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Professor: Carlos Roberto das Virgens. A CÉLULA A célula é a mais simples estrutura na qual os elementos químicos existentes na Terra podem estar organizados.

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1 Professor: Carlos Roberto das Virgens

2 A CÉLULA A célula é a mais simples estrutura na qual os elementos químicos existentes na Terra podem estar organizados em formas de vida e constitui uma das mais extraordinárias invenções da natureza. Todos os organismos vivos são constituídos por uma ou mais células, e cada uma delas só pode ter origem numa outra célula. Cada célula realiza todas as funções fundamentais dos seres vivos: reproduz-se, cresce, alimenta-se, move-se, reage aos estímulos externos e consome oxigênio produzindo dióxido de carbono, ou seja, respira. Embora as células tenham todas a mesma estrutura de base, existem variantes por cada tipo, em número suficiente para criar a imensa variedade de formas vivas que conhecemos. No corpo humano, por exemplo, existem cerca de 300 tipos diferentes, cada um com uma função específica. Há, à partida, que distinguir duas grandes categorias de células: as células procarióticas e as eucarióticas.

3 As procarióticas, de que são constituídas as bactérias, são a primeira e mais simples forma de vida que apareceu na Terra - no seu interior, não se distinguem estruturas ou sectores especializados. A segunda categoria pertencem as células eucarióticas, de que são constituídos plantas e animais, incluindo os seres humanos, e que são muito mais complexas. No seu interior observam-se duas zonas: o núcleo, envolvido numa membrana e contendo as moléculas de Dna (nas quais se encontra a informação genética), e o citoplasma, este último está dividido em compartimentos por um retículo de membranas e contém numerosos organelos, cada um dos quais desempenha uma tarefa específica na vida da célula. Tanto as células procarióticas como as eucarióticas são delimitadas por uma película finíssima, a membrana plasmática, que regula a entrada e a saída das substâncias trocadas com o exterior e e a saída das substâncias trocadas com o exterior e estabelece as ligações com as células vizinhas.

4 Origem e Evolução Admite-se que o processo evolutivo que originou as primeiras células começou na terra a aproximadamente 04 bilhões de anos. Naquela época, a atmosfera provavelmente continha vapor d água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto de Hidrogênio e gás carbônico. O oxigênio livre só apareceu muito depois, graças à atividade fotossintética das células autotróficas. Há 4 bilhões de anos, a superfície da terra estaria coberta por grande quantidade de água, disposta em grandes oceanos e lagos. Essa massa liquida chamada de caldo primordial, rico em moléculas inorgânicas e continha em solução os gases que constituem a atmosfera. Sob a ação do calor e da radiação ultravioleta, vindo do sol, e de descargas elétricas, oriundas das tempestades que eram muito freqüentes, as moléculas dissolvidas no caldo primordial combinaram – se quimicamente para constituírem os primeiros compostos contendo carbono.

5 Teorias Parte Histórica A palavra célula vem do latim cellula, que quer dizer pequeno compartimento ou prisão. Seu descobridor foi Robert Hooke, que em 1665, ao examinar com seu microscópio (figura 1) um pedaço de casca de árvore (cortiça) descobriu pequenos compartimentos (desenho dos compartimentos feito por ele na figura 2) que segundo ele não se comunicavam (hoje sabemos que isso é mentira, já que células se comunicam).Mais tarde, um células se comunicam).Mais tarde, um cara chamado Antony Van Leeuwenhoek, dono de um pequeno armarinho no interior da Holanda, ao examinar diversos materiais com seu microscópio (inclusive água de chuva, de seu poço e do mar) descobriu "pequenos animaizinhos" em alguns deles provavelmente protozoários) que se moviam rapidamente com sua calda (ele chegou até a ter pena de um protozoário que se enroscou em microscópicos entulhos!). Mais tarde Leeuwenhoek descobriu as bactérias (o próprio Robert Hooke comprovou as descobertas de Leeuwenhoek).

6 Mais tarde, um fisiologista alemão (Theodor Shwann) afirmou que todos os seres vivos são formados de células. Tudo que faltava era saber como as células se formavam, o que o médico alemão Rudolf Virchow acabou descobrindo. Com a evolução da tecnologia surgiram novos microscópios, mais potentes e de melhor qualidade. Em 1947, começou-se a usar o microscópio eletrônico, o que trouxe grandes avanços no estudo das células.Com o microscópio eletrônico (ampliação de até vezes!), descobriram a estrutura dos organóides membranosos e da membrana celular (muito difíceis de ver no microscópio óptico). Abaixo, imagem de um microscópio eletrônico (figura 3) e a imagem de um microscópio óptico (figura 4):

7 Existem apenas 02 tipos básicos de células: As células procariontes e eucariontes. As procariontes: são divididos em 02 grupos: As procariontes: são divididos em 02 grupos: - Arqueobactérias (do grego arché, origem); - Arqueobactérias (do grego arché, origem); - Eubactérias (do grego eu, real). - Eubactérias (do grego eu, real). As eucariontes: - Células Vegetais; - Células Animais. - Células Animais. As células vegetais e animais assemelham-se, em sua estrutura básica, mas possuem algumas diferenças. As células vegetais e animais assemelham-se, em sua estrutura básica, mas possuem algumas diferenças. As principais diferenças serão citadas a seguir: As principais diferenças serão citadas a seguir: 1- Presença de Paredes; 1- Presença de Paredes; 2- Presença de Plastos; 2- Presença de Plastos; 3- Vacúolo Citoplasmático; 3- Vacúolo Citoplasmático; 4- Presença de Amido; 4- Presença de Amido; 5- Presença de Plasmodesmo. 5- Presença de Plasmodesmo.

8 DIMENSÕES CELULARES Microscópicas: a maioria delas. Microscópicas: a maioria delas. Ex: bactérias, protozoários. Macroscópicas: gema de ovos, alvéolos de laranja, Macroscópicas: gema de ovos, alvéolos de laranja, óvulo humano, célula da bainha da folha da bananeira. óvulo humano, célula da bainha da folha da bananeira.

9 MEDIDAS As células são medidas em: µm (micrometro) = 0,001 mm (1 milésimo milímetro) µm (micrometro) = 0,001 mm (1 milésimo milímetro) nm (nanômetro) = 0, mm (1 milionésimo de milímetro) nm (nanômetro) = 0, mm (1 milionésimo de milímetro) Å (Ångström) = 0, mm (1 décimo milionésimo de milímetro) Å (Ångström) = 0, mm (1 décimo milionésimo de milímetro) A grande maioria ou quase totalidade das células tem dimensões microscópicas, medidas em micrômetros. Existem, porém, células macroscópicas como a gema do ovo, a fibra do algodão e as células das algas Nitella sp. e Acetabularia sp., que são medidas em centímetros (cm). As menores células conhecidas pertencem às bactérias do gênero Mycoplasma (PPLO), que podem ser menores que alguns vírus e são medidas em nanômetros.

10 [1][1] Organelos = Organitos Estruturas especializadas numa célula viva Existem dois grandes grupos de organismos, os procariontes e os eucariontes.As diferenças entre estes seres estabelece-se a nível celular, as principais diferenças são: Características ProcariontesEucariontes TAMANHOGeralmente pequeno (1- 10 µm) Geralmente grande (5-100 µm) GENOMADNA com proteínas não- histonas, genoma no nucléolo, não envolvido por membrana. DNA complexado com proteínas histonas e não-histonas em cromossomos; cromossomo no núcleo com envelope membranoso. DIVISÃO CELULARFissão ou brotante, não há mitose. Mitose incluindo fuso mitótico; centríolos em muitas espécies. ORGANELAS LIGADAS A MEMBRANA Ausente.Mitocôndrias, cloroplastos (em plantas e algumas algas), reticulo endoplasmático, complexo de Golgi, lisossomos (em animais etc.). NUTRIÇÃOAbsorção, alguns fotossintetizantes. Absorção, ingestão, fotossíntese em algumas espécies. METABOLISMO ENERGETICO Não há mitocôndrias, enzimas oxidativas ligadas à membrana plasmática; grande variação no padrão metabólico. Enzimas oxidativas empacotadas na mitocôndria; padrão mais unificado de metabolismo oxidativo. CITOESQUELETO Nenhum Complexo, com microtubulos, filamentos intermediários, filamentos de actina. MOVIMENTO INTRACELULAR Não possuiCitoplasma fluídico, endocitose, fagocitose, mitose, vesícula de transporte.

11 ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DE CÉLULAS EUCARIÓTICAS Membrana celular: Composição Molecular: Parede Celular A parede celular é uma estrutura que envolve as células de muitos seres vivos, como as plantas verdes, as algas, os fungos e muitas bactérias. Tem funções de proteção e suporte e geralmente é permeável à troca de íons entre o exterior e o interior da célula. A parede celular é constituída por um numero reduzido de macromoléculas de natureza diferente. A parede celular primária é basicamente um sistema de duas fases, constituído por micro fibrilas de celulose incluídas numa matriz de proteínas e de polissacarídeos.

12 Membrana Plasmática: Membrana Plasmática: A membrana celular é a elas produtos de excreção, excreção portanto, das quais deve se libertar, ou secreções que a secreções célula utiliza para várias funções relacionadas com o meio). Não funções confundir a membrana celular com a parede celular (das células parede celularparede celular vegetaisvegetais, por exemplo), vegetais que tem uma função principalmente de proteção mecânica da célula. Como ela não é muito forte, as plantasplantas possuem plantas a parede celular, parede celularparede celular que é mais forte.

13 Propriedades Funções: Mesmo nas membranas não biológicas, como as de plástico membranasbiológicasplásticomembranasbiológicasplástico ou celulose, há moléculas que as conseguem atravessar, em determinadas condições. Dependendo das propriedades da membrana e das moléculas (ou átomos ou íons) em presença, o transporte através das membranas celulosemoléculasátomosíonscelulosemoléculasátomosíons classifica-se em: Transporte passivo – quando não envolve o consumo de energiaenergia do sistema, sendo utilizada apenas a energia energia cinética das moléculas (Osmose, Difusão e Difusão facilitada); Transporte activo – quando o transporte das moléculas involve a utilização de energia pelo sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada é na forma de ATP. O ATP transporte activo através da membrana celular é primariamente realizado pelas enzimas ATPases, como a enzimasATPasesenzimasATPases importante bomba-de-sódio, que tem a função de manter o bomba-de-sódiofunçãobomba-de-sódiofunção potencial electroquímicopotencial electroquímico das células. potencial electroquímico

14 Núcleo e Nucléolo O núcleo é circundado por um revestimento perinuclear. O DNA interno está combinado com histonas e organizado em cromossomos. O núcleo é rico em RNA. Durante a mitose, os cromossomos sofrem replicação de seu DNA e separação em cromossomos-filhos. Nucléolo é um organóide presente em células eucarióticas, ligado principalmente à coordenação do processo reprodutivo das células, embora desapareça logo no início da divisão celular, e ao controle dos processos celulares básicos., pelo fato de conter o DNA. célulasdivisão celularDNA célulasdivisão celularDNA Núcleo Núcleolo

15 Retículo Endoplasmático e Ribossomos O retículo endoplasmático consiste em vesículas achatadas, cujos compartimentos interiores, chamados cisternas, formam canais através do citoplasma. A superfície rugosa do retículo endoplasmático é recoberta com ribossomos, que são maiores que nos procariontes. A síntese de proteínas por ribossomos isolados também ocorre, como nos procariontes Retículo Endoplasmático Liso Retículo Endoplasmático Rugoso Ribossomos

16 Complexo de Golgi O complexo de Golgi consiste em vesículas achatadas. Algumas se tornam vacúolos nos quais se concentram produtos de secreção. O aparelho de Golgi tem função na secreção de produtos celulares para o exterior, como as proteínas. Também participa na formação da membrana plasmática.

17 Microtubulos Microtúbulos são estruturas protéicas que fazem parte do citoesqueleto protéicascitoesqueletoprotéicascitoesqueleto nas células. São filamentos com diâmetro de, aproximadamente, 24 nm e célulasnmcélulasnm comprimentos variados, de vários micra atá alguns milímetros nos axônios axônios das células nervosas. Microtúbulos são formados pela polimerização da nervosas proteína tubulina. tubulina Organização As duas extremidades de um microtúbulo são designadas como (+) e (-). Os microtúbulos são cilíndricos e ocos. São polimerizados a partir de um centríolocentríolo no centro do citoplasma celular. Além da função estrutural, os citoplasmacelular centríolocitoplasmacelular microtúbulos têm outras funções. Eles formam um substrato onde proteínas motoras celulares podem interagir e assim, são usados no transporte intracelular. Uma notável estrutura envolvendo os intracelular microtubúlos é o fuso mitótico, usado por células eucariontes para fuso mitóticoeucariontesfuso mitóticoeucariontes organizar a divisão celular. Os microtúbulos também fazem parte dos divisão celulardivisão celular flagelosflagelos das células eucarióticas (flagelos das procarióticas são eucarióticasprocarióticas flageloseucarióticasprocarióticas completamente diferentes).

18 As mitocôndrias são a casa-de-força da célula. As enzimas do transporte de elétrons e conversão de energia, estão localizadas na membrana interna. Apresenta duas membranas lipoprotéicas Uma externa, lisa Uma interna, com dobras (cristas mitocondriais) Matriz mitocondrial: substância coloidal que preenche a mitocôndria Função: respiração celular

19 Vacúolos Vacúolo é uma vesícula muito abundante nas células vegetaiscélulas vegetais, ocupando grandes porções do células vegetais citoplasmacitoplasma. Muitas vezes, no líquido vacuolar citoplasma estão dissolvidos pigmentos, caso em que tomam o nome de vacúolos de suco celular. Nas células animais os vacúolos são raros e não têm nenhum nome específico.O vacúolo é menor nos protozoários, servindo para controlar entrada e saída de água.

20 Cloroplastos É um organelo presente nas células das plantas e algas, rico em clorofila, responsável pela sua cor verde e é um dos três tipos de plastos (organelas citoplasmáticas cuja fórmula varia de acordo com o tipo de organismo e célula em que se encontra), sendo os outros dois os cromoplastos e os leucoplastos. Cloroplasto é o local onde se realiza a fotossíntese. Os cloroplastos distinguem-se bem dos restantes organelos da célula, quer pela cor, quer pela sua estrutura, geralmente laminar, possui rna,dna e ribossomos, podendo assim sintetizar proteinas e se auto-multiplicar organeloplantas clorofilacromoplastosleucoplastosfotossínteseorganeloplantas clorofilacromoplastosleucoplastosfotossíntese Em seu interior apresenta um líquido semelhante ao que preenche as mitocôndrias. A mesma teoria endossimbiótica apresentada para as mitocôndrias é mitocôndrias empregada para os cloroplastos. Os cloroplastos tambem existem em algumas bactérias, ex: as cianobactérias.

21 Estrutura Os cloroplastos possuem suas delimitações constituida por duas membranas lipoprotéicas. A membrana externa é lisa, enquanto a interna é composta por várias dobras voltadas para o interior do cloroplasto. membrana Na membrana interna dos cloroplastos estão vários fotossistemas, todos com várias moléculas de clorofila dispostas de maneira a formar uma espécie de antena com a finalidade de captar luz. Os fotossistemas possuem outras substancia além da clorofila que também participam da fotossíntese.

22 Lisossomas Lisossomos ou lisossomas são organelas citoplasmáticas que têm como organelascitoplasmáticasorganelascitoplasmáticas função a degradação de materiais advindos do meio extra-celular, assim como a reciclagem de outras organelas e componentes celulares envelhecidos. Seu objetivo é cumprido através da digestão intracelular controlada de digestão macromoléculas (como, por exemplo, proteínas, ácidos nucléicos, proteínasácidos nucléicosproteínasácidos nucléicos polissacarídeospolissacarídeos, e lipídios), catalizada por cerca de 50 enzimas hidrolíticas, lipídiosenzimas polissacarídeoslipídiosenzimas entre as quais se encontram proteases, nucleases, glicosidases, lipases, proteasesnucleasesglicosidaseslipasesproteasesnucleasesglicosidaseslipases fosfolipasesfosfolipases, fosfatases, e sulfatases. Todas essas enzimas possuem atividade fosfatasessulfatases fosfolipasesfosfatasessulfatases ótima em pH ácido (aproximadamente 5,0) o qual é mantido com eficiência pH no interior do lisossomo. Em função disto, o conteúdo do citosol é duplamente citosol protegido contra ataques do próprio sistema digestivo da célula, uma vez que a membrana do lisossomo mantém as enzimas digestivas isoladas do citosol, mas mesmo m caso de vazamento, essas enzimas terão sua inibida pelo pH citoplasmático citoplasmático (aproximadamente 7,2) causando dano reduzido à célula.

23 Centríolos: São feixes curtos de microtúbulos localizados no citoplasma das microtúbuloscitoplasmamicrotúbuloscitoplasma célulascélulas eucariotas, ausentes em procariotas e nas angiospermas. eucariotasprocariotas célulaseucariotasprocariotas Normalmente, as células possuem um par de centríolos posicionados lado a lado ou posicionados perpendicularmente. São constituídos por nove túbulos triplos ligados entre si, formando um tipo de cilindrocilindro. Dois centríolos cilindro dispostos perpendicularmente formam um diplossomo. Têm diplossomo origem comum com os centrossomoscentrossomos que dão origem centrossomos a flagelos e cílios que efetuam flageloscíliosflageloscílios o movimento em certos tipos celulares e organismos protistasprotistas. protistas

24 Célula Vegetal O aspecto e distribuição das organelas difere de célula para célula e mesmo na própria célula em momentos diferentes. Diversos componentes celulares são comuns às células animais e às células vegetais. Existem, contudo, alguns componentes da célula animal que aqui, na célula vegetal, não se encontram: lisossomos, centríolos, e flagelos. Célula Animal O aspecto e distribuição das organelas difere de célula para célula e mesmo na própria célula em momentos diferentes. Diversos componentes celulares são comuns às células animais e às células vegetais. Existem, contudo, alguns componentes da célula vegetal que aqui, na célula animal, não se encontram: parede celular, cloroplastos, vacúolo central e tonoplasto assim como plasmodesmos.

25 ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS CÉLULAS PROCARIÓTICAS PAREDE CELULAR E MEMBRANA Composição Molecular: A parede celular contém uma rígida estrutura, que consiste em cadeias de polissacarídeos. Não se encontram pêlos em todas bactérias. Eles são extensões da parede celular.A membrana celular consiste em aproximadamente 45% de líquidos e 55% de proteínas; os lipídeos formam uma fase contínua não-polar. As invaginações da membrana são chamadas de mesossomos. Paredes e Funções A parede celular evita que a bactéria fique túrgida quando colocada num meio hipotônico. Permite a passagem da maioria das pequenas moléculas. Alguns dos pêlos são ocos e servem para transferência de DNA durante a conjugação sexual. A membrana é uma barreira com permeabilidade seletiva, que permite a passagem livre da água, de certos nutrientes e de íons metálicos. As enzimas responsáveis pela conversão da energia dos nutrientes em ATP estão localizadas na membrana. 3

26 Células Eucariontes

27 Zona nuclear O material genético é um cromossomo simples (único), constituído de uma hélice dupla de DNA. O DNA é o veículo da informação genética. Durante a divisão, cada fita é replicada para produzir duas moléculas-filhas de dupla hélice. A partir de uma das fitas de DNA, a mensagem genética é transcrita para formar o RNAm.

28 Ribossomas Cada E. coli contém cerca de 15 mil ribossomos. Cada um apresenta uma subunidade maior e uma menor. Cada subunidade contém cerca de 65% de RNA e 35% de proteína. Os ribossomos são o local de síntese protéica. O RNA liga-se na fenda entre as subunidades e especifica a seqüência de aminoácidos das cadeias polipeptídicas em crescimento

29 Grânulos de armazenamento Na E. coli e em muitas outras bactérias, existem grânulos de armazenamento contendo polímeros de açúcares. Quando necessário como combustível esses polímeros são enzimaticamente degradados para produzir glicose livre.

30 Citossol A parte solúvel do citoplasma e altamente viscosa; a concentração de proteínas é muito alta, excedendo 20%. A maioria das proteínas do citossol são enzimas necessárias para o metabolismo. O citossol contém também os metabólitos intermediários e sais inorgânicos

31 Bibliografia Lehninger. A.L; David L. Nelson; Nelson David L.; Cox. Michael M. Lehninger Princípios de Bioquímica. Tradução. Simões, Arnaldo Antonio. Lodi, Wilson Roberto Navega – 3ª Edição – São Paulo – SP. Sarvier, 2002 Lehninger. A.L. Componentes Moleculares das Células: Volume I, tradução da 2ª Edição Americana, São Paulo – SP – 2000 – Editora Edvard Blucher Ltda.


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