4.6: Conexões entre células e atividades celulares

Habilidades para desenvolver

• Descreva a matriz extracelular
• Listar exemplos de como as células vegetais e as células animais se comunicam com as células adjacentes
• Resuma as funções de junções estreitas, desmossomos, junções lacunas e plasmodesmas

Você já sabe que um grupo de células similares trabalhando em conjunto é chamado de tecido. Como seria de se esperar, se as células trabalharem juntas, elas devem se comunicar umas com as outras, assim como você precisa se comunicar com outras pessoas se você trabalha em um projeto em grupo. Vamos dar uma olhada em como as células se comunicam umas com as outras.

Matriz extracelular de células animais

A maioria das células animais libera materiais no espaço extracelular. Os principais componentes desses materiais são as proteínas, e a proteína mais abundante é o colágeno. As fibras de colágeno são entrelaçadas com moléculas de proteína contendo carboidratos chamadas proteoglicanos. Coletivamente, esses materiais são chamados de matriz extracelular (Figura\(\PageIndex{1}\)). A matriz extracelular não apenas mantém as células unidas para formar um tecido, mas também permite que as células dentro do tecido se comuniquem umas com as outras. Como isso pode acontecer?

Figura\(\PageIndex{1}\): A matriz extracelular consiste em uma rede de proteínas e carboidratos.

As células têm receptores proteicos nas superfícies extracelulares de suas membranas plasmáticas. Quando uma molécula dentro da matriz se liga ao receptor, ela muda a estrutura molecular do receptor. O receptor, por sua vez, altera a conformação dos microfilamentos posicionados logo dentro da membrana plasmática. Essas mudanças conformacionais induzem sinais químicos dentro da célula que atingem o núcleo e ativam ou desativam a transcrição de seções específicas do DNA, o que afeta a produção de proteínas associadas, alterando assim as atividades dentro da célula.

A coagulação sanguínea fornece um exemplo do papel da matriz extracelular na comunicação celular. Quando as células que revestem um vaso sanguíneo são danificadas, elas exibem um receptor de proteína chamado fator tecidual. Quando o fator tecidual se liga a outro fator na matriz extracelular, ele faz com que as plaquetas adiram à parede do vaso sanguíneo danificado, estimula a contração das células musculares lisas adjacentes do vaso sanguíneo (contraindo assim o vaso sanguíneo) e inicia uma série de etapas que estimulam a plaquetas para produzir fatores de coagulação.

Junções intercelulares

As células também podem se comunicar umas com as outras por meio de contato direto, chamadas de junções intercelulares. Existem algumas diferenças na forma como as células vegetais e animais fazem isso. Os plasmodesmatas são junções entre células vegetais, enquanto os contatos com células animais incluem junções estreitas, junções lacunas e desmossomos.

Plasmodesmata

Em geral, longos trechos das membranas plasmáticas das células vegetais vizinhas não podem se tocar porque são separados pela parede celular que envolve cada célula. Como, então, uma planta pode transferir água e outros nutrientes do solo de suas raízes, através de seus caules e para suas folhas? Esse transporte usa principalmente os tecidos vasculares (xilema e floema). Também existem modificações estruturais chamadas plasmodesmas (singular = plasmodesma), numerosos canais que passam entre as paredes celulares das células vegetais adjacentes, conectam seu citoplasma e permitem que os materiais sejam transportados de célula para célula e, portanto, por toda a planta (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\): Um plasmodesma é um canal entre as paredes celulares de duas células vegetais adjacentes. Os plasmodesmatas permitem que os materiais passem do citoplasma de uma célula vegetal para o citoplasma de uma célula adjacente.

Junções apertadas

Uma junção estreita é uma vedação estanque entre duas células animais adjacentes (Figura\(\PageIndex{3}\)). As células são mantidas firmemente umas contra as outras por proteínas (predominantemente duas proteínas chamadas claudinas e ocludinas).

Figura\(\PageIndex{3}\): Junções estreitas formam conexões estanques entre células animais adjacentes. As proteínas criam uma forte aderência na junção. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

Essa aderência firme evita que os materiais vazem entre as células; junções estreitas são normalmente encontradas nos tecidos epiteliais que revestem os órgãos e cavidades internas e compreendem a maior parte da pele. Por exemplo, as junções estreitas das células epiteliais que revestem a bexiga urinária evitam que a urina vaze para o espaço extracelular.

Desmossomos

Também são encontrados apenas em células animais os desmossomos, que agem como soldas pontuais entre células epiteliais adjacentes (Figura\(\PageIndex{4}\)). Proteínas curtas chamadas caderinas na membrana plasmática se conectam a filamentos intermediários para criar desmossomos. As caderinas unem duas células adjacentes e mantêm as células em uma formação semelhante a uma folha em órgãos e tecidos que se estendem, como pele, coração e músculos.

Figura\(\PageIndex{4}\): Um desmossoma forma uma solda pontual muito forte entre as células. É criado pela ligação de caderinas e filamentos intermediários. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

Junções Gap

As junções lacunas em células animais são como plasmodesmas em células vegetais, pois são canais entre células adjacentes que permitem o transporte de íons, nutrientes e outras substâncias que permitem a comunicação das células (Figura\(\PageIndex{5}\)). Estruturalmente, entretanto, as junções gap e os plasmodesmas diferem.

Figura\(\PageIndex{5}\): Uma junção lacuna é um poro revestido de proteína que permite que água e pequenas moléculas passem entre células animais adjacentes. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

As junções lacunas se desenvolvem quando um conjunto de seis proteínas (chamadas conexinas) na membrana plasmática se organiza em uma configuração alongada semelhante a uma rosca chamada conexão. Quando os poros (“orifícios de rosca”) das conexões nas células animais adjacentes se alinham, um canal entre as duas células se forma. As junções gap são particularmente importantes no músculo cardíaco: o sinal elétrico para o músculo se contrair é passado eficientemente pelas junções gap, permitindo que as células do músculo cardíaco se contraiam em conjunto.

Resumo

As células animais se comunicam por meio de suas matrizes extracelulares e são conectadas umas às outras por meio de junções estreitas, desmossomos e junções gap. As células vegetais são conectadas e se comunicam entre si por meio de plasmodesmas.

Quando os receptores proteicos na superfície da membrana plasmática de uma célula animal se ligam a uma substância na matriz extracelular, inicia-se uma cadeia de reações que altera as atividades que ocorrem dentro da célula. Os plasmodesmas são canais entre as células vegetais adjacentes, enquanto as junções lacunas são canais entre as células animais adjacentes. No entanto, suas estruturas são bem diferentes. Uma junção estreita é uma vedação estanque entre duas células adjacentes, enquanto um desmossoma age como uma solda por pontos.

Glossário

desmossoma

ligações entre células epiteliais adjacentes que se formam quando caderinas na membrana plasmática se ligam a filamentos intermediários

matriz extracelular

material (principalmente colágeno, glicoproteínas e proteoglicanos) secretado por células animais que fornece proteção mecânica e ancoragem para as células no tecido

junção lacuna

canal entre duas células animais adjacentes que permite que íons, nutrientes e substâncias de baixo peso molecular passem entre as células, permitindo que as células se comuniquem

plasmodesma

(plural = plasmodesmata) canal que passa entre as paredes celulares das células vegetais adjacentes, conecta seu citoplasma e permite que os materiais sejam transportados de célula para célula

junção apertada

vedação firme entre duas células animais adjacentes criada pela aderência proteica