O protoplasma é o conteúdo do interior das células. Inicialmente pouco se sabia sobre o protoplasma, com os primeiros microscópios podia-se distinguir apenas o núcleo e o citoplasma no protoplasma das células eucariontes. Com a invenção de microscópios ópticos mais sofisticados e de microscópios eletrônicos foi possível descobrir-se mais sobre o protoplasma e logo ficou claro que o interior das células é extremamente complexo.
Em meio ao citoplasma encontram-se uma série de organelas delimitadas por membranas: o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, o lisossomo. Cada uma dessas organelas citoplasmáticas possui características particulares, tanto quanto a composição de sua membrana quanto a composição do líquido presente em seu anterior.
A maior das membranas intracelulares é o retículo endoplasmático, afinal, quase a metade da superfície de membrana da célula eucarionte “padrão” é do retículo endoplasmático. Além disso, estima-se que o espaço interno das membranas, o lúmen do retículo endoplasmático, chega a ocupar cerca de dez por cento do volume da célula. Essa organela é um espaço labiríntico de túbulos e sacos achatados distribuídos por quase toda a célula.
O retículo endoplasmático pode ser dividido em duas porções: o retículo endoplasmático rugoso e o retículo endoplasmático liso. Essa subdivisão relaciona-se, como é de se esperar, não só às suas características morfológicas mas também às funções que exercem. Em geral as duas porções do retículo endoplasmático são bastante distintas, porém podemos encontrar regiões parcialmente rugosas e parcialmente lisas denominadas elementos de transição, sendo que daí partem as vesículas que levam lipídeos e proteínas para o Complexo de Golgi.
O retículo endoplasmático é denominado rugoso pela presença de ribossomos em sua superfície. Como sabemos os ribossomos são estruturas responsáveis pela tradução do RNA mensageiro, sintetizando assim as proteínas. Podem ser encontrados no citoplasma, como se diz, em estado livre, mas também aderidos à membrana do retículo endoplasmático rugoso. Daí vem o nome dessa estrutura, uma vez que possui a superfície com um aspecto granuloso quando visto ao microscópio eletrônico.
O retículo endoplasmático rugoso desempenha um papel central na síntese de proteínas e de lipídios. É responsável pela síntese de proteínas e lipídios do próprio retículo endoplasmático, do complexo de Golgi, dos lisossomos, e da membrana plasmática, sejam proteínas do lúmen como as enzimas ou proteínas da membrana das organelas. Além disso, produz parte dos lipídios que formam as membranas da mitocôndria e dos peroxissomos. Ainda cabe acrescentar que as proteínas que serão secretadas pela célula são produzidas no retículo endoplasmático rugoso, ou seja, também relaciona-se com a comunicação com o meio externo.
O retículo endoplasmático liso aparece em todas as células, contudo é mais desenvolvido em algumas. Essa porção do retículo endoplasmático caracteriza-se pela ausência de ribossomos em suas membranas, suas funções estão relacionadas principalmente ao metabolismo de lipídios. Um exemplo seria o que ocorre nas células que sintetizam hormônios esteroides a partir de colesterol, com um retículo endoplasmático liso bastante ampliado para abrigar as enzimas. Outras células com grande retículo endoplasmático rugoso são os hepatócitos do fígado. Nesse caso, a organela aloca as enzimas responsáveis pela síntese do componente lipídico de lipoproteínas cuja função é transportar esses lipídios necessários em outras regiões do corpo; e também auxilia na desintoxicação por drogas liposolúveis e metabólitos perigosos produzidos pelo metabolismo normal da célula.
O complexo de Golgi está especialmente desenvolvido em células secretoras, como as do intestino humano; constitui-se de uma série sacos achatados, as cisternas. O número de sacos em geral varia entre quatro e seis, sendo que também seu tamanho pode variar, algumas células animais possuem sacos grandes enquanto algumas células vegetais apresentam muitos sacos de tamanho pequeno. Ao longo da passagem pelas cisternas as substâncias vão sofrendo transformações. Suas principais funções são a síntese de carboidratos, adicionar carboidratos às proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso e enviar proteínas e lipídios produzidos no retículo endoplasmático para seu destino através de vesículas de transporte.
Os lisossomos podem ser bastante heterogêneos entre si em termos de tamanho e forma, mas hitoquimicamente são identificados pela presença de enzimas hidrolíticas. São sacos membranosos com cerca de quarenta tipos de enzimas hidrolíticas (incluindo proteases, lipases, fosfolipases, fosfatases e sulfatases) utilizadas para controlar a digestão intracelular de macromoléculas. Para sua atividade necessitam de meio ácido, o interior do Lisossomo apresenta pH aproximadamente igual a 5,0. Assim é a membrana mais a diferença de pH que evitam que as estruturas do citossol sejam danificadas pela ação das enzimas (o ph no citossol é de cerca de 7,2). Para manter essa diferença de Ph existe uma proteína que bomba o íon H+ para dentro dos lisossomos, requerendo o consumo de ATP.
As mitocôndrias são organelas especializadas na síntese de ATP, utilizando a energia derivada do transporte de elétrons e da fosforilação oxidativa. Possuem um formato ovalado e uma membrana externa e outra interna que delimitam os dois compartimentos internos da organela. A membrana interna é repleta de invaginações, as chamadas cristas, que tendem a ser maiores em células onde há atividade metabólica intensa. A função da mitocôndria fica evidente quando verifica-se, por exemplo que em células do lúmen do intestino de mamíferos, essas organelas concentram-se na região apical da célula, onde é intenso o transporte ativo e, consequentemente o consumo de ATP.
O cloroplasto é uma organela que ocorre apenas nos vegetais, alguns protozoários e algumas bactérias. Sua estrutura apresenta certa similaridade com a das mitocôndrias, pois também possui um espaço delimitado por uma membrana interna. Contudo, observa-se a presença de um sistema complexo de membranas apenas nos cloroplastos. A função dos cloroplastos também é bastante particular: nessas organelas ocorre a fotossíntese. A maioria das células de plantas ou de fungos possuem, em seu interior, uma ou várias vesículas grandes e cheias de fluídos, os vacúolos. São relacionados aos lisossomos animais por possuírem várias enzimas hidrolíticas, mas suas funções são bastante diversas.
O vacúolo pode atuar como um armazenador de nutrientes ou dejetos da célula, um compartimento de degradação de substâncias, um recurso para aumento do volume da célula, ou um controlador da pressão de turgidez. Além disso, o vacúolo constitui-se de um ambiente que possibilita um controle homeostático das características do meio no citossol. Se, por exemplo, o pH do meio ambiente está muito baixo, há um fluxo de H+ para o vacúolo garantindo um pH básico no citossol. Da mesma forma, algumas células podem manter a pressão osmótica de acordo com sua conveniência, evitando que a célula murche. Para tanto, mantêm seu meio interno mais concentrado do que o meio externo, através do deslocamento de íons. Uma função bastante importante dos vacúolos é a de armazenamento. Podem armazenar substâncias tão distintas quanto látex, ópio e o aroma do alho. Em pétalas, acumulam antocianinas que conferem cor às flores. Também podem ser acumuladas substâncias que servem de defesa contra predadores.
Proteínas podem ser preservadas por anos em certas sementes como pêssegos ou feijões. Quando as plantas germinam, as proteínas são hidrolizadas e servem de suprimento alimentar para o desenvolvimento do embrião. Além das organelas citoplasmáticas, no protoplasma encontra-se o núcleo da célula. Hoje conhecemos a importância desse compartimento que abriga o material genético da célula, o ADN.
