Estrutura Celular: Teorias, Composição e Funções

Estrutura Celular Profª Rosaura Leite Rodrigues Descrição Teorias sobre a origem das células os tipos celulares básicos seus componentes inorgânicos e orgânicos seus constituintes morfologia e funções além dos métodos de análise das células e tecidos Propósito O estudo da estrutura da composição e da função celular possibilita o entendimento da sua importância como unidade básica de todo ser vivo sendo fundamental para o reconhecimento das alterações morfológicas e funcionais nas células resultantes de doenças que acometem os indivíduos das diferentes espécies animais Objetivos Módulo 1 Módulo 2 Células procariontes e eucariontes Distinguir células procariontes e eucariontes as teorias sobre sua origem e os métodos de análise de células e tecidos Bases químicas da constituição celular Reconhecer a composição e a função dos constituintes químicos presentes nas células Módulo 3 Membrana plasmática matriz citoplasmática citoesqueleto e organelas Reconhecer a estrutura e a função da membrana plasmática e das organelas celulares assim como o transporte transmembrana e a sinalização celular Módulo 4 Núcleo celular Identificar os constituintes do núcleo celular suas funções e sua relação com as diversas fases do ciclo celular Introdução As células são fundamentais para a existência de um ser vivo Neste conteúdo abordaremos as principais teorias sobre como as primeiras células se formaram e como é possível analisálas com a utilização de microscópios O processo de diferenciação celular envolve a capacidade que uma única célula primitiva ou embrionária tem de se transformar em vários tipos celulares morfologicamente distintos e com funções altamente especializadas compondo os tecidos órgãos e sistemas do corpo dos animais Para que tal processo seja devidamente entendido é fundamental o estudo dos tipos celulares de sua composição química sua morfologia e da função de cada constituinte de uma célula Isto é o que aprenderemos aqui Ainda conheceremos quais são os tipos de transporte celular e de sinalização transmembrana os mecanismos de divisão celular mitose e meiose e de replicação do DNA 1 Células procariontes e eucariontes Ao final deste módulo você será capaz de distinguir células procariontes e eucariontes as teorias sobre sua origem e os métodos de análise de células e tecidos Descoberta das células e teoria celular Descoberta das células Antonie Van Leeuwenhoek 1632 1723 foi o primeiro a observar microrganismos ao microscópio Diversos pesquisadores contribuíram para a descoberta das células Alguns tiveram maior destaque como o biólogo Robert Hooke em 1665 que ao observar finas fatias de cortiça em um aumento de 270 vezes identificou pequenos buracos que lembravam um favo de mel e nomeou tais estruturas de célula do latim cella que significa pequena câmara Em 1674 o pesquisador holandês Antonie Van Leeuwenhoek utilizando um microscópio rudimentar observou pela primeira vez em amostras de solo saliva e fezes entre outras substâncias estruturas muito pequenas que se movimentavam e naquela época as chamou de animáculos pequenos animais que na verdade eram células bacterianas ou protozoários Microscópio rudimentar Réplica do microscópio usado por Van Leeuwenhoek O botânico Matthias Schleiden em 1838 descreveu a célula como a unidade básica dos vegetais e o fisiologista Theodor Schwann em 1939 descreveu de forma similar as células animais O patologista Rudolf Virchow em 1855 com base em seus estudos afirmava que as células são compostas de outras células e que nelas ocorre a divisão celular Este ficou famoso por sua frase Omnis cellula ex cellula que significa toda célula se origina de outra célula Mattias Jacob Schleiden 1804 1881 Theodor Schwann 1810 1882 Rudolf Virchow 1821 1902 A origem da vida e a Teoria celular A abiogênese ou geração espontânea foi uma das primeiras teorias surgidas em que se pensava que seres vivos poderiam surgir espontaneamente do inanimado isto é de algo que não tem vida Acreditavase que larvas ou moscas que apareciam em frutas e cadáveres em decomposição surgiam de forma espontânea por um tipo de força vital Somente depois em 1668 a teoria da biogênese foi desenvolvida pelo cientista e biólogo Francesco Redi um italiano que questionou a abiogênese se utilizando de experimentos que defendiam a hipótese de que a vida surge somente da vida Redi utilizou vários potes contendo pedaços de carne Parte dos potes foi mantida aberta parte foi lacrada e outra parte foi parcialmente coberta permitindo a passagem de oxigênio mas não das moscas Nos potes cobertos não apareceram larvas na carne e nos potes abertos sim comprovando que onde as moscas pousavam e depositavam seus ovos as larvas se desenvolviam A imagem a seguir ilustra este experimento Reprodução do experimento de Francesco Redi Tempos mais tarde em 1861 Louis Pasteur provou definitivamente que a teoria da abiogênese ou geração espontânea não é verdadeira Em seu experimento ele se utilizou de um balão volumétrico com um bico torcido contendo um caldo nutritivo Ao ser fervido o ar conseguia chegar até o caldo mas os microrganismos não a não ser que o bico fosse quebrado permitindo a entrada dos microrganismos após a fervura Experimento de Pasteur Com a realização desse experimento Louis Pasteur comprovou que a geração espontânea não é possível Curiosidade Com base nesse experimento surgiu o processo de pasteurização amplamente utilizado na indústria de alimentos que consiste na esterilização dos alimentos por meio do aquecimento seguido de resfriamento com consequente eliminação dos microrganismos ali presentes Mas afinal como surgiram os primeiros seres vivos da Terra Existiam diferentes hipóteses conforme explicamos a seguir Propõe que a vida teria surgido fora da Terra e teria sido transportada por meteoritos esta hipótese não é sustentada já que nenhum microrganismo resistiria ao calor excessivo e demais pressões sofridas pelos meteoritos além de não explicar como seriam formadas as células Propõe que Deus teria criado todos os seres vivos como são neste caso as espécies não evoluíram ou não se modificam ao longo do tempo Esta hipótese não é suportada pela Ciência Propõe que os seres vivos surgiram por associação de moléculas inorgânicas que formaram as moléculas orgânicas e que permitiram o posterior surgimento dos organismos esta é a hipótese aceita no mundo científico criada em 1920 pelos pesquisadores Aleksandr Ivanovich Oparin biólogo russo e John Burdon Sanderson Haldane biólogo britânico Panspermia origem extraterrestre Criacionismo origem divina Evolução química Após o estudo e observações de muitos cientistas foi proposta a teoria celular por Matthias Schleiden e Theodor Schwann que é baseada em três pilares 1 Todo o ser vivo é formado por uma ou mais células Se for composto por uma única célula é um organismo unicelular e se for composto por mais de uma célula é um organismo pluricelular 2 As células são as unidades morfológicas e funcionais dos organismos vivos 3 Todas as células surgem a partir de outra célula preexistente Tipos de células Antes de estudarmos os tipos de células é importante definir o que é uma célula Com base na teoria celular a célula corresponde à menor unidade funcional e estrutural de um ser vivo isto é todos os seres vivos são feitos de uma ou mais células Curiosidade O corpo humano de um adulto é composto por dezenas de trilhões de células Existem dois tipos básicos de células uma mais primitiva denominada procarionte como as células bacterianas e uma mais complexa denominada eucarionte a qual compõe todos os tecidos de um corpo seja ele humano animal ou vegetal também são células eucariontes as que compõem organismos como os fungos unicelulares ou pluricelulares e os protozoários unicelulares Estimase que as células procariontes surgiram há aproximadamente 35 bilhões de anos e as células eucariontes há 17 bilhão de anos Células procariontes As bactérias são exemplos de células procariontes medindo cerca de 15 micra Elas possuem uma membrana envolta por uma parede e não apresentam envoltório nuclear separando o material genético Não possuem proteínas básicas especiais denominadas histonas e não possuem organelas citoplasmáticas envoltas por membranas Apresentam DNA informação genética essencial em um único cromossoma circular disposto em dupla hélice e superenovelado bem como plasmídios DNA extracromossomal contendo informação genética adicional livre no citoplasma Os ribossomas também se encontram livres no citoplasma A membrana plasmática compartimentaliza a célula e promove um transporte de substâncias seletivo entre outras funções A parede celular é rica em peptideoglicanos e tem uma série de funções é responsável pelo formato da bactéria conferindo lhe rigidez protege a célula bacteriana é importante no processo de multiplicação é receptora de moléculas e é através dessa parede que as bactérias são classificadas em diferentes grupos A célula bacteriana célula procarionte e seus constituintes Outros componentes também podem estar presentes embora nem todas as bactérias os apresentem como por exemplo a cápsula responsável por mecanismos de defesa ou de patogenicidade da bactéria o flagelo que lhe confere motilidade o pili capaz de transferir material genético de uma bactéria para a outra a fímbria que lhe fornece poder de adesão bem como o endósporo sendo uma forma de resistência bacteriana ao calor dessecação agentes físicos e químicos Células eucariontes As células eucariontes são maiores do que as células procariontes medem entre 10100 micra e contêm uma membrana denominada membrana plasmática que a separa do meio externo uma membrana nuclear que segrega o material genético DNA do restante dos componentes celulares proteínas histonas associadas ao DNA e uma matriz citoplasmática onde se localizam uma série de estruturas delimitadas por membranas denominadas organelas celulares bem como substâncias de ocorrência transitória nas células denominadas depósitos Os depósitos podem ser nutrientes como os glicídeos lipídeos e proteínas ou pigmentos como a melanina e a lipofuscina Células eucariontes animais e vegetais são similares em relação aos seus constituintes porém com algumas diferenças Dentre as estruturas encontradas somente na célula vegetal temos O cloroplasto organela que contém o pigmento clorofila responsável pelo processo de fotossíntese A parede celular externa composta por celulose O vacúolo cuja função é armazenar substâncias Os plasmodesmas estruturas que correspondem a poros de comunicação na parede entre as células vegetais A seguir podemos ver as estruturas de uma célula animal A célula animal e seus constituintes Para compreendermos melhor as semelhanças e diferenças entre as estruturas da célula animal e da célula vegetal na próxima imagem apresentamos uma célula vegetal Célula vegetal e seus constituintes Os herbívoros animais que se alimentam de plantas contém no rúmen bactérias capazes de digerir a celulose que compõe as paredes das células vegetais Você já ouviu falar em endossimbiose A teoria da endossimbiose foi proposta em 1967 pela pesquisadora Lynn Margulis e explica como as mitocôndrias e os cloroplastos das células vegetais surgiram nas células eucarióticas Ela sustenta a ideia de que há aproximadamente 17 bilhão de anos quando só havia seres unicelulares habitando a Terra as mitocôndrias eram organismos de vida livre procariontes heterotróficos e aeróbios Procariontes porque não possuíam organelas heterotróficos porque não eram capazes de sintetizar seu próprio alimento por meio da fotossíntese e aeróbios porque precisavam de oxigênio para produção de energia Já os cloroplastos eram autotróficos porque eram capazes de produzir seu próprio alimento a partir da fotossíntese Segundo esta teoria tais células procariontes mitocôndrias e cloroplastos teriam sido englobadas por uma célula maior ocorrendo uma troca mútua de benefícios entre elas o que caracteriza a simbiose As células maiores teriam sofrido invaginações da sua membrana plasmática separando em compartimentos o núcleo e as demais organelas Assim teriam surgido as células eucariontes Vamos entender cada tipo celular a seguir procariontes e eucariontes Processo de endossimbiose Métodos de análise de células e tecidos A invenção do primeiro microscópio ocorreu na Holanda no final do século XVI por volta de 1590 No entanto foi em 1674 que o primeiro pesquisador o holandês Antonie Van Leeuwenhoek começou a fazer observações de materiais biológicos em microscópio Desde essa data o microscópio vem sendo aprimorado com o avanço da ciência Reprodução do microscópio criado por Antonie Van Leeuwenhoek Atualmente com o uso do microscópio óptico é possível observar em uma célula eucarionte seu núcleo como um ponto preto e sua membrana plasmática como uma linha que a envolve Todas as estruturas que compõem as células só podem ser visualizadas detalhadamente por meio da utilização do microscópio eletrônico Vamos entender a seguir os diferentes recursos para análise das células Microscopia óptica O microscópio óptico ou de luz permite obter um aumento de até 1000 vezes daquilo que se deseja analisar e é composto por uma parte mecânica e uma parte óptica Para o funcionamento deste equipamento há a necessidade de uma luz incandescente lentes de um condensador que vão direcionar o foco de luz sobre o espécime que se deseja estudar e um conjunto de lentes denominadas objetivas e oculares As objetivas recebem a luz que atravessou o espécime e projetam uma imagem aumentada deste em direção às oculares que ampliam a imagem novamente e a projetam na retina do observador Os microscópios binoculares de uma rotina em um laboratório possuem duas oculares uma para cada olho do observador que fornecem um aumento de dez vezes Os microscópios podem possuir objetivas de 4x 10x 20x 40x e 100x A ampliação total é calculada multiplicandose o aumento da objetiva pelo aumento da ocular Exemplo Se utilizarmos a objetiva de 4x teremos um aumento final de 40 vezes Se utilizarmos as objetivas de 10x 20x 40x e 100x teremos respectivamente um aumento final de 100 200 400 e 1000 vezes As objetivas estão marcadas de modo padronizado por linhas coloridas para facilitar a identificação durante o uso do microscópio A linha vermelha identifica a objetiva de 4x a amarela identifica a de 10x a verde identifica a de 20x a azul identifica a de 40x e a branca identifica a de 100x A objetiva de 100x é utilizada muitas vezes acompanhada de um óleo de imersão para facilitar a visualização do material que está sendo analisado Veja na imagem a seguir um exemplo de objetivas de um microscópio Microscópio com quatro lentes objetivas e as respectivas marcações E em que situações usamos o microscópio óptico O microscópio óptico pode ser utilizado por exemplo para visualização de tecidos celulares de parasitas de bactérias de fungos de esfregaços de sangue ou urina Os materiais devem ser preparados ou corados para que possam ser visualizados corretamente Os tecidos animais por exemplo passam por várias fases de preparação técnica denominada histotécnica para que possam ser transformados de tecidos grandes e sem cor em cortes finos de 45 micra de espessura devidamente corados Assim as células destes tecidos podem ser identificadas ao microscópio óptico Objetos menores ou mais delgados que 02 micra como por exemplo a membrana plasmática ou uma organela celular não podem ser distinguidos com este tipo de microscópio Microscopia eletrônica O microscópio eletrônico pode ser utilizado quando se necessita visualizar constituintes celulares como as organelas e os depósitos intracelulares Ainda permite a visualização detalhada de agentes biológicos como as bactérias e os protozoários entre outros O microscópio eletrônico nos permite obter um aumento de até 400 mil vezes Por outro lado o grande nível de ampliação só pode ser usado para analisar partículas ou moléculas isoladas Microscópio eletrônico A microscopia eletrônica se baseia na interação entre elétrons e componentes dos tecidos A configuração deste microscópio se assemelha a do microscópio óptico No entanto como a retina não é sensível aos elétrons é necessário que estes sejam captados por um detector como por exemplo por uma câmera para se observar a imagem Tal imagem é produzida pelo balanço da quantidade de elétrons que alcança o detector e dos elétrons que ficam retidos no tubo do microscópio sendo a mesma em preto e branco onde as áreas escuras são chamadas de elétrondensas e as áreas claras de elétron lucentes Célula de tecido vegetal vista ao microscópio eletrônico de transmissão Microscopia de contraste de fase Alguns sistemas ópticos permitem a observação de células e cortes não corados Este tipo de microscópio usa um sistema de lentes que produz imagens visíveis de objetos quase transparentes Fungo da espécie Morchella elata vista através de um microscópio de contraste de fase Microscopia de fluorescência Neste tipo de microscopia substâncias fluorescentes que tenham afinidade por moléculas encontradas nas células ou na matriz extracelular podem ser usadas como corantes fluorescentes que permitem a identificação de componentes celulares por meio da fluorescência que irão emitir Corte da traqueia visto em microscópio de fluorescência Que tal saber mais sobre o processo de focalização com o microscópio óptico Não perca o vídeo a seguir Técnica de focalização em histologia Neste vídeo a especialista demonstrará o passo a passo da técnica de focalização e de como manusear de forma simples e adequada um microscópio óptico com a finalidade de se observar cortes histológicos Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 A teoria da abiogênese foi aceita durante muitos anos até que alguns pesquisadores conseguiram comprovar por meio de experimentos que a vida não surge de modo espontâneo Com base no que foi estudado verifique e responda quais afirmativas são falsas F e quais são verdadeiras V A origem da vida por meio de meteoritos vindos de fora da terra ou a hipótese de que todos os seres vivos foram criados por Deus sem evoluírem ao longo dos anos foram sustentadas antes da teoria da biogênese ser aceita De acordo com os pilares da teoria celular todo ser vivo é constituído por células as quais podem se originar ou não de um organismo preexistente Os pesquisadores continuam desenvolvendo teorias sobre a evolução das células pois mesmo com todo o conhecimento científico existente hoje novas ideias podem surgir com os avanços tecnológicos como a relativamente recente teoria da endossimbiose A invenção do microscópio foi fundamental para os avanços científicos que comprovaram a existência das células como constituintes de todos os seres vivos Parabéns A alternativa C está correta Segundo a teoria celular todo ser vivo é formado de células sua A F V F V B F F V V C V F V V D V F V F E V V F F menor unidade funcional além disso toda célula deve se originar a partir de uma célula preexistente portanto a segunda afirmativa é falsa Questão 2 As células procariontes e eucariontes apresentam diferenças muito importantes em sua constituição No entanto algumas estruturas estão presentes em ambas Marque a alternativa que contém estruturas que podem estar presentes somente nas células procariontes Parabéns A alternativa B está correta As células eucariontes não possuem cápsula nem plasmídios As células eucariontes contêm todo o material genético em um espaço delimitado por uma membrana chamado núcleo De modo diferente a célula procarionte não possui organelas apresenta um cromossomo único e plasmídios material genético adicional livre no citoplasma A Membrana plasmática parede e flagelos B Cápsula e plasmídios C Núcleo parede e fímbria D Pili parede e organelas E Parede ribossomos e mitocôndria 2 Bases químicas da constituição celular Ao final deste módulo você será capaz de reconhecer a composição e a função dos constituintes químicos presentes nas células Componentes inorgânicos Água A água é uma molécula vital das células e corresponde à substância química mais abundante nas células compondo cerca 70 ou mais do peso do corpo dos seres vivos Cada molécula de água tende a se unir a outras quatro essa propriedade é chamada adesão em que um átomo de hidrogênio de uma molécula se une ao átomo de oxigênio de outra molécula formando as pontes de hidrogênio A água exerce diversas funções na célula e no corpo dos animais como dissolver substâncias orgânicas e inorgânicas permitindo reações químicas realizar o transporte de substâncias para dentro ou para fora da célula e manter o equilíbrio térmico isto é impedir grandes variações de temperatura em que o excesso de calor pode ser dissipado pelo suor através da transpiração A água também age como lubrificante diminuindo o atrito entre os ossos e está presente na saliva lubrificando os alimentos e nas narinas para umedecer o ar Minerais São diversos os minerais presentes nas células como por exemplo sódio potássio cloro cálcio iodo ferro zinco fósforo e magnésio eles correspondem a 12 da composição celular sendo encontrados solúveis isto é dissolvidos em água ou sob a forma de íons insolúveis como é o caso do cálcio Os minerais regulam diversas funções do corpo vamos conhecer algumas O cálcio faz parte da constituição de estruturas esqueléticas ex ossos cascos chifres e participa ativamente do processo de contração muscular e da coagulação sanguínea O sódio e o potássio realizam o equilíbrio iônico osmótico do corpo mantendo a concentração de água equilibrada no interior ou no exterior das células e atuam no funcionamento das membranas e do impulso nervoso O ferro é constituinte da hemoglobina das hemácias e auxilia no transporte de oxigênio O iodo é componente fundamental na constituição de hormônios da tireoide os quais controlam o metabolismo de todas as células do corpo Componentes orgânicos Os compostos orgânicos são aqueles que possuem obrigatoriamente carbono em sua composição São os carboidratos os lipídeos as proteínas e os ácidos nucleicos Contudo existem compostos inorgânicos que também possuem carbono em sua composição como é o caso do gás carbônico CO2 A seguir vamos conhecer alguns dos componentes orgânicos e suas funções Carboidratos Os carboidratos correspondem a 3 dos constituintes das células São conhecidos popularmente como açúcares também denominados glicídios ou hidratos de carbono e apresentam em sua formulação o carbono C o hidrogênio H e o oxigênio O São classificados em Monossacarídeos São os açúcares simples Incluem as pentoses com cinco átomos de carbono como a ribose constituinte do RNA e a desoxirribose constituinte do DNA e as hexoses com seis moléculas de carbono como a glicose encontrada no sangue a frutose encontrada no esperma e a galactose encontrada no leite Dissacarídeos São compostos por duas moléculas de monossacarídeos Incluem a sacarose glicose associada à frutose encontrada na cana de açúcar a lactose glicose associada à galactose encontrada no leite e a maltose duas moléculas de glicose encontrada em alguns vegetais e proveniente da digestão do amido no tubo digestório de alguns animais Polissacarídeos São os açúcares complexos formados pela combinação de muitas moléculas de monossacarídeos principalmente a glicose Incluem a celulose presente na parede celular dos vegetais a quitina presente na parede celular de fungos e no exoesqueleto de artrópodes o amido carboidrato de reserva das plantas e o glicogênio carboidrato de reserva dos animais Os carboidratos exercem função energética e participam da constituição química da membrana plasmática e dos ácidos nucleicos A glicose é a principal responsável por fornecer energia para o trabalho celular e é a base para a formação da maioria dos carboidratos mais complexos Molécula de glicose Lipídeos Os lipídeos correspondem a 2 dos constituintes das células sendo compostos pela união de um ácido graxo e um álcool Caracterizamse por apresentar insolubilidade em água e solubilidade em solventes orgânicos como o éter o álcool e o clorofórmio São considerados lipídeos as gorduras ceras que recobrem frutas e folhas e óleos Os lipídeos são transportados pelo plasma e exercem diversas funções biológicas diferentes sendo os fosfolipídeos e o colesterol essenciais na constituição das membranas celulares associados às proteínas e aos glicídios glicolipídeos são ainda responsáveis no controle da temperatura corporal ajudando no equilíbrio do corpo homeostasia e compõem a maioria dos componentes não proteicos das células Molécula de colesterol Existem diversos hormônios de natureza esteroidal como os hormônios sexuais testosterona e estrogênio e os corticoides que regulam diversas funções do corpo Os carotenoides são exemplos de lipídeos que podem formar a vitamina A O colesterol é necessário para a síntese de vitamina D na pele Os triglicerídios são a forma de reserva de energia em animais sendo acumulados em células do tecido adiposo denominadas adipócitos Saiba mais Os lipídeos mais comuns encontrados no organismo são os triglicerídeos três moléculas de ácidos graxos associadas ao glicerol que é um tipo de álcool os fosfolipídeos duas moléculas de ácido graxo e uma contendo fosfato ligado a uma molécula de glicerol e os esteroides como o colesterol Proteínas As proteínas correspondem a 15 dos constituintes celulares São macromoléculas complexas formadas pela união de várias moléculas menores denominadas aminoácidos Os aminoácidos possuem um grupamento de amina e um grupamento de carboxila ou ácido A síntese de proteínas resulta da leitura do código genético o DNA Triptofano um aminoácido essencial As proteínas são classificadas em Proteínas insolúveis em água Fibrosas e filamentosas e geralmente estruturais como por exemplo o colágeno Proteínas solúveis em água Globulares relacionadas à manutenção e regularização de processos vitais como os enzimáticos de transporte de defesa e hormonais As proteínas podem ser simples compostas somente por peptídeos albuminas e globulinas ou conjugadas compostas por outros elementos hemoproteínas lipoproteínas e glicoproteínas e têm função predominantemente estrutural podendo exercer também função energética Proteínas estruturais estão presentes na constituição das membranas celulares onde formam por exemplo as junções de adesão celular como os desmossomos hemidesmossomos zônula de oclusão e de adesão e as junções comunicantes canais revestidos por proteínas entre as células ou apresentamse como receptores de membrana regulando a entrada de substâncias nas células entre outras funções Anticorpos O colágeno compõe tecidos importantes dos animais como o conjuntivo As miofibrilas actina e miosina são exemplos de proteínas importantes na constituição do músculo e no processo de contração muscular A queratina compõe a pele e o pelo Há diversos hormônios de natureza proteica como a insulina e o hormônio do crescimento O pigmento hemoglobina é uma proteína importante no transporte de oxigênio no sangue os anticorpos são de natureza proteica e protegem o corpo contra organismos causadores de doenças Existem proteínas plasmáticas que circulam pelo sangue e enzimas proteicas que regulam facilitam ou aumentam a velocidade de reações químicas como a lipase atua na digestão de lipídeos lactase facilita a digestão da lactose catalase decompõe a água oxigenada e amilase quebra o amido Ácidos nucleicos Os ácidos nucleicos correspondem a 7 da composição celular sendo representados pelo ácido desoxirribonucleico DNA e pelo ácido ribonucleico RNA São macromoléculas formadas por moléculas menores denominadas nucleotídeos A cadeia de nucleotídeos é composta por fosfato açúcar que no DNA é a desoxirribose e no RNA é a ribose e base nitrogenada As bases nitrogenadas podem ser púricas adenina e guanina e pirimídicas timina citosina e uracila As bases adenina guanina e citosina são comuns às moléculas de DNA e RNA Já a base timina só ocorre no DNA e a base uracila só ocorre no RNA Desta forma a molécula de DNA é formada por uma longa hélice dupla cujas cadeias são unidas por pontes de hidrogênio entre bases púricas e pirimídicas complementares A adenina sempre pareia com timina ligação com duas pontes de hidrogênio e a guanina pareia com a citosina ligação com três pontes de hidrogênio O RNA é constituído por uma molécula de fita única Os ácidos nucleicos comandam e coordenam toda a atividade celular O DNA é o principal constituinte dos cromossomos e o RNA vai coordenar a síntese de proteínas junto com os ribossomos Diferenças entre o DNA e o RNA Constituição da molécula de DNA Neste vídeo a especialista explica como ocorre a formação da dupla hélice da molécula de DNA sua constituição e função Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 As células apresentam na sua constituição componentes inorgânicos como a água e os minerais e componentes orgânicos como os carboidratos lipídeos e proteínas Cada um desses exerce seu papel colaborando para a existência da célula Baseado neste conhecimento correlacione a coluna da direita de acordo com a da esquerda no quadro a seguir Depois marque a alternativa que inclui a sequência correta CONSTITUINTE CELULAR COMPOSIÇÃO EOU FUNÇÃO 1 água sua produção é dependente da leitura do DNA sua principal função é a estrutural 2 lipídeos apresentam CHO em sua constituição função predominantemente energética 3 minerais podem ser solúveis ou insolúveis regulam funções distintas no corpo entre elas a contração muscular Parabéns A alternativa A está correta A água é a substância química mais abundante em todo o tipo celular O triglicerídeo é a forma de acúmulo de gordura na célula O 4 carboidratos são acumulados na forma de triglicerídeos constituem a membrana plasmática e alguns hormônios 5 proteínas substância química mais abundante nas células dentre suas funções está a manutenção do equilíbrio térmico do corpo A 5 4 3 2 1 B 2 4 3 1 5 C 4 3 1 5 2 D 5 3 2 4 1 E 1 5 4 2 3 cálcio participa ativamente do processo de contração muscular Os carboidratos apresentam como principal função a energética enquanto as proteínas têm função predominantemente estrutural Questão 2 A cadeia de nucleotídeos possui sempre três constituintes básicos No entanto há diferenças entre os nucleotídeos de DNA e de RNA Baseado nesta afirmativa marque a opção correta Parabéns A alternativa D está correta Os nucleotídeos de DNA e RNA se diferenciam pelo tipo de açúcar e pela base nitrogenada No DNA o açúcar é a desoxirribose e no RNA a ribose No DNA encontramse como bases nitrogenadas a citosina a adenina a guanina e a timina No RNA são encontradas a citosina A Os nucleotídeos de DNA e RNA se diferenciam apenas pela base nitrogenada B Os nucleotídeos de DNA e RNA se diferenciam apenas pelo tipo de açúcar pentose C Os nucleotídeos de DNA e RNA se diferenciam no tipo de base nitrogenada e grupo fosfato D Os nucleotídeos de DNA e RNA se diferenciam pelo tipo de açúcar pentose e base nitrogenada E Os nucleotídeos de DNA e RNA se diferenciam apenas pelo grupo fosfato a adenina a guanina e a uracila 3 Membrana plasmática matriz citoplasmática citoesqueleto e organelas Ao final deste módulo vocês será capaz de reconhecer a estrutura e a função da membrana plasmática e das organelas celulares assim como o transporte transmembrana e a sinalização celular Membrana plasmática Toda célula eucarionte é revestida por uma membrana denominada membrana plasmática também conhecida como plasmalema a qual forma uma barreira seletiva entre o meio intracelular e o meio extracelular A membrana plasmática é constituída por fosfolipídeos colesterol proteínas e carboidratos e mede de 75 a 10 nanômetros de espessura A membrana plasmática é denominada modelo mosaico fluido e isto se deve ao fato de sua aparência ter sido comparada a uma obra de arte feita por pequenas pedras denominada mosaico em que as proteínas presentes nesta membrana se assemelham a tais pedras e fluida pois tais proteínas estão em constante movimento na membrana Membrana plasmática modelo mosaico fluido Conforme podemos ver na imagem anterior a membrana plasmática é sempre composta por uma bicamada molecular de fosfolipídeos onde cada molécula de fosfolipídeo possui uma porção globosa hidrofílica voltada para fora e uma porção filamentosa hidrofóbica voltada para dentro A composição lipídica de cada metade da bicamada é diferente criando uma assimetria Moléculas proteicas se inserem parcial ou totalmente na membrana plasmática Associadas fracamente à camada externa ou interna são encontradas as proteínas periféricas e transpassando a membrana são encontradas as proteínas transmembrana ou integrais as quais podem fazer passagem única ou múltipla pela membrana Detalhe da distribuição das proteínas na membrana plasmática A distribuição das proteínas é desigual nas duas camadas acentuando a assimetria As moléculas de carboidratos podem estar associadas aos fosfolipídeos compondo os glicolipídeos ou às proteínas compondo as glicoproteínas A superfície externa da membrana é recoberta por carboidratos que compõem o que se conhece como glicocálice E qual é a função da membrana plasmática Além de delimitar a célula servindo como barreira entre o seu meio externo e o meio interno as proteínas da membrana exercem uma série de funções diferentes podendo formar canais de comunicação poros entre as células de um determinado tecido por onde transitam determinadas moléculas e íons outras são receptores de hormônios e outras podem funcionar como sinalizadores de macromoléculas do meio extracelular Exemplo A contração muscular só ocorre de forma coordenada pois as células musculares se comunicam através de poros da membrana plasmática fazendo com que as fibras musculares contraiamse juntas o hormônio insulina só entra na célula mediante a presença de um receptor na membrana plasmática que é uma proteína permitindo com isso a entrada de glicose nas células é através das proteínas da membrana que as células são capazes de detectar a presença de possíveis microrganismos agressores como bactérias e vírus As proteínas da membrana também são capazes de formar junções de adesão como as zônulas de adesão e de oclusão ou impermeável e os desmossomas muito importantes para a manutenção da forte aderência verificada entre as células dos tecidos epiteliais ou musculares animais Zônulas A palavra zônula se refere à morfologia da adesão como se fosse um cinturão onde proteínas da membrana estão dispostas promovendo uma aderência à célula vizinha Zônula de adesão Nesta região ocorre aderência embora ainda seja possível a passagem de micromoléculas Zônula de oclusão Nesta região há um efeito selador em que nada passa no local isto é a aderência é ainda mais forte Desmossomas ou máculas de adesão São morfologicamente pontos de adesão entre uma célula e outra também formados por proteínas das duas membranas A membrana plasmática de modo seletivo também permite a entrada endocitose e saída de substâncias exocitose Vamos entender melhor os tipos de transporte e a sinalização transmembrana a seguir Transporte transmembrana e sinalização celular Tipos de transporte transmembrana Existem tipos diferentes de transporte de substâncias através da membrana plasmática ocorrendo com ou sem modificações morfológicas da mesma Vamos conhecêlos melhor a seguir Transporte de substâncias com modificação morfológica da membrana plasmática Neste tipo de transporte de substâncias temos dois diferentes processos a endocitose e a exocitose Endocitose Tratase de um processo de transporte de substâncias com modificação morfológica da membrana plasmática e se refere à entrada de macromoléculas ou de partículas maiores na célula em que a superfície celular perde parte da membrana já que ocorre invaginação desta durante o processo Com isso parte da membrana vai constituir por exemplo uma vesícula formada para transportar as macromoléculas e partículas maiores Há três importantes processos de endocitose descritos a seguir Ocorre quando se formam pequenas invaginações na membrana contendo fluido extracelular e substâncias presentes nesse fluido que depois irão se destacar da membrana compondo as chamadas vesículas de pinocitose e que com o auxílio do citoesqueleto atravessarão a célula podendo se unir à organela denominada lisossomo que realizará a destruição enzimática do material endocitado ou passando para o meio extracelular novamente Um exemplo é o que ocorre com os capilares sanguíneos onde as vesículas de pinocitose transpassam a célula endotelial levando moléculas do sangue para o meio extracelular Pinocitose de fase fluida Endocitose mediada por receptores Os receptores são proteínas da membrana que podem estar localizados em áreas conhecidas como fossetas cobertas ou disseminados pela superfície celular sendo capazes de mediar o transporte permitindo a entrada de certas substâncias na célula Um exemplo deste processo é a entrada de hormônios proteicos ou de lipoproteínas de baixa densidade na célula A molécula com afinidade pelo receptor é o seu ligante A união do ligante com o receptor ocorre como se fosse a união da chave com a fechadura ativando moléculas do citoesqueleto e abrindo a porta de entrada na célula As fossetas cobertas serão arrastadas por filamentos do citoesqueleto se destacando da membrana plasmática formando as vesículas cobertas que penetram no citoplasma Tais vesículas podem ou não se unir a vesículas do citoplasma denominadas endossomos formando o compartimento endossomal o qual pode seguir por caminhos diferentes Os receptores separamse de seus ligantes e podem retornar à superfície celular para serem reutilizados Outras vezes o complexo receptorligante pode ser transferido do endossomo para o lisossomo onde ocorrerá sua destruição pelas enzimas lisossomais A fagocitose é um tipo de transporte importante como meio de defesa do organismo sendo exercida por células como os macrófagos ou os neutrófilos em que ocorre o englobamento de agentes agressores como bactérias fungos e protozoários bem como o englobamento de células mortas ou alteradas com a finalidade de destruílos É um processo que depende da ligação da partícula a ser fagocitada com os receptores da superfície celular A membrana plasmática emite prolongamentos denominados pseudópodes ou falsos pés com a finalidade de englobar a estrutura a ser fagocitada formando o vacúolo intracelular ou fagossomo O fagossomo se unirá ao lisossomo formando o Fagocitose fagolisossomo Com isso as enzimas lisossomais irão destruir o material fagocitado O produto desta digestão intracelular poderá ser expelido pela célula por exocitose ou mantido dentro dela em uma estrutura denominada vacúolo residual A imagem a seguir demonstra os diferentes processos de endocitose Tipos de endocitose Exocitose O processo de exocitose se refere à saída de macromoléculas ou de partículas maiores da célula Ocorre a partir da fusão de estruturas ou vesículas membranosas à membrana plasmática com consequente expulsão do material da célula Por isso dizse que no processo de exocitose a superfície celular ganha membrana Contudo não há ruptura da membrana plasmática Exemplos de exocitose incluem a liberação de saliva pelas glândulas salivares e a secreção enzimática do pâncreas Representação simplificada do processo de exocitose Transporte de substâncias sem modificação morfológica da membrana plasmática Esse tipo de transporte pode ocorrer através de três processos diferentes transporte passivo transporte passivo facilitado e transporte ativo como podemos ver na imagem a seguir Vamos conhecer melhor estes processos na sequência Transporte passivo Difusão passiva Processo pelo qual moléculas pequenas e íons atravessam a membrana sem consumo de energia por diferença de gradiente de concentração Um exemplo de difusão passiva ocorre na respiração o oxigênio presente no ar que chega aos alvéolos se difunde para o sangue dos capilares enquanto o gás carbônico presente no sangue se difunde para o interior dos alvéolos Saiba mais A osmose é um tipo especial de difusão em que a água passa livremente para dentro ou para fora da célula de acordo com o gradiente de concentração Isto é se o meio intracelular está mais concentrado a água passa para dentro da célula e assim temse o equilíbrio e viceversa Na imagem a seguir demonstramos o processo de transporte passivo Difusão passiva Transporte passivo facilitado Processo de passagem de moléculas e íons pela membrana com auxílio de proteínas carreadoras denominadas permeases sem consumo de energia Um exemplo deste processo é o transporte de glicose para dentro da célula Transporte ativo Processo de travessia de moléculas e íons pela membrana com auxílio de proteínas transportadoras e com consumo de energia geralmente contra um gradiente de concentração Um exemplo bem conhecido desse tipo de transporte é a bomba de sódio e potássio Bomba de sódio e potássio Ocorre bombeamento de sódio para fora da célula e de potássio para dentro com a participação de proteínas e gasto de energia ATP porque funciona contra o gradiente de concentração O fosfato é gasto o qual se liga à proteína da membrana e o ATP trifosfato de adenosina se transforma em ADP difosfato de adenosina com isso a proteína se abre para um dos lados da membrana jogando o sódio para fora da célula após o fosfato se desliga da proteína e ela se abre então para o outro lado da membrana jogando o potássio para dentro da célula Tipos de sinalização celular A membrana plasmática é capaz de captar sinais de realizar comunicações entre as células coordenando a proliferação mitótica o crescimento tecidual e a função dos órgãos Isso pode ocorrer com a participação de canais das junções comunicantes formados pelas proteínas da membrana Vamos conhecer os tipos de sinalização celular logo a seguir Tipos de sinalização Sinalização endócrina Neste caso as moléculas sinalizadoras são substâncias químicas conhecidas como hormônios os quais chegam às célulasalvo onde vão atuar por meio da circulação sanguínea Estas células geralmente estão distantes e vão conter receptores para tais hormônios Sinalização parácrina e autócrina Neste caso as moléculas sinalizadoras agem apenas no local em células próximas não sendo transportadas para regiões distantes do corpo Um exemplo de sinalização parácrina é a que ocorre com a participação dos neurotransmissores liberados pelos neurônios na fenda sináptica realizando a comunicação entre neurônios vizinhos Vamos ver em detalhes mais a frente Contudo se a secreção tiver ação na própria célula que a sintetizou é denominada sinalização autócrina Um exemplo desta autossinalização é a que ocorre na maturação das células de defesa denominadas linfócitos que liberam substâncias denominadas interleucinas que estimulam a própria célula a se proliferar Sinalização sináptica Este tipo de sinalização é parácrina e exclusiva do tecido nervoso em que moléculas de neurotransmissores agem em contatos celulares denominados sinapses proporcionando a comunicação entre os neurônios Há dois tipos de sinapses nervosas a sinapse elétrica e a sinapse química Na química o neurônio présináptico vai encaminhar a informação e o póssináptico vai receber a informação sempre neste sentido O espaço entre os dois neurônios é denominado fenda sináptica Os neurotransmissores são substâncias químicas que vão funcionar como mensageiros passando a informação entre os neurônios Tais neurotransmissores são produzidos pelo neurônio e armazenados em vesículas na porção terminal do neurônio conhecida como botão terminal A liberação do neurotransmissor ocorre por exocitose e o neurônio póssináptico possui receptores para ele A serotonina é um exemplo de neurotransmissor Sinalização sináptica Matriz citoplasmática A matriz citoplasmática ou citoplasma contém uma malha microtrabecular denominada citoesqueleto as organelas e os depósitos celulares Como mencionado depósitos são substâncias presentes nas células de forma transitória e incluem glicídios lipídios proteínas e pigmentos A matriz citoplasmática possui milhares de enzimas e todo o substrato necessário para a síntese de proteínas Vamos estudar o citoesqueleto e as organelas em detalhes a seguir Citoesqueleto O citoesqueleto é uma rede complexa de microtúbulos microfilamentos e filamentos intermediários constituídos por proteínas O citoesqueleto é responsável pelo formato celular bem como participa do transporte intracelular de vesículas e organelas pelo citoplasma Citoesqueleto Vamos conhecer melhor os componentes do citoesqueleto Estrutura do espermatozoide com destaque para os microtúbulos Microtúbulos Formam os cílios especializações da superfície livre da membrana e importantes no revestimento epitelial do trato respiratório bem como o flagelo do espermatozoide importante para sua movimentação Microvilosidades do intestino Microfilamentos Compõem as microvilosidades especializações nas membranas celulares que aumentam a superfície de absorção o que é muito importante em células absortivas do intestino e dos rins por exemplo bem como exercem papel fundamental na movimentação de algumas células como os macrófagos Os microfilamentos actina e miosina são essenciais no processo de contração muscular A célula com destaque para os filamentos intermediários Filamentos intermediários Possuem função essencialmente estrutural Organelas As organelas estão para as células assim como os órgãos estão para o corpo Todas as células eucariontes possuem organelas variando em quantidade de acordo com a função de cada célula no corpo As organelas são estruturas membranosas cada organela tem suas próprias morfologia formato e funções Elas executam todo o trabalho necessário para o adequado funcionamento da célula As principais organelas são a mitocôndria o retículo endoplasmático rugoso conhecido como RER o retículo endoplasmático liso conhecido como REL o complexo Golgiense também conhecido como Aparelho de Golgi ou Complexo de Golgi o lisossomo e o peroxissomo Vamos conhecer cada uma É composta por duas membranas uma externa e uma interna com um compartimento entre elas denominado espaço intermembranoso Pode ser esférica ou alongada e tem sua membrana interna em forma pregueada Tais pregas são denominadas cristas mitocondriais envolvendo um espaço preenchido por um líquido viscoso conhecido como matriz mitocondrial Função é responsável pela produção de energia sob a forma de trifosfato de adenosina ATP o que ocorre mediante um fluxo de elétrons com gasto de oxigênio processo de fosforilação oxidativa nas partículas elementares das cristas mitocondriais Participam ainda na síntese de alguns lipídios e proteínas Mitocôndria É composto por túbulos achatados contínuos à membrana externa do núcleo e sua superfície externa em contato com o citoplasma possui ribossomos aderidos à mesma conferindo lhe um aspecto rugoso Os ribossomos por sua vez são estruturas não membranosas compostas por duas subunidades proteicas uma maior e uma menor Função é responsável principalmente pela síntese de proteínas com a participação dos ribossomos que contém o RNA ribossomal rRNA tais proteínas serão empacotadas em vesículas ou grânulos de secreção sendo as proteínas de secreção lisossomais e de membrana As proteínas não empacotadas serão sintetizadas por ribossomos livres no citoplasma É composto por túbulos achatados em cuja superfície externa não contém ribossomos aderidos conferindolhe um aspecto liso Retículo Endoplasmático Rugoso RER Retículo endoplasmático liso REL Função é responsável pela síntese de colesterol e lipídios assim como pela desintoxicação de alguns fármacos e toxinas Atua ainda na captação e liberação de íons cálcio nas células musculares esqueléticas regulando a contração e o relaxamento musculares É composto por um conjunto de vesículas achatadas e empilhadas com as porções laterais dilatadas Possui uma superfície convexa denominada cis e uma superfície côncava denominada trans Função é responsável por empacotar e dar um destino às proteínas sintetizadas pelo RER As vesículas vindas do RER se fusionam às membranas do Complexo de Golgi na face cis e saem sob a forma de grânulos de secreção na face trans Alguns produtos de secreção serão armazenados como por exemplo alguns hormônios que só serão liberados de acordo com a necessidade Complexo Golgiense Aparelho de Golgi ou Complexo de Golgi É uma vesícula esférica delimitada por membrana de aspecto granuloso e rica em enzimas podendo medir de 005 a 05 micra Função o lisossomo possui mais de quarenta enzimas hidrolíticas sendo responsável pelo processo de digestão intracelular quando há renovação das organelas ou de demais componentes celulares Atua ainda na digestão intracitoplasmática de substâncias ou agentes biológicos resultantes do processo de fagocitose São exemplos de enzimas lisossomais a fosfatase ácida a ribonuclease desoxirribonuclease protease sulfatase e lipase entre outras sendo capazes de digerir todo tipo de molécula orgânica É uma vesícula esférica delimitada por membrana e rica em enzimas medindo de 05 a 12 micra Função o peroxissomo utiliza grandes quantidades de oxigênio Lisossomo Peroxissomo e realiza a oxidação de substratos orgânicos específicos Retira átomos de hidrogênio que combinados com o oxigênio originam peróxido de hidrogênio H2O2 O H2O2 é uma substância oxidante e portanto prejudicial à célula sendo então eliminado pela enzima catalase originando ao final água H2O No fígado esta organela realiza a síntese de ácidos biliares e de colesterol Ao apresentarmos o retículo endoplasmático falamos sobre o RNA e o empacotamento de proteínas mas você sabe como ocorre a síntese dessas proteínas O processo pelo qual a molécula de DNA é copiada sob a forma de RNA é denominado transcrição As cópias de RNA obtidas a partir de segmentos de DNA são usadas diretamente como moldes para direcionar a síntese proteica A síntese proteica requer o RNA mensageiro mRNA vindo do núcleo que contém o código de sequência de aminoácidos o RNA de transferência ou transportador que transporta os aminoácidos e os ribossomos e o RNA ribossomal rRNA presente nos ribossomos O complexo formado por uma molécula de mRNA e por ribossomos a ela ligados é chamado de polissomo ou poliribossomo Já no processo de tradução o código genético será lido isto é a informação genética codificada nos ácidos nucleicos será traduzida em uma sequência de aminoácidos A transcrição e a tradução são assuntos estudados de modo mais aprofundado em genética Poliribossomo e síntese proteica Agora vamos relembrar como ocorre a fagocitose no organismo Assista ao vídeo a seguir para obter as respostas O processo de fagocitose e sua importância Neste vídeo a especialista explica as etapas do processo de fagocitose citando exemplos e enfatizando sua importância como meio de defesa do organismo e em processos que ocorrem naturalmente no corpo Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 Na membrana plasmática esquematizada a seguir são ilustrados seus componentes Marque a alternativa que corresponde corretamente aos componentes indicados pelas setas na ordem da esquerda para a direita Parabéns A alternativa D está correta Segundo o modelo mosaico fluido os constituintes da membrana plasmática incluem na ordem fosfolipídeo proteína e carboidrato As estruturas com uma porção globosa e outra filamentosa são os fosfolipídeos as estruturas com filamento central com ramificações laterais são os carboidratos e as estruturas globosas maiores são as proteínas Questão 2 As células eucariontes apresentam no citoplasma estruturas separadas por membranas denominadas organelas as quais possuem morfologia e função distintas para que a célula possa exercer todos os processos metabólicos adequadamente Baseado nessa afirmativa correlacione a coluna da direita de acordo com a da esquerda no quadro a seguir e marque a alternativa correta no sentido de cima para baixo ORGANELA MORFOLOGIA E A Proteína fosfolipídio e carboidrato B Proteína carboidrato e fosfolipídeo C Fosfolipídeo carboidrato e proteína D Fosfolipídio proteína e carboidrato E Carboidrato proteína e lipídio ORGANELA FUNÇÃO 1 Retículo endoplasmático rugoso RER estrutura arredondada e repleta de enzimas participa do processo de fagocitose 2 Retículo endoplasmático liso REL estrutura esférica com dupla membrana e cristas internas responsável pela produção de energia ATP 3 Mitocôndria uma série de vesículas achatadas responsável pela síntese de fosfolipídeos 4 Complexo Golgiense composta por vesículas achatadas com dilatação nos bordos dá um destino final às proteínas 5 Lisossomo vesículas achatadas com ribossomos externamente aderidos faz a síntese de proteínas Parabéns A alternativa D está correta Todas as organelas são estruturas membranosas O RER o REL e o Complexo de Golgi são compostos por diversas saculações sendo que o RER tem ribossomos aderidos à membrana externa e por isso é denominado rugoso já o REL não os possui O Complexo de Golgi é o único que vai apresentar dilatações nas laterais O lisossomo é uma vesícula esférica repleta de enzimas A mitocôndria tem morfologia peculiar com uma dupla membrana e formação de cristas internas O RER está relacionado à síntese de proteínas direcionadas ao Complexo de Golgi que por sua vez dá um destino a essas proteínas O REL está relacionado à síntese de substâncias de natureza esteroidal O lisossomo é a única organela que participa do processo de fagocitose e a mitocôndria é responsável pela síntese de energia sob a forma de ATP A 4 3 1 5 2 B 1 5 4 2 3 C 5 4 3 2 1 D 5 3 2 4 1 E 2 4 3 1 5 4 Núcleo celular Ao final deste módulo você será capaz de identificar os constituintes do núcleo celular suas funções e sua relação com as diversas fases do ciclo celular Estrutura e função do núcleo celular O núcleo celular O núcleo contém o material genético DNA da célula que de modo geral é conhecido como genoma O genoma compreende o conjunto da informação genética de um indivíduo codificada no DNA Nos tecidos geralmente as células contêm um núcleo cada o qual é arredondado ou ovoide Exceções incluem por exemplo células de defesa multinucleadas como os macrófagos conhecidos como células gigantes multinucleadas ou até células binucleadas como é o caso das células do fígado dos coelhos e núcleos divididos em lóbulos como ocorre nas células de defesa denominadas neutrófilos com o núcleo subdividido em três lóbulos e eosinófilos com o núcleo subdividido em dois lóbulos O núcleo é o centro de controle de todas as atividades celulares e está para a célula assim como o cérebro está para o corpo Nada acontece na célula sem que haja o comando do núcleo E isto acontece por meio de mensagens que resultarão na síntese de proteínas pela célula Para que ocorra é necessária a leitura do código genético O núcleo é constituído por envoltório nuclear cromatina nuclear eucromatina e heterocromatina nucléolo matriz nuclear e nucleoplasma como podemos ver na imagem a seguir Núcleo celular Vamos conhecer os componentes do núcleo com maiores detalhes na sequência Envoltório nuclear O envoltório nuclear também conhecido como carioteca separa o núcleo do citoplasma e é composto por duas membranas separadas por um espaço denominado cisterna perinuclear Existem pontos de união destas membranas onde são formados locais de comunicação do núcleo com o citoplasma complexo do poro por onde podem passar moléculas e íons de modo seletivo Essa passagem pode ocorrer por difusão passiva ou transporte ativo conforme estudamos no módulo anterior Cada complexo do poro é uma estrutura cilíndrica composta por mais de cem proteínas Cromatina nuclear Genoma é a palavra usada quando queremos nos referir à informação genética total contida no DNA de uma célula ou de um organismo Cromatina é o nome dado à forma como visualizamos o material genético na célula por meio da microscopia óptica Há dois tipos de cromatina Heterocromatina É denominada desta forma quando condensada Aparece como áreas mais densas ou grumos enegrecidos no núcleo Eucromatina É denominada desta forma quando não condensada Aparece de modo disperso como um pontilhado ou de forma granulosa Mas o que significa o condensamento ou não da cromatina Vamos compreender melhor Se a cromatina está condensada significa que ela está inativa os cromossomos estão espiralizados e não está ocorrendo a leitura do código genético contido nela Se por outro lado a cromatina está dispersa significa que os cromossomos estão desespiralizados e está ocorrendo a leitura do código genético com consequente síntese de proteínas Para entendermos melhor como a informação genética está organizada dentro do núcleo celular é preciso esclarecer que a cromatina quando condensada e enrolada em si mesma adquire aspecto morfológico diferente e forma os cromossomos Vamos estudar os cromossomos e sua constituição adiante E mais vamos entender a relação dos cromossomos com o cariótipo Veja na imagem a seguir como se dá a relação entre a cromatina e o cromossomo DNA associado às histonas formando os nucleossomos organizados em cromatina que por sua vez formam os cromossomos O número total de cromossomos da célula de um indivíduo é denominado cariótipo e varia em função da espécie O ser humano possui 46 cromossomos incluindo os cromossomos sexuais X e Y O humano com dois cromossomos X é geneticamente uma mulher e o humano com um cromossomo X e um Y é um homem O restante são 22 cromossomos pareados totalizando os 46 cromossomos Cariótipo humano Os cromossomos correspondem à forma codificada do DNA em que cada cromossomo é composto por duplos filamentos em formato de hélice helicoidais de DNA associados a proteínas denominadas histonas onde oito moléculas de proteínas são envoltas por duas voltas de DNA constituindo um nucleossomo O DNA por sua vez é uma macromolécula composta por moléculas menores denominadas nucleotídeos O DNA e seus componentes Vale lembrar que os nucleotídeos do DNA são compostos por fosfato açúcar desoxirribose e bases nitrogenadas adenina guanina timina e citosina unidas por pontes de hidrogênio Cada sequência de bases nitrogenadas ou segmento do DNA que contenha a informação genética capaz de produzir uma determinada proteína se chama gene Por isso se diz que o DNA é formado por vários genes Cada gene será capaz de determinar uma ou mais características do indivíduo como a cor dos olhos da pele entre outras Vale ressaltar que alguns genes produzem RNA em vez de proteínas como produto final Curiosidade O cariótipo varia em função das espécies os cães possuem 78 cromossomos o cavalo possui 64 vacas e cabras possuem 60 as ovelhas possuem 54 e os porcos e gatos possuem 38 cromossomos Não existe correlação entre o número de cromossomos e a complexidade da espécie É por meio da análise do cariótipo que se pode realizar um teste de paternidade ou de irmandade ou determinar se determinado material biológico encontrado na cena de um crime é proveniente de um animal humano ou de um animal não humano por exemplo Nucléolo Os nucléolos são geralmente uma ou duas formações intranucleares arredondadas onde são produzidos os ribossomos sendo mais evidentes em células secretoras de proteínas ou em intensa atividade mitótica como as células embrionárias ou células neoplásicas cancerígenas Matriz nuclear A matriz nuclear é uma parte do núcleo que não é reconhecida por todos os pesquisadores Alguns reconhecem sua existência e afirmam que esta fornece o esqueleto para os cromossomos interfásicos Outros pesquisadores argumentam que esta é só um artefato de técnica isto é um defeito que pode ocorrer no preparo do material a ser analisado Nucleoplasma É o componente granuloso que preenche o espaço entre os demais elementos bem caracterizados do núcleo como a cromatina e o nucléolo É constituído por água íons aminoácidos enzimas receptores para hormônios entre outros Ciclo celular Ao pensarmos em renovação celular temos que ter em mente de que há três tipos de células somáticas do corpo as lábeis as estáveis e as permanentes E quais são as fases do ciclo celular O ciclo celular se divide em fases intérfase e mitose Na intérfase não está ocorrendo o processo de divisão celular ainda o código genético é duplicado bem como os centríolos e se formam os cromossomos mitóticos A intérfase por sua vez se divide em três fases G1 S e G2 Células lábeis Temos como exemplos as células de revestimento da pele epiderme ou da mucosa da boca ou do restante do trato gastrointestinal que estão sempre em processo de renovação isto é estão sempre morrendo e sendo substituídas por novas células Células estáveis Temos como exemplos os fibroblastos e as células que compõem as glândulas em que ocorre a renovação celular caso haja necessidade no caso de ocorrência de uma lesão ou morte celular Células permanentes Temos como exemplos as células que não são renovadas durante a vida do indivíduo como é o caso dos neurônios e das células musculares cardíacas Nesta fase ocorre a síntese de RNA e de proteínas bem como o aumento do número de organelas celulares Após a fase G1 a célula que não está se multiplicado vai para a fase G0 que corresponde a uma fase de repouso Nesta fase ocorre a síntese e duplicação de DNA e de centríolos Nesta fase há o acúmulo de energia para ser usada na mitose e na síntese de tubulina para formar os microtúbulos do fuso mitótico No caso das células que não se renovam estas permanecerão na fase G0 que corresponde à fase de repouso e não entrarão no ciclo mitótico Curiosidade Existe um processo de morte celular programada denominado apoptose em que uma determinada célula é programada para morrer e o processo de multiplicação mitótica ocorre para repor aquela célula Um erro no ciclo celular causado por uma mutação pode fazer com que a célula permaneça se multiplicando sem parar originando os tumores do câncer Fase G1 Fase S Fase G2 Divisão celular mitose meiose e citocinese Mitose A mitose é um processo contínuo em que a célulamãe após realizar a duplicação dos cromossomos se divide em duas célulasfilhas as quais manterão o mesmo número de cromossomos da célulamãe A mitose ocorre nos processos de crescimento do corpo do indivíduo de regeneração após uma lesão ou de renovação celular das células do corpo A mitose inicia logo após a intérfase ou seja inicia a partir da fase G2 da intérfase A mitose ocorre em diferentes fases prófase metáfase anáfase e telófase Veja como ocorre cada uma Prófase Nesta fase há a condensação gradual da cromatina e o centrossomo se divide em dois migrando cada um para cada um dos pólos da célula formando o fuso mitótico o nucléolo desaparece e o núcleo vai se desfazendo Metáfase Nesta fase os cromossomos estão dispostos em uma placa no equador da célula com divisão do cromossomo em duas cromátides isto é eles estão alinhados no meio da célula pra que a divisão seja exata Anáfase Nesta fase os cromossomos filhos ou cromátidesirmãs separamse e migram para os pólos da célula com a participação das fibras do fuso que puxam as cromátides para lados opostos movimentando uma cópia de DNA para cada lado Telófase Nesta fase há a reconstrução dos núcleos das célulasfilhas os cromossomos tornamse gradualmente menos condensados e há o reaparecimento da cromatina com reconstituição dos nucléolos A divisão do material nuclear é acompanhada da divisão do citoplasma denominada citocinese a qual se inicia na anáfase e termina na telófase sendo um processo de constrição da célula Na citocinese ocorre a divisão do citoplasma mediante um estrangulamento gradual na região central da célula com a participação de filamentos proteicos que vão se contrair e puxar a membrana para dentro formando um sulco ao final deste processo ocorre a separação da célula em duas célulasfilhas Meiose O processo de meiose ocorre durante a gametogênese quando se formam os gametas masculinos espermatozoides ou os gametas femininos ovócitos Ao final do processo cada gameta conterá metade do número de cromossomos do indivíduo células haploides ou n Com isso o espermatozoide traz consigo o material genético vindo do pai n e o ovócito carrega o material genético vindo da mãe n O processo de meiose é dividido em duas fases então há dois processos de divisão meiose I e meiose II Vejamos a seguir Meiose I Essa fase é a meiose verdadeira isto é é a reducional em que ao final teremos metade do número de cromossomos Na meiose I ocorrem as seguintes fases prófase I metáfase I anáfase I e telófase I A prófase I é subdividida em várias fases e é onde ocorre o crossing over em que há uma troca de material genético entre os cromossomos resultando em grande variabilidade genética da espécie Na metáfase I os cromossomos estão aos pares um ao lado do outro Na anáfase I metade dos cromossomos vai para cada lado da célula Seguese a telófase I e a citocinese Meiose II Essa fase é composta de subfases prófase II metáfase II anáfase II e telófase II de modo semelhante ao descrito na mitose A primeira célula formada após a fecundação isto é após a fusão do espermatozoide como o ovócito é chamada de zigoto célula diploide ou 2n e vai conter as características genéticas do pai e da mãe O zigoto vai entrar no processo de mitose constante para então formar os tecidos órgãos sistemas e o corpo como um todo durante a fase de embriogênese Na imagem a seguir podemos ver de forma bem resumida os processos de mitose e meiose Mitose e Meiose Replicação do DNA A replicação do DNA deve ocorrer com extrema precisão para que a informação genética da célulamãe seja idêntica a de suas células filhas Para que ocorra haverá a separação das duas fitas da hélice de DNA permitindo pareamento com o nucleotídeo livre a ser incorporado Participa deste processo uma enzima denominada DNA polimerase e os nucleotídeos livres servem como substrato para essa enzima Cada uma das fitas originais atua como molde para a formação de uma fita inteiramente nova Replicação do DNA A fita dupla de DNA é aberta e a síntese do DNA ocorre no sentido 5 para 3 sendo que uma das fitas vai ser contínua fita líder e a outra vai ser descontínua ou fragmentada isto é vai apresentar fragmentos denominados de fragmentos de Okazaki A região de abertura é chamada de forquilha de replicação A enzima helicase vai atuando rompendo as ligações ou pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas A primase é uma enzima que vai criar um ponto de iniciação denominado primer de RNA onde atuará outra enzima denominada DNA polimerase a qual irá percorrer a fita encaixando os nucleotídeos e montando uma nova fita Essa mesma enzima vai preencher os espaços ou fragmentos de Okazaki Ao final a enzima ligase atuará unindo os espaços que ainda restaram completando o processo Etapas da replicação do DNA Quer relembrar as etapas de divisão celular que constituem a mitose Não deixe de ver o vídeo a seguir Mitose Neste vídeo a especialista apresenta as etapas do processo de mitose Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 O núcleo é o centro de controle de todas as atividades de uma célula eucarionte Dos constituintes celulares listados qual está presente nas células eucariontes não existindo nas células procariontes inclusive auxiliando no processo de distinção entre estes dois tipos celulares Parabéns A alternativa A está correta As células procariontes possuem DNA Contudo este não é separado por uma membrana envoltório nuclear compondo o núcleo o que só ocorre nas células eucariontes As células procariontes apresentam igualmente às células eucariontes estruturas como a membrana A Envoltório nuclear B Parede com peptideoglicanos C Ribossomo D Membrana celular E DNA celular e os ribossomos livres no citoplasma Questão 2 O ciclo celular envolve diferentes fases Na mitose as célulasfilhas são idênticas à célulamãe que as originou inclusive mantendo o número de cromossomos Já no processo de meiose que ocorre durante a gametogênese a célula produzida ao final vai possuir metade do material genético da célula que a originou Com base nessas considerações leia as afirmativas a seguir e marque a resposta correta I Na intérfase não está ocorrendo o processo de divisão celular sendo uma fase de repouso total da célula G0 II A duplicação dos cromossomos ocorre na fase S da intérfase III Na prófase da mitose os cromossomos migram para os pólos opostos da célula IV Na prófase I da meiose ocorre o crossing over o qual não ocorre na mitose Parabéns A alternativa B está correta A Apenas as afirmativas I e II estão corretas B Somente as afirmativas II III e IV estão corretas C Apenas as afirmativas III e IV estão corretas D Apenas as afirmativas I e III estão corretas E Somente as afirmativas I II e III estão corretas A intérfase não corresponde à fase de repouso G0 e sim a uma fase em que a célula se prepara para entrar no ciclo celular ocorrendo por exemplo a síntese de RNA e de proteínas o aumento do número de organelas na fase G1 a síntese e duplicação de DNA e de centríolos na fase S e o acúmulo de energia e a síntese de tubulina na fase G2 Considerações finais Após estudar este conteúdo podemos refletir sobre como a vida foi possível na Terra sobre a diversidade de espécies existentes as semelhanças e diferenças entre indivíduos da mesma espécie como nos mantemos vivos o porquê adoecemos e envelhecemos Todos esses processos estão ligados às células as unidades básicas da vida e à sua capacidade de produzir energia se dividir se comunicar com o meio extracelular e com outras células e transportar substâncias É somente com o conhecimento básico sobre a célula suas organelas e demais constituintes e sobre as funções que desempenham que podemos entender sua importância para a manutenção dos seres vivos São diversas as consequências prejudiciais a um organismo caso as atividades celulares não ocorram de forma adequada programada e precisa Podcast Neste podcast a especialista irá abordar de uma forma resumida as funções exercidas pelos principais constituintes de uma célula eucarionte Explore Conheça um pouco mais sobre os constituintes das células Assistindo ao vídeo Organelas Celulares estrutura celular e citoplasma Animação 3D no canal Ciência Traduzida do Youtube Estudando o Atlas colorido de histologia de Gartner e Hiatt e o livro Biologia Molecular da Célula de Alberts e colaboradores Referências ALBERTS B JOHNSONA LEWIS J MORGAN D RAFF M ROBERTS K WALTER P WILSON J HUNT T Biologia molecular da célula 5 ed K WALTER P WILSON J HUNT T Biologia molecular da célula 5 ed Porto Alegre Editora Artmed 2010 ALBERTS B BRAY D HOPKIN K JOHNSONA LEWIS J RAFF M ROBERTS K WALTER P Fundamentos da biologia celular 4 ed Porto Alegre Editora Artmed 2019 GARTNER L P HIATT J L Atlas colorido de histologia 6 ed Rio de Janeiro Guanabara Koogan 2014 JUNQUEIRA L C U CARNEIRO J Histologia básica texto e atlas 12 ed Rio de Janeiro Guanabara Koogan 2013 RODWELL V W BENDER D BOTHAM K M Bioquímica ilustrada de Harper 31 ed Porto Alegre AMGH Editora Ltda 2021 TORTORA G J FUNKE B R CASE C L Microbiologia 10 ed Porto Alegre Editora Artmed 2012 Material para download Clique no botão abaixo para fazer o download do conteúdo completo em formato PDF Download material O que você achou do conteúdo Relatar problema