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Unidade 1
Livro Didático Digital
Thiely Rodrigues Ott
Citologia e Embriologia
Diretor Executivo DAVID LIRA STEPHEN BARROS
Gerente Editorial CRISTIANE SILVEIRA CESAR DE OLIVEIRA
Projeto Gráfico TIAGO DA ROCHA
Autora
THIELY RODRIGUES OTT
A AUTORAThiely Rodrigues Ott
Olá. Meu nome é Thiely Rodrigues Ott. Sou formada em Biomedicina,
com uma experiência técnico-profissional na área de Citopatologia e
Patologia Humana de mais de 8 anos de experiência, sou especialista
em Citopatologia e mestre em Saúde, Medicina Laboratorial e Tecnologia
Forense, atualmente desenvolvo minha tese de doutorado em Análise de
Tecnologias para a Saúde. Tive a oportunidade de trabalhar em hospitais
de grande, médio e pequeno porte e participei de projetos de pesquisa
na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do
Rio de Janeiro, Universidade Estadual do Rio de Janeiro e Fiocruz, onde
mantenho vínculos profissionais até hoje. Sou apaixonada pelo que faço
e adoro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando
em suas profissões. Por isso fui convidada pela Editora Telesapiens a
integrar seu elenco de autores independentes. Estou muito feliz em poder
ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo!
ICONOGRÁFICOSOlá. Esses ícones irão aparecer em sua trilha de aprendizagem toda vez
que:
INTRODUÇÃO:para o início do desenvolvimento de uma nova compe-tência;
DEFINIÇÃO:houver necessidade de se apresentar um novo conceito;
NOTA:quando forem necessários obser-vações ou comple-mentações para o seu conhecimento;
IMPORTANTE:as observações escritas tiveram que ser priorizadas para você;
EXPLICANDO MELHOR: algo precisa ser melhor explicado ou detalhado;
VOCÊ SABIA?curiosidades e indagações lúdicas sobre o tema em estudo, se forem necessárias;
SAIBA MAIS: textos, referências bibliográficas e links para aprofundamen-to do seu conheci-mento;
REFLITA:se houver a neces-sidade de chamar a atenção sobre algo a ser refletido ou dis-cutido sobre;
ACESSE: se for preciso aces-sar um ou mais sites para fazer download, assistir vídeos, ler textos, ouvir podcast;
RESUMINDO:quando for preciso se fazer um resumo acumulativo das últi-mas abordagens;
ATIVIDADES: quando alguma atividade de au-toaprendizagem for aplicada;
TESTANDO:quando o desen-volvimento de uma competência for concluído e questões forem explicadas;
SUMÁRIOAspectos Gerais Da Estrutura Celular ................................................ 12
Aspectos Gerais da Estrutura Celular: Compreensão da Organização
Estrutural de Células Procarióticas e Eucarióticas ................................................. 12
Membrana Celular ..................................................................................................... 15
Citoesqueleto .................................................................................................................. 16
Núcleo ................................................................................................................................ 16
Retículo Endoplasmático e Ribossomos .................................................... 17
Complexo de Golgi ..................................................................................................... 18
Mitocôndrias .................................................................................................................... 19
Lisossomos ...................................................................................................................... 20
Peroxissomos .................................................................................................................. 21
Diversidade e Semelhança Entre as Células ..............................................................22
Conceitos de Microscopia .......................................................................26
Componentes do Microscópio Óptico e suas Funções ......................................26
Microscopias Especiais ...............................................................................................................29
Descrição dos Princípios Básicos de Microscopia Eletrônica de
Transmissão e Varredura ...........................................................................................................29
Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) ...................................... 30
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) ............................................ 30
Métodos Empregados no Estudo de Células e Tecidos .............. 33
Definição de Técnica Histológica .........................................................................................33
Técnicas para Análise do Material Histológico .......................................33
Técnica de Espalhamento ..................................................................33
Técnica de Estiraço..................................................................................33
Técnica de Esmagamento ..................................................................34
Corte Histológico ......................................................................................34
Decalque .........................................................................................................34
Montagem Total .........................................................................................34
Descrição das Etapas Envolvidas para Análise Histológica do Material no
Microscópio Óptico ........................................................................................................................35
Técnicas de Coloração de Cortes Histológicos .................................. 36
Técnicas Citoquímicas ................................................................................................................ 38
Biomembranas ............................................................................................. 41
Definição e Aspectos Funcionais das Biomembranas ......................................... 41
Composição Lipídica e Organização Estrutural .....................................45
Fluidez e Assimetria das Bicamadas Lipídicas.......................................45
Composição Proteica ............................................................................................... 46
Carboidratos.....................................................................................................................47
Tipos de Junções Celulares ................................................................................................... 48
Interdigitações ............................................................................................................... 48
Desmossomo ................................................................................................................. 49
Junção Aderente (Zônula Aderente) ............................................................. 49
Junção Comunicante (GAP) ................................................................................. 49
Junção Compacta ....................................................................................................... 49
Junção Septada............................................................................................................ 50
Complexo Juncional ou Unitivo ........................................................................ 50
Disco Intercalar .............................................................................................................. 51
Citologia e Embriologia 9
LIVRO DIDÁTICO DIGITAL
UNIDADE
01
Citologia e Embriologia10
INTRODUÇÃOA citologia é uma das áreas fundamentais da área das ciências
biológicas e ciências da saúde, é através dela que obtemos um amplo
conhecimento sobre a caracterização e o funcionamento das células, estas
células trabalham de forma sincronizada e especializada e é desta forma
que constituem os tecidos e, consequentemente, os nossos órgãos. Você
consegue entender a importância dessa pequena unidade que constitui
o nosso organismo? Na citologia você pode atuar em pesquisas, na área
acadêmica ou em laboratórios de análises clínicas. Atualmente existe boa
procura de profissionais que possuam habilidade e experiência nas análises
citológicas, isso mesmo! Você já se imaginou trabalhando nesse campo
de atuação? Então, agora, através deste conhecimento inicial, você poderá
buscar e ampliar seus conhecimentos nessa área e ser um profissional
excepcional, mas vamos com calma.
Nesta unidade você terá a oportunidade de conhecer sobre
as características principais das células, identificar e compreender os
mecanismos de observação das células e tecidos através da microscopia
e iniciará seus estudos sobre a membrana plasmática! Será ao longo desta
unidade letiva, portanto, que você vai mergulhar neste universo citológico!
Bons estudos!
Citologia e Embriologia 11
OBJETIVOSOlá. Seja muito bem-vindo à Unidade 1. Nosso propósito é auxiliar
você no desenvolvimento das seguintes objetivos de aprendizagem até o
término desta etapa de estudos:
1. Reconhecer os aspectos gerais, organização celular das células
procarióticas e eucarióticas e os mecanismos envolvidos no seu
funcionamento;
2. Entender a estrutura, funcionamento e diferenças das técnicas de
microscopia;
3. Aprender os métodos empregados para o estudo das células e
tecidos;
4. Compreender o papel da biomembrana e seus aspectos
funcionais.
Então? Preparado para uma viagem sem volta rumo ao conhecimento?
Ao trabalho!
Citologia e Embriologia12
Aspectos Gerais Da Estrutura Celular
INTRODUÇÃO:
Olá! Iniciaremos os nossos estudos com uma introdução sobre os aspectos gerais da estrutura celular. As células são os menores elementos que compõem os nossos tecidos, responsáveis pela estrutura e função de cada órgão que compõe o nosso organismo. Ao término deste capítulo você será capaz de entender como funciona a organização das células procarióticas e eucarióticas e de diferenciar a sua diversidade e semelhança entre ambos os tipos celulares. Isso será fundamental para o exercício de sua profissão. E então? Motivado para desenvolver essa competência? Então vamos lá. Avante!
Aspectos Gerais da Estrutura Celular: Compreensão da Organização Estrutural de Células Procarióticas e Eucarióticas
Vamos iniciar nossos estudos na área da citologia e conhecer um
pouco das características e organização celular?
As células são classificadas em dois tipos celulares primeiramente,
essa classificação é oriunda da própria organização interna da célula.
Esses dois grupos são chamados de células eucarióticas e procarióticas.
Observe a figura 1.
Citologia e Embriologia 13
Figura 1: Célula eucariótica x Célula procariótica
Legenda: À direita um exemplo de célula eucariótica com a sua complexa organização, demonstrando suas principais organelas. À esquerda temos uma célula bacteriana como exemplo de célula procariótica, nota-se uma estrutura menos complexa, com o material
genético exposto diretamente ao citosol.
Fonte: adaptado de ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
As células eucarióticas são células que têm uma estrutura mais
complexa e apresentam núcleo contendo o seu DNA, delimitado por
membranas e possuindo organelas com diversas funções importantes
para a vida da célula, o que veremos mais adiante. Já as células
procariontes são células que possuem uma estrutura mais simples e o
seu DNA encontra-se em contato direto com o citoplasma, não possuindo nenhuma estrutura que delimite esse espaço. Além dessas, existem
muitas diferenças marcantes, observe o quadro 1, a seguir:
Citologia e Embriologia14
Quadro 1: Comparação entre células eucariontes e procariontes
Fonte: Adaptado de ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
A maioria das células procarióticas é pequena e simples na sua
aparência externa e vive principalmente isolada ou independente;
algumas, como as bactérias, encontram-se em comunidades organizadas
de forma livre e não como organismos multicelulares. Essas células
possuem normalmente seu formato esférico ou em forma de bastonete
e medem poucos micrômetros em dimensão linear. Frequentemente
apresentam uma capa protetora resistente, chamada de parede celular,
abaixo da qual se encontra a membrana plasmática envolvendo um
único compartimento citoplasmático contendo DNA, RNA, proteínas
e as muitas moléculas pequenas necessárias à vida. Ao microscópio
eletrônico, o interior dessa célula se parece com uma matriz de textura
variável, sem nenhuma estrutura interna organizada discernível. As
células procarióticas vivem em uma grande variedade de nichos e são
Citologia e Embriologia 15
surpreendentemente variadas em suas capacidades bioquímicas —
muito mais do que as células eucarióticas. As espécies organotróficas
podem utilizar praticamente qualquer tipo de molécula orgânica como
alimento, de açúcares e aminoácidos a hidrocarbonetos e gás metano.
As espécies fototróficas captam energia luminosa de diferentes maneiras,
algumas delas gerando oxigênio como produto secundário, outras não.
As espécies litotróficas podem se alimentar de uma dieta simples de
nutrientes inorgânicos, adquirindo seu carbono do CO2 e dependendo
de H2S para suprir suas necessidades energéticas ou de H2, Fe2+ ou
enxofre, ou qualquer um dentre outros compostos químicos que ocorram
no ambiente (BROWN, 2013).
As células eucarióticas possuem um envoltório nuclear, formando
o núcleo, este núcleo protege o material genético (DNA) do próprio
movimento intracelular. O citoplasma das células eucarióticas difere
das procarióticas, sendo subdividido em compartimentos, aumentando
a eficiência metabólica e energética, permitindo que atinja um amplo
tamanho sem prejuízo ou alterações das suas funções. Essas células são
encontradas nos protozoários, fungos, plantas e animais. Agora vamos
conhecer a estrutura e função das células eucarióticas?
Membrana Celular
Delimitando a célula, há a membrana celular (ou plasmática), que
mede de 9 a 10 nm de espessura (nas organelas, a membrana tem cerca
de 7 nm) e, portanto, essa membrana não é visível a olho nu. Imagine a
membrana plasmática como sendo as paredes de uma casa, essa estrutura
serve para proteger e transportar substâncias do meio interno para o meio
externo e vice-versa. Quando se observa essa estrutura ao microscópio
eletrônico, ela se apresenta como uma estrutura trilaminar, ou seja, possui
três lâminas: duas linhas escuras separadas por uma linha central
clara, o que é designada unidade de membrana. A membrana celular é uma bicamada lipídica com proteínas, glicoproteínas, glicolipídios e
proteoglicanos inseridos (BROWN, 2013). Ficou interessado? Temos um capítulo inteiro para explicar a organização e função dessa bela estrutura
da célula.
Citologia e Embriologia16
Citoesqueleto
O citoesqueleto é responsável por estabelecer, modificar e manter
a estrutura da célula, é o responsável pelo movimento da célula e pelo
deslocamento das suas organelas internas; é constituído por microtúbulos,
filamentos de actina e filamentos intermediários (JUNQUEIRA; CARNEIRO,
2016a).
Núcleo
O núcleo, “o chefe da organização”, é o responsável pelo controle
da célula, podemos imaginar que seja o cérebro da célula. Possuímos
diferentes tipos celulares e o núcleo variará seu tamanho e forma
mediante essas diferentes características celulares. Geralmente o
núcleo da célula mede entre 5 e 10 µm, pode ser alongado, ovoide,
esférico ou lobulado. O núcleo possui todo o material genético, o ácido
desoxirribonucleico (DNA), o qual está enrolado em proteínas básicas; e
as histonas, formando a cromatina. Dependendo do grau de condensação
dessa proteína, ela pode ser classificada em eucromatina (difusa e
transcrita) e heterocromatina (condensada e geralmente inativa). O núcleo
está presente quando a célula se encontra na interfase do ciclo celular
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016a).
O núcleo é circundado pelo envoltório nuclear (ou carioteca),
constituído por duas membranas separadas pelo espaço perinuclear. Em
alguns momentos, as membranas fundem-se em poros delimitados por
complexos proteicos, os complexos de poro. Eles medem de 100 a 125
nm de diâmetro e são constituídos por três conjuntos de anéis proteicos,
filamentos citoplasmáticos, um transportador e uma cesta nuclear. É
através deles que há o transporte de substâncias entre o núcleo e o
citoplasma. A membrana externa do envoltório nuclear é ininterrupta
e possui organelas associadas, como o retículo endoplasmático e os
ribossomos. Essas organelas sintetizam proteínas transmembranas das
membranas nucleares (BROWN, 2013).
A membrana interna é associada à cromatina e à lâmina nuclear,
uma camada de 80 a 100 nm, constituída principalmente pelos filamentos
Citologia e Embriologia 17
intermediários e lâminas A, B e C, arranjados em uma rede. A lâmina
nuclear está envolvida na organização nuclear e é muito importante
nos processos de regulação do ciclo celular, diferenciação, expressão
de genes e replicação e na transcrição do DNA. Serve de suporte para
as membranas do envoltório nuclear e para a cromatina. O nucléolo é
uma área não circundada por membrana, geralmente esférica, com 1 a
3 µm de diâmetro, onde ocorre a produção dos ribossomos. Nele o DNA
ribossômico (DNAr) é transcrito em RNAr, e este é envolvido por proteínas
para formar as subunidades ribossômicas (BROWN, 2013).
Retículo Endoplasmático e Ribossomos
O retículo endoplasmático é constituído por um sistema de
membranas em forma de túbulos, vesículas e cisternas. Quando os
ribossomos estão associados, o retículo endoplasmático é chamado
de retículo endoplasmático rugoso (RER). Se não houver a presença de
ribossomos, é dito retículo endoplasmático liso.
Os ribossomos são pequenas partículas compostas de proteínas
e RNAr. Cada ribossomo é composto por uma subunidade maior e
uma subunidade menor, com valores de sedimentação de 60 S e 40 S,
respectivamente. Sendo os ribossomos responsáveis pela síntese de
proteínas, ele ficam livres no citoplasma quando sintetizam proteínas do
citosol, do núcleo, das mitocôndrias e dos peroxissomos (BROWN, 2013).
Quando estão processando proteínas, eles se associam a uma fita
de RNAm, formando grupos em forma de círculos, espirais ou rosetas,
denominados polissomos ou polirribossomos. Após o processamento das
proteínas, elas são endereçadas para as demais organelas (JUNQUEIRA;
CARNEIRO, 2016a).
O retículo endoplasmático liso contém enzimas para a síntese de
lipídios, inclusive dos fosfolipídios da membrana celular e dos hormônios
esteroides, para o metabolismo do glicogênio e a destoxificação de certas
drogas, inclusive álcool. Ele está, ainda, envolvido na formação e na
reciclagem da membrana e, em algumas células, no sequestro de Cálcio, este último sendo importante para a contratilidade celular (JUNQUEIRA;
CARNEIRO, 2016a).
Citologia e Embriologia18
Complexo de Golgi
Quando se observa esta organela através da microscopia, nota-se
um conjunto de três a dez cisternas achatadas e empilhadas. A cisterna
mais próxima ao núcleo e ao retículo endoplasmático, situada no lado
convexo da organela, é designada face cis (do latim cis, deste lado),
enquanto a que se localiza na região oposta, voltada para o exterior,
no lado côncavo, é a face trans (do latim trans, do outro lado). Antes da
face cis do Golgi, há a rede cis do Golgi, formada por sáculos e túbulos
interconectados que recebem vesículas do retículo endoplasmático e,
após a face trans, há a rede trans do Golgi, de onde saem as vesículas
de secreção, agora ficou um pouco complicado de entender? Vamos
observar a Figura 2.
Figura 2: Estrutura do Complexo de Golgi
Legenda: Estruturalmente, a formação do complexo de Golgi se dá por bolsas membranosas achatadas e empilhadas. Suas partes externas são denominadas CIS e
TRANS, e as internas, “cisternas intermediárias”. Fonte. By Alejandro Porto — Derivada de File: Camillo Golgi.jpg (Domínio público) y de
File:Golgi apparatus (borderless version)-es.svg de Kelvinsong, CC BY-SA 3.0,
Fonte: @commons.
Citologia e Embriologia 19
As proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso vão
para o complexo de Golgi, onde são acrescentados resíduos de açúcares,
um processo denominado glicosilação. Elas podem ser, ainda, sulfatadas,
fosforiladas ou sofrerem processamento proteolítico, que as convertem
em proteínas ativas. Lipídios também são glicosilados e sulfatados
nessa organela. O Golgi realiza o empacotamento e a distribuição das
macromoléculas para a secreção, para a membrana plasmática ou
para outras organelas, ou seja, o complexo de Golgi é responsável pela
preparação e distribuição das proteínas para as outras organelas celulares
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016a).
Mitocôndrias
As mitocôndrias evoluíram a partir de procariontes aeróbicos, as
bactérias Eubacterium, que foram engolfadas por células eucarióticas
primitivas. Essas organelas estão presentes em praticamente todas
as células eucarióticas e são responsáveis pelo processo de obtenção
de energia da célula. A forma e o tamanho delas variam, podendo ser
esféricas, alongadas ou pleomórficas, com 0,5 a 1 µm de diâmetro e 1 a
10 µm de comprimento. Além da morfologia, a quantidade e a localização
das mitocôndrias estão relacionadas à necessidade energética das
células, sendo que são abundantes naquelas que demandam energia e
são concentradas em regiões na célula onde a energia é requerida. As
mitocôndrias são responsáveis pela produção de ATP através da oxidação
de carboidratos, lipídios e aminoácidos. Além de gerar energia para as
atividades da células, as mitocôndrias ainda regulam a concentração de
certos íons no citoplasma, auxiliando a função do retículo endoplasmático
liso. A mitocôndria apresenta duas membranas, sendo que a membrana
interna se invagina nas cristas. O compartimento entre as duas membranas é o espaço intermembranoso. Limitada pela membrana interna, há a
matriz mitocondrial (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016a).
Citologia e Embriologia20
IMPORTANTE:
As mitocôndrias não são encontradas nas hemácias, porque durante o amadurecimento da hemácia, ela perde todos os seus componentes por autofagia e, posteriormente, exocitose, adquirindo a famosa forma conhecida de célula bicôncava. Neste formato, ela aumenta sua superfície de contato e aprimora seu transporte de gases, especialmente o CO2, O2 e CO, devido à presença de íons de ferro, encontrados na hemoglobina, proteína especializada no transporte de gases na hemácia.
VOCÊ SABIA?
As mitocôndrias possuem características muito comuns com células procarióticas, alguns pesquisadores defendem que as mitocôndrias são oriundas de células procarióticas através da endossimbiose.
Lisossomos
Os lisossomos são conhecidos como organelas “digestórias”,
porque realizam a digestão de componentes celulares, são pequenas
organelas membranosas (0,2 a 0,5 µm) com [enzimas hidrolíticas], como,
por exemplo, fosfatases, proteases, nucleases, glicosidases, lipases,
fosfolipases e sulfatases. Essas enzimas são ativas em pH ácido, e
esse pH é mantido por Hidrogênio (H+) e ATPases que bombeiam H+
para a organela. O material a ser digerido pode ser internalizado pela
endocitose (processo ativo em que as células absorvem material através
da membrana celular) no caso de macromoléculas ou pela fagocitose
(processo pelo qual a célula usa a sua própria membrana para englobar
partículas grandes) se são partículas grandes ou micro-organismos.
Organelas velhas ou em desuso também são digeridas pelos lisossomos
e esse processo é denominado autofagia. Enzimas lisossômicas podem
Citologia e Embriologia 21
ser liberadas pelas células para realizar digestão extracelular, como é o
caso dos osteoclastos na remodelação do osso (BROWN, 2013).
NOTA:
É um conjunto de proteínas que reconhecem especificamente regiões de determinadas moléculas e, na presença da água, ocorre a quebra (clivagem) em moléculas menores.
Peroxissomos
A função dos peroxissomos é bem semelhante à dos lisossomos,
porém algumas peculiaridades estão presentes no citoplasma de quase
todas as células eucarióticas, mas normalmente são encontradas em maior
quantidade no fígado e nos rins. São organelas membranosas esféricas ou
ovoides, medindo 0,1 a 0,5 µm, com uma matriz granular fina e, em muitas
espécies, com um depósito cristalino. São as organelas responsáveis
principalmente pelo armazenamento das enzimas citoplasmáticas
diretamente relacionadas com o metabolismo do peróxido de hidrogênio,
que é uma substância tóxica para as nossas células. Essa organela,
portanto, tem a capacidade de degradar compostos tóxicos para a célula
e transformá-los em compostos menos tóxicos.
Quando há a oxidação dos substratos orgânicos nos peroxissomos,
há a retirada de átomos de hidrogênio que são combinados com o O2,
produzindo H2 O2 (peróxido de hidrogênio). Essa substância oxidante é
prejudicial à célula e é logo degradada pela enzima catalase em água e
oxigênio (2H2 O2 → 2H2 O + O2). A catalase pode também utilizar o oxigênio
do peróxido de hidrogênio (transformando-o em água) para oxidar diversas substâncias, como o álcool e medicamentos, contribuindo, assim, para a
destoxificação da célula (BROWN, 2013) .
Citologia e Embriologia22
Diversidade e Semelhança Entre as CélulasA diversidade celular é de extrema importância para a existência
da vida, é importante para a construção, manutenção e regulação dos
organismos vivos. Os organismos vivos podem se diferenciar através de
diferentes vias metabólicas, estruturas celulares distintas ou localizações
específicas, mas a diversidade celular é o que garante o perfeito
funcionamento da vida. Como vimos anteriormente, as células são as
menores estruturas vivas que estabelecem um conjunto de relações e
divisões de trabalho para que os organismos funcionem como um todo;
promovem o funcionamento dos tecidos, órgãos e estruturas e, por isso,
possuem formas e tamanhos diferentes; são capazes de se adaptar
com relação à sua morfologia e função e isso pode ocorrer desde um
protozoário até uma célula humana.
O tamanho e a forma da célula estão relacionados à sua função
e são determinados por fatores extrínsecos e intrínsecos, como, por
exemplo, pressões externas, organização do citoesqueleto, quantidade
de citoplasma e de organelas e acúmulo de produtos de reserva ou
secreção. Veja o exemplo, nosso organismo é revestido por células
epiteliais, quando se observa no microscópio, nota-se que essas células
epiteliais são geralmente poliédricas, ou seja, com várias faces, uma
característica geral desse tipo celular. Quando observamos que a largura
e o comprimento da célula são maiores que a sua altura, a célula é dita
pavimentosa. Quando a altura é igual à largura e ao comprimento, é
denominada cúbica. Quando a altura da célula é maior que a sua largura e
o seu comprimento, a célula é colunar (cilíndrica ou prismática). As células
pavimentosas facilitam a passagem de substâncias, como ocorre com as
células dos vasos sanguíneos (endotélio). As células cúbicas e colunares
têm a altura aumentada pela maior presença de organelas para exercer
atividade de secreção, absorção ou transporte de íons; observe a Figura 3.
Citologia e Embriologia 23
Figura 3 : Tipos de epitélio
Legenda: Tipos de epitélio e sua caracterização.Fonte: Adaptado de: Junqueira & Carneiro. Histologia Básica. 2017.
O núcleo geralmente reflete a morfologia da célula, pois seu
maior eixo é paralelo ao eixo longitudinal da célula. Normalmente não
se observa a membrana plasmática celular, por ser muito fina não é
possível sua observação num microscópio convencional de luz. Utilizando
o núcleo como parâmetro, é possível ter uma ideia da forma da célula
pelo núcleo. Essa dica não pode ser utilizada para todos os tipos
celulares, pois existem células que retêm seus produtos de secreção
ou de reserva e a visualização do núcleo acaba ficando comprometida
pela presença dessas substâncias, sendo o caso da célula caliciforme do
intestino, que sintetiza e armazena glicoproteínas. No tecido conjuntivo,
observa-se uma ampla variabilidade de células e, consequentemente,
formas celulares, isso ocorre por conta das mudanças na morfologia
que acompanham o estado fisiológico do organismo. Por exemplo, as
células adiposas, inicialmente fusiformes, adquirem uma forma esférica
com o armazenamento de lipídios e, no tecido adiposo, por causa da
compactação, podem ser poliédricas. As células musculares têm uma
maior constância na morfologia, sendo adaptadas à atividade contrátil. São
alongadas: fusiformes ou cilíndricas e, quando se contraem, promovem o
encurtamento do tecido.
Citologia e Embriologia24
SAIBA MAIS:
Quer se aprofundar nesse tema? Observar a diversidade do formato e especialização das células? Recomendamos o acesso à seguinte fonte de consulta e aprofundamento: Atlas de histologia online, acessível pelo link: https://bit.ly/3kgcukk e https://bit.ly/3ncD8MJ
RESUMINDO:
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Primeiramente você deve ter aprendido que os organismos vivos podem ser classificados mediante as suas características celulares, portanto podemos classificar as células em dois grandes grupos: as células procarióticas e as eucarióticas. As células procarióticas são células simples e sua principal característica é não possuir membranas internas celulares que possam organizar e separar o material nuclear do resto das organelas. Já as células eucarióticas possuem um sistema robusto de organização celular e possuem diversas organelas responsáveis por manterem as células vivas. Com relação às estruturas e organelas celulares, você foi capaz de entender que células eucarióticas possuem: membrana citoplasmática, que é responsável por delimitar o espaço celular e fazer transporte do meio interno para o meio externo e vice-versa; o citoesqueleto, que é responsável por manter a estrutura celular; o núcleo, que é responsável pela organização de todos os processos celulares, “o chefe das operações”; o retículo endoplasmático e os ribossomos, que são responsáveis pelo processamento de proteínas; e o complexo de Golgi, que é responsável pela modificação e distribuição das proteínas para as organelas correspondentes.
Citologia e Embriologia 25
Vimos, ainda, a organela responsável pela síntese de energia
celular, chamada de mitocôndria; e os desintoxicadores do organismo, os
lisossomos e peroxissomos. Ufa! Quanta coisa nós vimos! Mas calma, não
terminamos por aí! Finalizamos com a diversidade e semelhança entre
as células, observamos que a diversidade e a caracterização celular são
cruciais para os organismos vivos e que as diferenças e semelhanças é
que fazem as células serem especiais, possuírem funções especializadas
e constituírem órgãos diferentes. Agora você é capaz de reconhecer os aspectos gerais, organização celular das células procarióticas e
eucarióticas e os mecanismos envolvidos no seu funcionamento.
Espero que vocês tenham gostado! E vamos em frente!
Citologia e Embriologia26
Conceitos de MicroscopiaAgora que você aprendeu sobre a constituição das células
eucarióticas e procarióticas, você deve estar se perguntando como é
possível a identificação e visualização de todas essas estruturas!? É
possível graças à criação do microscópio. Acredita-se que o microscópio
tenha sido inventado no final do século XVI por dois holandeses fabricantes
de óculos, mas somente o neerlandês Antonie Van Leeuwenhoek tenha
sido o primeiro a fazer observações microscópicas de materiais biológicos
(PICULO, 2014).
O objetivo da microscopia é a obtenção de imagens ampliadas
de um objeto, em que seja possível visualizar estruturas que não são
possíveis a olho nu. Para ampliação do material a ser observado, podemos
utilizar uma lupa ou microscópio estereoscópico, seguida do microscópio
óptico, que ilumina o objeto com luz visível ou, ainda, luz ultravioleta. O
microscópio óptico, amplamente utilizado na área das ciências, possui um
limite máximo de resolução. Esse limite é estabelecido pelos efeitos de
difração devido ao comprimento de onda da radiação incidente. Podemos
dizer que a imagem microscópica é caracterizada por três parâmetros:
aumento, resolução e contraste (TANG, 2017). Vamos conhecer os
componentes do microscópio?
Componentes do Microscópio Óptico e suas Funções
Os microscópios permitem a observação da célula e da sua estrutura
pelo aumento proporcionado através das suas lentes. O microscópio de
luz é composto por uma parte mecânica, que serve de base; uma parte óptica, que amplia o objeto visualizado; e uma fonte de iluminação, que
consiste na luz comum, o que justifica o seu nome, observe a Figura 4.
Citologia e Embriologia 27
Figura 4: Microscópio óptico
Legenda: Componentes do microscópio de luz: 1 - oculares; 2 - tubo (ou canhão); 3 - braço; 4 - parafuso que fixa o tubo; 5 - botão que regula a intensidade luminosa; 6 - interruptor;
7 - parafuso micrométrico; 8 - parafuso macrométrico; 9 - parafuso do charriot (movimento lateral); 10 - parafuso do charriot (movimento anteroposterior); 11 - diafragma do campo
luminoso; 12 - suporte da lente condensadora; 13 - alavanca do diafragma do condensador; 14 - lente condensadora (ou condensador); 15 - parafusos de centralização; 16 - platina (ou
mesa); 17 – objetivas; e 18 - revólver.
Fonte: Carl Zeiss Microscopy. Axiostar transmitted-light microscope — operating manual. Göttingen, 1999. n. B 40-031. p. 1.2.
1. Lentes Oculares: posicionam-se à frente dos olhos do observador e
ampliam a imagem formada pelas lentes objetivas.
2. Tubo ou canhão: suporte das oculares.
3. Braço: interliga a base ao conjunto de lentes do microscópio. É
utilizado quando se quer mudar o equipamento de lugar.
4. Parafuso que fixa o tubo: este parafuso permite que o tubo não deslize
ou fique frouxo.
Citologia e Embriologia28
5. Botão que regula a intensidade luminosa: o botão regula a intensidade
da luz.
6. Interruptor: serve para desligar e ligar o microscópio.
7. Parafuso micrométrico: utilizado para ajuste fino do foco, a partir da
objetiva de 10x.
8. Parafuso macrométrico: move a platina para cima e para baixo, para o
ajuste do foco na objetiva de 4x.
9. Parafuso do charriot (movimento lateral): serve para prender e auxiliar
na função de movimentação lateral do charriot.
10. Parafuso do charriot (movimento anteroposterior): serve para prender
e auxiliar na função de movimentação anteroposterior do charriot.
11. Diafragma do campo luminoso: controla a intensidade da luz projetada
sobre a lâmina.
12. Suporte da lente condensadora: serve para manter a parte óptica.
13. Alavanca do diafragma do condensador: permite regular a intensidade
da luz que incide no campo de visão do microscópio.
14. Lente condensadora (ou condensador): concentra o feixe de luz para
melhor iluminação e visualização do material.
15. Parafusos de centralização: servem para fixar o corpo do microscópio.
16. Platina (ou mesa): é uma plataforma que suporta a lâmina.
17. Objetivas: ampliam a imagem formada pela luz que atravessa o
material corado interposto entre lâmina e a lamínula. Ampliam as
estruturas 4, 10, 40 e 100x.
18. Revólver: segura as lentes objetivas e pode ser girado facilmente para
mudar a lente objetiva desejada.
Desde sua invenção, no século XVII, os microscópios passaram
por constantes evoluções que os tornaram mais potentes e precisos.
Tecnologias ópticas especiais foram desenvolvidas para proporcionar
uma observação mais clara e reveladora acerca da estrutura observada.
Os aprimoramentos foram aplicados, principalmente, aos sistemas de
Citologia e Embriologia 29
iluminação e nos tipos de luz que atravessam os espécimes. Atualmente,
existe uma grande variedade de tipos de microscópio para diferentes
tipos de aplicações, aqui nós vamos abordar a microscopia eletrônica de
transmissão e a microscopia eletrônica de varredura.
Microscopias EspeciaisOs microscópios pertencem, basicamente, a duas categorias:
luminoso (ML) e eletrônico (ME). As diferenças estão na radiação
utilizada e na maneira como ela é refratada. A microscopia de luz se
utiliza da radiação de ondas luminosas, sendo esta refratada através de
lentes de vidro. O campo microscópico (ou a área observada) aparece
brilhantemente iluminado e os objetos estudados se apresentam mais
escuros. Geralmente, os microscópios desse tipo produzem um aumento
útil de, aproximadamente, 1.000 vezes. Já na microscopia eletrônica, a
radiação empregada é um de feixe de elétrons, sendo ele refratado por
meio de lentes eletrônicas. O microscópio eletrônico produz aumentos
úteis de 200.000 a 400.000 vezes, sendo seu poder resolvente cerca
de 100 vezes maior que o do microscópio de luz. Em termos básicos,
classificamos o microscópio eletrônico em dois tipos: de transmissão e de
varredura (GALLETI, 2003).
Descrição dos Princípios Básicos de Microscopia Eletrônica de Transmissão e Varredura
As técnicas de microscopia como a microscopia eletrônica de
transmissão (MET) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV) utilizam
feixes de elétrons como fonte de “iluminação” sobre o espécime a ser
ampliado. Essa incidência de elétrons produz diversas interações com
as moléculas da amostra, tornando-as passíveis de serem coletadas,
fazendo com que essas técnicas possuam a vantagem de oferecerem
um alto grau de detalhamento e caracterização das estruturas, que os
microscópios convencionais ópticos não possuem. Nos próximos tópicos
você compreenderá a diferença entre MET e MEV.
Citologia e Embriologia30
Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)
No MET, o feixe de elétron é focalizado no material através de
eletromagnetos análogos às lentes do condensador do microscópio
óptico. Os tecidos são corados com metais pesados (urânio ou chumbo)
que precipitam nas membranas lipídicas, fazendo com que os elétrons
percam parte da sua energia cinética à medida que interagem com o
tecido. Os elétrons que deixam os tecidos estão sujeitos aos campos
magnéticos de muitos eletromagnetos adicionais, que focalizam o feixe
numa placa fluorescente. À medida que os elétrons alcançam a placa,
sua energia cinética é convertida em pontos luminosos. É feito um registro
permanente da imagem resultante, através da substituição de um filme
sensível ao elétron no local da placa fluorescente, com a produção de
um negativo a partir do qual pode ser impressa uma fotomicrografia em
preto e branco (GALLETI, 2003), resultado da imagem obtida durante a
microscopia. Observe a Figura 5.
Figura 5: Foto de uma Microscopia eletrônica de transmissão — MET
Legenda: Observação de nanotubos em diferentes aumentos.
Fonte: https://bit.ly/35hNXXR
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), diferentemente da
MET, é utilizada para observar a superfície de um espécime sólido (ao
invés de cortes), proporcionando uma imagem tridimensional. O material
é preparado com uma camada de metal pesado, como ouro ou paládio,
depositada na sua superfície. Conforme o feixe de elétrons varre a
Citologia e Embriologia 31
superfície do material, alguns se refletem (elétrons de dispersão) e outros
são ejetados (elétrons secundários) a partir da cobertura do metal pesado.
Esses elétrons são capturados por detectores, interpretados, coletados
e mostrados em um monitor com uma imagem tridimensional (PICULO,
2014). A imagem pode ser fotografada ou digitalizada; observe a Figura 6.
Figura 6: Foto de uma Microscopia eletrônica de varredura — MEV
Legenda: Imagem por microscopia eletrônica de varredura de cartilagem articular de fêmur de camundongo — aumento de 800x.
Fonte: https://bit.ly/3eJBJu2
RESUMINDO:
Agora finalizamos o conteúdo sobre microscopia. Espero que você tenha adorado o conteúdo apresentado! Agora vamos recapitular alguns pontos importantes que vimos durante este capítulo?
Inicialmente, foi demonstrado a você o objetivo do microscópio,
certo? Os microscópios possuem como objetivo a ampliação de qualquer
objeto que não conseguimos olhar a olho nu, correto? Usualmente, na área
das ciências, utilizamos o microscópio óptico, que possui características
específicas, como as peças que o compõem. Você foi capaz de perceber
Citologia e Embriologia32
que para o correto funcionamento do microscópio é necessário o
conhecimento da função das peças do microscópio.
Além da microscopia óptica, através do desenvolvimento da ciência,
foi necessária a evolução também da microscopia e para isso foram criados
diversos modelos de microscópio, mas aqui nós demonstramos duas
variáveis de microscopia: a microscopia óptica e a microscopia eletrônica.
A microscopia eletrônica possui um aumento de 1.000 vezes a mais que
a microscopia óptica! Fantástico isso! E atualmente contamos com dois
tipos de microscopia eletrônica: a microscopia eletrônica de transmissão
(MET) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Esses dois tipos de
microscopia variam com relação ao seu processamento de imagem e
possuem características distintas. Na MET é possível observar com mais
perfeição as rugosidades e profundidade de algumas estruturas celulares,
no entanto, a MEV nos mostra em aspecto tridimensional a superfície das
amostras, você conseguiu compreender as diferenças?
Agora você é capaz de reconhecer a estrutura, funcionamento
e caracterizar as diferenças das técnicas de microscopia. Já que você
conheceu o principal equipamento para análise das estruturas biológicas, vamos conhecer os métodos empregados no estudo das células e
tecidos?
Citologia e Embriologia 33
Métodos Empregados no Estudo de Células e Tecidos
Definição de Técnica Histológica
INTRODUÇÃO:
A histologia é o ramo da anatomia que estuda os tecidos animais e vegetais. Tanto a zoologia quanto a botânica apresentam nomenclaturas especiais. A técnica histológica visa à preparação dos tecidos destinados ao estudo à microscopia de luz. O exame ao microscópio é feito geralmente por luz transmitida, o que significa que a luz deve atravessar o objeto a ser examinado (TANG, 2017). Assim, é necessária a obtenção de fragmentos dos tecidos que serão coletados em lâminas muito finas e transparentes, mas para isso são necessárias técnicas específicas de preparação desses tecidos, vamos conhecer cada uma delas!
Técnicas para Análise do Material Histológico
As técnicas prévias à análise do material biológico podem ser:
espalhamento, estiraço, esmagamento, corte histológico, decalque e
montagem total.
Técnica de Espalhamento
A técnica de espalhamento é uma técnica simples. Consiste em
espalhar o material biológico a ser observado em uma lâmina de vidro;
esse material, por vezes, deve ser impregnado com algum corante
temporário e após isso, ser colocado em uma lamínula para a observação
no microscópio.
Técnica de EstiraçoTambém chamada de técnica de extensão, é muito utilizada
na análise de sangue. Consiste na extensão de uma fina camada de
Citologia e Embriologia34
um material biológico, normalmente o sangue, sobre uma lâmina de
microscopia que, após a coloração, é levada ao microscópio para se
realizar, então, a análise.
Técnica de Esmagamento
Esta técnica geralmente é utilizada para materiais que têm as
células relativamente bem unidas, mas que, por esmagamento, se
separam entre a lâmina e a lamínula. Em alguns casos, o material pode ser
ligeiramente fervido para que as células se separem com maior facilidade.
Como exemplo, partes vegetais macias, como pontas de raízes e anteras,
podem ser fervidas por alguns minutos em corante e esmagadas entre
lâmina e lamínula.
Corte Histológico
Esta técnica geralmente é utilizada quando o material que se deseja
estudar é formado por células firmemente unidas entre si. Para tanto,
torna-se necessário o corte em fatias finas o suficiente para que a luz
do microscópio possa atravessá-las. É possível, em alguns casos, cortar
materiais firmes e rígidos, tais como folhas, caules e raízes de plantas,
manualmente, com uma lâmina de barbear, e observá-los a fresco, isto
é, ainda vivos. Já materiais de origem animal, e muitos materiais vegetais,
são geralmente moles demais para permitir cortes manuais finos e a
observação a fresco é praticamente impossível.
Decalque
A técnica de decalque baseia-se na obtenção de núcleos da
superfície de corte de um órgão de consistência mole, através do contato
direto dessa superfície com uma lâmina de microscopia. Com essa
técnica os núcleos ficam inteiros sobre a lâmina de vidro, o que é útil para
o estudo da quantidade de DNA, interações moleculares entre complexos
DNA/proteína e análise de imagem dos fenótipos nucleares.
Montagem Total
Citologia e Embriologia 35
A técnica de montagem total consiste no corte do material biológico.
Após o corte, deve-se lavá-lo e, diante da lavagem, é necessário mantê-
lo em soluções conservadoras para a coloração e montagem do material
para a análise microscópica. Veremos essa técnica um pouco mais
detalhada no próximo tópico.
Descrição das Etapas Envolvidas para Análise Histológica do Material no Microscópio Óptico
Segue um passo a passo para a observação de materiais ao
microscópio de luz. São necessárias (CAPUTO; GITIRANA; MANSO, 2017):
1. Coleta: remoção de pequenas partes do órgão, com auxílio de bisturi,
tesoura ou pinça;
2. Fixação: etapa que utiliza procedimentos físicos ou químicos para
imobilizar as substâncias constituintes das células e dos tecidos,
fornecendo maior resistência para suportar as demais etapas. Além
disso, os fixadores, como o formol, retardam os efeitos pós-morte do
tecido, mantendo sua arquitetura normal;
3. Desidratação: o principal agente desidratante utilizado no preparo
histológico é o etanol. Nesta etapa, utilizam-se concentrações
crescentes de etanol (50, 70, 80, 90, 95, 100%) para retirar todo o
fixador e água presentes no tecido, preparando-o para os banhos
subsequentes com xilol;
4. Clarificação: consiste em impregnar a peça em um solvente de parafina
(xilol, benzol ou toluol). Após sucessivos banhos desse solvente, o
tecido adquire aparência amarelada e translúcida, daí o nome dado a
essa etapa. Com a retirada de todo o etanol, a peça está pronta para
a inclusão;
5. Inclusão: consiste na impregnação do tecido com uma substância
de consistência firme (sendo a parafina a mais utilizada nesse
procedimento) que permita seccioná-lo em camadas delgadas. Essa
etapa geralmente é precedida pela desidratação do tecido por adição
Citologia e Embriologia36
de crescentes concentrações de álcool etílico. Após a desidratação,
o álcool é substituído por xilol (solvente orgânico que é miscível tanto
no álcool quanto na parafina), que deixa os tecidos transparentes ou
translúcidos. Em seguida, os fragmentos são colocados em parafina
derretida e quente (em torno de 58oC). O calor causa a evaporação do
solvente e preenche os espaços vazios existentes nos tecidos com a
parafina;
6. Microtomia: quando os fragmentos de parafina esfriam, eles se
tornam rígidos e podem ser levados para secção por uma lâmina de
aço, de modo a fornecer sucessivos cortes finos e uniformes. Após
essa etapa, os cortes são coletados com pinça e colocados sobre
lâminas de vidro previamente limpas, entretanto ainda não se podem
evidenciar quaisquer estruturas sem que ocorra a coloração dos
cortes;
7. Coloração: a grande maioria dos tecidos é incolor e exige uso de
corantes histológicos que evidencie as estruturas. Os componentes
dos tecidos se coram com corantes básicos (basófilos) ou ácidos
(acidófilos). Dentre todos os corantes, a combinação de hematoxilina
e eosina (HE) é a mais comumente usada;
8. Montagem da lâmina: feita com uma lamínula sobre os cortes,
utilizando resinas sintéticas ou Bálsamo do Canadá. Essa vedação
ajuda a preservar o material.
Técnicas de Coloração de Cortes Histológicos
A coloração consiste numa etapa muito importante para a
visualização das estruturas do tecido. Normalmente são utilizados
corantes hidrossolúveis, sendo necessário, desse modo, a remoção da
parafina da peça que foi preparada nas etapas descritas anteriormente e
que permanece na lâmina de vidro (MONTANARI, 2016). Existem muitos
tipos de corantes, mas de um modo geral eles podem ser agrupados em
três classes distintas: (observe as Figuras 6,7 e 8):
• Corantes que diferenciam os componentes ácidos e básicos das
células (exemplo — Figura 6);
Citologia e Embriologia 37
• Corantes especializados que diferenciam os componentes fibrosos
da matriz extracelular (exemplo — Figura 7);
• Sais metálicos que precipitam nos tecidos (exemplo — Figura 8).
Figura 7: Coloração do jejuno
Legenda: Fotomicrografia do jejuno do ser humano. (1) mucosa, (2) submucosa, (3) vilosidades e (4) criptas intestinais.
Fonte: Adaptado de Ross, Michael H.; Pawlina, Wojciech; Barnash, Todd A — Atlas de Histologia Descritiva, 2012.
Citologia e Embriologia38
Figura 8: Célula cardíaca
Legenda: Fotomicrografia do corte transversal da parede do coração com H&E, evidenciando o citoplasma em rosa e o núcleo em roxo.
Fonte: Adaptado de Ross, Michael H.; Pawlina, Wojciech; Barnash, Todd A — Atlas de Histologia Descritiva, 2012.
Técnicas CitoquímicasA citoquímica estuda a localização intracelular das diversas
substâncias que compõem as células. Pode ser aplicada em nível de
microscopia óptica e de microscopia eletrônica. No primeiro caso, o
produto da reação citoquímica deve ser corado; e no segundo deve
dispersar os elétrons, isto é, possuir “elétron–densidade”. Algumas reações
citoquímicas seguem a lei de Lambert-Beer, quer dizer, produzem nas
células e tecidos uma intensidade de cor proporcional à concentração
da substância a ser estudada. Através desse tipo de técnica podemos
Citologia e Embriologia 39
analisar: DNA, RNA, catecolaminas, proteínas, polissacarídeos e enzimas
(CAPUTO; GITIRANA; MANSO, 2017).
Através desse princípio da técnica de citoquímica, podemos trabalhar
com a técnica de microscopia de fluorescência e a imunocitoquímica. A
microscopia de fluorescência possui a propriedade de emitir luz quando
excitada por radiação ultravioleta. Alguns constituintes celulares, como
a riboflavina (vitamina B), a vitamina A e as porfirinas, são fluorescentes
e podem ser identificados e localizados por meio da microscopia de
fluorescência. Já a técnica de imunocitoquímica permite o estudo da
localização intracelular de proteínas específicas, ela localiza com precisão
um determinado tipo de molécula proteica, excluindo todas as outras
existentes na célula (CAPUTO; GITIRANA; MANSO, 2017).
RESUMINDO:
Dando continuidade aos nossos estudos citológicos, neste momento você acabou de conhecer os métodos empregados no estudo de células e tecidos, correto? É incrível a quantidade de análises que podemos realizar através da utilização do método correto para análise microscópica. Você conseguiu compreender o conteúdo abordado? Vamos rever os pontos principais do capítulo apresentado!
Primeiramente definimos o que é a histologia neste universo da
citologia e conhecemos alguns dos principais métodos empregados
no estudo de células e tecidos, você pode perceber que existem
diversas maneiras de se trabalhar com o material, dependendo de suas
características estruturais, você pode realizar técnicas como: técnica de
espalhamento, estiraço, esmagamento, corte histológico, decalque e
finalizar com a montagem total. Ah, sim, a montagem total! A montagem
total é a técnica de preparação das amostras para a histologia no “total”,
nós vimos no decorrer do capítulo que consiste em: coletar o material,
desidratá-lo (pois todo material biológico possui água e ela pode
interferir na análise), clarificá-lo, realizar a inclusão e, posteriormente,
vem a microtomia (quando o material parafinizado é cortado em tiras
Citologia e Embriologia40
muito fininhas) para que, então, ocorra a coloração. A coloração é um
dos aspectos fundamentais desse protocolo, pois se ocorrer algum erro,
não conseguiremos ver aquelas lindas imagens demonstradas acima!
Após a coloração, é realizada a montagem da lâmina para observação no
microscópio, é um trabalho árduo para essas lâminas serem analisadas,
não acham?
Finalizamos o conteúdo demonstrando que existem técnicas
baseadas nas características químicas da célula e que também é passível
de observação através da microscopia, como a citoquímica — e esta,
associada com processos imunológicos, pode ser realizada com o auxílio
da imunofluorescência e imunohistoquímica.
Neste momento, você é capaz de reconhecer os métodos
empregados para o estudo das células e tecidos e reconhecer os seus
aspectos gerais. Agora vamos adentrar de forma mais específica num
componente celular? Vamos em frente!
Citologia e Embriologia 41
Biomembranas
Definição e Aspectos Funcionais das Biomembranas
INTRODUÇÃO:
As membranas presentes nos seres vivos são denominadas biomembranas. As biomembranas são fluidos bidimensionais, constituídos por uma bicamada lipídica, com espessura média de 5 nm e moléculas associadas, como proteínas, lipídios e carboidratos. A união das bicamadas lipídicas é estabelecida através das interações hidrofóbicas entre os lipídeos que constituem as biomembranas. Cerca da metade da estrutura da membrana é constituída por lipídeos. Estima-se, também, que cerca de trinta por cento de todas as proteínas celulares estejam associados às biomembranas (BROWN, 2013). As biomembranas são responsáveis pela compartimentalização celular, observe a Figura 9.
Figura 9: Estrutura da biomembrana plasmática
Legenda: Composição da biomembrana plasmática.
Fonte: Adaptado de Lodish et al. Biologia Celular e Molecular, 2014.
Citologia e Embriologia42
A membrana plasmática estabelece o limite celular da célula.
Imagine uma parede que separa o conteúdo intracelular do meio externo
e se encontra em todos os tipos celulares. As membranas internas
formam o sistema de endomembranas. Tais membranas são responsáveis
pela compartimentalização intracelular, delimitando as organelas e,
consequentemente, os processos celulares que ocorrem em cada uma
delas. O sistema de endomembranas é encontrado somente em células
eucarióticas.
Uma das características mais marcantes das biomembranas é a
sua permeabilidade seletiva, ou seja, ela consegue selecionar a partir
das características as moléculas que entrarão ou sairão da célula. Apenas
pequenas moléculas não carregadas podem se difundir livremente pela
bicamada lipídica. De forma geral, a bicamada lipídica é permeável aos
gases, como o dióxido de carbono (CO2), o óxido nítrico (NO) e o oxigênio
(O2), por exemplo; às pequenas moléculas de caráter hidrofóbico, como
os hormônios esteroides; ou moléculas pequenas polares, mas sem
carga, como o etanol. A bicamada é muito pouco permeável à água e
praticamente impermeável aos íons e às moléculas maiores, polares ou
não, tais como a glicose, lactose, frutose, aminoácidos e nucleotídeos
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b).
Você percebeu que essa estrutura possui a capacidade de selecionar
as moléculas, mas, então, como ocorre o transporte dessas moléculas
pela membrana? Esse é o papel de algumas proteínas da membrana, elas
são responsáveis por fazer o transporte de íons e moléculas através das
bicamadas lipídicas, e isso é feito pelas proteínas chamadas de multipasso.
O transporte através das biomembranas é classificado de acordo com a
necessidade energética, o quanto de “força” é preciso para que ocorra o processo de realização desse transporte? Assim, temos dois tipos de
transporte: passivo e ativo (observe a Figura 10).
Citologia e Embriologia 43
Figura 10: Processo de transporte — Membrana Plasmática
Legenda: Diagrama ilustrando os tipos de processos de transporte via membrana plasmática (transportadores e proteínas de canal).
Fonte: Adaptado de ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
No transporte passivo, como sugere o nome, não há gasto de
energia, uma vez que as moléculas ou íons são transportados do
compartimento de maior concentração (da molécula ou íon) para o
compartimento de menor concentração, ou seja, esse tipo de transporte
ocorre a favor do gradiente de concentração e pode ou não ser mediado
por proteínas da membrana. Quando o transporte não é realizado por
proteínas da membrana, denominamos difusão simples e quando ele é
mediado por proteínas, ele é denominado difusão facilitada. Mas porque
esse nome no processo, difusão facilitada? Como diz o nome, alguém
está facilitando esse processo e quem facilita, novamente, são as nossas
proteínas. A difusão facilitada pode ser mediada por proteínas carreadoras,
como, por exemplo, a proteína GLUT-4, que é o transportador de glicose
encontrado no tecido adiposo e muscular cardíaco e esquelético; ou por
canais iônicos, que, como o nome sugere, são proteínas envolvidas no
transporte de íons através das biomembranas, íons estes que apresentam
uma distribuição bastante característica entre o meio extra e intracelular
(MONTANARI, 2016).
Citologia e Embriologia44
Os canais iônicos podem ser regulados de diversas formas:
por interação com ligantes extracelulares; por interação com ligantes
intracelulares; por meio de alterações na voltagem da membrana; ou
mecanicamente (estiramento da membrana).
A velocidade do transporte na difusão facilitada depende de uma
série de fatores. O caráter químico da molécula a ser transportada é
determinante. Para moléculas sem carga, a velocidade de transporte é
diretamente proporcional ao gradiente de concentração da molécula, ou
seja, quanto maior a diferença na concentração da molécula entre os dois
compartimentos separados pela membrana, maior será a velocidade do
transporte. No entanto, para íons ou moléculas carregadas, dois fatores
são decisivos: o gradiente de concentração e o potencial da membrana,
que juntos constituem o gradiente eletroquímico (JUNQUEIRA; CARNEIRO,
2016b).
Moléculas carregadas positivamente, por exemplo, são atraídas com
maior velocidade para um compartimento com predominância de cargas
negativas. No transporte ativo, as moléculas ou íons são transportadas
contra o seu gradiente de concentração. Esse tipo de transporte requer
um gasto energético, uma vez que promove a diminuição da entropia e,
consequentemente, o aumento da energia livre do sistema. O transporte
ativo pode ser dirigido por hidrólise de ATP (trifosfato de adenosina), sendo
classificado como Transporte Ativo Primário, ou pode ser dirigido por
gradiente eletroquímico, denominado Transporte Ativo Secundário, uma
vez que o gradiente eletroquímico utilizado nesse tipo de transporte é
gerado por um transporte ativo primário dependente do ATP (JUNQUEIRA;
CARNEIRO, 2016b).
As proteínas que realizam o transporte ativo primário são conhecidas
como ATPases de membrana ou Bombas. Dentre essas proteínas
podemos destacar: a) a Na+K + -ATPase, que, para cada molécula de ATP
hidrolisada, realiza o transporte de 3 íons Na+ para o meio extracelular
e 2 íons K+ para o interior da célula; b) as proteínas da superfamília ABC
(do inglês ATP-binding cassetes), que constituem a maior família de
proteínas de membrana, sendo encontradas desde bactérias até seres
humanos, e estão envolvidas no transporte de uma série de moléculas,
Citologia e Embriologia 45
desde hormônios, nucleotídeos, pequenos peptídeos até xenobióticos; c)
a bomba de Ca2 da membrana plasmática e da membrana do retículo
sarcoplasmático, responsáveis pelos baixos níveis citosólicos deste íon;
d) a bomba de próton da membrana lisossomal, que mantém o pH ácido
desta organela (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b).
No caso dos transportadores secundários, destacamos os
trocadores iônicos, o cotransportador Glicose-Na+, responsável pela
absorção de glicose no trato digestório, e os cotransportadores de
aminoácidos e Na+.
Composição Lipídica e Organização Estrutural
As biomembranas são compostas por lipídeos, proteínas e
carboidratos ligados covalentemente às proteínas (glicoproteínas ou
proteoglicanos) ou lipídeos (glicolipídios). Os lipídeos que constituem a
membranas biológicas são moléculas anfipáticas, ou seja, apresentam
tanto um caráter hidrofílico (afinidade pela água — caráter polar)
quanto hidrofóbico (aversão à água — caráter apolar). A composição
das biomembranas varia imensamente de acordo com o tipo celular e
com o compartimento intracelular delimitado por elas. Células vegetais
e organismos procariotos, por exemplo, não apresentam colesterol na
constituição das suas membranas.
Fluidez e Assimetria das Bicamadas Lipídicas
As bicamadas lipídicas são assimétricas, apresentando uma
composição diferente entre as duas monocamadas, ou faces, que a
constituem. Na membrana plasmática, essa assimetria é notável em
relação aos lipídeos presentes na face exoplasmática (localizada na
superfície celular) e na face citosólica (voltada para o citosol). A fluidez
das biomembranas depende de alguns fatores cruciais, tais como a
temperatura na qual se encontra a membrana e a própria composição
lipídica da membrana. As biomembranas podem estar em dois estados
físicos: paracristalino (gel) ou fluido (líquido). A mudança de um estado
físico para o outro é conhecida como transição de fase e é determinante
Citologia e Embriologia46
para a fluidez da membrana. Quanto mais elevada for a temperatura, mais
fluida será uma biomembrana.
Com relação à composição lipídica, a presença de fosfolipídios ricos
em ácidos graxos poli-insaturados, ou de cadeia curta, favorece a fluidez
das membranas. O colesterol também é importante na manutenção
da fluidez da membrana em condições de baixa temperatura, uma vez
que impede uma associação hidrofóbica mais forte entre as caudas dos
ácidos graxos dos fosfolipídios, e previne, assim, a transição de fase para
o estado gel.
A fluidez da membrana é fundamental para diversos processos
celulares, tais como transporte de moléculas e sinalização celular.
As balsas lipídicas, domínios da membrana ricos em esfingolipídios,
colesterol e proteínas associadas, dependem da fluidez da membrana
para a sua participação em processos de sinalização e endocitose.
Composição Proteica
As proteínas presentes nas biomembranas podem ser classificadas
em: Integrais (intrínsecas) ou periféricas (extrínsecas). Essa classificação
se baseia no procedimento necessário para promover a dissociação
de uma proteína da membrana. Proteínas integrais só se dissociam da
membrana através do uso de detergentes, tais como o dodecil sulfato
de sódio ou o Triton-X-100, ao passo que proteínas periféricas podem
ser dissociadas da membrana na presença de soluções hipersalinas
ou soluções de pH extremos. As proteínas periféricas se associam à
membrana mediante interações iônicas com proteínas integrais ou com
os fosfolipídios da membrana. Por outro lado, as proteínas integrais da
membrana se associam com esta mediante interações hidrofóbicas
fortes com os lipídeos da membrana e podem ser subdivididas em
três tipos: a) Proteínas transmembrana — São proteínas que atravessam
completamente a bicamada lipídica, apresentando, pelo menos, três
regiões bem definidas: domínio extracelular, domínio transmembrana (TM)
e domínio citosólico. Tais proteínas podem cruzar a bicamada lipídica uma
Citologia e Embriologia 47
única vez (proteína integral unipasso) ou diversas vezes (proteína integral
multipasso) (MONTANARI, 2016).
A interação das proteínas transmembrana com as biomembranas
se dá por meio de interações hidrofóbicas entre as cadeias laterais dos
resíduos de aminoácidos dos domínios TM das proteínas e a cauda dos
ácidos graxos dos fosfolipídios da membrana. b) Proteínas ancoradas
por lipídeos — São quatro tipos de âncoras de lipídeos que promovem
a interação dessas proteínas com a membrana plasmática: âncora de
glicosilfosfatidilinositol (GPI), âncora de miristato, âncora de palmitato
e âncora de prenilato. A ancoragem por GPI só ocorre no domínio
extracelular da membrana plasmática, enquanto que a ancoragem
pelos ácidos graxos é restrita à face citosólica da membrana plasmática
(MONTANARI, 2016).
A interação dessas proteínas com as membranas se dá pela
interação hidrofóbica dos lipídeos ligados covalentemente às proteínas
com a cauda dos ácidos graxos dos fosfolipídios da membrana. c) Proteínas
ancoradas por →-hélice — Tais proteínas são ancoradas na membrana
plasmática a partir da interação dos fosfolipídios da membrana com um
domínio lateral hidrofóbico em →-hélice da proteína. Essas proteínas são
encontradas somente na face citosólica da membrana plasmática. As
proteínas de membrana estão envolvidas em uma série de processos
biológicos fundamentais para a fisiologia celular, tais como: transporte
de moléculas, atividade enzimática, adesão celular, comunicação celular,
reconhecimento celular e formação das junções celulares (JUNQUEIRA;
CARNEIRO, 2016b).
Carboidratos
Os carboidratos são o terceiro maior componente da membrana
plasmática. Em geral, eles são encontrados na superfície externa das
células e estão associados às proteínas (formando as glicoproteínas)
ou aos lipídios (formando os glicolipídios). Essas cadeias de carboidratos podem consistir em 2-60 unidades de monossacarídeo e podem ser
simples ou ramificadas.
Citologia e Embriologia48
Juntamente às proteínas de membrana, esses carboidratos formam
marcadores celulares distintos, um tipo de identidade molecular que
permite que as células reconheçam umas às outras. Esses marcadores
são muito importantes para o sistema imune, permitindo que células
imunitárias diferenciem entre as células do organismo, as quais não
devem ser atacadas; e células ou tecidos estranhos, os quais devem ser
atacados (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b).
Tipos de Junções CelularesAs células animais, ao final do processo divisional, tornam-se
únicas, com algumas raras exceções. Você já se perguntou como todas
as células com a mesma especialização unem-se para formar tecidos?
Para formar os tecidos, existe uma necessidade de comunicação e
trabalho em conjunto de célula com célula. Com esse objetivo, surge uma
grande variedade de especializações de contato entre as células animais,
através de elaboradas formas de junções para a troca de informações,
ancoragem, seleção do trânsito extracelular, de sincronização de
processos — como a absorção, secreção ou contração, dentre outros.
As junções celulares animais podem ser classificadas como: ancoradouras,
comunicantes ou bloqueadoras. Obviamente que em processos
fisiológicos, como nos processos de multiplicação e morte programada e
alguns processos patológicos, essas junções devem ser desfeitas. Vamos
aprender um pouco sobre essas junções celulares?
Interdigitações
As interdigitações realizadas pelas membranas plasmáticas de duas
células pareadas são especializações de comunicação celular que têm
como missão aumentar a superfície de contato entre as células que as
realizam. Não é incomum que essa região de membranas interdigitadas
seja local de ocorrência de alguma junção. Podem ser descritas na
literatura como evaginações e invaginações complementares para
o interior do corpo de uma e de outra célula pareada. Seu local de ocorrência predominante é a região lateral das células em proximidade
(MONTANARI, 2016).
Citologia e Embriologia 49
Desmossomo
A junção desmossômica é uma junção ancoradoura que serve para
adesão célula–célula, portanto é necessário que exista uma proximidade
entre as membranas de duas células vizinhas. (MONTANARI, 2016).
Junção Aderente (Zônula Aderente)
A junção aderente ou zônula aderente é similar a um desmossomo
por sua função de ancoragem entre as membranas e ancoragem do
citoesqueleto, entretanto sua distribuição na membrana difere dele por
dispor-se em cinturão ao redor do corpo da célula, fazendo a união desta
com várias células vizinhas. (MONTANARI, 2016).
Junção Comunicante (GAP)
Nos vertebrados, a junção comunicante ou GAP é uma junção que
pode ter formas e tamanhos variados, pois pode ser construída e desfeita
pela simples concentração ou dispersão de proteínas, estas proteínas são
denominadas “conexinas” em qualquer ponto de aproximação entre as
membranas de células vizinhas. Nos invertebrados, a junção é formada
por proteínas similares, denominadas “inexinas”. O objetivo dessa junção é
a sinalização celular por meio de íons ou por meio de pequenos peptídeos
sinalizadores que atravessam do citoplasma de uma célula diretamente
para o citoplasma da célula vizinha, sem passar pelo meio extracelular.
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b).
Junção Compacta
A junção compacta ou zônula oclusiva é uma junção do
tipo bloqueadora. Como diz o nome, uma das suas principais funções
é bloquear o espaço extracelular, impedindo, assim, o trânsito de
substâncias por entre as células em união. Nesse caso, as substâncias que
permeiam o meio extracelular só ultrapassam a zona de bloqueio sendo
transportadas pelo citoplasma das células unidas. Mas essa junção não
possui somente uma função, sua segunda função é impedir a dispersão
ou migração dos elementos que integram as membranas plasmáticas
Citologia e Embriologia50
e que não conseguem fluir pela região do cinturão de bloqueio. Isso
permite à célula criar dois microambientes de membrana plasmática com
composição distinta nos polos apical e basal (MONTANARI, 2016).
Junção Septada
A junção septada é uma junção bloqueadora típica de epitélios
dos invertebrados. Essa junção tem disposição em cinturão circundando
o corpo de cada célula em união. Seu nome é sugestivo de sua função,
pois ela é facilmente identificada em eletromicrografias pela presença de
inúmeros septos eletrodensos que atravessam o espaço extracelular entre
as membranas plasmáticas pareadas. Esses septos se dispõem como fitas
que bloqueiam o trânsito extracelular e, portanto, atribuem ao epitélio a
propriedade de seletor das trocas entre a cavidade ou superfície, revestida
pelo epitélio, e o tecido conjuntivo. Pode ser comparada, funcionalmente,
à junção compacta (zônula oclusiva) dos vertebrados (BROWN, 2013).
Complexo Juncional ou Unitivo
O denominado complexo juncional ou complexo unitivo corresponde
a um conjunto de junções celulares de ocorrência obrigatória entre
os enterócitos (células do intestino) que compõem o epitélio do tubo
digestório (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b). Esse conjunto deve respeitar
a seguinte sequência no sentido do ápice para a base celular, ou seja,
para que tenhamos aquele formato, visto nas lâminas de histologia é
necessário que as junções ocorram na ordem abaixo:
a. junção compacta (zônula ocludente);
b. junção aderente (zônula aderente);
c. desmossomos
Quando encontradas em outros tipos celulares, essas junções não
precisam necessariamente seguir essa ordem. Com a exceção do epitélio
intestinal, o complexo juncional pode ser seguido das mais variadas
formas de junções, como interdigitações, GAP, outros desmossomos
(MONTANARI, 2016).
Citologia e Embriologia 51
Disco Intercalar
O disco intercalar é, na verdade, o local de ocorrência de um
complexo de três junções celulares:
a. desmossomos;
b. zônulas de aderência;
c. junções comunicantes (GAP).
É possível observar entre as fibras cardíacas (células musculares
estriadas cardíacas). Nesse conjunto do tecido muscular suas células se
unem de forma paralela na formação dos fascículos do músculo. Várias
células se justapõem, também, pelas extremidades em forma de disco,
denominadas discos intercalares. Nessa região de contato terminal, as
células mostram interdigitações. (MONTANARI, 2016).
RESUMINDO:
Nosso conteúdo chegou ao fim nesta primeira unidade, espero que vocês tenham gostado! Conseguiram aprender este capítulo sobre biomembranas? Um pouco complicado, não? Mas vamos fazer um breve resumo para revermos os pontos mais importantes deste capítulo.
As membranas plasmáticas, chamadas de biomembranas, são
caracterizadas por possuírem uma bicamada, esta é composta por lipídios,
proteínas e carboidratos, essa composição da membrana plasmática
é responsável por: manter a estrutura da célula íntegra, selecionar as
substâncias que entram e saem da célula e realizar os transportes
passivos e ativos do meio interno para o meio externo e vice-versa, diante
dos diferentes gradientes de concentração. Quando você imaginar essa
membrana plasmática, você pode imaginar como se fosse a porta da sua
casa.
Sendo a primeira estrutura da célula e orientada, então, a realizar
esse contato entre os diferentes meios, ela é também responsável pela
comunicação entre as células, afinal de contas, as células, para formarem
Citologia e Embriologia52
tecidos que posteriormente farão parte de órgãos, precisam estar
conectadas, certo?
Mediante essa interação entre as células, nós possuímos diversos
tipos de conexão entre elas, como as junções comunicantes, bloqueadoras
e ancoradouras, cada uma com vários subtipos!
Agora você compreende a complexidade das células e é através
das junções que ocorre, então, essa comunicação celular; claro que isso
depende de uma série de moléculas sinalizadoras, mas vamos deixar
esse assunto para mais adiante!
Neste momento você é capaz de identificar e reconhecer o papel
da biomembrana e seus aspectos funcionais! Olha quanto conteúdo novo e quantas competências você adquiriu ao longo desta primeira unidade!
Espero que vocês tenham gostado!
Bons estudos!
Citologia e Embriologia 53
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histológicas Técnicas histológicas. Conceitos e Métodos para a formação
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Thiely Rodrigues Ott
Citologia e Embriologia