MAdulo-3---A-cA-lula

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Programa de Engenharia Biomédica - COPPE/UFRJ
Fundamentos de Biologia e Bioquímica
Módulo 3: A Estrutura Celular
Jurandir Nadal
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Procarionte
➢Eletromicrografia de uma bactéria 
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Organização Estrutural da Célula Procariótica
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Parede Celular e Membrana
➢ Composição molecular
o Parede com rígida estrutura: cadeia de polissacarídeos 
entrelaçada com pequenas cadeias peptídicas
o Interstício com polissacarídeos elásticos
o Membrana com aproximadamente 45% de lipídios e 55% de 
proteínas; lipídios formam fase contínua não polar
o Invaginações ou mesosomas
➢ Propriedade e funções
o Evita que a bactéria fique túrgida em meio hipotônico. 
o Poros permitem passagem de pequenas moléculas
o Alguns pêlos ocos servem para transferência de DNA na 
conjugação sexual
o Membrana tem permeabilidade seletiva (passa água, íons 
metálicos e nutrientes)
o Enzimas para conversão de energia dos nutrientes em ATP 
localizados na membrana
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Membrana Celular e Cílios
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Zona Nuclear
➢ Composição molecular
o Material genético é um 
cromossoma simples 
(único), constituído de uma 
hélice dupla de DNA com 2 
nm de diâmetro e cerca de 
1,2 nm de comprimento, 
firmemente espiralada
➢ Propriedade e funções
o O DNA é o veículo da 
informação genética 
o Durante a divisão, cada fita 
é replicada para produzir 
duas moléculas-filhas de 
dupla hélice
o A partir de uma das fitas de 
DNA, a mensagem genética 
é transcrita para formar o 
RNA mensageiro (RNAm)
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Ribossomos
➢ Composição molecular
o Cerca de 15 mil em cada E. 
Coli
o Ribossoma apresenta uma 
subunidade maior e uma 
menor. Cada subunidade 
contém cerca de 65% de 
RNA e 35% de proteína.
➢ Propriedade e funções
o Local de síntese proteica
o RNAm liga-se na fenda 
entre as subunidades e 
especifica a seqüência de 
aminoácidos das cadeias 
polipeptídicas em 
crescimento
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Ribossomos 
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Síntese Protéica 
➢Ribossomos ligados ao RNAm (Polissomos) 
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Glânulos de Armazenamento
➢Composição molecular
o E. coli e muitas bactérias contém 
grânulos com polímeros de açúcares. 
o Outras bactérias contém grânulos de 
ácido poli-ß-hidroxibutírico
➢Propriedade e funções
o Quando necessário como combustível, 
esses polímeros são enzimaticamente 
degradados para produzir glicose livre 
ou ácido ß-hidroxibutírico livre
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Citosol
➢Composição molecular
o A parte solúvel do citoplasma 
é altamente viscosa
o A concentração de proteínas 
é muito alta, excedendo 20%
➢Propriedade e funções
o Maioria das proteínas são 
enzimas necessárias para o 
metabolismo
o Contém também os 
metabolicos intermediários e 
sais inorgânicos.
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Cílios e Flagelos 
➢Gif animado de uma célula ciliada 
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Movimentos do Cílio e do Flagelo 
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Partes Constituintes de um Cílio ou Flagelo 
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Secções Transversal e Vertical de um Cílio 
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Corpúsculos Basais 
➢ Micrografia eletrônica de 
uma secção transversal 
de dois corpúsculos 
basais no córtex de um 
protozoário
➢ Vista lateral de um 
corpúsculo basal, 
constituído por nove 
tripletes de microtúbulos
➢ A estrutura de um 
centríolo é 
essencialmente a mesma
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Eletromicrografia de uma Célula Eucariótica 
➢Notar Núcleo, Mitocôndrias, Lisossomos, 
Complexo de Golgi 
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Organização Celular 
➢Célula eucariótica animal típica 
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Organização Estrutural da Célula Eucariótica
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Composição Química
Componente Bactéria - E. coli Célula de mamífero
Água 70 % 70 %
Íons Inorgânicos 
(Na, K, Mg, Ca, Cl etc.)
1 % 1 %
Pequenos Metabólitos 3 % 3 %
Proteínas 15 % 18 %
RNA 6 % 1,1 %
DNA 1 % 0,25 %
Fosfolipídios 2 % 3 %
Outros Lipídios --- 2 %
Polissacarídeos 2 % 2 %
Volume total da Célula 2 x 10-12cm3 4 x 10-9cm3
Vol. Relativo da Célula 1 2000
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Membrana Celular
➢ Composição molecular
o Parede celular flexível e aderente, nos 
hepatócitos; composta de 
mucopolissacarídeos ácidos, glicolipídios 
e glicoproteínas
o Membrana plasmática com cerca de 9 nm 
de espessura e quantidades 
aproximadamente iguais de proteínas e 
lipídios, ordenados em camadas duplas e 
em maior variedade que em bactérias
➢ Propriedade e funções
o Propriedades adesivas dos revestimentos 
celulares: específicas e importantes no 
reconhecimento entre células e, assim, da 
organização tecidual. 
o Membrana plasmática seletivamente 
permeável: contém sistemas de 
transporte ativo para o Na+ e K+, glicose, 
diversas enzimas, aminoácidos e outros 
nutrientes
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Célula Intestinal
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Eletromicrografia 
➢Membranas plasmáticas e o espaço 
intercelular 
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Membrana Celular 
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Proteínas da Membrana 
➢Principais funções das proteínas da membrana 
celular
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Glicocálix ou Cobertura Celular 
➢Eletromicrografia mostrando as vilosidades da 
membrana plasmática e o Glicocálix
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Núcleo
➢Composição molecular
o Diâmetro de 4-6 micrometros 
o Circundado por um 
revestimento perinuclear
o DNA interno combinado c/ 
histonas e organizado em 
cromosomas 
o Nucléolo é rico em RNA.
➢Propriedade e funções
o Durante a mitose, os 
cromossomas sofrem 
replicação de seu DNA e 
separação em cromosomas-
filhos
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Núcleo (DNA e RNA) 
➢Esquema do núcleo celular e de suas 
estruturas 
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Membrana e os Poros Nucleares 
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Eletromicrografia 
➢Núcleo bem 
formado de 
uma célula 
eucariótica, 
com a 
descriçãode 
suas 
estruturas 
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Citoplasma 
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Retículo Endoplasmático Rugoso
➢ Composição molecular
o Vesículas achatadas, com 
membranas únicas
o Compartimentos interiores 
(cisternas) formam canais 
através do citoplasma. 
o Superfície rugosa é recoberta 
com ribossomas, que são 
maiores que nos procariontes
➢ Propriedade e funções
o Proteínas sintetizadas pelo 
ribossomo atravessam a 
membrana do RER e 
aparecem nas cisternas, 
canais altamente ramificados 
para o transporte intracelular 
à superfície da célula
o A síntese de proteínas por 
ribossomos isolados também 
ocorre, como nos 
procariontes
Liso
Rugoso
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Eletromicrografias 
➢Ribossomos (pontos mais escuros) 
ligados ao Retículo Endoplasmático 
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Retículo Endoplasmático 
➢Retículo Endoplasmático Liso e Retículo 
Endoplasmático Rugoso 
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Micrografia de Fluorecência 
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Micrografia Eletrônica: O RE Liso e o RE Rugoso
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Complexo de Golgi
➢Composição molecular
o Vesículas achatadas e 
empilhadas, de membrana 
única
o Vesículas pequenas 
(periféricas) resultam da 
desintegração das 
maiores. Algumas são 
vacúolos com secreções
➢Propriedade e funções
o Secreção de produtos 
celulares para o exterior, 
como as proteínas e 
resíduos metabólicos 
o Também participa na 
formação da membranas 
plasmática e lisossômica
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Aparelho de Golgi 
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Mitocôndria
➢ Composição molecular
o 800 mitocôndrias em cada 
hepatócito
o Forma globular e 1 um de diâmetro
o Volume total cerca de 20% do 
citoplasma
o Membranas externas e internas 
diferem na composição lipídicas e 
na atividade enzimática 
o Matriz é rica em enzimas
➢ Propriedade e funções
o Casa-de-força da célula: local da 
oxidação de carboidratos, lipídeos, 
aminoácidos até CO2 e H2O, pelo 
oxigênio molecular
o Energia liberada convertida em ATP
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Eletromicrografia 
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Mitocôndria 
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Função da Mitocôndria 
➢Formação do gradiente de Hidrogênio
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Microcorpúsculos (Perixissomos)
➢ Composição molecular
o Vesículas de uma única 
membrana, com cerca de 0,5 um 
de diâmetro 
o Contém catalase, D-aminoácido-
oxidase, urato-oxidae e outras 
enzimas oxidativas, muitas vezes 
presentes como grupamentos 
cristalinos (desenho menor)
➢ Propriedade e funções
o Participam na oxidação de 
nutrientes
o O peróxido de hidrogênio, produto 
de redução do oxigênio nessas 
organelas, é decomposto para 
formar água e oxigênio
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Peroxissomos 
➢RH2 + O2 <---> R + H2O2
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Lisossomos
➢Composição molecular
o Vesículas de uma única 
membrana, com 0,25- 0,5 um 
de diâmetro 
o Contém enzimas hidrolíticas 
como a ribonuclease e a 
fosfatase
➢Propriedade e funções
o Digestão de materiais 
trazidos para a célula pela 
fagositose ou pinocitose. 
o Digestão de componentes 
celulares após a morte da 
célula
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Lisossomos 
➢Formação do Lisossomo no Aparelho de Golgi 
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Visualização Histoquímica 
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Citoesqueleto 
➢Componentes contidos na matriz citoplasmática 
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Filamentos Protéicos 
➢Filamentos de Actina 
➢Microtúbulos 
➢Filamentos Intermediários 
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Micrografia: Citoesqueleto de um Fibroblasto de Rato 
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Célula Animal e Célula Vegetal 
➢Célula animal típica Célula vegetal típica
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Fotomicrografias
➢Animal Vegetal
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Célula Fotossintética: Folha de uma Planta Superior
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Célula Vegetal
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Parede e Membrana Celulares
➢Composição molecular
o Parede espessa, rígida e em forma de caixa
o Consiste em fibrilas de celulose envolvidas por 
cemento de polossacarídeos e proteínas
o Membrana celular das células vegetais similar à das 
células animais, em espessura, estrutura e 
composição; lipídios componentes variam um pouco
➢Propriedade e funções
o Parede celular é bastante porosa e protege a 
membrana celular de rupturas osmótica ou 
mecânica, fixa a posição da célula e confere forma 
física e resistência ao tecido vegetal
o Membrana apresenta permeabilidade seletiva, 
o Transporte ativo para nutrientes específicos, íons 
inorgânicos e enzimas
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Núcleo
➢Composição molecular
o O núcleo, nucléolo e 
membrana perinuclear das 
células vegetais são 
similares, em termos gerais, 
tanto na espessura quanto na 
composição, às células 
animais 
➢Propriedade e funções
o Os Cromossomos das 
células vegetais apresentam 
replicação de seu DNA, da 
mesma maneira que as 
células animais
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Cloroplastos
➢ Composição molecular
o Células dos vegetais superiores 
usualmente contém plastídeos, 
organelas envolvidas por membranas 
que em alguns casos contém DNA 
específicos
o Os que contém clorofilas são 
chamados cloroplastos.
➢ Propriedade e funções
o São receptores da energia luminosa, 
que convertem em energia química do 
ATP, usada para biossíntese da 
glicose e outras biomoléculas a partir 
do CO2, água, e outros precursores
o O oxigênio é gerado durante a 
fotossíntese vegetal
o São a fonte principal de energia das 
células fotossintéticas em presença 
da luz
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Cloroplastos e Fotossíntese 
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Cloroplastos e suas Estruturas Internas 
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A Fotossíntese 
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Mitocôndrias
➢ Composição molecular:
o Encontradas em todas as células vegetais, 
inclusive as fotossintéticas 
o Organização estrutural é similar à das 
células animais, quanto à composiçãomolecular e enzimática. 
o Também contém um tipo específico de DNA 
➢ Propriedade e funções
o Oxidação dos nutrientes e a conversão de 
energia em ATP, como nas células animais
o Nas células vegetais não-fotossintéticas, as 
mitocôndrias são a fonte principal de energia 
por intermédio da respiração.
o Nas células fotossintéticas as mitocôndrias 
são a principal fonte de energia na 
obscuridade
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Vacúolos 
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Vacúolos
➢ Composição molecular
o Característicos das células vegetais. 
o Pequenos nas células jovens, mas 
aumentam muito, com a idade; muitas 
vezes o citoplasma fica comprimido 
contra a parede celular
o Contém açucares dissolvidos, sais 
minerais, pigmentos, oxigênio e CO2
➢ Propriedade e funções
o Isolam água e produtos da célula 
vegetal 
o Removem sais e outros solutos que, 
gradualmente, aumentam de 
concentração durante a vida da célula. 
o Determinados solutos se cristalizam 
dentro dos vacúolos
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Retículo Endoplasmático
➢Composição molecular
o Similar em estrutura ao das 
células animais, porém o 
ribossoma é ligeiramente 
diferente em tamanho e 
composição química 
➢Propriedade e funções
o Locais de síntese de proteínas na 
célula vegetal
o RER canaliza as proteínas através 
do citoplasma
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Permeabilidade Celular
➢O transporte de substâncias através da 
membrana 
➢Transporte passivo
o Difusão
▪ Ocorre a migração de um elemento da região de maior para a de 
menor concentração
o Osmose
▪ Difusão do solvente através de uma membrana semipermeável 
como resposta a uma diferença de concentração visando o 
equilíbrio
➢Transporte ativo
o Bomba de sódio e potássio
➢Fagocitose e Pinocitose 
o Processos especiais de entrada e saída de materiais 
na célula
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Captura de Partículas pela Célula
➢ Endocitose
o A célula é capaz de transferir “em bloco” uma quantidade de 
moléculas e macromoléculas para o interior do citoplasma. 
➢ Fagocitose
o Tipo de endocitose em que a célula engloba partículas sólidas
o Expansões citoplasmáticas chamadas pseudópodes englobam 
as partículas formando um vacúolo (fagossoma)
➢ Pinocitose
o Tipo de endocitose em que a célula engloba gotícula de 
líquidos
o Vacúolos formados com o alimento líquido são chamado 
pinossomas
➢ Micropinocitose
o Tipo de endocitose em que a célula ingere partículas de 
pequena dimensão através de depressão da membrana celular 
o Resulta na formação de vesículas muito pequenas
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Aspectos Dinâmicos do Sistema Lisossômico 
➢Fagocitose, pinocitose, exocitose e autofagia 
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Endocitose
➢Digestão celular 
o Cr: corpo 
residual
o D: dictiossoma
o E: endossoma
o L.p: lisossoma 
primário
o L.s : lisossoma 
secundário
o V.s : vesícula de 
secreção
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Endocitose (Pinocitose e Fagocitose) e Exocitose 
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Fagocitose (Célula Comendo)
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Exocitose 
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Exocitoses Reguladas e não Reguladas 
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Transporte Interno e Externo 
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Tipos de Transporte Efetuados pelas Membranas 
Celulares 
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Permeabilidade Relativa da Bicamada Lipídica Sintética 
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Transporte Passivo Através da Membrana 
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Transporte Ativo Através da Membrana 
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Considerações Gerais Sobre a Célula
➢ A moderna doutrina celular pode ser 
resumida em quatro conceitos 
fundamentais
1. A célula é a menor unidade de vida
2. Todo ser vivo pluricelular provém de uma 
célula
3. Todas as células provêm de outra pré-
existentes
4. Todas as reações metabólicas de um 
organismo vivo ocorrem de suas células