têm células perfeitamente justapostas, unidas por pequena quantidade de material cimentante, com pouquíssimo espaço intercelular. Os epitélios não são vascularizados e não sangram quando feridos. A nutrição das células se faz por difusão a partir dos capilares existentes em outro tecido, o conjuntivo, adjacente ao epitélio a ele ligado. O arranjo das células epiteliais pode ser comparado ao de ladrilhos ou tijolos bem encaixados. Os epitélios podem ser classificados quanto ao número de células: Quando os epitélios são formados por uma só camada de células, são chamados de epitélios simples ou uniestratificados (do latim uni, um, e stratum, camada). Já os epitélios formados por mais de uma camada de células são chamados estratificados. Existem ainda epitélios que, apesar de formados por uma única camada celular, têm células de diferentes alturas, o que dá a impressão de serem estratificados. Por isso, eles costumam ser denominados pseudo-estratificados. Quanto à forma das células, os epitélios podem ser classificados em: Pavimentosos, quando as células são achatadas como ladrilhos; Cúbicos, quando as células tem forma de cubo, ou Prismáticos, quando as células são alongadas , em forma de coluna. No epitélio que reveste a bexiga, a forma das células é originalmente cúbica, mas elas se tornam achatadas quando submetidas ao estiramento causado pela dilatação do órgão. Por isso, esse tipo de epitélio é de denominado, por alguns autores, epitélio de transição. Os tecidos epiteliais, também chamados epitélios, são classificados em dois tipos principais: epitélios de revestimento e epitélios glandulares. Epitélios de revestimento Funciona como uma membrana que isola o organismo, ou parte dele, do meio externo. Está relacionado ao revestimento e proteção de superfícies externas (por exemplo, na pele) e internas (por exemplo, no estômago). Atua, também, na absorção de substâncias, na secreção de diversos produtos, na remoção de impurezas e pode conter vários tipos de receptores sensoriais (notadamente na pele). Pele: Órgão de contato Nos vertebrados, a pele é importante órgão de contato com o meio. A conquista do ambiente terrestre pelos vertebrados tornou-se possível, entre outras coisas, a partir do isolamento e proteção do corpo e de mecanismos de relação do ser vivo com o meio. O tato, a visão, a olfação, a gustação e a audição são úteis no relacionamento do animal com o ambiente. A pele, órgão responsável pelas sensações táteis, apresenta diferentes tipos de “sensores”, que registram e informam ao ser vivo variações de temperatura (calor ou frio) e pressão (toques, choques, pancadas). A pele é, ainda, importante órgão de defesa contra diversos tipos de agentes infecciosos. Tecido Epitelial de Revestimento Pluriestratificado Pavimentoso Queratinizado. Microscopia óptica. (E) Epiderme, (D) Derme, (SC) Células queratinizadas e cera. Considerando o corpo inteiro, a pele de uma pessoa chega a pesar 5 Kg e tem uma área total de 18 m2. É, portanto o maior órgão do nosso corpo. A histologia da pele Nos mamíferos, a pele é órgão composto por duas camadas: epiderme e derme. A epiderme é um tecido epitelial pluriestratificado. É formada por estratos (ou camadas), dos quais destacam-se o estrato basal (também chamado de estrato germinativo), que fica apoiado na derme e é formado por células de aspecto cúbico. Nessa camada é intensa a atividade de divisão celular mitótica, que repõe constantemente as células perdidas no desgaste diário a que a superfície desse tecido está sujeito. À medida que novas células são formadas, elas vão sendo “empurradas” para formar as demais células, até ficarem expostas na superfície da pele. A derme é uma camada formada por tecido conjuntivo do tipo denso, cujas fibras ficam orientadas em diversas direções. Vários tipos de células são encontrados, destacando-se os fibroblastos e os macrófagos. Nervos, terminações nervosas, diferentes tipos de corpúsculos sensoriais e uma ampla rede de capilares sangüíneos cruzam a derme em várias direções. Ela é um importante tecido de manutenção e de apoio. Os nutrientes existentes no sangue difundem-se para as células epidérmicas. Nos mamíferos, a derme é atravessada por finas faixas de células musculares, os músculos eretores dos pêlos, cuja contração é involuntária e permite aumentar a camada de ar retirada entre os pêlos, que contribui para o isolamento térmico. Mecanismo semelhante ocorre nas aves, com as penas. Abaixo da derme, há uma camada de tecido conjuntivo frouxo, o tecido celular subcutâneo (também conhecido como tela subcutânea e hipoderme), que não faz parte da pele, mas estabelece a sua ligação com as estruturas adjacentes, permitindo o seu deslizamento. Em determinadas regiões do corpo, a hipoderme contém um número variável de camadas de células adiposas, formando o panículo adiposo (o popular “toucinho de porco”), importante como reserva de energia, isolante térmico e facilitador da flutuação na água. Sensores da pele Diversos tipos de estruturas sensoriais conferem à pele a função de relacionamento com o meio ambiente. Distribuído por toda a pele, são basicamente dendritos de neurônios sensoriais (terminações nervosas livres), sendo que alguns são envoltos por uma cápsula de células conjuntivas ou epiteliais e, por isso, esses receptores são capsulados. Anexos da Pele Três estruturas da pele, derivadas da epiderme, são extremamente importantes na adaptação dos mamíferos ao meio terrestre: pêlos, que auxiliam no isolamento térmico; glândulas sudoríparas, que desempenham o papel importante na regulação da temperatura corpórea; e glândulas sebáceas, que lubrificam a pele e estruturas anexas. A pele é um tipo de tecido epitelial chamado epitélio de revestimento. Os tecidos epiteliais de revestimento são também encontrados revestindo as cavidades corporais internas dos animais. Epitélio de revestimento intestinal O tecido que reveste internamente o intestino delgado é um bom exemplo de epitélio especializado em absorver nutrientes e permitir que eles passem da cavidade intestinal para o sangue. A alta capacidade de absorção do epitélio intestinal se deve ao fato de suas células possuírem, na membrana a borda livre (isto é, a borda voltada para a cavidade intestinal), muitas projeções finas e alongadas, que lembrem dedos de uma luva, chamadas microvilosidades. Cálculos da área de membrana que constitui as microvilosidades mostram que elas aumentam quinhentas vezes a área superficial de cada célula, em comparação com a área de células que têm a borda lisa. O mesmo tipo de cálculo nos leva a concluir que o intestino delgado humano apresenta uma superfície de absorção de mais de 300 m2, equivalente à área de uma quadra de esportes de 20 m de comprimento por 15 m de lado. A renovação das células epiteliais A mitose é um processo freqüente nas células epiteliais, as quais têm vida curta e precisam ser constantemente renovadas. A velocidade dessa renovação varia de epitélio para epitélio. As células que se renovam mais rapidamente são do epitélio intestinal: num prazo de 2 a 5 dias são substituídas por células novas. As que se renovam mais lentamente são as células do pâncreas que demoram 50 dias para serem substituídas. Para saber mais sobre mitose, clique aqui! Na pele, a renovação da epiderme ocorre em média a cada 30 dias. No couro cabeludo, pode ocorrer uma disfunção em que a descamação de parte da epiderme acontece a cada 3 ou 4 dias, formando as caspas. Especialização das células epiteliais As células dos tecidos epiteliais mantêm-se aderidas umas às outras por meio de estruturas especializadas, genericamente chamadas junções celulares. Desmossomos Uma das mais importantes junções celulares é o desmossomo (do grego desmos, ligação, e somatos, corpo). Um desmossomo pode ser comparado a um botão de pressão constituído por duas metades que se encaixam, estando uma metade localizada na membrana de uma das células e a outra na célula vizinha. Em cada célula existe uma placa circular de proteína, situada bem junto à membrana. Das placas partem substâncias colantes, chamadas desmogleínas, que atravessam as membranas e grudam as células na região de contato. As placas também estão ligadas a um grande número de filamentos constituídos da proteína queratina. Microscopia eletrônica da célula mostrando a placa circular Zona de oclusão Outro tipo de junção celular presente em muitos epitélios é a zona de oclusão, uma espécie de cinturão adesivo situado junto a borda livre das células epiteliais. A zona de oclusão mantém as células vizinhas tão encostadas que impede a passagem de moléculas entre elas. Assim, substâncias eventualmente presentes em uma cavidade revestida por tecido epitelial não podem penetrar no corpo, a não ser atravessando diretamente as células. Lâmina basal e hemidesmossomos Sob um tecido epitelial há sempre uma espécie de tapete de moléculas de proteínas ao qual as células se ligam: a lâmina basal. As bases das células epiteliais ficam aderidas a lâmina basal por meio de estruturas celulares especiais, denominadas hemidesmossomos. Estes lembram desmossomos, mas possuem estrutura e função diferentes, conectando as bases das células epiteliais à lamina basal, em vez de ligarem as membranas de células vizinhas, como fazem os desmossomos. Junções gap ou comunicantes Conhecidas também por nexos, junção em hiato ou gap junction, são partículas cilíndricas que fazem com que as células entrem em contato umas com as outras, para que funcionem de modo coordenado e harmônico. Esses canais permitem o movimento de moléculas e íons, diretamente do citosol de uma célula para outra. Interdigitações: aumento da superfície de contato É comum observar-se a ocorrência de pregueamento entre as membranas plasmáticas de duas células adjacentes. Esses pregueamentos, conhecidos como interdigitações (à maneira dos dedos das mão colocadas uns entre os outros), ampliam a superfície de contato entre as células e facilitam a passagem de substâncias de uma para a outra. A transformação dos epitélios Assim como outros tecidos, os epitélios podem sofrer metaplasia, que é a substituição patológica de um tipo de tecido por outro. No caso de fumantes crônicos, por exemplo, o epitélio pseudo-estratificado ciliado da traquéia e dos brônquios pode se transformar em pavimentoso pela ação irritante nos elementos presentes na composição do cigarro. Essa transformação altera a função desses órgãos, trazendo prejuízos à saúde. Tecido epitelial glandular As células do tecido epitelial glandular produzem substâncias chamadas secreções, que podem ser utilizadas e outras partes do corpo ou eliminadas do organismo. Essas secreções podem ser: mucosas, quando espessas e ricas em muco, Ex. glândulas salivares serosas, quando fluidas, aquosas, claras e ricas e proteínas. Ex. glândulas secretoras do pâncreas Podem também ser mistas, quando ocorrem secreções mucosas e serosas juntas. Ex. Glândulas salivares parótidas. As glândulas podem ser unicelulares, como a glândula caliciforme (que ocorre por exemplo, no epitélio da traquéia), ou multicelulares, como a maioria das glândulas. Em amarelo glândulas caliciformes do intestino. Em verde a parte secretora de glândulas multicelulares exócrina e endócrina, respectivamente. As glândulas multicelulares originam-se sempre dos epitélios de revestimento, por proliferação de suas células para o interior do tecido conjuntivo subjacente e posterior diferenciação. Três tipos de glândulas multicelulares Glândulas exócrinas: apresentam a porção secretora associada a dutos que lançam suas secreções para fora do corpo (como as glândulas sudoríparas, lacrimais, mamárias e sebáceas) ou para o interior de cavidades do corpo (como as glândulas salivares); Glândulas endócrinas: não apresentam dutos associados à porção secretora. As secreções são denominadas hormônios e lançadas diretamente nos vasos sanguíneos e linfáticos. Exemplos, hipófise, glândulas da tireóide, glândulas paratireódeas e glândulas adrenais; Glândulas mistas: apresentam regiões endócrinas e exócrinas ao mesmo tempo. É o caso do pâncreas, cuja porção exócrina secreta enzimas digestivas que são lançadas no duodeno, enquanto a porção endócrina é responsável pela secreção dos hormônios insulina e glucagon. Esses hormônios atuam, respectivamente, na redução e no aumento dos níveis de glicose no sangue. Tecido conjuntivo Os tecidos conjuntivos tem origem mesodérmica. Caracterizam-se morfologicamente por apresentarem diversos tipos de células imersas em grande quantidade de material extracelular, substância amorfa ou matriz, que é sintetizado pelas próprias células do tecido. A matriz é uma massa amorfa, de aspecto gelatinoso e transparente. É constituída principalmente por água e glicoproteínas e uma parte fibrosa, de natureza protéica, as fibras do conjuntivo. As células conjuntivas são de diversos tipos. As principais são: Célula Função Fibroblasto Célula metabolicamente ativa, contendo longos e finos prolongamentos citoplasmáticos. Sintetiza o colágeno e as substãncias da matriz (substância intercelular). Macrófago Célula ovóide, podendo conter longos prolongamentos citoplasmáticos e inúmeros lisossomos. Responsável pela fagocitose e pinocitose de pertículas estranhas ou não ao organismo. Remove restos celulares e promove o primeiro combate aos microrganismos invasores do nosso organismo. Ativo no processo de involução fisiológica de alguns órgãos ou estrutura. É o caso do útero que, após o parto, sofre uma redução de volume. Mastócito Célula globosa, grande, sem prolongamentos e repleta de grânulos que dificultam, pela sua quantidade, a visualização do núcleo. Os grânulos são constituídos de heparina (substãncia anticoagulante) e histamina (substãncia envolvida nos processos de alergia). Esta última substãncia é liberada em ocasiões de penetração de certos antígenos no organismo e seu contato com os mastócitos, desencadeando a conseqüênte reação alérgica. Plasmócito Célula ovóide, rica em retículo endoplasmático rugoso (ou granular). Pouco numeroso no conjunto normal, mas abundante em locais sujeitos à penetração de bactérias, como intestino, pele e locais em que existem infecções crônicas. Produtor de todos os anticorpos no combate a microorganismos. É originado no tecido conjuntivo a partir da diferenciação de células conhecidas como linfócitos B. Os diferentes tipos de tecido conjuntivo estão amplamente distribuídos pelo corpo, podendo desempenhar funções de preenchimento de espaços entre órgãos, função de sustentação, função de defesa e função de nutrição. A classificação desses tecidos baseia-se na composição de suas células e na proporção relativa entre os elementos da matriz extracelular. Os principais tipos de tecidos conjuntivos são: frouxo, denso, adiposo, reticular ou hematopoiético, cartilaginoso e ósseo. Tecido conjuntivo frouxo O tecido conjuntivo frouxo preenche espaços não-ocupados por outros tecidos, apóia e nutre células epiteliais, envolve nervos, músculos e vasos sanguíneos linfáticos. Além disso, faz parte da estrutura de muitos órgãos e desempenha importante papel em processos de cicatrização. É o tecido de maior distribuição no corpo humano. Sua substância fundamental é viscosa e muito hidratada. Essa viscosidade representa, de certa forma, uma barreira contra a penetração de elementos estranhos no tecido. É constituído por três componentes principais: células de vários tipos, três tipos de fibras e matriz. Tipos de fibras As fibras presentes no tecido conjuntivo frouxo são de três tipos: colágenas, elásticas e reticulares. As fibras colágenas são constituídas de colágeno, talvez a proteína mais abundante no reino animal. São grossas e resistentes, distendendo-se pouco quando tensionadas. As fibras colágenas presentes na derme conferem resistência a nossa pele, evitando que ela se rasgue, quando esticada. As fibras elásticas são longos fios de uma proteína chamada elastina. Elas conferem elasticidade ao tecido conjuntivo frouxo, completando a resistência das fibras colágenas. Quando você puxa e solta à pele da parte de cima da mão, são as fibras elásticas que rapidamente devolvem à pele sua forma original. A perda da elasticidade da pele, que ocorre com o envelhecimento, deve-se ao fato de as fibras colágenas irem, com a idade, se unindo umas às outras, tornando o tecido conjuntivo mais rígido. As fibras reticulares são ramificadas e formam um trançado firme que liga o tecido conjuntivo aos tecidos vizinhos. Tipos de células O tecido conjuntivo frouxo contém dois principais de células: fibroblastos e macrófagos. Os fibroblastos têm forma estrelada núcleo grande. São eles que fabricam e secretam as proteínas que constituem as fibras e a substância amorfa. Os macrófagos são grandes e amebóides, deslocando-se continuamente entre as fibras à procura de bactérias e restos de células. Sua função é limpar o tecido, fagocitando agentes infecciosos que penetram no corpo e, também, restos de células mortas. Os macrófagos, alem disso identificam substâncias potencialmente perigosas ao organismo, alertando o sistema de defesa do corpo. Outros tipos celulares presentes no tecido conjuntivo frouxo são as células mesenquimatosas e os plasmócitos. As células mesenquimatosas são dotadas de alta capacidade de multiplicação e permitem a regeneração do tecido conjuntivo, pois dão origem a qualquer tipo de célula nele presente. Os plasmócitos são células especializadas em produzir os anticorpos que combatem substâncias estranhas que penetram no tecido. Tecido conjuntivo denso No tecido conjuntivo denso há predomínio de fibroblastos e fibras colágenas. Dependendo do modo de organização dessas fibras, esse tecido pode ser classificado em: não modelado: formado por fibras colágenas entrelaçadas, dispostas em feixes que não apresentam orientação fixa, o que confere resistência e elasticidade. Esse tecido forma as cápsulas envoltórias de diversos órgãos internos, e forma também um a derme, tecido conjuntivo da pele; modelado: formado por fibras colágenas dispostas em feixes com orientação fixa, dando ao tecido características de maior resistência à tensão do que a dos tecidos não-modelados e frouxo; ocorre nos tendões, que ligam os músculos aos ossos, e nos ligamentos, que ligam os ossos entre si. Tecido conjuntivo adiposo Nesse tecido a substância intracelular é reduzida, e as células, ricas em lipídios, são denominadas células adiposas. Ocorre principalmente sob a pele, exercendo funções de reserva de energia, proteção contra choques mecânicos e isolamento térmico. Ocorre também ao redor de alguns órgãos como os rins e o coração. As células adiposas possuem um grande vacúolo central de gordura, que aumenta ou diminui, dependendo do metabolismo: se uma pessoa come pouco ou gasta muita energia, a gordura das células adiposas diminui; caso contrário, ela se acumula. O tecido adiposo atua como reserva de energia para momentos de necessidade. Tecido conjuntivo cartilaginoso O tecido cartilaginoso, ou simplesmente cartilagem, apresentam consistência firme, mas não é rígido como o tecido ósseo. Tem função de sustentação, reveste superfícies articulares facilitando os movimentos e é fundamental para o crescimento dos ossos longos. Nas cartilagens não há nervos nem vasos sanguíneos. A nutrição das células desse tecido é realizada por meio dos vasos sanguíneos do tecido conjuntivo adjacente. A cartilagem é encontrada no nariz, nos anéis da traquéia e dos brônquios, na orelha externa (pavilhão auditivo), na epiglote e em algumas partes da laringe. Além disso, existem discos cartilaginosos entre as vértebras, que amortecem o impacto dos movimentos sobre a coluna vertebral. No feto, o tecido cartilaginoso é muito abundante, pois o esqueleto é inicialmente formado por esse tecido, que depois é em grande parte substituído pelo tecido ósseo. O tecido cartilaginoso forma o esqueleto de alguns animais vertebrados, como os cações, tubarões e raias, que são, por isso, chamados de peixes cartilaginosos. Há dois tipos de células nas cartilagens: os condroblastos (do grego chondros, cartilagem, e blastos, “célula jovem”), que produzem as fibras colágenas e a matriz, com consistência de borracha. Após a formação da cartilagem, a atividade dos condroblastos diminui e eles sofrem uma pequena retração de volume, quando passam a ser chamados de condrócitos (do grego chondros, cartilagem, e kytos, célula). Cada condrócito fica encerrado no interior de uma lacuna ligeiramente maior do que ele, moldada durante a deposição da matriz intercelular. As fibras presentes nesse tecido são as colágenas e as reticulares. Legenda: Condroblasto Condrócito Grupo Isógeno Matriz Cartilaginosa Tecido conjuntivo sanguíneo O sangue (originado pelo tecido hemocitopoiético) é um tecido altamente especializado, formado por alguns tipos de células, que compõem a parte figurada, dispersas num meio líquido – o plasma -, que corresponde à parte amorfa. Os constituintes celulares são: glóbulos vermelhos (também denominados hemácias ou eritrócitos); glóbulos brancos (também chamados de leucócitos). O plasma é composto principalmente de água com diversas substâncias dissolvidas, que são transportadas através dos vasos do corpo. Todas as células do sangue são originadas na medula óssea vermelha a partir das células indiferenciadas pluripotentes (células-tronco). Como consequência do processo de diferenciação celular, as células-filhas indiferenciadas assumem formas e funções especializadas. Plaquetas Plaquetas são restos celulares originados da fragmentação de células gigantes da medula óssea, conhecidas como megacariócitos. Possuem substâncias ativas no processo de coagulação sanguínea, sendo, por isso, também conhecidas como trombócitos (do grego, thrombos = coágulo), que impedem a ocorrência de hemorragias. Glóbulos vermelhos Glóbulos vermelhos, hemácias ou eritrócitos (do grego, eruthrós = vermelho, e kútos = célula) são anucleados, possuem aspecto de disco bicôncavo e diâmetro de cerca de 7,2 m m. São ricos em hemoglobina, a proteína responsável pelo transporte de oxigênio, a importante função desempenhada pelas hemácias. Glóbulos brancos Glóbulos brancos, também chamados de leucócitos (do grego, leukós = branco), são células sanguíneas envolvidas com a defesa do organismo. Essa atividade pode ser exercida por fagocitose ou por meio da produção de proteínas de defesa, os anticorpos. Costuma-se classificar os glóbulos brancos de acordo com a presença ou ausência, em seu citoplasma, de grânulos específicos, e agranulócitos, os que não contêm granulações específicas, comuns a qualquer célula. Glóbulos Brancos Características Função G R A N U L Ó C I T O S Célula com diâmetro entre 10 e 14 mm; nucleo pouco volumoso, contendo 2 a 5 lóbulos, ligados por pontes cromatínicas. Cerca de 55% a 65% dos glóbulos brancos. Atuam ativamente na fagocitose de microorganismos invasores, a partir da emissão de pseudópodes. Constituem e primeira linha de defesa do sangue. Célula com diâmetro entre 10 e 14 mm, núcleo contendo dois lóbulos. Cerca de 2% a 3% do total de leucócitos. Células fagocitárias. Atuação em doênças alérgicas. Abundantes na defesa contra diversos parasitas. A G R A N U L Ó C I T O S Célula com diâmetro que varia entre 10 e 14 mm. Núcleo volumoso com forma de S. Cerca de 0,5 % do total dos glóbulos brancos. Acredita-se que atuem em processos alérgicos, a exemplo dos mastócitos. Célula com diâmetro que varia entre 8 a 10 mm. Dois tipos básicos: B e T. Núcleo esférico. Cerca de 25% a 35% do total de leucócitos. Responsáveis pela defesa imunitária do organismo. Linfócitos B diferenciam-se em plasmócitos, as células produtoras de anticorpos. Linfócitos T amadurecem no timo, uma glândula localizada no tórax. Célula com diâmetro entre 15 e 20 mm. Núcleo em forma de ferradura. Cerca de 10 % do total dos glóbulos brancos. Acredita-se que atravessem as paredes dos capilares sanguíneos e, nos tecidos, diferenciam-se em macrófagos ou osteoclastos, células especializadas em fagocitose. Tecido conjuntivo ósseo O tecido ósseo tem a função de sustentação e ocorre nos ossos do esqueleto dos vertebrados. É um tecido rígido graças à presença de matriz rica em sais de cálcio, fósforo e magnésio. Além desses elementos, a matriz é rica em fibras colágenas, que fornecem certa flexibilidade ao osso. Os ossos são órgãos ricos em vasos sanguíneos. Além do tecido ósseo, apresentam outros tipos de tecido: reticular, adiposo, nervoso e cartilaginoso. Por serem um estrutura inervada e irrigada, os ossos apresentam sensibilidade, alto metabolismo e capacidade de regeneração. Quando um osso é serrado, percebe-se que ele é formado por duas partes: uma sem cavidades, chamada osso compacto, e outra com muitas cavidades que se comunicam, chamada osso esponjoso. Essa classificação é de ordem macroscópica, pois quando essas partes são observadas no microscópio nota-se que ambas são formadas pela mesma estrutura histológica. A estrutura microscópica de um osso consiste de inúmeras unidades, chamadas sistemas de Havers. Cada sistema apresenta camadas concêntricas de matriz mineralizada, depositadas ao redor de um canal central onde existem vasos sanguíneos e nervos que servem o osso. Os canais de Havers comunicam-se entre si, com a cavidade medular e com a superfície externa do osso por meio de canais transversais ou oblíquos, chamados canais perfurantes (canais de Volkmann). O interior dos ossos é preenchido pela medula óssea, que pode ser de dois tipos: amarela, constituída por tecido adiposo, e vermelha, formadora de células do sangue. Tipos de células do osso As células ósseas ficam localizadas em pequenas cavidades existentes nas camadas concêntricas de matriz mineralizada. Quando jovens, elas são chamadas osteoblastos (do grego osteon, osso, e blastos, “célula jovem”) e apresentam longas projeções citoplasmáticas, que tocam os osteoblastos vizinhos. Ao secretarem a matriz intercelular ao seu redor, os osteoblastos ficam presos dentro de pequenas câmeras, das quais partem canais que contêm as projeções citoplasmáticas. Quando a célula óssea se torna madura, transforma-se em osteócito (do grego osteon, osso, e kyton, célula), e seus prolongamentos citoplasmáticos se retraem, de forma que ela passa a ocupar apenas a lacuna central. Os canalículos onde ficavam os prolongamentos servem de comunicação entre uma lacuna e outra, e é através deles que as substâncias nutritivas e o gás oxigênio provenientes do sangue até as células ósseas. Além dos osteoblastos e dos osteócitos, existem outras células importantes no tecido ósseo: os osteoclástos (do grego klastos, quebrar, destruir). Essas células são especialmente ativas na destruição de áreas lesadas ou envelhecidas do osso, abrindo caminho para a regeneração do tecido pelos osteoblastos. Os cientistas acreditam que os ossos estejam em contínua remodelação, pela atividade conjunta de destruição e reconstrução empreendidas, respectivamente, pelos osteoclastos e osteoblastos. Você encontrará mais informações sobre os osteoclastos no texto sobre remodelação óssea. A formação do tecido ósseo A ossificação – formação de tecido ósseo – pode se dar por dois processos: ossificação intramenbranosa e ossificação endocondral. No primeiro caso, o tecido ósseo surge aos poucos em uma membrana de natureza conjuntiva, não cartilaginosa. Na ossificação endocondral, uma peça de cartilagem, com formato de osso, serve de molde para a confecção de tecido ósseo. Nesse caso, a cartilagem é gradualmente destruída e substituída por tecido ósseo. Crescimento nos ossos longos A ossificação endocondral ocorre na formação de ossos longos, como os das pernas e os dos braços. Nesses ossos, duas regiões principais sofrerão a ossificação: o cilindro longo, conhecido como diáfise e as extremidades dilatadas, que correspondem as epífises. Entre a epífise de cada extremidade e a diáfise é mantida uma região de cartilagem, conhecida como cartilagem de crescimento, que possibilitará a ocorrência constante de ossificação endocondral, levando à formação de mais osso. Nesse processo, os osteoclastos desempenham papel importante. Eles efetuam constantemente a reabsorção de tecido ósseo, enquanto novo tecido ósseo é formado. Os osteoclastos atuam como verdadeiros demolidores de osso, enquanto os osteoblastos exercem papel de construtores de mais osso. Nesse sentido, o processo de crescimento de um osso depende da ação conjunta de reabsorção de osso preexistente e da deposição de novo tecido ósseo. Considerando, por exemplo, o aumento de diâmentro de um osso longo, é preciso efetuar a reabsorção de camada interna da parede óssea, enquanto na parede externa deve ocorrer deposição de mais osso. O crescimento ocorre até que se atinja determinada idade, a partir da qual a cartilagem de crescimento também sofre ossificação e o crescimento do osso em comprimento cessa. Remodelação óssea Depois que o osso atinge seu tamanho e forma adultos, o tecido ósseo antigo é constantemente destruído e um novo tecido é formado em seu lugar, em um processo conhecido como remodelação. A remodelação ocorre em diferentes velocidades nas várias partes do corpo. Por exemplo, a porção distal do fêmur é substituída a cada 4 meses; já os ossos da mão são completamente substituídos durante a vida inteira do indivíduo. A remodelação permite que os tecidos já gastos ou que tenham sofrido lesões sejam trocados por tecidos novos e sadios. Ela também permite que o osso sirva como reserva de cálcio para o corpo. Em um adulto saudável, uma delicada homeostase (equilíbrio) é mantida entre a ação dos osteoclastos (reabsorção) durante a remoção de cálcio e a dos osteoblastos (aposição) durante a deposição de cálcio. Se muito cálcio for depositado, podem se formar calos ósseos ou esporas, causando interferências nos movimentos. Se muito cálcio for retirado, há o enfraquecimento dos ossos, tornando-os flexíveis e sujeitos a fraturas. O crescimento e a remodelação normais dependem de vários fatores suficientes quantidades de cálcio e fósforo devem estar presentes na dieta alimentar do indivíduo; deve-se obter suficiente quantidade de vitaminas, principalmente vitamina D, que participa na absorção do cálcio ingerido; o corpo precisa produzir os hormônios responsáveis pela atividade do tecido ósseo: - Hormônio de crescimento (somatotrofina): secretado pela hipófise, é responsável pelo crescimento dos ossos; - Calcitonina: produzida pela tireóide, inibe a atividade osteoclástica e acelera a absorção de cálcio pelos ossos; - Paratormônio: sintetizado pelas paratireóides, aumenta a atividade e o número de osteoclastos, elevando a taxa de cálcio na corrente sanguínea; - Hormônios sexuais: também estão envolvidos nesse processo, ajudando na atividade osteoblástica e promovendo o crescimento de novo tecido ósseo. Com o envelhecimento, o sistema esquelético sofre a perda de cálcio. Ela começa geralmente aos 40 anos nas mulheres e continua até que 30% do cálcio nos ossos seja perdido, por volta dos 70 anos. Nos homens, a perda não ocorre antes dos 60 anos. Essa condição é conhecida como osteoporose. Outro efeito do envelhecimento é a redução da síntese de proteínas, o que diminui a produção da parte orgânica da matriz óssea. Como consequência, há um acúmulo de parte inorgânica da matriz. Em alguns indivíduos idosos, esse processo causa uma fragilização dos ossos, que se tornam mais susceptíveis a fraturas. O uso de aparelhos ortodônticos é um exemplo de remodelação dos ossos, neste caso, resultando na remodelação da arcada dentária. Os aparelhos exercem forças diferentes daquelas a que os dentes estão naturalmente submetidos. Nos pontos em que há pressão ocorre reabsorção óssea, enquanto no lado oposta há deposição de matriz. Assim, os dentes movem-se pelos ossos da arcada dentária e passam a ocupar a posição desejada. Tecidos musculares Os tecidos musculares são de origem mesodérmica e relacionam-se com a locomoção e outros movimentos do corpo, como a contração dos órgãos do tubo digestório, do coração e das artérias. As células dos tecidos musculares são alongadas e recebem o nome de fibras musculares ou miócitos. Em seu citoplasma, são ricas em dois tipos de filamento protéico: os de actina e os de miosina, responsáveis pela grande capacidade de contração e distensão dessas células. Quando um músculo é estimulado a se contrair, os filamentos de actina deslizam entre os filamentos de miosina. A célula diminui em tamanho, caracterizando a contração. Tipos de tecido muscular Há três tipos de tecido muscular: estriado esquelético, estriado cardíaco e liso. Cada um deles tem características próprias, adequadas ao papel que desempenham no organismo. Tecido muscular estriado esquelético O tecido muscular estriado esquelético constitui a maior parte da musculatura do corpo dos vertebrados, formando o que se chama popularmente de carne. Essa musculatura recobre totalmente o esqueleto e está presa aos ossos, daí ser chamada de esquelética. Esse tipo de tecido apresenta contração voluntária (que depende da vontade do indivíduo). Um músculo esquelético é um pacote de longas fibras. Cada uma delas é uma célula dotada de muitos núcleos, chamado miócitos multinucleados. Um fibra muscular pode medir vários centímetros de comprimento, por 50 mm de espessura. A célula muscular estriada apresenta, no seu citoplasma, pacotes de finíssimas fibras contráteis, as miofibrilas, dispostas longitudinalmente. Cada miofibrila corresponde a um conjunto de dois tipos principais de proteínas: as miosina, espessas, e as actinas, finas. Esses proteínas estão organizados de tal modo que originam bandas transversais, claras e escuras, características das células musculares estriadas, tanto as esqueléticas como as cardíacas. Os filamentos de miosina formam bandas escuras, chamadas anisotrópicas (banda A), e os de actina, bandas claras, chamadas isotrópicas (banda I). No centro de cada banda I aparece uma linha mais escura, chamada linha Z. O intervalo entre duas linhas Z consecutivas constitui um miômetro ou sarcômero e correspondem à unidade contrátil da célula muscular. No centro de cada banda A existe uma faixa mais clara, chamada banda H, bem visível nas células musculares relaxadas e que vai desaparecendo à medida que a contração muscular ocorre. Na contração muscular, os miofilamentos não diminuem de tamanho, mas os sarcômeros ficam mais curtos e toda a célula muscular se contrai. O encurtamento dos sarcômeros ocorre em função do deslizamento dos miofilamentos finos sobre os grosso, havendo maior sobreposição entre eles: a banda I diminui de tamanho, pois os filamentos de actina deslizam sobre os de miosina, penetram na banda A e reduzem a largura da banda H. A membrana plasmática da célula muscular estriada esquelética costuma ser chamada sarcolema (do grego, sarcos, carne). Exercícios e o aumento da musculatura esquelética Sabemos que exercícios físicos promovem o aumento da musculatura esquelética. Mas o que aumenta: o número de células no músculo ou o volume das células já existentes? A atividade física estimula as células musculares esqueléticas já existentes a produzirem novas miofibrilas, o que ocasiona aumento do volume da célula e conseqüentemente do músculo. No indivíduo adulto, as células da musculatura esquelética não se dividem mais. No entanto, existem células especiais, chamadas satélites, que são mononucleadas e pequenas e se localizam no conjuntivo que envolve os miócitos. Em situações muito especiais, quando o músculo é submetido a exercícios intensos, essas células podem se multiplicar e algumas delas se fundir com as fibras musculares já existentes, contribuindo também para o aumento do músculo. As células satélites são importantes nos processos de regeneração da musculatura esquelética quando ocorrem lesões. Tecido muscular estriado cardíaco Apresenta miócitos estriados com um ou dois núcleos centrais. Esse tecido ocorre apenas no coração e apresenta contração independente da vontade do indivíduo (contração involuntária). No músculo cardíaco essa contração é vigorosa e rítmica. Essas células musculares são menores e ramificadas, intimamente unidas entre si por estruturas especializadas e típicas da musculatura cardíaca: os discos intercalares, que fazem a conexão elétrica entre todas as células do coração. Assim, se uma célula receber um estímulo suficientemente forte, ele é transmitido a todas as outras células e o coração como um todo se contrai. Essa transmissão do estímulo é feita por canais de passagem de água e íons entre as células, que facilita a difusão do sinal iônico entre uma célula e outra, determinando a onda rítmica de contração das células. Os discos intercalares possuem estruturas de adesão entre células que as mantêm unidas mesmo durante o vigoroso processo de contração da musculatura cardíaca. As células musculares cardíacas são capazes de auto-estimulação, não dependendo de um estímulo nervoso para iniciar a contração. As contrações rítmicas do coração são geradas e conduzidas por uma rede de células musculares cardíacas modificadas que se localizam logo abaixo do endocárdio, tecido que reveste internamente o coração. Existem numerosas terminações nervosas no coração, mas o sistema nervoso atua apenas regulando o ritmo cardíaco às necessidades do organismo. Tecido muscular liso ou não-estriado As células musculares lisas não apresentam estriação transversal, característica das células musculares esqueléticas e cardíacas. A razão disso é que os filamentos de actina e miosina não se encontram alinhados ao longo do comprimento da célula. Acredita-se que eles estejam arranjados em espiral dentro da fibra muscular lisa. Os miócitos se apresentam uninucleados e fusiformes, isto é, alongadas e coam as extremidades afiladas. Nessas células a contração é involuntária e lenta. Você pode decidir quando lavar as suas mãos, mas não controla conscientemente os movimentos de seu estômago ou a contração de seu coração. Ocorre nas artérias, sendo responsável por sua contração; ocorre também no esôfago, no estômago e nos intestinos, sendo responsável pelo peristaltismo (ou peristalse) nesses órgãos. Os movimentos peristálticos são contrações em ondas que deslocam o material alimentar dentro desses órgãos do sistema digestório. www.sobiologia.com.br