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PROFESSOR
Me. Rodrigo Vargas
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BIOLOGIA E 
BIOQUÍMICA 
HUMANA
2 
 
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Caroline Casarotto Andujar e Nivaldo Vilela de Oliveira Junior, Designer Educacional Rossana Costa 
Giani, Curadoria Gisele da Silva Porto, Revisão Textual Meyre Aparecida Barbosa da Silva, Ilustração 
Eduardo Aparecido Alves e Geison Ferreira da Silva, Fotos Shutterstock.
C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. 
Núcleo de Educação a Distância. VARGAS, Rodrigo.
Biologia e Bioquímica Humana Rodrigo Vargas. Maringá - PR: 
Unicesumar, 2022.
152 p.
ISBN 978-85-459-2292-6
“Graduação em Educação Física - EaD”.
1. Biologia 2. Bioquímica 3. Humana. 4. EaD. I. Título.
CDD - 22ª Ed. 572
Impresso por: 
Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB-9-1679
02511304
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minha história meu currículo
Professor Rodrigo Vargas
Olá, caro(a) aluno(a), eu sou o professor Rodrigo Vargas e lhe acompa-
nharei nesta jornada. Desde muito pequeno, sempre fui uma criança 
curiosa. Em casa, sempre gostei de ter animais de estimação, mas 
sempre cachorros, e não eram só eles que me interessavam, gostava 
de saber sobre baleias, golfinhos, elefantes, aves e até os suricatos, 
os quais me fizeram chorar de felicidade na primeira vez que os vi 
pessoalmente. No colégio, descobri a química e pensei logo que seria 
um químico, engenheiro químico ou mesmo farmacêutico. Mas faltava 
algo. Uma professora, então, me mostrou as maravilhas da biologia, 
e não tive dúvidas, comecei a graduação em Ciências Biológicas, e 
esta me mostrou um mundo de possibilidades. Primeiro pensei em 
ser geneticista, depois zoologista e até botânico. Até que tive aulas 
de Bioquímica e de Fisiologia humana. Check-mate! Não restaram 
dúvidas de como seria escrita minha história profissional. O tempo 
foi passando, mas poucas coisas mudaram. Continuo assistindo aos 
documentários sobre animais selvagens e seus comportamentos. 
Cozinho sempre que possível e estou cada dia mais curioso. Espero 
que você seja curioso também, porque informações interessantes 
e que poderão responder várias perguntas que nem sabia que se 
perguntaria você terá de sobra neste livro.
http://lattes.cnpq.br/5218771418882367
Aqui você pode 
conhecer um 
pouco mais sobre 
mim, além das 
informações do 
meu currículo.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/12429
provocações iniciais
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA
Caro(a) aluno(a), você que ingressou no curso de Educação Física, provavelmente, 
tenha afinidade pelas disciplinas de Biologia e Química e, possivelmente, já possa 
ter imaginado que estas áreas são restritas a laboratórios e a grandes indústrias 
farmacêuticas. Mas você já parou para pensar que as células e todo seu metabolismo 
estão mais presentes em nosso dia a dia do que podemos imaginar? Aliás, você já 
parou para pensar que, do momento em que acordou até agora, vários processos 
bioquímicos foram promovidos por você mesmo em suas células?
É importante salientar que a atividade das nossas células move a nossa vida e 
nos dão toda a energia necessária para vivermos. Para que os processos celulares 
aconteçam, várias substâncias são necessárias. A água é necessária para nos man-
termos hidratados; carboidratos são necessários como fonte de glicose; proteínas 
fazem parte da nossa musculatura; lipídios fazem parte das nossas reservas ener-
géticas, entre outras. Entretanto, além destes substratos, precisamos que o nosso 
corpo modifique, quimicamente, estas substâncias e as transforme em moléculas 
que possamos utilizar. As moléculas que promovem estas transformações são as 
enzimas, e temos vários tipos delas em nosso organismo. Você já parou e observou 
uma reação química promovida por uma enzima das nossas células, acontecer? 
Vamos observar isso agora?
Na sua casa, você, possivelmente, tenha algum tipo de carboidrato que usa em 
sua dieta. Usaremos como exemplo o pão. Ao ingerir o pão, o objetivo do nosso 
corpo é transformá-lo em glicose, pois este tipo de açúcar é a principal fonte de 
energia para o nosso corpo. Se você observar, ao mastigar o pão com a saliva, ele 
vira uma massa pastosa. Isso acontece porque a enzima da nossa saliva iniciou o 
processo de digestão dos carboidratos.
Quando um pedaço de pão chega até a nossa boca, nossos dentes promovem 
um processo de maceração mecânica para quebrá-lo em pequenos pedaços. Mas 
não pequenos o suficiente para serem absorvidos pelo nosso intestino e entrar, di-
retamente, em nossas células. Em nossa saliva, existem várias enzimas que ajudam 
a iniciar a digestão do carboidrato e fazem com que este processo no estômago seja 
mais fácil. Por essas e outras, devemos sempre ingerir os alimentos com calma e 
mastigá-los várias vezes.
provocações iniciais
Com esta nossa pequena observação, podemos identificar que a Biologia 
e a Bioquímica estão mais presentes em nosso cotidiano do que poderíamos 
imaginar. Mas você, agora, deve estar se perguntando: Como este processo 
acontece com as proteínas que ingerimos? E com as gorduras? Qual o papel 
da água nestes processos? Depois de iniciada a digestão, como estas molécu-
las entram dentro das nossas células? Dentro das células, onde será gerada a 
energia a partir destas moléculas?
Para estas e outras perguntas é que existe o estudo da Biologia e Bioquímica 
Humana, que tem como objetivo lhe explicar o passo a passo destes proces-
sos e fazer de você um excelente profissional da Educação Física. Afinal, você, 
provavelmente, já deve ter pensado que estas informações serão cruciais para 
a eficácia do seu trabalho.
Em sua vida profissional, estes conhecimentos o destacarão dos demais 
profissionais do mercado de trabalho. Se você observar, cada vez mais cresce 
o número de empresas ligadas aos diferentes tipos de dietas; medicamentos 
sendo desenvolvidos para redução de peso corporal e melhora de qualidade 
de vida; suplementos alimentares que repõem vitaminas e melhoram a saúde 
de diversos pacientes. Todo este enorme e promissor mercado de trabalho 
está disponível para profissionais com capacidade técnica para atuar nele. E 
olha que só usamos a biologia e a bioquímica como exemplos nas dietas. As 
possibilidades são enormes.
Então, você já decidiu qual o tipo de profissional da Educação Física você quer 
ser? Venha comigo e vamos juntos aprimorar todo e qualquer conhecimento 
que você já tenha nesta área. Vamos mergulhar neste universo de possibilidades 
que a biologia e a bioquímica humana nos apresentam. Tenho certeza de que 
você adorará conhecer mais sobre o seu próprio corpo e sobre as suas células. 
Garanto-lhe que esta disciplina será um marco na sua formação acadêmica.
Conte comigo e bons estudos!
sumário
UNIDADE I
8 CARACTERIZAÇÃO BIOQUÍMICA DAS CÉLULAS
UNIDADE II
36 ESTRUTURA E FUNÇÕES DAS ORGANELAS CELULARES
UNIDADE III
70 CICLO CELULAR
UNIDADE IV
96 METABOLISMO ENERGÉTICO
UNIDADE V
122 DEGRADAÇÃO DE LIPÍDIOS, PROTEÍNAS E CARBOIDRATOS
Me. Rodrigo Vargas
Oportunidades de aprendizagem
Olá, caro(a) aluno(a), seja bem-vindo(a) ao universo da biologia e bioquímica humana. 
Nesta unidade, você aprenderá sobre a célula, sua origem e sua evolução, os seus 
diferentes tipos, os componentes orgânicos e inorgânicos bem como sua caracterização 
bioquímica. Discutiremos sobre o que é uma célula, as teorias da origem e a evolução 
desta estrutura, os tipos de célula e suas peculiaridades. Caminhando para o interior 
da célula, apresentaremos, por fim, os componentes responsáveispela sobrevivência 
da célula, como a água e os minerais, bem como os componentes orgânicos, 
representados por proteínas, lipídeos, carboidratos e ácidos nucleicos. 
CARACTERIZAÇÃO BIOQUÍMICA 
DAS CÉLULAS
unidade 
I
10 
 
N
este livro, conheceremos as dúvidas e as curiosidades de Helena, uma menina curiosa e criativa, sobre a 
unidade funcional e estrutural dos seres vivos, que é a célula. Nas férias, ela foi visitar o zoológico com sua 
família. Lá observou de perto diferentes animais em ambientes que simulavam seu habitat, como os leões, 
que tinham sua jaula ambientada na savana, os jacarés no pantanal e os pinguins nas planícies congeladas 
dos polos terrestres. Como estava começando a estudar sobre células, Helena ficou curiosa sobre como esta mesma 
estrutura pode formar seres vivos tão diferentes. Como as células surgiram? De que as células são formadas? Como 
uma célula pode formar a pele grossa de um jacaré e a pele macia e cheia de pelos como a do leão? Qual diferença uma 
célula precisa ter entre seres vivos que se alimentam, como os animais e seres que fazem fotossíntese, como as plantas? 
Certamente, você deve ter pensado que as células se diferenciam entre os indivíduos por terem formatos diferen-
tes e estruturas que atuam de maneiras diversas. Além disso, veremos que a célula é a unidade básica para que se tenha 
vida, e ela forma os mais variados indivíduos. As diferenças entre esta variedade de seres vivos se dão por variações 
na estrutura, nas organelas, no tamanho e em diversas características da célula. Além disso, elas são compostas por 
diferentes moléculas que, ao longo do tempo, se uniram e formaram essa estrutura complexa que fundamenta a vida. 
Então, vamos entender como a estrutura celular surgiu e qual a sua composição?
 11
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Tendo em vista que os seres vivos têm a célula como unidade funcional e estrutural, será que as células são dife-
rentes entre os diferentes grupos de seres vivos? Quais estruturas se diferenciam? Quais os principais tipos de células? 
Quais moléculas formam as células? Antes de começar a unidade, busque em sites confiáveis de busca da internet as 
diferenças entre as células, sua estrutura básica, os principais tipos de células e também as moléculas que a compõem.
Você deve ter encontrado em sua pesquisa que a estrutura celular pode variar entre diferentes grupos de seres 
vivos, de acordo com as características desse grupo. Por exemplo, as células vegetais possuem uma organela respon-
sável pela fotossíntese, chamada de cloroplasto. Outra diferença é que alguns seres vivos, como as plantas e as bac-
térias, apresentam uma parede celular que envolve a membrana plasmática, enquanto os animais não possuem essa 
estrutura. Porém esta parede não tem a mesma composição nas plantas e nas bactérias. Além disso, as células podem 
ser divididas de acordo com a organização nuclear, entre as que têm um envoltório que separa o material genético do 
citoplasma, e as que não têm esse envoltório. Tanto moléculas orgânicas (proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos 
nucleicos) quanto inorgânicas formam a célula.
Aproveite para anotar no Diário de Bordo o que você encontrou em sua pesquisa.
12 
 
A célula é a unidade básica de todo ser vivo. Ela é de-
finida como uma estrutura capaz de criar cópias de si 
mesma, sendo delimitada por membrana e preenchida 
por uma solução aquosa em que se encontram diversos 
compostos. Se essa estrutura é fundamental para a vida, 
o surgimento da célula coincide com o início da vida 
no planeta Terra. Mas quando isso aconteceu? Estima-
-se que a Terra tenha 4,54 bilhões de anos, já o processo 
evolutivo que deu origem às células começou a aconte-
cer no planeta há, aproximadamente, 4 bilhões de anos 
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
As condições do planeta, quando ele se formou, 
eram bem adversas. A atmosfera primitiva era formada, 
possivelmente, por vapor d’água, metano, hidrogênio, 
amônia, sulfeto de hidrogênio e gás carbônico, gases es-
ses que foram resultado de intensos processos vulcâni-
cos (ALBERTS et al., 2017). Há quatro bilhões de anos, 
a água líquida formava grandes “oceanos” na superfície 
terrestre, que continham moléculas inorgânicas e gases 
dissolvidos, o que é conhecido como caldo primor-
dial (ALBERTS et al., 2017). Com as descargas elétricas 
geradas pelas tempestades frequentes nesse período, e 
o calor e radiação ultravioleta vindos do sol, as molé-
culas dissolvidas no caldo primordial começaram a se 
organizar ao acaso e originaram as primeiras moléculas 
orgânicas contendo carbono. Essa teoria é chamada de 
prebiótica e foi testada por Stanley Miller em um expe-
rimento que simulava a atmosfera primitiva (Figura 1) 
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Descrição de imagem: a figura apresenta o aparelho desenvol-
vido por Stanley Miller, que simulava a atmosfera primitiva. Ele é 
formado por uma série de tubos que formam um retângulo na 
vertical. Na parte inferior, observamos um balão de água fervendo, 
que libera vapor d’água, com um tubo saindo da sua parte supe-
rior do balão. No lado esquerdo desse tubo, temos uma torneira 
por onde são liberados os gases metano (CH4), hidrogênio (H2) 
e amônia (NH3), representada por setas que entram no tubo e 
passam pelo registro. Esse tubo continua e vira para a direita, 
onde existe outro balão. Nesse balão, o vapor d’água e os gases 
vindos pelo tubo são submetidos a descargas elétricas, por meio 
de eletrodos. Em seguida, esta mistura se torna líquida, por meio 
de um condensador e é recolhida no tubo da parte inferior do 
balão para análise. Nesse líquido, observam-se moléculas orgâ-
nicas, contendo carbono, inclusive, aminoácidos e nucleotídeos.
Figura 1 - Experimento criado por Stanley Miller para demonstrar 
a síntese de moléculas orgânicas nas condições da atmosfera da 
Terra primitiva / Fonte: Junqueira e Carneiro (2013, p. 11).
 13
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Com isso, foi possível entender como moléculas orgâ-
nicas e são componentes fundamentais das células sur-
giram na Terra. Mas como essas moléculas formaram 
as células e deram início à vida no planeta? Diversas 
condições ambientais favoreceram o acúmulo gradual 
dessas moléculas orgânicas. Com a formação de polí-
meros aminoácidos e de nucleotídeos, formaram-se as 
primeiras moléculas de proteínas e ácidos nucleicos. 
Porém apenas as moléculas de ácidos nucleicos são ca-
pazes de se autoduplicar. Experimentos já demonstra-
ram que uma molécula de RNA simples pode evoluir 
para moléculas mais complexas sem o auxílio de en-
zimas, o que leva a teoria de que a evolução teve início 
com moléculas de ácido ribonucleico (RNA) (JUN-
QUEIRA; CARNEIRO, 2013).
O surgimento da molécula de RNA foi, possivel-
mente, o início do processo de surgimento das células. 
Entretanto, como essas moléculas estavam dispersas 
na água, era preciso que o sistema autocatalítico se 
isolasse para que elas não se dispersassem nesse líquido 
prebiótico. Então, provavelmente, as moléculas de fos-
folipídios, que são moléculas alongadas com duas ca-
beças hidrofóbicas e uma cabeça hidrofílica, fizeram o 
papel de isolar as moléculas de RNA. Quando estão em 
uma solução aquosa, os fosfolipídios tendem a se unir 
por interação hidrofóbica, o que faz com que suas ca-
deias formem uma bicamada de maneira espontânea, 
sem necessitar de energia. Essa bicamada fosfolipídica 
envolveu moléculas de ácidos ribonucleicos, proteínas e 
outras moléculas, e foi este agregado de moléculas en-
volto por uma membrana que evoluiu para a formação 
da primeira célula (NELSON; COX, 2017).
Após o surgimento desta primeira célula, houve 
modificações estruturais ao acaso que deram origem a 
variações dela. Por exemplo, existem dados suficientes 
para supor que, em seguida, surgiu o ácido desoxirribo-
nucleico (DNA), a partir da polimerização de nucleotí-
deos sobre um molde de RNA. Esses dois tipos de áci-
dos nucleicos passaram, então, a definir quais proteínas 
seriam sintetizadas pela própria célula (JUNQUEIRA;CARNEIRO, 2013).
E qual a forma de obtenção de energia das primei-
ras células? Tendo em vista que as condições da atmosfe-
ra terrestre não eram muito favoráveis, é possível supor 
que elas eram procariontes, anaeróbias e heterotrófi-
cas. A seguir, veremos mais sobre as células procarion-
tes, que possuem uma estrutura mais simples sem um 
envoltório separando o material genético do citoplasma. 
Elas eram anaeróbias porque, como já vimos, ainda não 
existia o gás oxigênio na atmosfera, ele só apareceu de-
pois do surgimento das células autotróficas. Por serem 
heterotróficas, não eram capazes de produzir compostos 
que fornecessem energia (ALBERTS et al., 2017). Então, 
de onde as primeiras células tiravam energia?
Essas primeiras células eram dependentes de molé-
culas energéticas também formadas por síntese prebi-
ótica no caldo primordial. Porém, se elas dependessem 
apenas dessas moléculas, não teriam conseguido susten-
tar o processo evolutivo. Então, surgiram as primeiras 
células autotróficas, que produziam moléculas com-
plexas a partir de moléculas simples e de energia solar. 
Este novo sistema era capaz de utilizar a energia do sol 
e a armazenar em moléculas químicas, sintetizando, as-
sim, alimento e liberando oxigênio. Isso deu origem ao 
processo de fotossíntese, com o surgimento de pigmen-
tos, como a clorofila, que capta a radiação solar e a utiliza 
para ativar processos de síntese. Esse tipo de célula auto-
trófica é muito semelhante às bactérias que existem hoje, 
chamadas de cianofíceas, também conhecidas como “al-
gas azuis” (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
O oxigênio que passou a ser liberado pela fotossínte-
se das bactérias autotróficas se acumulou na atmosfera, 
o que gerou grandes modificações ambientais, especial-
mente devido à formação da camada de ozônio. Além 
14 
 
disso, permitiu o aparecimento de células aeróbias. A 
utilização do oxigênio foi importante porque a respira-
ção aeróbia é mais eficiente e utiliza o oxigênio da célula, 
o que evita a formação de radicais livres em seu interior. 
Esses radicais danificam macromoléculas, prejudicando 
o funcionamento da célula, enquanto as células anaeró-
bias autotróficas se restringiram a locais sem oxigênio 
(ALBERTS et al., 2017).
O surgimento das células eucariontes é mais difí-
cil de ser elucidado, especialmente porque não existe 
uma célula intermediária entre os procariontes e eu-
cariontes. A teoria é de que as células eucariontes, 
provavelmente, surgiram das células procariontes, por 
meio de invaginações da membrana fosfolipídica que 
acumularam enzimas digestivas em seu interior que fa-
cilitaram a digestão do alimento. Então, algumas dessas 
invaginações se desprenderam da membrana plasmáti-
ca e formaram vesículas membranosas, que evoluíram 
até a formação das organelas. Essas organelas foram 
fundamentais na evolução das células eucariontes, que 
são regiões delimitadas por membranas no interior da 
célula com composição enzimáticas e funções específi-
cas, o que aumenta a eficiência dos processos celulares 
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Já as organelas que realizam as transformações 
energéticas podem ter uma origem diferente. Há evi-
dências de que as mitocôndrias e os cloroplastos te-
nham se originado de bactérias que foram fagocitas 
pela célula eucarionte, não foram digeridas e se estabe-
leceram como endossimbiontes, criando, assim, um re-
lacionamento em que as duas se beneficiavam e que, ao 
longo do tempo, se tornou irreversível. Isso é chamado 
de Teoria da Endossimbiose. 
As principais evidências desta teoria são: mito-
côndrias e cloroplastos têm um genoma próprio e cir-
cular, semelhante ao de bactérias; essas organelas têm 
duas membranas, a externa semelhante à membrana de 
células eucariontes, possivelmente do vacúolo fagocitá-
rio, e a interna, parecida com a membrana de bactérias. 
Essa simbiose entre bactérias e células eucariontes ainda 
acontece nos dias de hoje (Figura 2) (TORRES, 2020).
Bactérias primitivas anaeróbias
com membrana e cápsula
Bactéria aeróbica
(oxidação fosforilativa)
Célula primitiva
anaeróbia fagocitando
bactéria aeróbia Bactéria aeróbia
já sem cápsula
Célula eucarionte aeróbia
Mitocôndria com membrana dupla:
a interna, de origem bacteriana, e
a externa, de origem celular.
A membrana bacteriana passou a
formar dobras: as cristas mitocondriais.
Descrição de imagem: a figura é uma ilustração demonstrando 
como, possivelmente, aconteceu a Teoria da Endossimbiose. Nela, 
é possível observar bactérias primitivas aeróbias com membrana e 
cápsula e formato oval (preenchido de amarelo) sendo fagocitadas 
por células eucariontes (de formato irregular, preenchida pela cor 
rosa, com um núcleo visível em seu interior, representado em 
marrom) anaeróbios. Ou seja, as anaeróbias envolvem as aeró-
bias com sua membrana. Porém essa bactéria fagocitada não foi 
digerida e, na parte inferior da imagem, vemos a célula eucarionte 
anaeróbia com as mitocôndrias originadas pela bactéria aeróbia 
em seu citoplasma. Essas mitocôndrias têm formato oval e pos-
suem duas membranas, sendo a mais externa um resquício da 
membrana plasmática da célula que a fagocitou. E a mais interna 
possui pregas, onde ocorre a respiração celular.
Figura 2 - Esquema da Teoria da Endossimbiose mostrando como 
as bactérias anaeróbias foram fagocitadas por células eucarion-
tes e formaram organelas 
Fonte: Junqueira e Carneiro (2013, p. 13).
Ainda que os vírus não sejam considerados seres 
vivos, apresentam grande importância em nosso 
cotidiano. Por infectarem de animais, plantas e até 
bactérias, é importante que se conheça como eles 
funcionam e as principais doenças que eles podem 
causar. Atualmente, os vírus estão sendo utilizados 
para o tratamento de algumas doenças, mas como 
isso é possível? Acesse o QR code e ouça o nosso 
Podcast desta unidade. Nele, você conhecerá como 
os vírus invadem as células, são replicados por elas 
e causam tantos danos ao organismo parasitado, e 
também entenderá como a ciência está utilizando 
esses parasitas a nosso favor.
 15
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Como Helena percebeu, existem diferentes tipos de cé-
lulas, e elas podem mesmo variar em vários aspectos, 
como: tamanho, formato, necessidade química e função. 
Com a microscopia eletrônica, podemos dividir as célu-
las em dois grupos: procariontes e eucariontes. Esta di-
visão é realizada de acordo com a complexidade nuclear, 
sendo as células procariontes as que não apresentam um 
envoltório no material genético, enquanto as células eu-
cariontes têm um núcleo bem definido, com um envol-
tório nuclear separando os cromossomos do citoplasma. 
Porém, além da estrutura nuclear, existem outras dife-
renças entre elas, que veremos a seguir (JUNQUEIRA; 
CARNEIRO, 2013).
As células procariontes apresentam poucas mem-
branas, sendo que, em geral, a única membrana que elas 
possuem é a plasmática. Entre os seres vivos procariotas 
estão as bactérias (incluindo as cianofíceas, conhecidas 
como algas azuis). A célula procarionte (Figura 3), mais 
estudada é da bactéria Escherichia coli, por apresentar 
uma estrutura simples e rápida multiplicação, o que faci-
lita sua análise (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Os vírus são considerados seres vivos? Não! 
Eles são parasitas intracelulares obrigatórios, 
porque não possuem a estrutura necessária 
para se multiplicar e formar novos vírus e, para 
isso utilizam células hospedeiras. Mesmo que 
eles tenham uma estrutura envolvida por um 
envelope viral e material genético próprio.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/12424
16 
 
O citoplasma dos procariontes não apresenta compartimentos como as organelas dos eucariontes. As bactérias pos-
suem polirribossomos, que são moléculas de RNA mensageiro ligadas a ribossomos, além de dois ou mais cromosso-
mos idênticos e circulares. Esses cromossomos ficam em regiões chamadas nucleoide, em geral, presos à membrana 
plasmática. Em alguns casos, a membrana plasmática pode se invaginar, formando mesossomos. Alémdisso, no caso 
das bactérias fotossintetizantes, existem algumas membranas paralelas entre si que são associadas à clorofila, onde 
acontece a fotossíntese (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Outra diferença com relação às células eucariontes é que as células procariontes não possuem citoesqueleto, en-
quanto nos eucariontes esta estrutura é responsável pelo formato e por movimentos celulares. Então, como as células 
procariontes possuem um formato? Seu formato simples é mantido pela parede celular, que é rígida, formada por 
proteínas e glicosaminoglicanas e tem a função de proteção (ALBERTS et al., 2017).
Como vimos, a grande diferença entre as células procariontes e eucariontes é que as células eucariontes (Fi-
gura 4) apresentam compartimentos internos membranosos separando os diversos processos metabólicos. Além 
de aumentar sua eficiência metabólica, esta separação permite que a célula aumente de tamanho sem prejudicar 
seu funcionamento. Essas células podem ser divididas em duas regiões morfologicamente diferentes: o citoplasma 
envolvido pela membrana plasmática e o núcleo envolvido pelo envoltório nuclear, porém há uma troca constante 
de moléculas entre elas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
cílio
ribossomo
cápsula
parede celular
�agelo
nucleóide (DNA)
membrana cellular
Descrição de imagem: a figura é uma ilustração de uma bactéria com as principais estruturas que os seres procariontes apresentam. Essa bactéria 
tem formato de bastão e é envolvida externamente pela parede celular. Na parede celular, podem ser encontrados pelos, que são estruturas 
finas e alongadas, ao longo de toda a parede. Em uma de suas extremidades, também observamos um único flagelo que também é alongado, 
porém é muito maior que os pelos. No interior da parede, observamos a membrana plasmática. Dentro da membrana, temos o nucleoide, que é 
uma região contendo o material genético da bactéria (DNA). Esse DNA, na imagem, é formado por fitas que se enrolam em si mesmas, formando 
um emaranhado. Além disso, ao longo de todo o citoplasma (representado pela cor verde) da bactéria, encontramos estruturas arredondadas 
em tons de verde mais claro, representando os ribossomos. 
Figura 3 - Ilustração de uma bactéria
 17
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Nele, podemos observar que a célula eucarionte é se-
parada do meio por uma membrana plasmática e pos-
sui compartimentos internos também divididos por 
membrana, que são chamados de organelas. Além das 
organelas, o núcleo também apresenta um envoltório 
nuclear que o delimita e separa do citosol. Cada uma 
dessas organelas apresenta um formato e uma função 
específicos. Como podemos observar, o retículo endo-
plasmático rugoso é acoplado ao núcleo e tem a função 
de armazenar as proteínas secretadas. As vesículas de 
Golgi processam e modificam essas proteínas secre-
tadas, enquanto as mitocôndrias geram energia, os li-
sossomos fazem a digestão celular, os peroxissomos 
Descrição de imagem: na imagem, é possível observar uma célula real que foi observada no microscópio eletrônico e fotografaram. Essa célula 
é disforme e, abaixo dela, vemos a escala de tamanho em micrômetros. Em seu interior, podemos observar o núcleo ocupando grande parte do 
citoplasma. Além disso, distribuídos no citosol estão lisossomos que apresentam formato ovalado, maior e mais escuro, as mitocôndrias com 
formato arredondado. As cisternas alongadas do retículo endoplasmático se distribuem por grande parte do citoplasma, enquanto que as vesículas 
de Golgi são pequenas e arredondadas. No lado direito da figura (b), temos a ilustração de um leucócito, uma célula encontrada no plasma. Ele 
também apresenta uma membrana de formato disforme. Essa ilustração apresenta a membrana plasmática delimitando toda a célula. Em seu 
interior, observamos o núcleo celular com formato arredondado e sua membrana continua com o retículo endoplasmático, que tem formato 
de câmaras alongadas ao redor de todo o núcleo. Além disso, no citoplasma, observamos o aparelho de Golgi com formato de bastão e, em sua 
extremidade, as vesículas arredondadas que se desprenderam. Temos, também, a ilustração de mitocôndrias com formato alongado e uma dupla 
parede, sendo que a mais interna apresenta pregas. No citoplasma, ainda encontramos peroxissomos e lisossomos com formato arredondado 
e pequenas enzimas em seu interior, representadas por círculos, bem como diversas vesículas secretoras arredondadas dispersas no citosol.
Figura 4 - (a) Micrografia ao microscópio eletrônico de uma célula eucarionte; (b) Diagrama de um leucócito 
Fonte: adaptado de Lodish et al. (2014).
processam moléculas utilizando oxigênio e as vesículas 
secretoras transportam materiais celulares até a mem-
brana celular e os secretam.
As principais organelas encontradas nas células 
eucariontes são: retículo endoplasmático (liso e ru-
goso), complexo de Golgi, lisossomos, peroxissomos, 
mitocôndrias e cloroplastos. O conceito de organelas 
ainda não é bem definido, já que alguns autores defen-
dem que organelas são apenas estruturas envoltas por 
membrana plasmática, como as mitocôndrias, enquan-
to outros dizem que organelas são todas as estruturas 
intracelulares, envoltas por membrana, ou não, como 
os centrossomos (NELSON; COX, 2017).
Núcleo
Membrana nuclear
Núcleo
Membrana plasmática
Vesículas de GolgiVesículas de Golgi
Mitocôndria
Mitocôndria
Peroxissomo
LisossomoLisossomo
Vesícula secretoraRetículo 
endoplasmático rugoso
Retículo endoplasmático 
(A) (B)
18 
 
Estas organelas se localizam no citoplasma e são envoltas por uma matriz citoplasmática ou citosol, que contém 
água, íons variados, aminoácidos, precursores de ácidos nucleicos e enzimas. Nele, também estão localizadas microfi-
brilas de actina e microtúbulos de tubulina, que se modificam de forma dinâmica, alterando o citoplasma de forma a 
ficar mais ou menos fluido. Além disso, no citoplasma, também se localizam depósitos de substâncias, como grânulos 
de glicogênio e gotículas lipídicas (NELSON; COX, 2017).
O retículo endoplasmático (RE) está presente em todas as células eucariontes. A membrana do RE é contínua 
ao envoltório nuclear e ocupa grande parte do citoplasma. Ele é formado por uma rede de membranas que formam 
o que são chamados de cisternas, lúmen ou luz, uma rede de cavidades que se comunicam entre si. Existem dois 
tipos de RE: o retículo endoplasmático liso, ou agranular (REL ou REA), e o retículo endoplasmático rugoso, ou 
granular, (RER ou REG) (ALBERTS et al., 2017).
 19
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
O REL não contém ribossomos e tem o formato 
de vesículas globulares ou túbulos contorcidos. É na 
membrana do REL que ocorre a síntese da maioria 
dos lipídios que formam a membrana celular, como os 
fosfolipídeos e o colesterol. Além disso, o REL também 
participa da desintoxicação do organismo, convertendo 
substâncias tóxicas em substâncias inócuas ou de fácil 
excreção (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Já o RER 
apresenta muitos polirribossomos acoplados em mem-
brana, onde ocorre a síntese proteica celular. Em geral, 
é constituído por lâminas achatadas paralelas entre si. 
A dilatação de suas cavidades varia de acordo com o 
estado funcional da célula. Quando as cadeias polipep-
tídicas são sintetizadas pelos polirribossomos, são des-
locadas para as cisternas durante a tradução. Quando 
termina a síntese das proteínas, elas são armazenadas 
em vesículas que irão transportá-las até seu local de 
destino (ALBERTS et al., 2017).
O complexo de Golgi foi descrito, em 1898, por 
Camilo Golgi, de onde veio o nome desta organela. Sua 
estrutura apresenta vários compartimentos sequenciais 
revestidos por membrana, como sacos membranosos 
empilhados, chamados de cisternas do complexo de 
Golgi. As vesículas transportadoras observadas nessa 
organela fazem o transporte de moléculas tanto interna-
mente ao complexo de Golgi, quanto do RE até o com-
plexo de Golgi (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
As proteínas que estão em processo de síntese pas-
sam por diversos sáculos golgianos ondesofrem modi-
ficações até saírem do complexo de Golgi por vesículas. 
Essas modificações que acontecem nas proteínas são 
fundamentais para garantir a variedade de proteínas 
existentes na célula. Ou seja, essa organela tem a função 
de armazenamento, modificação e exportação de molé-
culas (ALBERTS et al., 2017).
Os lisossomos são organelas que possuem um 
interior ácido com muitas enzimas hidrolíticas. Essas 
enzimas hidrolases rompem moléculas e acrescentam 
átomos da molécula de água. Os lisossomos, que variam 
muito em forma e tamanho, constituem um depósito 
de enzimas que são utilizadas na digestão de moléculas 
assimiladas por fagocitose, pinocitose ou moléculas da 
própria célula (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Os peroxissomos são organelas que possuem en-
zimas oxidativas que transferem átomos de hidrogênio 
para o oxigênio, de acordo com a seguinte reação:
RH2 + O2 → R + H2O2
Além disso, os peroxissomos apresentam a maior con-
centração de catalase celular, uma enzima que conver-
te peróxido de hidrogênio (H2O2) em água e oxigênio, 
importante para transformar o H2O2 da reação anterior, 
que é tóxico, em produtos que a célula possa utilizar 
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Agora falaremos das organelas relacionadas à pro-
dução de energia na célula. A primeira delas é a mi-
tocôndria, uma organela arredondada ou alongada, 
constituída por duas membranas com um DNA circular 
próprio. Ela é envolta por duas membranas, sendo que a 
mais interna é pregueada, formando “prateleiras” em seu 
interior. É na mitocôndria que acontece a transformação 
da glicose e de ácidos graxos em uma molécula de ener-
gia que a célula consegue utilizar, chamada de adenosi-
na-trifosfato (ATP) (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). 
Nas próximas unidades, estudaremos, detalhadamente, 
este processo chamado de respiração celular.
Os cloroplastos estão presentes apenas em célu-
las vegetais e são os mais importantes entre os plastos, 
que são organelas com duas membranas e um genoma 
20 
 
próprio, assim como as mitocôndrias, sendo classificados de acordo 
com a cor e a função. No caso dos cloroplastos, são um tipo de cromo-
plastos contendo clorofila e outros pigmentos relacionados à fotos-
síntese. Eles são extremamente importantes para as células vegetais, 
porque retiram carbono da molécula de dióxido de carbono do ar e o 
incorporam em suas próprias substâncias, liberando oxigênio da cé-
lula. Entretanto esse processo ocorre apenas na presença de luz, que é 
absorvida pela clorofila. A luz excita a clorofila, que libera energia que 
pode ser capturada por moléculas químicas, processo esse chamado 
de fotossíntese (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Pensando, agora, na parte estrutural das células, começaremos 
falando do citoesqueleto. Muitas organelas têm local definido, e 
algumas células apresentam um formato regular com longos pro-
longamentos, como os neurônios. Tudo isso acontece devido ao ci-
toesqueleto. Essa estrutura teria como função dar um suporte para 
a célula, mantendo sua forma e a posição dos seus componentes. O 
citoesqueleto é formado, basicamente, por microtúbulos, filamentos 
de actina e filamentos intermediários. Os microtúbulos e os filamen-
tos de actina participam dos movimentos da célula e do desloca-
mento de partículas em seu interior (ALBERTS et al., 2017).
A membrana plasmática é a parte mais externa do citoplasma, 
sendo composta por uma bicamada fosfolipídica onde estão inseri-
das proteínas e outras moléculas. Ela tem como função separar o ci-
toplasma do meio extracelular, além de delimitar a célula e controlar 
a passagem de substâncias entre o meio intra e o meio extracelular. 
Na sua face externa, ela possui glicocálice, que são projeções da parte 
mais externa da membrana (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
A parede celular é uma estrutura rígida ao redor da membra-
na celular, sendo um fator de distinção entre as células animais que 
não possuem essa estrutura e as células vegetais. A parede celular tem 
como funções a proteção do citoplasma e a manutenção do formato 
celular, ela é a matriz extracelular das células vegetais, que é secretada 
como uma camada organizada, espessa e rígida. A mobilidade das 
células vegetais é impedida pela parede celular, mas ela participa da 
interação com outras células, por meio de poros (Figura 5). Além 
disso, ela influencia, também, no crescimento, na nutrição, na repro-
dução e na defesa da célula (ALBERTS et al., 2017).
Descrição da Imagem: na figura, podemos observar uma célula vegetal e todas as estruturas que a compõem. Externamente, temos uma 
parede celular com formato hexagonal. Nessa parede, há perfurações chamadas de poros do plasmodesmo. Internamente à parede, ob-
servamos a membrana plasmática também em formato hexagonal acompanhando a parede. Dentro da membrana, temos o citoplasma. 
No citoplasma, observamos o núcleo grande e de formato arredondado. Dentro do núcleo, temos uma estrutura esférica representando 
o nucléolo. No envoltório nuclear, que envolve todo o núcleo, temos poros, que são pequenos dutos para a troca de substâncias entre o 
núcleo e o citosol. O envoltório nuclear tem continuidade no retículo endoplasmático rugoso, com estrutura alongada, formando câmaras 
interligadas entre si e ribossomos arredondados aderidos à sua membrana. Também temos o retículo endoplasmático liso sem ribosso-
mos em sua membrana, formado por um grande tubo enrolado em si mesmo. Nessa ilustração, também observamos um grande vacúolo 
com formato alongado. As mitocôndrias apresentam formato ovalado, com uma dupla membrana, sendo que a membrana mais interna 
apresenta pregas. Já o cloroplasto é ovalado, mas, em seu interior, existem estruturas arredondadas empilhadas. O aparelho de Golgi é 
formado por câmaras alongadas paralelas entre si. No citoplasma, existem pequenas esferas espalhadas representando ribossomos livres 
e esferas um pouco maiores representando gotas lipídicas. Além disso, encontramos filamentos dispersos representando os microtúbulos 
e os microfilamentos. Ainda no interior do citoplasma, existem estruturas arredondadas com esferas em seu interior, representando os 
peroxissomos, estruturas arredondadas, representando os amiloplastos, uma estrutura em espiral, representando o proteossomo, e uma 
estrutura disforme, representando os endossomos.
Figura 5 - Esquema representativo de uma célula vegetal / Fonte: Junqueira e Carneiro (2013. p. 257).
Cloroplasto
Peroxissomo
Núcleo Amioplasto
Proteossomo
Endossomo precoce
Endossomo tardo
Retículo 
endoplasmático liso
Nucléolo
Retículo 
endoplasmático
 rugoso
Canal do plasmodesmo
 com desmotúbulo
Envelope nuclear
Membrana plasmática
Parede da célula vizinha
Poro do 
plasmodesmo
Parede
 primária
Ribossomos
 aderidos
Vacúolo
Ribossomos livres
Tonoplasto
Gota lipídica
Poro nuclear
Mitocôndria
Espaço intercelular
Complexo de Golgi
Micro�lamentos
Microtúbulos
Vesículas cobertas
 21
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
22 
 
Com o surgimento das células eucariontes e a otimização do seu metabolismo, foi possível que não só as células 
apresentassem um tamanho maior como também se unissem a outras células e formassem indivíduos pluricelulares. 
Quando mais de uma célula forma um indivíduo, ao redor delas existe a matriz extracelular que envolve as células 
e, nela, podem ocorrer trocas de substâncias entre as células (LODISH et al., 2014).
Outra dúvida de Helena é sobre a composição das células. De que forma as células são formadas? Os componentes 
químicos que constituem as células são divididos em inorgânicos (Água e minerais) e orgânicos (Proteínas, carboidra-
tos, lipídeos e ácidos nucleicos). Com isso, é possível observar que, mesmo a célula sendo um sistema muito complexo, 
é formada por elementos químicos e, por isso, obedece às leis da química e da física (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
As moléculas que compõem as células são as mesmas 
moléculas que formam os seres inanimados. Entretan-
to, como nós vimos anteriormente, essas moléculas se 
arranjaram de maneira a formara complexa estrutura 
celular. Podemos observar isso porque cerca de 99% da 
célula são formados por átomos de hidrogênio, carbono, 
oxigênio e nitrogênio. Enquanto, nos seres inanimados 
da crosta terrestre, os elementos mais frequentes são: 
oxigênio, silício, alumínio e sódio. A grande diferença 
é que, nas células, sem considerar a água, há uma pre-
dominância de moléculas com carbono, enquanto esse 
é um átomo bem pouco frequente na crosta terrestre, o 
que indica que os compostos de carbono são mais ade-
quados à vida (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
As moléculas inorgânicas que compõem a célula 
são aquelas que não possuem átomos de carbono em sua 
composição, mais especificamente a água e os minerais. 
Além de a vida ter iniciado no oceano, ou seja, a célula 
foi formada na água, as reações metabólicas que ocor-
rem no interior da célula também acontecem em um 
meio aquoso, sendo assim, a vida depende de proprieda-
des químicas da água (ALBERTS et al., 2017).
A molécula de água (H2O) é a mais abundan-
te em uma célula. Ela não só preenche os espaços da 
célula, como também seus íons interagem e influenciam 
muito na configuração e nas propriedades biológicas das 
macromoléculas. A água tem ligações covalentes ligando 
os átomos de hidrogênio (H) ao átomo de oxigênio (O). 
Essas ligações são polares, porque o oxigênio atrai forte-
mente elétrons, o que faz com que a molécula seja posi-
tiva no lado dos hidrogênios, e negativa no lado do oxi-
gênio, formando, assim, um dipolo. Esse dipolo confere 
à água a propriedade de ser um dos melhores solventes 
existentes (Figura 6) (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Descrição da Imagem: podemos observar, na figura, que, na letra (a), uma representação do dipolo da água. A figura mostra uma pirâmide 
com um círculo em seu interior representando o átomo de oxigênio. Esse átomo tem ligações com todos os vértices da pirâmide, e cada um 
desses vértices representa um átomo de hidrogênio. E na figura da letra (b), temos uma ilustração da forma tridimensional da molécula de 
água. Nela, observamos o átomo de oxigênio representado por um grande círculo e dois átomos de hidrogênio abaixo desse oxigênio, também 
representados por círculos, que se entrelaçam com o círculo de oxigênio. No interior dessa imagem, temos o oxigênio ligado a dois hidrogênios 
e a angulação entre os dois hidrogênios é evidenciada na imagem por uma flecha entre esses dois átomos, que é de 104,9º. Além disso, há uma 
régua mostrando a distância entre o átomo de oxigênio e o átomo de hidrogênio, que é de 0,1 nanômetros.
Figura 6 - (a) Esquema representando o dipolo da molécula de água, (b) Modelo tridimensional da molécula de água 
Fonte: Junqueira e Carneiro (2013. p. 43).
H
+
+
-
-
H
H H
0,1 nm
104,9°
a) b)
 23
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Os polímeros encontrados na célula possuem características baseadas em sua interação com a água. As moléculas, que 
são polares, interagem com a água, ou seja, se dissolvem em água, por isso, são chamadas de hidrofílicas. Já as molé-
culas apolares não interagem com a água, sendo chamadas de hidrofóbicas. Como é o caso da membrana plasmática, 
por exemplo, que possui uma parte polar que interage com água e fica voltada para a matriz extracelular e o citosol, 
que apresentam grande quantidade de água em sua composição. Enquanto a parte das duas outras extremidades, que 
são hidrofóbicas formadas por lipídios, se voltam para elas mesmas, formando uma bicamada, já que essa região não 
interage com o citosol e a matriz extracelular pela grande quantidade de água nessas regiões. E foram essas proprieda-
des relacionadas à interação com a água que deu origem à bicamada da membrana, porque ela se dobrou para que as 
partes hidrofóbicas não tivessem contato com a água (ARENDT et al., 2016).
Ainda existem a moléculas anfipáticas, formadas por uma longa cadeia em que uma região é hidrofílica e interage 
com água e compostos hidrofílicos, enquanto outra região da mesma molécula é hidrofóbica e interage com outras mo-
léculas hidrofóbicas. As moléculas anfipáticas são de grande importância e estão muito presentes nas células, especial-
mente na membrana celular (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Ao contrário da água, os sais minerais são necessários 
em pequenas quantidades pela célula. Ainda assim, eles possuem funções diversas na célula, por exemplo, eles auxiliam 
na manutenção do equilíbrio osmótico, no transporte de substância pela membrana e no processo de respiração celular. 
Descrição da Imagem: a figura apresenta o modelo da estrutura tridimensional de algumas proteínas. Elas estão na mesma escala de tamanho 
para que seja possível fazer uma comparação entre as moléculas. As proteínas são representadas pela união de diversas esferas que, juntas, têm 
formatos diferentes. A glutamina-sintetase é a maior de todas as proteínas representadas na imagem e tem um formato com seis hélices unidas. 
A insulina é pequena e tem um formato disforme. A hemoglobina é pouco maior que a insulina e é arredondada. A imunoglobulina é grande 
e tem três extremidades arredondadas. A bicamada lipídica se parece com um paralelepípedo, tendo várias faces mais planas. Já a adenilato-
cinase tem um formato de ferradura, com o tamanho aproximado da hemoglobina. Na parte superior da imagem, temos a molécula de DNA, 
que é formada por uma hélice de duas fitas diferentes, que deixa a molécula grande e alongada. Enquanto a molécula de RNA representada é 
formada pela hélice de apenas uma fita.
Figura 7 - Modelos ilustrativos da estrutura tridimensional de algumas proteínas em mesma escala / Fonte: Lodish et al. (2014, p. 6).
24 
 
As células retiram os sais minerais dos alimentos e, quando dissolvidos em água, eles se tornam íons, e é na forma 
de íons que eles atuam na célula. Os principais sais minerais encontrados nos seres vivos, especialmente nos animais, 
são: cálcio, ferro, flúor, fósforo, iodo, magnésio, potássio e sódio. Cada um deles atua de maneira diferente, com fun-
ções variadas, por exemplo, atuam no metabolismo, no transporte de moléculas pela membrana celular e no controle 
da concentração de moléculas no interior da célula.
As moléculas orgânicas que formam a célula são aquelas que apresentam Carbono em sua estrutura, entre 
elas estão as proteínas, os carboidratos, os lipídios e os ácidos nucleicos (LODISH et al., 2014). As proteínas são as 
macromoléculas mais abundantes e mais utilizadas na maquinaria celular. As próprias células formam proteínas 
por meio do agrupamento de 20 aminoácidos em uma cadeia linear, contendo de 100 a 1000 aminoácidos unidos 
por ligações peptídicas. Por isso, são consideradas polímeros de aminoácidos (Figura 7) (JUNQUEIRA; CARNEI-
RO, 2013; LODISH et al., 2014).
Glutamina-sintetase
Molécula de DNA Molécula de RNA
Adenilato-
cinaseInsulina
Hemoglobina Imunoglobina Bicamada lipídica
 25
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
O que confere às proteínas suas particularidades é o do-
bramento tridimensional a que essa cadeia linear é sub-
metida, durante sua polimerização. Mas você já imaginou 
várias proteínas sendo produzidas ao mesmo tempo no 
citoplasma? Para que ocorra a formação e o dobramento 
correto das proteínas, as moléculas de proteína chama-
das chaperonas se unem às cadeias polipeptídicas que 
estão sendo formadas e só se separam quando a proteína 
já estiver devidamente formada. Além disso, as chapero-
nas também desfazem agregações erradas de proteínas e 
eliminam, por hidrólise, as moléculas proteicas que não 
estão corretas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
A sequência de aminoácidos está diretamente relacio-
nada com a forma tridimensional e o papel biológico das 
proteínas. É importante que se conheça as proteínas em sua 
configuração nativa, que é a forma tridimensional que 
elas se encontram no interior da célula, pois é dessa forma 
que elas atuam (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). As fun-
ções das proteínas são as mais diversas em uma célula. As 
enzimas, por exemplo, são um tipo de proteína que acele-
ra (catalisa) reações químicas,como a síntese de proteínas 
ou de macromoléculas, como DNA e RNA. Além disso, as 
proteínas podem servir como componentes estruturais da 
célula no citoesqueleto, podem fornecer energia para mo-
vimentação de pequenas estruturas celulares como os cro-
mossomos ou até para uma célula inteira, podem formar 
partes da matriz extracelular (LODISH et al., 2014).
As proteínas podem também atuar como sensores 
por meio da mudança de sua configuração quando a 
temperatura oscila. Na membrana plasmática, exis-
tem proteínas que transportam moléculas de um lado 
a outro da membrana. Elas podem também ser hor-
mônios ou receptores de hormônios, bem como atu-
ar ativando ou desativando genes no DNA (LODISH 
et al., 2014). Quanto à classificação, existem dois tipos 
básicos de proteínas: as proteínas simples, compostas 
apenas por aminoácidos, e as proteínas conjugadas, 
que apresentam uma parte não protéica chamada gru-
po prostético. Entre as proteínas conjugadas estão as 
nucleoproteínas (com uma parte de ácidos nucleicos), 
as glicoproteínas (com grupo prostético contendo po-
lissacarídeos), as lipoproteínas (Com lipídeos), entre 
outros tipos que são denominados de acordo com o 
grupo prostético (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
As enzimas são um tipo de proteínas responsável 
por acelerar, intensamente, algumas reações químicas, 
tanto de síntese quanto de degradação de moléculas. Isso 
confere a elas o título de catalisadoras de reação, sendo 
elas as principais responsáveis pela eficiência da maqui-
naria celular. Além de otimizarem o tempo da reação, 
as enzimas também otimizam os produtos produzidos, 
porque, no final das reações, é gerado apenas o produto 
desejado, útil às células, diferente de reações realizadas 
em laboratório, sem enzimas que geram subprodutos 
que não seriam utilizados pela célula, e a concentração 
desses produtos no meio intracelular prejudicaria o me-
tabolismo (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Os carboidratos são polissacarídeos que com-
põem reservas nutritivas. As moléculas de polissaca-
rídeos podem ser constituídas apenas por um tipo de 
monossacarídeos, como é o caso do amido e do glico-
gênio constituídos apenas de D-glicose, chamados de 
polissacarídeos simples ou homopolímeros. En-
quanto outros carboidratos podem ser constituídos 
por mais de um monossacarídeo, chamados de polis-
sacarídeos complexos ou heteropolímeros, que são 
menos frequentes (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Os polissacarídeos podem ter função de reserva 
nutritiva, que a célula utiliza em caso de necessidade 
metabólica. O glicogênio é um exemplo de polissaca-
rídeo de reserva nas células animais, e o amido nas cé-
lulas vegetais. Também apresentam função estrutural 
e informacional, localizados na superfície externa da 
membrana celular (LODISH et al., 2014).
26 
 
O glicogênio fica armazenado em grânulos, no interior das células. Além do glicogê-
nio, esses grânulos também contêm enzimas que realizam a síntese e a despolimerização do 
glicogênio. Isso acontece quando há um excesso de D-glicose na célula, que é acoplada à ex-
tremidade da molécula de glicogênio. No caso de a célula precisar de energia, as moléculas 
de D-glicose são liberadas por atividade enzimática e utilizadas no metabolismo da célula 
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
O amido é uma reserva energética da célula vegetal composto apenas por D-gli-
cose, ao contrário do glicogênio que é armazenado na célula animal. As duas partes 
do amido são: a amilose (Polímero linear) e a amilopectina (Polímero ramificado) 
(ARENDT et al., 2016). Os lipídios são compostos de carbono extraídos de células e 
tecidos por solventes orgânicos não polares. Portanto, são definidos de acordo com a 
solubilidade em solventes, e não com relação à sua estrutura (ARENDT et al., 2016).
A classificação dos lipídeos é feita de acordo com suas principais funções em: lipí-
dios de reserva nutritiva e lipídeos estruturais. As reservas nutritivas de lipídeos são 
compostas principalmente por triacilglicerois (Triglicerídeos), que são formados por 
ácidos graxos e glicerol. Essas moléculas são formadas pela adição de um ácido graxo por 
vez, por meio de ligações ésteres, formadas pela remoção de água. A principal função dos 
triglicerídeos é de reserva energética, mas também tem função estrutural e podem atuar 
como isolante térmico em animais (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Nos animais, os triglicerídeos podem ser encontrados na forma de gorduras, trigli-
cerídeos com muitos ácidos graxos saturados, que são sólidos ou semissólidos à tempe-
ratura ambiente. Enquanto nas plantas os triglicerídeos são os óleos vegetais, na maioria 
das vezes, líquidos (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Os lipídios estruturais fazem parte de todas as membranas celulares tanto da mem-
brana plasmática quanto das membranas que formam as organelas, sendo denomi-
nados fosfolipídeos (Figura 8), e muitas propriedades que essas membranas têm são 
devido aos seus lipídios. Esses tipos de lipídios são mais complexos que o de reserva, 
apresentando uma grande cadeia apolar com uma extremidade polar. A extremidade 
polar interage com a água, portanto, é hidrofílica, enquanto que toda a cadeia apolar é 
hidrofóbica. Além dos fosfolipídeos, o colesterol e os glicolipídeos também são lipídios 
estruturais que fazem parte da membrana celular (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Descrição da Imagem: a figura mostra o modelo proposto pelos pesquisadores James Watson e Francis Crick de como seria a estrutura tridimensional 
da molécula de DNA. Nele, podemos observar que o DNA é composto por uma dupla hélice. Essas fitas são formadas por nucleotídeos que unem 
as fitas de maneira pareada. Esses nucleotídeos são formados por cores diferentes destacadas na imagem, sendo adenina amarelo, guanina roxo, 
timina laranja e citosina azul; abaixo da dupla hélice do DNA está representada a legenda com quadrados contendo a inicial de cada nucleotídeo 
e sua respectiva cor representativa. No lado direito da imagem, essas fitas parentais são separadas, como acontece no processo de transcrição. 
Cada uma das fitas, então, forma uma nova fita de DNA, que se une à fita parental, formando uma dupla-hélice, e são chamadas de fitas-filhas.
Descrição da Imagem: a figura apresenta, à esquerda, o esquema de um fosfolipídio que compõe a membrana plasmática. Podemos observar 
que ele é composto por uma cabeça hidrofílica arredondada, chamada de grupo apical, e duas caudas (em forma de filamento grosso) alongadas 
hidrofóbicas. Também está representada na imagem, à extrema esquerda, a composição molecular dos fosfolipídeos, que possuem um grupo 
polar ligado ao fosfato, que se liga ao glicerol e o glicerol se liga às duas cadeias de ácido graxo. À direita da figura, podemos observar a repre-
sentação de uma bicamada fosfolipídica da membrana celular em que a parte arredondada hidrofílica reveste a parede tanto a parte superior 
quanto inferior e as caudas dos fosfolipídeos estão voltadas para o interior da parede, formando uma dupla camada. 
Figura 8 - Estrutura do fosfolipídeo à esquerda e da bicamada fosfolipídica da membrana plasmática à direita 
Fonte: Lodish et al. (2014, p. 34).
Figura 9 - Modelo da dupla hélice de DNA proposto por Watson e Crick / Fonte: Lodish et al. (2014, p. 7).
 27
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Os ácidos nucleicos são as moléculas da célula mais conhecidas popularmente. Quem nunca ouviu falar de DNA? O 
ácido desoxirribonucleico (DNA) tem grande importância, já que é responsável pela hereditariedade, transmitindo 
as características de um indivíduo por gerações. O modelo do DNA proposto por James Watson e Francis Crick, em 
1953, e até hoje é o mais aceito na comunidade científica (Figura 9) (ARENDT et al., 2016).
C O C O
Grupo polar
Fosfato
Glicerol
Fosfolipídeo
Grupo apical
hidrofílico
Cauda
hidrofóbica
de ácido graxo
Bicamada fosfolipídica
Nucleotídeo (T)
Fitas
 parentais
Fitas-�lhas
A G T C
28 
 
Neste modelo, o DNA é formado por duas fitas de mo-
nômeros chamados nucleotídeos, que se enrolamem 
forma de hélice em um eixo comum. Esses nucleotídeos 
são: adenina, timina, citosina e guanina. Os nucleotídeos 
são também conhecidos como bases por terem bases or-
gânicas cíclicas em sua estrutura. Para formação da fita, 
esses nucleotídeos se unem em pares específicos, a ade-
nina se liga apenas com a timina, assim como a guanina 
se liga apenas com a citosina. Esta complementaridade 
das fitas é tão forte que, em condições ideais, quando 
uma dupla fita de DNA é separada, ela tende a se unir, 
espontaneamente (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
A informação genética constante no DNA se dá pela 
sequência de nucleotídeos em uma fita. O DNA possui 
sequências específicas de bases nitrogenadas que co-
dificam proteínas, e essas sequências são chamadas de 
genes. Esses funcionam como uma receita para a pro-
dução de proteínas, possuem uma região codificadora, 
que determina a sequência de aminoácidos de uma 
proteína e uma região reguladora que liga proteínas es-
pecíficas, além de indicar quando e em quais células a 
proteína será sintetizada (LODISH et al., 2014). Essa re-
gião reguladora é importante porque, em um indivíduo 
pluricelular, nem todas as células precisam das mesmas 
proteínas, então, a célula sintetiza apenas as proteínas 
necessárias para desempenhar suas funções.
A quantidade de genes varia entre as espécies, sen-
do que uma bactéria pode ter alguns milhares de genes, 
enquanto os seres humanos possuem, aproximadamen-
te, 21.077 genes. As bactérias, por exemplo, apresentam 
genes que codificam proteínas, e esses mesmos genes 
existem em todos os outros seres vivos, como no metabo-
lismo da glicose. Isso demonstra que esses genes se con-
servaram ao longo da evolução (LODISH et al., 2014). 
Esta manutenção de características genéticas em di-
ferentes grupos de seres vivos permite que os processos 
celulares sejam estudados em seres mais simples, como 
as bactérias, mas este estudo ajuda a entender muitos 
processos que se conservaram ao longo do tempo. Um 
exemplo disso é o estudo da divisão celular em levedu-
ras que têm repercussões no entendimento de doenças 
humanas, como o câncer (LODISH et al., 2014). Mas é 
claro que não é possível transpor tudo o que acontece 
em um organismo simples para organismos mais com-
plexos. O interessante é que a compreensão de organis-
mos simples auxilia na compreensão do funcionamento 
de seres mais complexos.
O ácido ribonucléico (RNA) é um outro tipo de 
ácido nucleico que possui diferentes funções. O RNA 
é formado apenas de uma fita de bases nitrogenadas, o 
que chamamos de fita simples, que também é compos-
ta por bases nitrogenadas, entretanto, a adenina se liga 
à base uracila, enquanto a citosina continua se ligan-
do à guanina (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Para 
que um gene seja codificado em proteínas, acontece o 
processo de síntese proteica, que envolve duas etapas 
básicas. A primeira etapa do processo é a transcrição, 
em que se copia a região codificadora de um gene, for-
mando um RNA mensageiro (mRNA), sendo que esse 
processo é catalisado pela enzima RNA polimerase. O 
mRNA é, basicamente, a cópia de determinado gene. O 
que seria, basicamente, uma receita para a confecção da 
proteína (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Nas células eucariontes, a continuação deste processo 
é a transformação do mRNA em uma molécula de RNA 
menor, que é transportada por envoltório nuclear até o 
citoplasma. No citoplasma, acontece a segunda etapa da 
síntese de proteínas chamada de tradução. Nessa etapa, os 
ribossomos, que são compostos por RNA e proteínas, reú-
nem aminoácidos, os organizam exatamente na sequência 
estipulada pelo mRNA, de acordo com o código genético, 
formando, assim, as proteínas (LODISH et al., 2014).
As proteínas são moléculas muito abundantes 
na célula, devido à sua grande importância em 
diversas funções. Por isso, a síntese proteica 
é um processo fundamental para a célula. Esse 
processo se inicia com a transcrição no núcleo 
da célula quando o DNA é copiado, formando 
uma receita de como deverá ser feita a proteí-
na. Em seguida, no citoplasma, é realizada a 
tradução, em que os aminoácidos que formam 
a proteína são reunidos exatamente da manei-
ra descrita no material genético.
Documentário: One 
Strange Rock
Gênero: série/documen-
tário
Ano: 2018
Sinopse: One Strange 
Rock é uma série de docu-
mentário com dez episódios de 40 minutos, 
que foram filmados em 45 países. O foco são 
oito astronautas, que, juntos, somam mais de 
mil dias no espaço, falando sobre as percep-
ções do nosso planeta que tiveram enquanto 
estavam em órbita.
Comentário: com relação ao que vimos sobre 
a origem da vida na Terra e as teorias sobre o 
surgimento das células, é interessante que você 
assista ao episódio 4, chamado “Gênesis”, que 
mostra como moléculas presentes na Terra 
primitiva se organizaram e deram origem à vida.
 29
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Os conhecimentos desta unidade auxiliam na compreen-
são do surgimento e da evolução dos seres vivos. Com-
preender de onde viemos é importante para que tenha-
mos uma perspectiva do rumo da vida no planeta. Além 
disso, conhecer a composição celular nos auxilia a com-
preender o que nossas próprias células precisam para so-
breviver, já que entendemos quais moléculas são necessá-
rias para seu funcionamento. Este conteúdo também está 
intimamente relacionado com algumas patologias, como 
as causadas por vírus ou as que têm origem genética. Sen-
do a biologia celular um conteúdo base essencial para a 
compreensão da anatomia e fisiologia do exercício.
30 
agora é com você
1. A célula é a unidade básica da vida, portanto, ela compõe todos os seres 
vivos existentes no planeta Terra. As moléculas precursoras da célula foram 
moléculas orgânicas que surgiram ao acaso na terra primitiva e com a evo-
lução acabaram formando essa estrutura com uma maquinaria tão com-
plexa. Sobre a origem e evolução da célula assinale as alternativas corretas.
 I. A primeira célula a surgir no planeta era procarionte e autotrófica, já que, 
assim, ela poderia produzir seu próprio alimento.
 II. As células eucariontes são mais complexas do que as células procariontes, 
já que apresentam compartimentos divididos por membranas em seu in-
terior, que otimizam seu metabolismo.
 III. A Teoria da Endossimbiose propõe que as primeiras moléculas orgânicas, 
que, futuramente, deram origem às células, foram produzidas no caldo 
primordial da Terra primitiva, por meio de gases, como metano e amônia, 
vapor d’água e descargas elétricas.
 IV. Os gases presentes em abundância na atmosfera primitiva, antes do surgi-
mento da vida, eram: metano, amônia, oxigênio e hidrogênio.
 V. O experimento que simulou a Terra primitiva e mostrou que é possível que 
as moléculas orgânicas como os aminoácidos tenham surgido por meio 
dos gases da atmosfera primitiva, combinado com descargas elétricas, foi 
proposto por Stanley Miller.
Estão corretas:
a. I e II.
b. II, III e V.
c. II, IV e V.
d. II e V.
e. Todas as alternativas estão corretas.
 31
agora é com você
2. As células apresentam características que são comuns entre elas, como 
a membrana plasmática, porém, também apresentam muitas variações, 
de acordo com seu tamanho, sua função, sua necessidade nutricional e 
outros fatores que conferem a elas suas particularidades. Sobre as carac-
terísticas celulares, analise as afirmativas:
 I. As células possuem organelas responsáveis pela produção de energia. Nas 
células heterotróficas, essas organelas são, essencialmente, as mitocôn-
drias. Já nas células autotróficas, além das mitocôndrias, as células tam-
bém possuem uma organela chamada cloroplasto.
 II. Todas as células apresentam as seguintes estruturas que definem sua 
morfologia: membrana, citoplasma e núcleo.
 III. Os vírus não podem ser considerados seres vivos porque não são cons-
tituídos por células, visto que não têm as características morfológicas e 
funcionais dessa estrutura, que é considerada a unidade básica para que 
se tenha vida.
 IV. Ascélulas eucariontes formam os animais, as plantas e os fungos, enquan-
to as células procariontes constituem as bactérias.
 V. O ribossomo é uma estrutura presente tanto em células eucariontes quan-
to em procariontes.
Estão corretas:
a. I, III, IV e V.
b. I, II e III.
c. IV e V.
d. II, III e IV.
e. Todas as afirmativas estão corretas.
32 
agora é com você
3. Sobre as moléculas que formam as células, analise as afirmativas:
 I. A água é um solvente universal que interage com a maioria das moléculas 
existentes, com exceção das moléculas hidrofóbicas, como por exemplo 
os lipídeos.
 II. O amido é um tipo de carboidrato utilizado pelas células vegetais, formado 
apenas por D-glicose, enquanto o glicogênio também é formado apenas 
por essa molécula, porém é uma reserva nutritiva da célula animal.
 III. Por serem encontrados em pouca quantidade na célula, quando compa-
rado com outras moléculas, os sais minerais têm pouca importância no 
funcionamento celular.
 IV. Os lipídeos são moléculas que não se dissolvem em água e tem apenas 
função energética.
 V. O DNA é composto por uma fita dupla formada por adenina, timina, cito-
sina e guanina enquanto o RNA é formado por uma fita simples das bases 
adenina, uracila, citosina e guanina.
Estão corretas:
a. II e V.
b. I, II e V.
c. I e V
d. III e IV
e. Todas as afirmativas estão corretas.
 33
agora é com você
4. As proteínas são moléculas fundamentais para a célula. Elas estão envol-
vidas na estrutura celular, no metabolismo e em diversos mecanismos 
celulares. Essas moléculas tão importantes são produzidas pela própria 
célula em um processo chamado síntese proteica. Sobre a síntese proteica, 
analise as afirmativas:
 I. A síntese proteica é composta, basicamente, por duas etapas. A primeira é 
a tradução e acontece no núcleo, e a segunda é a transcrição que acontece 
no citoplasma, no caso de células eucariontes.
 II. O RNA mensageiro é formado a partir da leitura do DNA, reação esta cata-
lisada pela enzima RNA polimerase.
 III. Os ribossomos também são formados por RNA e fazem parte da síntese 
proteica.
 IV. A proteína é formada quando os ribossomos organizam os aminoácidos 
de acordo com a sequência indicada no RNA mensageiro.
 V. É necessário que se faça a cópia de toda a fita de DNA de um cromossomo 
para que seja produzida uma proteína.
Está(ão) correta(s):
a. III e IV.
b. apenas II.
c. II, III e IV
d. I e II.
e. Todas as alternativas estão corretas.
34 
meu espaço
UNIDADE II
Me. Rodrigo Vargas
Oportunidades de aprendizagem
Olá, caro(a) aluno(a), seja bem-vindo(a) a mais uma unidade do nosso livro de Biologia 
e Bioquímica Humana. Na unidade anterior, conhecemos a origem da célula, como 
as primeiras moléculas orgânicas se formaram e como as células evoluíram e se 
diferenciaram, bem como as moléculas que constituem as células. Nesta unidade 
iremos compreender melhor a estrutura e as funções das organelas de células 
eucariontes. Para isso conheceremos a estrutura da membrana plasmática e os 
mecanismos de transporte de substâncias por meio dessa membrana, a síntese e a 
exportação de macromoléculas, além das vias intracelulares de degradação.
ESTRUTURA E FUNÇÕES DAS 
ORGANELAS CELULARES
unidade 
II
38 
 
N
o capítulo anterior, conhecemos Helena, que é uma garota muito curiosa e está começando a aprender 
sobre as células na escola. Certo dia, ela foi visitar sua amiga Nicole, que mora em um condomínio. Ao 
chegar no local, Helena precisou ir até a portaria do prédio e se identificar com o porteiro, assim como 
outros entregadores que precisavam deixar encomendas para moradores do local. Quando um dos entre-
gadores chegou, Helena percebeu que ele se identificou para o porteiro, deixou a encomenda na portaria e foi embora. 
Em seguida o porteiro entrou em contato com o morador a quem se destinava a encomenda, e esse morador veio até a 
portaria retirá-la. Porém com Helena foi diferente. Ela se identificou e disse qual era o apartamento de sua amiga, em 
seguida, o porteiro interfonou para Nicole e permitiu a entrada de Helena, indicando a ela onde ficava o elevador e 
qual o número do andar em que sua amiga morava. Ao entrar no elevador, Helena começou a pensar que, nas células, 
também há entrada e saída de muitas substâncias, como no prédio muitas pessoas entram e saem. Mas será que este 
trânsito era ordenado? Nas células tem alguma estrutura que atua como o porteiro do prédio, selecionando quem en-
tra e quem sai da célula? Ou será que a célula permite a entrada de todas as substâncias que chegam até ela? Será que 
a célula pode receber qualquer quantidade de moléculas, ou há um limite? Será que moléculas muito grandes con-
seguem entrar na célula? Ou, até mesmo, será que moléculas muito pequenas têm livre acesso ao citoplasma celular? 
 39
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Na Unidade 1, conhecemos um pouco da estrutura 
celular e vimos que a célula é delimitada por uma mem-
brana. Essa membrana tem fundamental importância 
para todo o funcionamento celular. É ela quem delimita 
a célula, protege seu interior e é por ela que entram e 
saem as moléculas necessárias para o metabolismo ce-
lular. Todas essas moléculas que entram na membrana 
precisam ser degradadas para serem utilizadas pela cé-
lula ou excretadas para o meio extracelular.
As células têm um limite de moléculas que conse-
guem manter em seu interior. Caso entrem muitas mo-
léculas a mais que esse limite, e a membrana plasmática 
não consiga se estender o suficiente a fim de compor-
tar tudo isso, ela se rompe. Quando as membranas de 
muitas células se rompem ao mesmo tempo na folha de 
um vegetal, por exemplo, em alguns casos, conseguimos 
ver, a olho nu, esta mudança na estrutura do tecido. Um 
desses casos é a folha de alface, que, por ser muito fina, 
podemos observar a mudança na textura da folha em 
que ocorreu a lise celular de muitas células. Vamos expe-
rimentar? Pegue uma folha de alface ou de algum outro 
vegetal que seja bastante fina, como de outras hortaliças. 
Em seguida, coloque essa folha em um prato e coloque 
bastante sal nela, como quando você tempera uma sa-
lada e espere alguns minutos para ver o que acontece. 
Como ficou a estrutura da folha? Isso acontece no seu 
dia a dia quando a salada passa muito tempo tempera-
da? Com este simples experimento você estará obser-
vando as consequências do processo de osmose, que é 
um tipo de transporte por meio da membrana. Veremos 
esse e outros tipos de transporte que acontece por meio 
da membrana nesse capítulo.
Em seu experimento, você deve ter observado que, 
quando colocamos uma folha de alface na água, após um 
tempo ela murcha. Isso acontece porque o meio em que 
a alface está fica hipertônico em relação ao seu citosol. 
Sendo assim, a água do citosol passa para o meio exter-
no a fim de equilibrar estas concentrações. Quando isso 
acontece, as células da alface murcham e nós observamos 
isso em todo o seu tecido, por isso, vemos a folha murcha.
Aproveite para anotar no Diário de Bordo o que 
você observou em seu experimento.
40 
 
A membrana plasmática, ou membrana celular, foi 
fundamental para o surgimento da primeira célula, 
como vimos no capítulo anterior, porque ela se formou 
envolvendo um pouco de solução aquosa do meio e a 
separando de todo o resto. Sendo assim, a membrana 
plasmática envolve toda a célula e separa o meio intra-
celular do meio extracelular. Além disso, a membrana 
celular tem o papel de regular a passagem de substân-
cias entre esses dois meios, o que é chamado de perme-
abilidade seletiva (NELSON; COX, 2017).
Veremos a seguir que a membrana tem algumas 
funções básicas, como a compartimentalização de se-
tores da célula, o transporte de substâncias de dentro 
para fora da célula ou de fora para dentro, o reconhe-
cimento e o processamento de informações, ela dá su-
porte para o metabolismo celular e realiza a integração 
entre células e substratos não celulares. De uma maneira 
geral, a membrana plasmáticaé responsável por manter 
o meio intracelular constante, já que ele é diferente do 
meio extracelular (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). 
Mesmo com algumas diferenças em sua composição, 
todas as membranas biológicas possuem propriedades 
em comum. Além de serem compostas por uma bica-
mada fosfolipídica permeada por lipídeos e proteínas, 
elas também são permeáveis para moléculas apolares, 
mas impermeáveis para a maioria dos solutos polares ou 
carregados (NELSON; COX, 2017).
As membranas celulares podem ter várias especiali-
zações. No caso da camada epitelial, que reveste o trato 
digestivo internamente, a membrana das células se pren-
dem firmemente entre si formando uma barreira que 
seleciona quem passará do tubo digestivo para o meio 
Descrição da Imagem: no canto superior da imagem, vemos uma representação de fosfolipídeo com uma cabeça arredondada amarela e duas 
estruturas alongadas saindo dessa cabeça. No centro da imagem, tem o esquema de uma membrana plasmática com duas camadas desses 
fosfolipídeos de cabeça arredondada amarela e duas caudas alongadas. Acima da membrana plasmática, um texto diz: “Meio extracelular”, e, 
abaixo da membrana (porção inferior da imagem), está escrito “Meio intracelular (citoplasma)”. Entre as camadas, é possível visualizar proteínas 
de membrana que são representadas por formas cilíndricas azuis. Entre os fosfolipídeos, há moléculas de colesterol que são representadas 
por umas sequências de círculos vermelhos, proteínas periféricas representadas por uma forma ovalada azul. Passando pela dupla camada da 
membrana, tem uma alfa hélice, representada por uma hélice verde. Na superfície da membrana, voltada para o meio extracelular, é possível 
visualizar estruturas alongadas verde representando o glicocálice e estruturas alongadas azuis representando cadeias de carboidrato. 
Figura 1- Modelo do mosaico fluido da membrana celular
 41
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
interno (sangue, linfa, matriz extracelular). Em outros tecidos, as membranas podem ter canais de comunicação entre 
as células, por onde passam moléculas e íons, coordenando, assim, a atividade do tecido. Elas podem também apre-
sentar moléculas que se ligam à matriz extracelular para a fixação da célula em determinado local ou até para apoio 
na migração celular (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
As membranas são constituídas de lipídeos, proteínas e hidratos de carbono (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). 
Sua estrutura é formada por uma bicamada fosfolipídica, com uma espessura entre cinco e oito nanômetros. Por ser 
muito pequena, a membrana plasmática só pode ser vista por meio de microscopia eletrônica, onde se observa uma 
estrutura trilaminar, sendo ela muito flexível, o que permite que a membrana acompanhe o crescimento e o movimen-
to celular. A região polar dos fosfolipídeos fica voltada para fora da bicamada, enquanto a região apolar é orientada 
para o centro da bicamada (NELSON; COX, 2017).
A estrutura da membrana plasmática é conhecida como modelo do mosaico fluido (Figura 1) (NELSON; 
COX, 2017). Esse modelo foi uma teoria elaborada por meio de diversos experimentos e é válido para todas as 
membranas, tanto a membrana plasmática da célula quanto as membranas das organelas, o envelope nuclear e as 
vesículas de secreção (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Fosfolipídeos
Cabeça hidrofílica
Cauda hidrofóbica
 Glicolipídeos
Cadeia de
carboidratos
Proteína
globular Glicoproteína
Bicamada
fosfolipídica
Alfa hélice de
proteína hidrofóbicaProteína
periférica
Colesterol
Canal de proteína
(transporte proteico)
Proteína
integral
Polar
Apolar
Polar
Meio extracelular
Meio intracelular
(citoplasma)
Filme: O Óleo de Lorenzo
Diretor: George Miller
Gênero: Drama
Ano: 1992
Sinopse: este é um filme 
baseado em fatos reais, 
que conta a história de 
Lorenzo, que, aos cinco 
anos de idade começa a ter sintomas de uma 
doença rara, até então incurável, chamada 
adrenoleucodistrofia (ALD). Porém, com per-
sistência e estudos dos pais, eles conseguiram 
encontrar uma maneira de contornar a doença 
e, com isso, mudaram a história da medicina.
Comentário: a doença de Lorenzo, chamada 
adrenoleucodistrofia (ALD), acontece devido 
ao mal funcionamento da proteína ALD, que 
é responsável pelo transporte de moléculas 
de gordura até os peroxissomos para que 
essa gordura seja metabolizada. Quando as 
gorduras não são metabolizadas, elas se acu-
mulam em alguns tecidos do corpo, como te-
cidos endócrino e nervoso, que são os mais 
afetados, provocando os sintomas da doença. 
Essa doença causa a degradação da bainha 
de mielina, que é uma extensão da membrana 
celular que se enrola ao redor dos axônios de 
alguns neurônios para servir como um isolante 
elétrico. Esse é um exemplo de especialização 
da membrana plasmática composta, essencial-
mente, por lipídeos para acelerar o processo de 
transmissão do sinal neuronal. O óleo de Loren-
zo auxilia na normalização dos ácidos graxos 
e, consequentemente, na redução da evolução 
da doença em pacientes assintomáticos. No 
caso de pacientes sintomáticos, esse óleo pode 
ajudar na melhora da qualidade de vida. 
42 
 
Além disso, como já foi dito, as membranas possuem 
lipídeos e proteínas infiltrados em sua bicamada fosfoli-
pídica (Figura 1), e estes variam de acordo com o tipo de 
célula. Como a bainha de mielina, que é uma extensão da 
membrana plasmática que se enrola ao redor de axônios, 
é formada principalmente por lipídeos, enquanto que a 
membrana de mitocôndrias e cloroplasto possuem mais 
proteínas em sua composição, já que têm muitos sítios 
de enzimas para catalização de processos.
42 
Descrição da Imagem: a imagem mostra uma representação tridimensional da membrana plasmática e de proteínas transmembrana. A membrana plas-
mática está no centro, na horizontal, com as cabeças arredondadas dos fosfolipídeos em azul, voltadas para a superfície da membrana, e as caudas saindo 
dessa cabeça em laranja, voltadas uma para outra, no interior da membrana. Estes elementos formam uma faixa em que é possível visualizar as camadas 
azuis nas superfícies superior e inferior da membrana, enquanto a faixa interna, de cor laranja, representa as caudas dos fosfolipídeos. Passando através da 
membrana existem três proteínas transmembrana, posicionadas na vertical e estão representadas por um emaranhado de moléculas arredondadas azuis.
Figura 2 - Representação tridimensional de uma proteína transmembrana
 43
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
É importante que você, caro(a) aluno(a), entenda que 
toda a estrutura formada pelos lipídeos e proteínas da 
membrana são chamadas de mosaico fluído, tendo em 
vista que pode mudar sua conformação de acordo com 
as necessidades da célula. Isso acontece porque a maio-
ria das interações entre os componentes da membrana 
não é covalente, permitindo que as moléculas de prote-
ínas e lipídeos se movimentem, lateralmente, de forma 
livre na membrana (NELSON; COX, 2017).
Os lipídios da membrana são moléculas longas e 
possuem uma extremidade hidrofílica e uma cadeia hi-
drofóbica. Os tipos de lipídeos encontrados na membra-
na são: fosfoglicerídeos e esfingolipídeos, que são cha-
mados de fosfolipídeos, glicolipídeos, além de colesterol 
nas células animais e outros esteróis em células vegetais 
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
As proteínas são as principais responsáveis pela 
atividade metabólica da membrana. Sendo mantidas 
na membrana por meio de interações hidrofóbicas 
entre seus domínios hidrofóbicos e os lipídeos de 
membrana. A distribuição das proteínas na membra-
na é assimétrica, visto que algumas proteínas se pro-
jetam apenas em um lado da membrana, enquanto 
outras se projetam dos dois lados (NELSON; COX, 
2017). Além disso, as proteínas se deslocam ao longo 
da membrana, exceto quando estão presas ao citoes-
queleto, o que evidencia a fluidez da membrana (Figu-
ra 2) (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013).
Proteína
transmembrana
Bicamada
fosfolipídica
Meio extracelular
Meio intracelular
Descrição da Imagem: Texto: “Meio extracelular” 
em cima,