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INTRODUÇÃO À BIOLOGIA CELULAR O MODELO CELULAR BÁSICO Como vimos, as células são as unidades estruturais e funcionais de todos os seres vivos, podendo apresentar imensa variedade de formas e tamanhos. Apesar disso, toda célula apresenta quatro componentes mínimos, essenciais para o desempenho de suas atividades básicas. São eles: ● Membrana plasmática: formada por lipídeos e proteínas, é aquilo que separa o interior da célula do meio externo em que ela se encontra. A membrana atua como uma barreira seletiva, ou seja, controla a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, possibilitando a manutenção do conteúdo interno em condições ideais para o metabolismo celular. ● Hialoplasma: é o conteúdo interno da célula, caracterizando-se por uma substância amorfa e gelatinosa, composta principalmente por água e proteínas. É onde ocorre a maioria das reações químicas de catabolismo (quebra) e anabolismo (construção). ● Ribossomos: são pequenos grânulos presentes em meio ao hialoplasma. Sua função é a síntese de proteínas, fundamentais para a estrutura e funcionamento das células. ● Cromatina: formada por proteínas e, principalmente, DNA. Contém todas as informações que controlam e guiam os processos realizados no meio intracelular. A CÉLULA BACTERIANA As bactérias foram os primeiros organismos a surgirem no planeta. São todas unicelulares e de constituição muito simples, apresentando em sua estrutura, além dos quatro elementos básicos citados anteriormente, uma parede celular de composição glicoproteica extremamente resistente. Esse envoltório extra tem como funções o revestimento e a proteção das bactérias. Além disso, é importante destacar que todas as bactérias são consideradas procariontes, umas vez que a sua cromatina encontra-se dispersa no hialoplasma, sem a existência de um núcleo celular organizado. Popularmente, as bactérias adquiriram uma “má fama”, uma vez que normalmente são associadas com doenças. Esses organismos, porém, são responsáveis por uma série de processos essenciais para a manutenção da biosfera, como, por exemplo, a fixação do nitrogênio, a decomposição de matéria orgânica e a formação da microbiota comensal nos seres humanos. 1 AS CÉLULAS EUCARIONTES Com milhões de anos de evolução, a partir das bactérias, passaram a surgir organismos com células cada vez mais complexas, as quais, a partir de invaginações da membrana plasmática, formaram estruturas membranosas capazes de desempenhar funções especializadas. São essas as organelas (ou organoides), que funcionam como “pequenos órgãos” no meio intracelular. Células dotadas dessas estruturas membranosas são denominadas eucariontes, as quais podem ser encontradas nos reinos protista, fungi, vegetal e animal. De forma característica, a cromatina nas células eucariontes encontra-se envolta por uma membrana denominada carioteca, a qual permite a existência de um núcleo organizado, organela responsável pelo controle das atividades celulares. O interior do núcleo é preenchido por nucleoplasma (ou cariolinfa), substância semelhante ao hialosplasma e onde o material genético permanece mergulhado, ainda podemos encontrar um nucléolo, relacionado à formação dos ribossomos. Por sua vez, a região localizada entre a cromatina e a membrana plasmática e composta por hialoplasma e organelas é denominada citoplasma. Na tabela a seguir, encontram-se as principais organelas, algumas características e suas funções: ORGANELA CARACTERÍSTICAS FUNÇÕES Ribossomos Não membranosos e de aspecto granular; formados principalmente por RNA Síntese proteica Mitocôndrias Formadas por duas membranas; possui ribossomos e DNA próprios Geração de energia na forma de ATP através da respiração celular Retículo endoplasmático liso Composto por tubos membranosos ramificados Detoxificação celular, síntese de lipídeos, transporte de substâncias Retículo endoplasmático rugoso (ou ergastoplasma) Composto por tubos membranosos ramificados associados a ribossomos Transporte e síntese de proteínas Complexo golgiense Composto por sacos membranosos empilhados Transformação, empacotamento e secreção de substâncias Lisossomos Vesículas membranosas provenientes do complexo golgiense Digestão intracelular, autofagia Peroxissomos Vesículas membranosas provenientes do complexo de golgi Degradação da água oxigenada e oxidação de ácidos graxos Peroxissomos Vesículas membranosas provenientes do complexo de golgi Degradação da água oxigenada e oxidação de ácidos graxos Citoesqueleto Filamentos proteicos Sustentação e movimentos celulares 2 AS CÉLULAS ANIMAL E VEGETAL Como vimos, as células animais são eucariontes, extremamente complexas e apresentam todas as estruturas citoplasmáticas citadas anteriormente; porém, ainda existe mais uma organela exclusiva desse tipo celular: o centríolo. Cilíndricos e compostos por túbulos de proteínas, os centríolos encontram-se sempre aos pares, normalmente identificados próximos ao núcleo. As funções ligadas ao centríolo estão relacionadas à divisão celular e à formação de cílios e flagelos. Por sua vez, as células vegetais, apresentam as mesmas organelas das células animais, com exceção dos centríolos. Além disso, também apresentam dois elementos exclusivos: cloroplastos e uma parede celular celulósica. Os cloroplastos são organelas responsáveis pela fotossíntese e armazenamento de clorofila. A parede celular, ou membrana esquelética, dos vegetais é composta por celulose, um carboidrato polissacarídeo, e, assim como nas bactérias, tem função estrutural e de proteção. Nesse tipo celular, ainda podemos encontrar vacúolos, vesículas cheias de líquido, responsáveis pelo armazenamento de sais, água, açúcares, entre outros; podem, ainda, participar nos processos osmóticos da célula. A TEORIA ENDOSSIMBIÓTICA Essa teoria proposta por Lynn Margulis na segunda metade do século XX considera que cloroplastos e mitocôndrias surgiram a partir de uma relação simbiótica. Assim, organismos eucariontes primitivos teriam englobado células procariontes, estabelecendo uma relação vantajosa para ambos, de forma que esses procariontes receberiam maior proteção, ao mesmo tempo que proporcionariam um maior aporte energético ao organismo eucarionte que os acolhesse. Após inúmeras gerações de evolução biológica, procariontes heterótrofos aeróbicos transformaram-se nas atuais mitocôndrias, responsáveis pela respiração celular, e os autótrofos nos cloroplastos, exclusivos de seres fotossintetizantes. 3 A seguir, algumas evidências que atestam essa teoria: ● As duas organelas possuem dupla membrana de revestimento. ● Cloroplastos e mitocôndrias apresentam DNA próprio, circular e sem histonas. ● Ribossomos próprios,muito semelhantes ao de bactérias. ● O DNA encontrado em cloroplastos é extremamente semelhante ao DNA de cianobactérias, organismos procariontes fotossintetizantes. Enquanto o DNA mitocondrial assemelha-se ao de um grupo de bactérias, no qual encontra-se a bactéria causadora do tifo por exemplo. ● Cloroplastos e mitocôndrias possuem capacidade de autoduplicação. ● Tamanho semelhante ao de bactérias. ● Ambas as organelas têm sua síntese proteica afetada pela ação de antibióticos. REFERÊNCIA ENDOSSIMBIOSE: LYNN MARGULIS. Disponível em: <http://www.ib.usp.br/evosite/history/endosym.shtml>. Acesso em 15 Fev. 2019. REFERÊNCIAS DAS IMAGENS PÁGINA 1 - Bactéria: BRITO, Elias Avancini de. Pré-vestibular Biologia, Livro 1. São José dos Campos: Poliedro, p. 10, 2015. Disponível em: <https://drive.google.com/file/d/0BzD3K4twQCVxUGxpRXBsRFhqYzA/view?usp=sharing>. PÁGINA 3 - Células animal e vegetal: BRITO, Elias Avancini de. Pré-vestibular Biologia, Livro 1. São José dos Campos: Poliedro, p. 9 e 10, 2015. Disponível em: <https://drive.google.com/file/d/0BzD3K4twQCVxUGxpRXBsRFhqYzA/view?usp=sharing>. PÁGINA 4 - Teoria da endossimbiose. Disponível em: <https://bioevolucionario.wordpress.com/2015/09/13/teoria-da-endossimbiose/> 4 http://www.ib.usp.br/evosite/history/endosym.shtml https://drive.google.com/file/d/0BzD3K4twQCVxUGxpRXBsRFhqYzA/view?usp=sharing https://drive.google.com/file/d/0BzD3K4twQCVxUGxpRXBsRFhqYzA/view?usp=sharing GAME ON 1. (UCS-2015/1) Todas as células digerem parte de si mesmas por meio de seus/suas __________. Quando um organismo é privado de seu alimento e as reservas do seu corpo se esgotam, como estratégia de sobrevivência, as células passam a digerir parte de si mesmas, processo denominado __________. Assinale a alternativa que completa correta e respectivamente as lacunas acima. A. lisossomos; autofagia B. mitocôndrias; digestão celular C. vacúolos digestivos; autodestruição D. complexos de Golgi; autopreservação E. retículos endoplasmáticos; digestão celular 2. (UDESC-2017/2) As mitocôndrias são estruturas citoplasmáticas em formato de bastão com um tamanho de aproximadamente 2 µm. Analise as proposições em relação à estrutura citoplasmática e assinale (V) para verdadeira e (F) para falsa. ( ) O número de mitocôndrias é igual para os diferentes tipos celulares. ( ) No interior delas ocorrem reações com moléculas orgânicas que acabam formando gás carbônico e água. ( ) São capazes de se autoduplicarem, pois possuem DNA próprio. ( ) Estão presentes também nos procariontes, como bactérias e algas verdes. ( ) Têm origem materna nos seres vivos com reprodução sexuada. Assinale a alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo. A. V – F – V – F – V B. V – V – F – F – V C. F – V – V – F – V D. F – V – V – F – F E. V – V – V – F – F 3. (UNILAGO-2015/2) A tabela a seguir apresenta as organelas, as reações químicas das quais são responsáveis e os seus processos correspondentes. Assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, a denominação de I, II e III. A. Ergastoplasma; Catálise; Síntese de lipídios. B. Ergastoplasma; Fosforilação oxidativa; Síntese de ATP. C. Mitocôndria; Oxidação da glicose; Síntese de ATP. D. Ribossomo; Ciclo de Krebs; Síntese de lipídios. E. Ribossomo; Fosforilação oxidativa; Síntese de amido. 4. (UNIFESO-2015/2) O glucagon, um hormônio constituído por 29 resíduos de aminoácidos, é produzido por células do pâncreas e segregado no sangue.Dentro das células do pâncreas responsáveis pela síntese desse hormônio, a rota do glucagon, desde a sua síntese até a secreção, está corretamente indicada em: A. complexo golgiense ribossomo retículo endoplasmático. B. retículo endoplasmático complexo golgiense ribossomo. C. retículo endoplasmático ribossomo complexo golgiense. D. ribossomo complexo golgiense retículo endoplasmático. E. ribossomo retículo endoplasmático complexo golgiense. 5. (VUNESP-2015/2) Ação implacável. Pesquisadores descobrem no solo antibiótico natural capaz de matar bactérias resistentes causadoras de doenças graves, como infecções hospitalares e tuberculose. (http://cienciahoje.uol.com.br) O novo antibiótico, a teixobactina, impede a síntese da parede celular de alguns tipos de bactérias por se ligar a substâncias precursoras de lipídios dessa parede. Além de presente nas bactérias, a parede celular também é encontrada: 5 A. nas células animais, nas quais recebe o nome de membrana plasmática que, por ter composição lipoproteica, poderia sofrer ação do novo antibiótico. B. nos fungos, sobre os quais o novo antibiótico poderia exercer sua ação, uma vez que a parede celular dos fungos é constituída por quitina, um tipo de lipídio. C. nos protozoários que, por serem unicelulares e aquáticos, apresentam parede celular lipoproteica para contenção do volume celular, razão pela qual poderiam sofrer ação do novo antibiótico. D. nas células vegetais, sobre as quais o novo antibiótico não teria ação, uma vez que sua parede celular tem o carboidrato celulose em sua composição. E. nos vírus, sobre os quais o novo antibiótico não teria ação, uma vez que sua parede celular é proteica, razão pela qual são combatidos com vacinas, mas não com antibióticos. 6. (UEPG-2017/1) Levando-se em consideração as funções atribuídas às organelas citoplasmáticas, assinale o que for correto. 01. Os ribossomos são formados por duas estruturas arredondadas, com tamanhos diferentes, e são encontrados tanto em células procarióticas quanto em eucarióticas. Participam do processo de síntese proteica. 02. O retículo endoplasmático não granuloso (ou liso) não apresenta ribossomos aderidos à membrana. É responsável pela síntese de esteroides, fosfolipídios e outros lipídeos, como colesterol. Pode atuar também na degradação do álcool ingerido em bebidas alcoólicas. 04. O complexo golgiense é composto de canais delimitados por membranas. Apresenta, como característica, a presença de ribossomos aderidos às suas membranas, participando, portanto, da síntese de proteínas. 08. Os cloroplastos são organelas responsáveis pela respiração celular aeróbia. Estão presentes em plantas e apresentam internamente uma matriz, onde se encontram as enzimas participantes do ciclo de Krebs. 7. (UFPB-2010) Tanto em células eucariontes vegetais como em células procariontes podem ser encontradas as seguintes estruturas celulares: A. Parede celular e cloroplastos B. Cloroplastos e mitocôndrias C. Mitocôndrias e plastos D. Plastos e ribossomos E. Ribossomos e parede celular 8. (UESB-2015) Não conseguiríamos viver sequer dois minutos sem elas, no entanto, mesmo após 1 bilhão de anos, as mitocôndrias se comportam como se achassem que nossa união fosse instável. Elas mantêm seu próprio DNA, RNA e ribossomos. Reproduzem-seem um período diferente do das células hospedeiras. Parecem bactérias, dividem-se como bactérias e, às vezes, reagem aos antibióticos como as bactérias. (BRYSON, 2005, p. 306). Considerando o importante processo metabólico realizado pela estrutura citada no texto, é correto afirmar: A. As relações de parasitismo presentes entre as mitocôndrias e as células hospedeiras impulsionam os processos bioenergéticos de fornecimento de energia para as funções metabólicas. B. A origem bacteriana das mitocôndrias justifica as suas funções fotoautótrofas mantidas a partir da exposição à luz solar. C. Na respiração celular, a mitocôndria decompõe a matéria orgânica na produção de DNA e RNA utilizados como fonte de energia nas reações citoplasmáticas. D. Enquanto a célula hospedeira se reproduz sempre entre duas interfases do ciclo celular, as mitocôndrias restringem a sua reprodução apenas durante o momento Go do mesmo ciclo. E. O estabelecimento da mitocôndria durante a formatação do padrão eucarionte determinou uma maior eficiência desses seres na obtenção da energia necessária para a manutenção e de suas atividades metabólicas. 9. (FUVEST-2017) O DNA extranuclear (ou seja, de organelas citoplasmáticas) foi obtido de células somáticas de três organismos: uma planta, um fungo e um animal. Qual das alternativas cita corretamente a procedência do DNA extranuclear obtido desses organismos? A. Planta - plastos Fungo - ribossomos Animal - ribossomos e mitocôndrias 6 Julia Serafim
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