biomedicina_BR - Resumo - Introducao a Biologia Celular

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1 Introdução à Biologia Celular (Biologia de Campbell Cap. 6) – Sandy Lima (1º Semestre- Medicina) 
 
Introdução à Biologia Celular 
Célula: é a coleção mais simples de matéria capaz de 
viver. 
Microscopia e Ferramentas da Bioquímica 
Microscopia 
Foram observadas pela primeira vez... por...: 
- Paredes celulares: Robert Hooke, em 1665 (observava 
células mortas da cortiça do carvalho. 
- Células vivas: lentes produzidas por Antoni Van 
Leeuwenhoek, em 1674. 
 
- Três parâmetros importantes na microscopia são a 
magnificação, resolução e contraste. 
→ Magnificação: é a proporção entre o tamanho da 
imagem do objeto e o seu tamanho real. 
→ Resolução: mede a nitidez da imagem; é a distância 
mínima na qual dois pontos podem ser separados e 
ainda serem distinguidos como dois pontos. 
→ Contraste: é a diferença de brilho entre as áreas 
claras e escuras de uma imagem. 
Microscópio óptico 
No Microscópio óptico (MO), a luz visível é 
passada através do espécime e então através 
de lentes de vidro. As lentes refratam 
(dobram) a luz de modo que a imagem do 
espécime é aumentada à medida que é 
projetada para dentro do olho ou de uma 
câmera 
Técnicas de microscopia: 
→ Campo claro (espécime não corado): a luz passa 
diretamente pelo espécime. 
→ Campo claro (espécime corado): adição de coloração 
com vários corantes para aumentar o contraste. 
→ Contraste de fase: variação de densidade. 
→ Contraste de interferência diferencial (Nomarski): 
modificações ópticas para exageras as diferenças de 
densidades. 
→ Fluorescência: adição de corantes fluorescentes. 
 
 
→ Confocal: utilizando um laser, essa técnica de 
“secção óptica” elimina a luz fora de foco de uma 
amostra espessa, criando um plano único de 
fluorescência na imagem. 
→ Desconvolução: reconstrução da imagem de uma 
mesma célula, a partir de várias imagens borradas 
de diferentes planos. 
→ Superresolução: um equipamento sofisticado é 
utilizado para acender moléculas fluorescentes 
individuais e registrar sua posição. A informação 
combinada a partir de várias moléculas em diferentes 
locais “rompe” o limite da resolução. 
Microscópio Eletrônico 
- Microscópio eletrônico de varredura 
(MEV): Micrografias obtidas com uma MEV 
mostram uma imagem em 3D da superfície de 
um espécime. Micrografias eletrônicas são em 
preto e branco, mas muitas vezes são 
coloridas artificialmente para destacar 
determinadas estruturas. (Útil para estudo detalhado da 
superfície) 
-Microscópio eletrônico de transmissão (MET): traça o perfil 
de uma fina secção de um espécime. (Útil para estudar a 
estrutura interna da célula) 
 
 Os microscópios eletrônicos revelaram muitas estruturas 
subcelulares impossíveis de serem percebidas no microscópio 
óptico. 
 Uma desvantagem da microscopia eletrônica é que os 
métodos usados para preparar o espécime destroem as 
células. 
Fracionamento Celular 
Técnica que isola as células e separa as principais organelas 
e outras estruturas subcelulares umas das outras. 
-Instrumento utilizado: Centrífuga – gira tubos com misturas 
de células rompidas a várias velocidades. 
→ Velocidades mais baixas: sedimentos maiores 
→ Velocidades mais altas: sedimentos menores 
 
 
2 Introdução à Biologia Celular (Biologia de Campbell Cap. 6) – Sandy Lima (1º Semestre- Medicina) 
 
Células Eucarióticas 
Existem dois tipos distintos de células 
- Procarióticas: sem carioteca; Domínio Bactéria e Archaea. 
- Eucarióticas: com carioteca; Protistas (unicelulares), 
fungos, animais e plantas 
 
Características comuns aos dois tipos de cels 
- Possuem membrana plasmática, barreira seletiva que 
permite a passagem de oxigênio, nutrientes e resíduos. 
- Contém cromossomos, que carregam genes na forma de DNA 
- Contém ribossomos, minúsculos complexos que sintetizam as 
proteínas de acordo com as instruções a partir dos genes. 
- Contém citoplasma, com citosol. 
 
Características distintas 0 
→ Eucariótica: 
- Localização do DNA: está no núcleo, ligado por uma 
membrana dupla (carioteca) 
- Citoplasma: localizado entre membrana plasmática e o 
núcleo. Nele está suspenso diversas organelas de forma e 
função especializada. 
→ Procariótica: 
- Localização do DNA: concentrado em uma região não 
envolta por membrana, chamada de nucleoide. 
- Citoplasma: sem organelas, porém, está organizado em 
diferentes regiões. 
 
 
Células Eucarióticas e suas Organelas 
Célula animal 
Flagelo 
- Estrutura de locomoção 
- Formado por um grupo de microtúbulos dentro de uma 
extensão da membrana plasmática. 
 
Centrossomo 
- Contém um par de centríolos. 
- Região em que os microtúbulos das células são iniciados. 
Citoesqueleto 
- Reforça o formato da célula. 
- Funciona no movimento celular. 
- Seus componentes são feitos de proteínas. 
- Inclui: 
 Microfilamentos 
 Filamentos intermediários 
 Microtúbulos 
Microvilosidades 
- Aumentam a superfície de absorção da célula. 
Peroxissomos 
- Possui várias funções metabólicas, uma das principais é 
digerir algumas substâncias, isso porque em seu interior 
estão armazenadas as enzimas oxidases. 
- Nas reações de oxidação é produzido o peróxido de 
hidrogênio (H2O2), e por isso essa organela recebe esse nome. 
Mitocôndria 
- Organela onde ocorre a respiração celular. 
- Produção de ATP. 
Lisossomos 
- Organela digestória onde as macromoléculas são 
hidrolisadas. 
 
 
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Aparelho ou complexo de Golgi 
- Síntese, modificação, direcionamento e secreção de produtos 
celulares. 
Ribossomos 
- Síntese de proteínas livres no citosol ou ligadas ao RE 
rugoso ou a carioteca. 
Núcleo 
- Composto por 
 Envelope Nuclear ou carioteca: Membrana dupla que 
envolve o núcleo; continuidade do RE. 
 Nucléolo: Produção de ribossomos (ativa somente 
quando descondensado) 
 Cromatina: Material que consiste em DNA e proteína 
– visível na forma de cromossomos individuais 
condensados. 
Retículos endoplasmáticos 
- O retículo endoplasmático é uma organela que está 
relacionada com a síntese de moléculas orgânicas. 
 RE rugoso: crivados de ribossomos (ergastoplasma) 
 RE liso: sem ribossomos 
Célula vegetal 
 
Parede celular 
- Mantem o formato da célula. 
- Protege a célula do dano mecânico. 
- Composta por celulose, outros polissacarídeos e proteínas. 
 
Vacúolo vegetal 
- Armazenamento, quebra de subprodutos e hidrolise de 
macromoléculas. 
- Aumento do vacúolo é o principal mecanismo de crescimento 
das plantas. 
Cloroplasto 
- Organela fotossintetizante: energia solar -> energia química 
(armazenada em moléculas de açúcar) 
Plasmodesmos 
- Canais citoplasmáticos: conectam os citoplasmas das células 
adjacentes. 
Núcleo e Ribossomos 
O núcleo, que contém a maior parte do DNA da célula, e os 
ribossomos, que utilizam a informação do DNA para produzir 
proteínas. 
Núcleo 
- Contém a maioria dos genes na célula eucariótica (alguns 
genes estão localizados nas mitocôndrias e nos cloroplastos). 
- Envelope nuclear (carioteca ou membrana nuclear): 
membrana dupla (sendo cada uma das membranas bicamada 
lipídica com proteínas associadas) que envolve o núcleo, 
permitindo a entrada e saída de proteínas e RNA, como 
também de grandes complexos de macromoléculas. 
- Cromossomos: estruturas contidas dentro do núcleo que 
carregam a informação genética / unidades de organização do 
DNA. 
- Cromatina: complexo de DNA e proteínas. 
 Célula em divisão: cromatina se condensa (inativa), 
tornando possível a distinção dos cromossomos. 
 Célula não está em divisão: cromatina descondensada 
(ativa), sendo assim uma massa difusa, cromossomos 
indistinguíveis. 
- Nucléolo: estrutura proeminente dentro do núcleo não em 
divisão. Nele ocorre: 
 
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 Síntese de um RNA chamado RNA ribossomal (RNA 
r), a partir de instruções do DNA. 
 As proteínasimportadas a partir do citoplasma 
unem-se ao RNAr, formando as subunidades 
ribossomais grande e pequena. 
- O núcleo direciona a síntese proteica: 
 
 
 
 
 
 
Ribossomos 
- Complexos formados por RNA ribossomal e proteína, são os 
componentes celulares que realizam a síntese de proteínas. 
- Células com altas taxas de síntese proteica = grande 
número de ribossomos. 
- Os ribossomos constroem proteínas em dois locais do 
citoplasma 
 Livres suspensos no citosol. - em geral funcionam 
dentro d citosol, como enzimas que catalisam as 
primeiras etapas da quebra do açúcar. 
 Ligados ao lado externo do Reticulo endoplasmático e 
da carioteca. – em geral produzem proteínas que irão 
ser inseridas nas membranas para empacotamento de 
certas organelas como lisossomos. 
Obs.: os ribossomos livres e ligados são estruturalmente 
idênticos e podem alternar os dois papéis. 
Obs.: Ribossomos não estão ligados a membranas, portanto, 
não são considerados organelas. 
 
Sistema de Endomembranas 
- Envelope nuclear, Reticulo endoplasmático, aparelho de 
Golgi, lisossomos, vários tipos de vesículas, vacúolos e a 
membrana plasmática. 
- Esse sistema realiza uma série de tarefas: 
 Síntese de proteínas 
 Transporte de proteínas para dentro de membrana e 
organelas ou para fora da célula. 
 Metabolismo 
 Movimento dos lipídeos. 
 Destoxificação de venenos. 
 
- As membranas desse sistema estão relacionadas 
diretamente por continuidade física ou transferência de 
vesículas (segmentos de membranas). 
 
Retículo endoplasmático 
- Rede extensa de membranas que consiste em uma rede de 
túbulos e sacos membranosos chamados de cisternas. 
- A membrana do RE separa o lúmen do RE (espaço cisternal 
do RE) do citosol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
- A 
membrana do RE é continua a carioteca. 
- Existem duas regiões distintas do RE: 
 RE liso: sem ribossomos 
 Re rugoso: com ribossomos 
 
Funções no RE liso 
- O RE liso funciona em processos como 
1. Síntese dos lipídeos (incluindo óleos, esteroides e 
fosfolipídios): as células que sintetizam e secretam 
hormônios, como os sexuais ou esteroidais, são ricos em 
RE liso. 
2. Desintoxicar drogas e venenos: normalmente envolve a 
adição de grupos hidroxilas a moléculas de drogas, 
 
5 Introdução à Biologia Celular (Biologia de Campbell Cap. 6) – Sandy Lima (1º Semestre- Medicina) 
 
tornando-as mais solúveis e mais fáceis de serem 
eliminadas pelo corpo. 
- A proliferação de RE liso e suas enzimas associadas a 
desintoxicação, de fato aumenta a desintoxicação, entretanto, 
também aumenta a tolerância às drogas, significando que 
doses mais altas são necessárias para alcançar determinado 
efeito, como a sedação, podendo também diminuir a eficácia de 
certos antibióticos e outros medicamentos úteis. 
3. Armazena íons cálcio 
4. Metabolismo de carboidratos 
Funções do RE rugoso 
1. Produz proteínas secretórias por meio dos ribossomos. 
2. Fábrica de membrana para as células – cresce pela 
adição de proteínas de membrana a própria membrana. 
Aparelho de Golgi 
- Recebe as muitas vesículas que deixam o RE. 
- Nele produtos, como proteínas, são modificadas, 
armazenadas e então enviadas a outros destinos. 
- Extenso nas células especializadas para secreção. 
- Possui dois lados: 
 Face cis (convexa) – próxima do RE, recebe vesículas 
que lá são secretadas. 
 Face trans (côncava) – origina vesículas que se 
soltam e viajam para outros locais e também 
participam da maturação dos produtos do RE. 
- Também fabrica macromoléculas. 
- Classifica e “etiqueta” produtos que irão para várias partes 
da célula 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lisossomos 
- Saco membranoso de enzimas hidrolisadas utilizadas para 
digerir macromoléculas. 
- Possui meio ácido, o que melhora o funcionamento das 
enzimas lisossomais. 
- O escoamento excessivo de um grande número de lisossomos 
pode destruir uma célula por autodigestão. 
- Enzimas hidroliticas e membranas lisossomais: 
✓ Sintetizadas pelo RE rugoso 
✓ Transferidas para o complexo de golgi para o 
processamento futuro 
Obs.: alguns lisossomos podem surgir por brotamento da face 
trans do complexo de Golgi. 
 
- As bolsas formadas na fagocitose e na pinocitose, que 
contêm partículas capturadas no meio externo, fundem-se aos 
lisossomos, dando origem a bolsas maiores, onde a digestão 
ocorrerá. Os produtos de digestão, incluindo açúcares 
simples, aminoácidos e outros monômeros, passam para 
dentro do citosol e tornam-se nutrientes celulares. 
 
Obs.: Macrófagos (glóbulo branco do sangue – defesa) são 
capazes de fazer fagocitose. 
 
- Autofagia: Os lisossomos também utilizam suas enzimas 
hidrolíticas para reciclar o próprio material orgânico da 
célula. 
Vacúolos 
- São grandes vesículas derivadas do retículo endoplasmático 
e do aparelho de Golgi. 
Como as proteínas da superfície interna da membrana do 
lisossomo e as próprias enzimas digestivas são poupadas 
da destruição? Aparentemente, as formas tridimensionais 
dessas proteínas protegem ligações vulneráveis ao ataque 
enzimático. 
SAIBA MAIS 
Na doença de Tay-Sachs, uma enzima que digere lipídeos 
está ausente ou inativa, e o cérebro danifica-se pelo acúmulo 
de lipídeos nas células. Felizmente, as doenças de 
armazenamento lisossomal são raras na população em 
geral. 
 
 
6 Introdução à Biologia Celular (Biologia de Campbell Cap. 6) – Sandy Lima (1º Semestre- Medicina) 
 
✓ Vacúolos alimentares, formados por fagocitose 
✓ Vacúolos contrácteis que bombeiam o excesso de 
água para fora da célula – células eucarióticas 
unicelulares que vivem em água frescas. 
✓ Vacúolos hidrolíticos – plantas e fungos – alguns 
biólogos consideram um tipo de lisossomo. 
✓ Vacúolo central - a solução dentro do vacúolo 
central, chamada seiva, é o depósito principal das 
células vegetais para íons orgânicos, incluindo 
potássio e cloreto. O vacúolo central tem um papel 
fundamental no crescimento de células vegetais, que 
aumentam à medida que os vacúolos absorvem água, 
permitindo que a célula aumente com um investimento 
mínimo no novo citoplasma 
- Os vacúolos também podem ajudar a proteger a planta 
contra herbívoros estocando compostos que são venenosos ou 
não palatáveis aos animais. Alguns vacúolos de plantas 
contêm pigmentos, como pigmentos vermelhos e azuis de 
pétalas, que ajudam a atrair insetos polinizadores para as 
flores. 
Mitocôndrias, Cloroplastos e Peroxissomos 
Origem evolutiva de mitocôndrias e cloroplastos 
Teoria endosimbionte: um ancestral das células eucarióticas engolfou 
uma célula procariótica que utilizava oxigênio e não realizava fotossíntese. 
Por fim, a célula engolfada formou um relacionamento com a célula 
hospedeira se tornando uma endossimbionte (uma célula 
vivendo dentro da outra célula.) Ainda, durante o curso da 
evolução, a célula hospedeira e sua endossimbionte fundiram-
se em um único organismo, uma célula eucariótica com uma 
mitocôndria. 
- Provas: 
✓ Em vez de estarem envoltos por uma membrana 
simples como as organelas do sistema de 
endomembranas, mitocôndrias e os cloroplastos 
típicos têm duas membranas ao seu redor 
✓ Assim como os procariotos, as mitocôndrias e 
cloroplastos contêm ribossomos, além de moléculas 
de DNA circular associadas com suas membranas 
internas. O DNA nessas organelas programa a 
síntese de algumas proteínas de organelas nos 
ribossomos, que também foram sintetizadas e 
montadas nele. 
✓ As mitocôndrias e os cloroplastos são organelas 
autônomas (um pouco independentes) que crescem e se 
reproduzem dentro da célula. 
Mitocôndria 
- As mitocôndrias são as “usinas” geradoras de energia 
química (adenosina 
trifosfato - ATP) da célula. 
Essas organelas realizam a 
respiração celular, ou seja, 
consomem oxigênio e liberam 
dióxido de carbono durante 
as suas atividades. 
- A quantidade de mitocôndrias na célula está relacionada 
com o nível celular de atividade metabólica. 
- Cada uma das duas membranas que envolve a mitocôndria é 
uma bicamada fosfolipídicacom uma rara coleção de 
proteínas embebidas: 
 A membrana externa é lisa, mas a interna é 
convoluta, com dobramentos internos chamados de 
cristas. 
 A membrana interna divide as mitocôndrias em dois 
compartimentos internos: 
✓ Espaço intermembrana: a estreita região 
entre as membranas interna e externa. 
✓ Matriz mitocondrial: está envolto pela 
membrana interna. A matriz contém várias 
enzimas diferentes, assim como DNA 
mitocondrial e ribossomos. As enzimas na 
matriz catalisam algumas etapas da 
respiração celular. 
- Outras proteínas que funcionam na respiração, incluindo a 
enzima que gera ATP, são construídas dentro da membrana 
interna. Na condição de superfícies muito dobradas, as 
cristas dão para a membrana mitocondrial interna uma ampla 
área superficial, aumentando, assim, a produtividade da 
respiração celular. 
 
Cloroplasto 
- Contêm o pigmento verde clorofila, junto com enzimas e 
outras moléculas que funcionam na produção fotossintética do 
açúcar. São encontradas em folhas e outros órgãos verdes de 
plantas e nas algas. 
- Converte energia solar em energia química durante a 
fotossíntese. 
 
7 Introdução à Biologia Celular (Biologia de Campbell Cap. 6) – Sandy Lima (1º Semestre- Medicina) 
 
- O conteúdo do cloroplasto está separado do citosol por um 
envelope que consiste em duas membranas separadas por um 
espaço intermembrana muito estreito. 
✓ Tilacoides: sistema membranoso na forma de sacos 
0achatados e interconectados. 
✓ Grana: Pilha em que os tilacoides estão empilhados. 
✓ Estroma: O líquido fora dos tilacoides, que contém o 
DNA do cloroplasto e os ribossomos, assim como 
várias enzimas. 
- As membranas do cloroplasto dividem o espaço do 
cloroplasto em três compartimentos: 
 O espaço intermembrana 
 Estroma 
 Espaço tilacoide. 
Peroxissomos 
- É um compartimento metabólico especializado envolto por uma 
membrana simples. 
- Os peroxissomos contêm enzimas que removem os átomos de 
hidrogênio a partir de vários substratos e os transferem para 
o oxigênio (O2), produzindo peróxido de hidrogênio (H2O2) 
como subproduto. 
- Algumas funções: 
✓ quebrar ácidos em moléculas menores que são 
transportadas para as mitocôndrias e utilizadas 
como combustível para respiração celular. 
✓ No fígado, os peroxissomos desintoxicam-se do 
álcool e de outros componentes prejudiciais pela 
transferência de hidrogênio dessas substâncias para 
o oxigênio. 
- O H2O2 formado pelos peroxissomos é tóxico por si só, mas 
a organela também contém uma enzima que converte H2O2 em 
água. 
 
Citoesqueleto 
- Rede de fibras que organiza estruturas e atividades na 
célula. 
- Sua função principal é a organização das estruturas e 
atividades da célula (dar sustentação mecânica e manter sua 
força). 
- É composto de três tipos de estruturas moleculares: 
✓ Microtúbulos. – Mais espesso 
✓ Microfilamentos. (actina) – mais finos 
✓ Filamentos intermediários. 
- O termo motilidade celular inclui tanto alterações na 
localização celular como movimentos de partes da célula. A 
motilidade celular requer a interação do citoesqueleto com 
proteínas motoras. 
- O citoesqueleto também manipula a membrana plasmática, 
dobrando-a para dentro para formar vacúolos alimentares ou 
outras vesículas fagocíticas. 
 
 
(a imagem segue a ordem dos componentes apresentados) 
Microtúbulos 
Manutenção da forma da célula (“vigas mestre” que resistem 
à compressão); motilidade celular (como nos cílios e nos 
flagelos); movimentos de cromossomos na divisão celular; 
Movimento de organelas. 
Microfi lamentos 
Manutenção da forma da célula (elementos com tensão); 
alterações na forma da célula; contração muscular; fluxo 
citoplasmático nas células vegetais; motilidade celular (como 
no movimento ameboide); divisão de células animais. 
Filamentos intermediários 
Manutenção da forma da célula (elementos com tensão); 
ancoragem do núcleo e certas outras organelas; formação da 
lâmina nuclear. 
Os peroxissomos podem aumentar em número dividindo-se 
em dois quando alcançam certo tamanho, dando apoio à 
sugestão de uma origem evolutiva endossimbiótica, mas 
outros argumentam contra esse cenário. A discussão 
sobre esse tema continua. 
 
8 Introdução à Biologia Celular (Biologia de Campbell Cap. 6) – Sandy Lima (1º Semestre- Medicina) 
 
Componentes extracelulares 
Matriz extracelular (mec) de céls animais 
- Os principais ingredientes da MEC são glicoproteínas e 
outras moléculas contendo carboidratos, secretadas pelas 
células. 
- A glicoproteína mais abundante na MEC da maioria das 
células animais é o colágeno, que forma fibras fortes fora da 
célula. 
- Algumas células estão ligadas à MEC por glicoproteínas da 
MEC, como a fibronectina. 
- A fibronectina e outras proteínas da MEC se ligam às 
proteínas receptoras da superfície da célula chamadas de 
integrinas, que são construídas dentro da membrana 
plasmática. As integrinas atravessam a membrana e se ligam 
na face citoplasmática a proteínas associadas anexas aos 
microfilamentos do citoesqueleto. O nome integrina baseia-se 
na palavra integrar: as integrinas são capazes de transmitir 
sinais entre a MEC e o citoesqueleto e, assim, integrar as 
alterações que ocorrem fora e dentro da célula. 
 
- Funções: 
✓ regula o comportamento celular. 
✓ pode influenciar a atividade de genes no núcleo. (a 
matriz extracelular de um determinado tecido pode 
ajudar a coordenar o comportamento de todas as 
células desse tecido.) 
 
Junções intercelulares 
Junções aderentes 
- Nas junções aderentes, as membranas plasmáticas das 
células vizinhas estão firmemente pressionadas, umas contra 
as outras, unidas por proteínas específicas (em roxo). 
Formando barreiras contínuas ao redor das células, as 
junções aderentes estabelecem uma barreira que previne a 
perda do líquido extracelular através da camada de células 
epiteliais (ver setas vermelhas). Por exemplo, as junções 
aderentes entre células da pele nos tornam impermeáveis à 
água. 
Desmossomos 
- Os desmossomos (também chamados de junções de 
ancoramento) funcionam como rebites, unindo as células em 
camadas fortes. Filamentos intermediários feitos de robustas 
proteínas queratina ancoram os desmossomos ao citoplasma. 
Os desmossomos ligam as células musculares umas às outras 
no músculo. Algumas “distensões musculares” envolvem a 
ruptura dos desmossomos. 
Junções comunicante 
- As junções comunicantes (gap junctions) fornecem canais 
citoplasmáticos de uma célula para a célula adjacente. Nesse 
particular, são muito similares em função aos plasmodesmas 
nas plantas. As junções comunicantes consistem em proteínas 
de membrana que envolvem um poro pelo qual íons, açúcares, 
aminoácidos e outras pequenas moléculas podem passar. As 
junções comunicantes são necessárias para a comunicação 
entre células em vários tipos de tecidos, incluindo músculo 
cardíaco e embriões animais. 
 
 
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