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G RU PO SER ED U CACIO N AL BASES DE BIOLOGIA CELULAR, MOLECULAR E TECIDUAL BASES D E BIO LO G IA CELU LAR, M O LECU LAR E TECID U AL Autores: Débora Martins Paixão, Natália Fiorenza e Thiely Rodrigues Ott Organizador: Heytor Neco Autores: Débora Martins Paixão, Natália Fiorenza e Thiely Rodrigues Ott Organizador: Heytor Neco BASES DE BIOLOGIA CELULAR, MOLECULAR E TECIDUAL Capa para impressão.indd 1,3Capa para impressão.indd 1,3 19/07/2022 15:57:1419/07/2022 15:57:14 Bases de Biologia Celular, Molecular e Tecidual BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 1BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 1 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 © by Ser Educacional Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, do Grupo Ser Educacional. Diretor de EAD: Enzo Moreira Gerente de design instrucional: Paulo Kazuo Kato Coordenadora de projetos EAD: Jennifer dos Santos Sousa Equipe de Designers Instrucionais: Equipe de Revisores: Designers gráficos: Ilustradores: Autores: Paixão, Débora Martins; Fiorenza, Natália; Ott, Thiely Rodrigues. Organizador: Neco, Heytor. Bases de Biologia Celular, Molecular e Tecidual Recife: Editora - 2022. XXX p.: pdf ISBN: xxx-xx-xxxxx-xx-8 1. Citologia e Embriologia 2. Genética Humana 3. Histologia. Grupo Ser Educacional Rua Treze de Maio, 254 - Santo Amaro CEP: 50100-160, Recife - PE PABX: (81) 3413-4611 E-mail: sereducacional@sereducacional.com BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 2BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 2 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Iconografia Estes ícones irão aparecer ao longo de sua leitura: ACESSE Links que complementam o contéudo. OBJETIVO Descrição do conteúdo abordado. IMPORTANTE Informações importantes que merecem atenção. OBSERVAÇÃO Nota sobre uma informação. PALAVRAS DO PROFESSOR/AUTOR Nota pessoal e particular do autor. PODCAST Recomendação de podcasts. REFLITA Convite a reflexão sobre um determinado texto. RESUMINDO Um resumo sobre o que foi visto no conteúdo. SAIBA MAIS Informações extras sobre o conteúdo. SINTETIZANDO Uma síntese sobre o conteúdo estudado. VOCÊ SABIA? Informações complementares. ASSISTA Recomendação de vídeos e videoaulas. ATENÇÃO Informações importantes que merecem maior atenção. CURIOSIDADES Informações interessantes e relevantes. CONTEXTUALIZANDO Contextualização sobre o tema abordado. DEFINIÇÃO Definição sobre o tema abordado. DICA Dicas interessantes sobre o tema abordado. EXEMPLIFICANDO Exemplos e explicações para melhor absorção do tema. EXEMPLO Exemplos sobre o tema abordado. FIQUE DE OLHO Informações que merecem relevância. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 3BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 3 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 SUMÁRIO ASPECTOS GERAIS DA ESTRUTURA CELULAR.................................13 Organização estrutural e funcionamento das células procarióticas e eucarióticas .....................................................13 A membrana celular ............................................................................17 Citoesqueleto.....................................................................................19 Núcleo................................................................................................20 Citoplasma e sistema de endomembranas.........................................22 Diversidade e semelhança entre as células.........................................24 CONCEITOS DE MICROSCOPIA......................................................28 Componentes do microscópio óptico e suas funções...............................................................................................31 Definição de técnica histológica.........................................................36 Técnicas para análise do material histológico.....................................37 Técnica de espalhamento..............................................37 Técnica de estiraço........................................................37 Técnica de esmagamento..............................................37 Corte histológico...........................................................38 Decalque.......................................................................38 Montagem total............................................................39 Técnicas citoquímicas e histoquímicas.........................42 BIOMEMBRANAS........................................................................44 Estrutura das biomembranas ............................................................44 Transporte nas biomembranas..........................................................46 Composição lipídica e organização estrutural da membrana.............52 Fluidez e assimetria das bicamadas lipídicas......................................52 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 4BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 4 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Composição proteica..........................................................................54 Carboidratos da membrana................................................................56 Tipos de Junções Celulares..................................................................57 Interdigitações.............................................................58 Desmossomo................................................................59 Junção Aderente (zônula aderente)...............................59 Junção comunicante (GAP)...........................................59 Junção Compacta (Junção Ocludente)..........................60 Complexo Juncional ou Unitivo.....................................60 CITOESQUELETO: ESTUDO DA ESTRUTURA E DA ORGANIZAÇÃO DOS SEUS PRINCIPAIS COMPONENTES...................................................61 Microtúbulos......................................................................................62 Filamentos Intermediários.................................................................63 Microfilamentos de actina .................................................................64 ORGANELAS ENVOLVIDAS NA SÍNTESE DE MOLÉCULAS................68 RIBOSSOMOS: ESTRUTURA, BIOGÊNESE E FUNÇÃO.......................69 Função dos ribossomos.......................................................................72 Sistema de Endomembranas: definição e descrição .....72 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: DEFINIÇÃO E ASPECTOS FUNCIONAIS................................................................................74 Retículo endoplasmático liso.............................................................74 Retículo endoplasmático rugoso........................................................75 Métodos Empregados no Estudo do Retículo Endoplasmático............................................................77 COMPLEXO DE GOLGI: ESTRUTURA E ULTRAESTRUTURA..............77 Aspectos funcionais do Complexo de Golgi ........................................80 Métodos empregados no estudo do Complexo de Golgi........................82 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 5BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 5 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 DIGESTÃO INTRACELULAR: DEFINIÇÃO, DESCRIÇÃO, TIPOS E ENDOSSOMOS.............................................................................82 Endocitose....................................................................82Fagocitose.....................................................................83 Pinocitose (Micro e Macropinocitose)...........................83 Autofagia......................................................................84 Endossomos.......................................................................................85 LISOSSOMOS: DESCRIÇÃO E ASPECTOS INICIAIS ..........................86 BIOENERGÉTICA E METABOLISMO................................................87 Mitocôndrias: Definição e Morfologia................................................88 Função das mitocôndrias....................................................................89 Origem e Biogênese das Mitocôndrias............................90 PEROXISSOMOS: ESTRUTURA E FUNÇÕES ....................................92 NÚCLEO: COMPONENTES E ASPECTOS ESTRUTURAIS...................97 Envoltório Nuclear..............................................................................97 Poros Nucleares..................................................................................98 Matriz Nuclear..................................................................................100 Nucléolo ...........................................................................................101 ESTRUTURA QUÍMICA E MOLECULAR DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS....102 Cromossomos..................................................................................108 CICLO CELULAR E DIVISÃO CELULAR ............................................110 Intérfase ............................................................................................111 Fase G1.........................................................................112 Fase S............................................................................113 Replicação do DNA.......................................................113 Fase G2.........................................................................116 Divisão Celular...................................................................................117 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 6BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 6 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Mitose .........................................................................117 Prófase.........................................................................118 Metáfase.....................................................................119 Anáfase.......................................................................120 Telófase e Citocinese...................................................120 Meiose .........................................................................121 Meiose I........................................................................121 Prófase I.......................................................................122 Metáfase I....................................................................125 Anáfase I......................................................................125 Telófase I.....................................................................126 Meiose II......................................................................127 Prófase II......................................................................127 Metáfase II...................................................................127 Anáfase II.....................................................................128 Telófase II....................................................................128 Controle do Ciclo Celular..................................................................128 Transcrição........................................................................................131 Tradução...........................................................................................135 ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS E NUMÉRICAS....138 Alterações Cromossômicas Numéricas.............................................139 Alterações estruturais..................................................141 HERANÇA MONOGÊNICA................................................................144 Tipos de herança...............................................................................146 Herança autossômica - Herança autossômica dominante..................................................................146 Herança autossômica recessiva..................................147 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 7BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 7 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Herança ligada ao sexo................................................148 Herança recessiva ligada ao sexo.................................149 Herança dominante ligada ao sexo..............................149 Tipos especiais de herança monogênica...........................................152 Alelos múltiplos e Codominância..................................152 Herança mitocondrial..................................................152 GENÉTICA DE POPULAÇÕES........................................................153 Estimativa das Frequências Alélicas e Genotípicas...........................155 A LEI DO EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG...............................157 Demonstração da Lei de Hardy-Weinberg........................................158 GENÉTICA E EVOLUÇÃO..............................................................160 Teoria da evolução.............................................................................160 Evolução no Brasil.............................................................................161 TECIDO EPITELIAL DE REVESTIMENTO........................................167 Componentes teciduais....................................................................167 Células epiteliais.........................................................167 Lâmina basal e membrana basal.................................168 Especializações................................................................................169 Tipos de epitélio de revestimento......................................................171 TECIDO EPITELIAL GLANDULAR...................................................174 Glândulas exócrinas..........................................................................175 Glândulas endócrinas........................................................................177 Glândulas mistas ou anfícrinas.........................................................178 TECIDO CONJUNTIVO.................................................................178 Células do tecido conjuntivo.............................................................179 Componentes fibrosos do tecido conjuntivo.....................................181 Colágenos...................................................................182 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 8BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 8 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Fibras reticulares.......................................................183 Fibras elásticas............................................................183 Substância fundamental..................................................................184 Classificação dos tecidos conjuntivos..............................................185 Tecido conjuntivo propriamente dito..........................186 TECIDO ÓSSEO ...........................................................................193 Células do tecido ósseo.....................................................................193 Matriz Óssea....................................................................................194 Tipos de tecidos ósseos.....................................................................195 Tipos de ossificação – osteogênese.................................................198 TECIDOSANGUÍNEO...................................................................199 Plasma..............................................................................................201 Eritrócitos........................................................................................202 Leucócitos........................................................................................203 Neutrófilos.......................................................................................204 Eosinófilos.......................................................................................204 Basófilos..........................................................................................205 Linfócitos.........................................................................................205 Monócitos.......................................................................................206 Plaquetas.........................................................................................206 TECIDO MUSCULAR....................................................................207 Tecido muscular liso.........................................................................208 Tecido estriado esquelético e cardíaco.............................................210 Tecido estriado esquelético..........................................211 Músculo estriado cardíaco...........................................215 TECIDO NERVOSO E SEUS CONSTITUINTES..................................217 Neurônios.........................................................................................218 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 9BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 9 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Classificação dos neurônios..............................................................219 Células gliais................................................................221 SISTEMA NERVOSO CENTRAL E SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO..225 Sistema nervoso central (SNC).........................................................225 Sistema Nervoso Periférico...............................................................225 SISTEMA TEGUMENTAR.............................................................226 Epiderme.........................................................................................228 Células epidérmicas....................................................229 Derme..............................................................................................230 Anexos cutâneos...............................................................................231 Pelos............................................................................231 Unhas..........................................................................232 Glândulas sebáceas....................................................232 Glândulas sudoríparas................................................233 Sistema circulatório...................................................234 Sistema vascular.........................................................234 Coração.......................................................................235 Artérias e veias...........................................................236 Capilares.....................................................................239 Sistema linfático.........................................................241 Sistema digestório......................................................242 Sistema urinário..........................................................251 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 10BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 10 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Apresentação Olá, estudante! Como vai? Para começarmos, gostaria de saber se você consegue ler o número a seguir? Veja: 37.000.000.000.000. Se você falou “37 tri- lhões”, parabéns, você acertou! Mas, é provável que você esteja se perguntando de onde vem esse numeral. E a resposta para essa per- gunta é que esse é o número aproximado de células que temos no corpo humano de um adulto de 70Kg. Pensando nisso, você deve saber que, muito antes de termos condições de estimar a quantidade de células dos organismos, a in- venção e o aperfeiçoamento do microscópio permitiram que con- seguíssemos enxergar estruturas nunca vistas antes e que formam todos os organismos vivos, as estruturas microscópicas. Assim, neste material você irá conhecer as bases da biologia celular, molecular e tecidual, conhecendo as estruturas e funções das células e sua relação com a genética e a histologia. Preparado(a)? Vamos em frente! BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 11BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 11 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Autoria Débora Martins Paixão Olá. Meu nome é Débora Martins Paixão. Sou Doutora em Zootecnia e com uma experiência técnico-profissional na área de Educação a distância de mais de 3 anos. Passei por empresas como o Instituto de Pesquisas e Educação Continuada Economia e Gestão de Empresas-PECEGE, Briwet Consulteria, @agronomiaconcursos e Aprova Concurso. Sou apaixonada pelo que faço e adoro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando em suas pro- fissões e estou muito feliz em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo! Lattes: http://lattes.cnpq.br/5726401257775561 Natália Fiorenza Olá. Meu nome é Natália Fiorenza. Sou formada em Ciências Biológicas, com mestrado e doutorado na área de Ciências da Saúde. Passei por diferentes labora- tórios de pesquisa, publicando traba- lhos científicos e participando de muitos Congressos e Cursos em diferentes áreas de saúde e educação. Fui professora uni- versitária e tutora durante 4 anos do curso de medicina, onde me conectei com minha paixão pela docência e por metodologias ativas de ensino. Sou ávida por aprender e ensinar e, além disso, por trocar conhecimentos quer na área científico-acadêmica, quer na área de desenvolvimento humano e autoconhecimento. Tenho como pro- pósito transmitir aquilo que sei e auxiliar outras pessoas no início de BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 12BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 12 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 sua jornada profissional, por isso estarei com você nessa caminhada de muito estudo e trabalho. Conte comigo! Lattes: http://lattes.cnpq.br/7011592935958198 Thiely Rodrigues Ott Olá. Meu nome é Thiely Rodrigues Ott. Sou formada em Biomedicina, com uma experiência técnico-profissional na área de Citopatologia e Patologia Humana de mais de 8 anos. Além disso, sou especia- lista em Citopatologia e Mestre em Saúde, Medicina Laboratorial e Tecnologia Foren- se. Atualmente desenvolvo minha tese de doutorado em análise de tecnologias para a saúde. Ao longo da mi- nha vida profissional, tive a oportunidade de trabalhar em hospitais de grande, médio e pequeno porte e participei de projetos de pes- quisa na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Universidade Estadual do Rio de Janeiro e Fiocruz, onde mantenho vínculos profissionais até hoje. Sou apai- xonada pelo que faço e adoro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando em suas profissões. Estou muito feliz em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo! Lattes: http://lattes.cnpq.br/4058554197484983 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 13BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 13 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 Organizador Heytor Neco Sou Heytor Neco, biólogo com ênfa- se em biologia parasitária, especialista em metodologias ativas e um grandeentusias- ta em entender como nosso corpo funciona nos processos de saúde e doença. Sou Mes- tre em Ciências pela Fiocruz Pernambuco e foi nessa mesma instituição que realizei o doutorado em Biociências e Biotecnologia em Saúde. Minhas pes- quisas envolvem células do sistema imunológico, infecções virais e imunogenética, sem esquecer das pesquisas em educação e divulga- ção científica. Espero contribuir com a sua aprendizagem, falando sobre as bases da biologia celular, molecular e tecidual. Desejo su- cesso em sua caminhada! Lattes: http://lattes.cnpq.br/0986631071030804 BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 14BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 14 19/07/2022 14:35:5219/07/2022 14:35:52 UN ID AD E 1 Objetivos ◼ Reconhecer os aspectos gerais, organização das células pro- carióticas e eucarióticas e os mecanismos envolvidos no seu funcionamento; ◼ Compreender a estrutura do microscópio, seu funcionamento e as diferentes técnicas de microscopia; ◼ Entender os métodos empregados no estudo das células e te- cidos; ◼ Conhecer as funções da biomembrana e do citoesqueleto. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 15BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 15 19/07/2022 14:35:5319/07/2022 14:35:53 16 Introdução Caro(a) aluno(a), A partir de agora vamos começar a estudar o incrível mundo microscópico, formado por estruturas que só conseguimos ver com o auxílio de um microscópio. Nesse universo, é importante desta- carmos que o aperfeiçoamento desse equipamento ao longo dos anos possibilitou que as células pudessem ser estudadas em detalhe, a ponto de hoje conhecermos suas estruturas e funções. Além disso, o estudo das células, chamado biologia celular, foi se desenvolvendo junto a outras ciências como a biologia molecular e tecidual. Pensando nisso, neste material você conhecerá como uma célula funciona, a partir dos aspectos gerais da estrutura celular. Você também aprenderá sobre microscopia, conhecendo como os microscópios funcionam, quais os tipos de equipamentos e técnicas. A unidade ainda informará sobre os métodos empregados no estudo das células, bem como sobre a importância das biomembranas e do citoesqueleto para o funcionamento celular. Prepare-se para uma viagem de aprendizado na qual você entenderá como as menores estruturas do seu corpo funcionam. Bons estudos! BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 16BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 16 19/07/2022 14:35:5319/07/2022 14:35:53 17 ASPECTOS GERAIS DA ESTRUTURA CELULAR Organização estrutural e funcionamento das células procarióticas e eucarióticas Em 1838, os cientistas Matthias Schleiden e Theodor Schwa- nn, após pesquisas com tecidos animais e vegetais, concluíram que os componentes fundamentais de animais e plantas eram os mes- mos e formularam aquela que é até hoje uma das principais teorias da biologia, a Teoria Celular. Essa teoria trouxe uma das definições mais clássicas das células, apresentando-as como as unidades mi- croscópicas morfofuncionais dos seres vivos. Além disso, trouxe o conceito de que essas células podem se associar, formando organis- mos mais complexos. Tradicionalmente, diz-se que as células possuem núcleo, ci- toplasma e membrana. Porém, a estrutura e o funcionamento das células podem variar muito entre os diversos tipos. Existem células cujo material genético, o ácido desoxirribonucleico (DNA), é encon- trado disperso no citoplasma, a região onde são encontradas as or- ganelas, estruturas envolvidas no funcionamento celular. Estas que possuem o DNA “espalhado” no citoplasma são mais primitivas e chamadas de células procarióticas (do grego pro, primeiro; e karyon, noz, núcleo), como as bactérias, que pertencem ao reino Monera. Para que você possa entender o que falamos até agora, sugiro que veja abaixo, na Figura 1, a organização estrutural de uma célula procariótica. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 17BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 17 19/07/2022 14:35:5319/07/2022 14:35:53 DICA 18 Figura 1 – Estrutura de uma célula procariótica Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Prokaryote_ cell-es.svg Licença: criative.commons Como você pôde observar na figura acima, a bactéria é um organis- mo unicelular e a única célula que a forma não tem núcleo. Dessa maneira, o DNA está espalhado no citoplasma. Em outras células, o DNA é envolvido por um envoltório nu- clear, a carioteca. Essas são mais complexas e chamadas de células eucarióticas (do grego eu, verdadeiro; e karyon, noz, núcleo), como BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 18BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 18 19/07/2022 14:35:5419/07/2022 14:35:54 DICA 19 os protozoários e as células dos fungos, plantas e animais, como as células dos humanos (Figura 2). Figura 2 – Estrutura de uma célula eucariótica Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/Celula2. png?20161003201602 Licença: criative.commons Ao analisar a figura acima, você deve perceber que as células euca- rióticas são muito complexas. Isso porque elas possuem uma grande variedade de organelas e seu DNA está envolvido por um envoltório nuclear, chamado carioteca. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 19BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 19 19/07/2022 14:35:5419/07/2022 14:35:54 20 Essa primeira classificação é devido à própria organização interna das células, mas existem diversas outras diferenças entre as células procarióticas e eucarióticas, como exibe o quadro abaixo: Tabela 1 - Classificação celular Fonte: Adaptado de ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. A maioria das células procarióticas é pequena e simples na sua aparência externa. Elas podem viver isoladas ou em colônias, como as bactérias, que formam comunidades organizadas de forma livre. Essas células possuem, normalmente, formato esférico ou em forma de bastonete e medem poucos micrômetros em dimensão li- near. Frequentemente apresentam uma capa protetora resistente, chamada de parede celular, abaixo da qual se encontra a membra- na plasmática envolvendo um único compartimento citoplasmático contendo DNA, RNA, proteínas e ribossomos como única organela. Além disso, é importante destacar que as células procarióti- cas vivem em uma grande variedade de locais e suas capacidades metabólicas são muito diversas, mais até do que as das células eu- carióticas. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 20BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 20 19/07/2022 14:35:5419/07/2022 14:35:54 EXEMPLO 21 Dentro das células procarióticas, existem bactérias organotróficas, que podem utilizar praticamente qualquer tipo de molécula orgâ- nica como alimento, de açúcares e aminoácidos a hidrocarbonetos e gás metano. Existem também espécies fototróficas, que captam energia luminosa de diferentes maneiras, podendo ou não gerar oxigênio como produto secundário, entre outros tipos de bactérias (BROWN, 2013). Já as células eucarióticas têm uma característica muito mar- cante que é a presença de compartimentos no citoplasma, como o núcleo, que protege o DNA, a partir do envoltório nuclear, prote- gendo o material genético até do próprio movimento dentro da cé- lula. A presença desses compartimentos citoplasmáticos, chamados de organelas, aumenta a eficiência metabólica e energética celular, permitindo que atinja um amplo tamanho sem prejuízo ou altera- ções das suas funções. A membrana celular A membrana plasmática, também chamadade membrana celular, é a estrutura que delimita a célula, separando o meio exter- no do meio interno. Além disso, ajuda no transporte de substância entre os meios. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 21BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 21 19/07/2022 14:35:5519/07/2022 14:35:55 REFLITA 22 Imagine a membrana celular como as paredes de uma casa. Elas servem para proteger, mas, além disso, possuem estruturas (como as portas) por onde substâncias podem passar de dentro (meio in- terno) para fora (meio externo) e vice-versa. É importante lembrarmos também que a membrana celular é formada por uma bicamada lipídica (duas camadas de fosfolipídios) e nela podemos encontrar proteínas integrais e periféricas, associa- das ou não a carboidratos (glicoproteínas e proteoglicanos), e in- seridas entre diferentes tipos de fosfolipídios e colesterol (BROWN, 2013). Além disso, a espessura média é de 9 a 10nm, o que faz com que não consigamos visualizá-la nem mesmo com um microscópio de luz (microscópio óptico). Porém, com um microscópio eletrôni- co, é possível identificar 3 camadas ou lâminas: 2 linhas externas mais escuras e uma linha central mais clara que, juntas, compreen- dem a unidade de membrana. Dessa maneira, a membrana atua como uma barreira sele- tiva para íons e moléculas diversas, regulando a entrada e saída de substâncias, através do seu sistema de poros, canais, carreadores e “bombas”, proteínas que atravessam a membrana. Além disso, a membrana ainda ajuda a determinar a forma e a estrutura celular, uma vez que está associada ao citoesqueleto, do lado interno, e à matriz extracelular, do lado externo. Como você pôde perceber, são muitas funções. E, além do que já foi dito, a membrana também atua no controle da função celular, pois recebe e transmite sinais de mediadores químicos extracelula- BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 22BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 22 19/07/2022 14:35:5519/07/2022 14:35:55 23 res (de fora da célula) e possibilita a ativação sincrônica de grupos de células proximais. Citoesqueleto Caro(a) aluno(a), como você pode observar abaixo, o citoes- queleto (Figura 3) é uma estrutura formada por microtúbulos, fila- mentos de actina e filamentos intermediários e é responsável por estabelecer, modificar e manter a estrutura da célula. Além disso, é o responsável pelo movimento da célula e pelo deslocamento das suas organelas internas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016a). A mem- brana celular e o citoesqueleto são tão importantes para a célula que, ainda nesse material, detalharemos mais essas estruturas. Figura 3 – Estrutura do Citoesqueleto Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cytoskeleton_Components. png Licença: criative.commons BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 23BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 23 19/07/2022 14:35:5519/07/2022 14:35:55 24 Núcleo O núcleo é o centro de controle da célula e está presente ape- nas em células eucarióticas, uma vez que nelas o material genético está envolvido pelo envoltório nuclear, também chamado de cario- teca. De acordo com tipo celular, o núcleo poderá se apresentar em diferentes tamanhos e formas. Geralmente, o tamanho dessa estru- tura está entre 5 e 10µm e seu formato varia de esférico a alongado ou até mesmo se apresentando dividido em lóbulos. Estruturalmente, o envoltório que forma o núcleo é constitu- ído por duas membranas separadas e um espaço entre elas. A mem- brana externa é associada ao retículo endoplasmático rugoso, que possui vários ribossomos. É importante citar que o núcleo possui poros que permitem que substâncias sejam transportadas entre o núcleo e o citoplasma (BROWN, 2013). É dentro do núcleo que encontramos o ácido desoxirribonu- cleico (DNA). Como você deve saber, o DNA é o material que contém nossa informação genética e é encontrado enrolado em proteínas chamada histonas, formando a cromatina (JUNQUEIRA; CARNEI- RO, 2016a). No núcleo ainda podemos encontrar uma estrutura em forma de corpúsculo onde ocorre a produção dos ribossomos: o nu- cléolo (BROWN, 2013). Dessa maneira, abaixo temos a Figura 4 que nos mostra com grande detalhamento a estrutura do núcleo. Veja: BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 24BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 24 19/07/2022 14:35:5519/07/2022 14:35:55 VOCÊ SABIA? 25 Figura 4 – Organização estrutural do núcleo Fonte: Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_human_ cell_nucleus_es.svg Licença: criative.commons Dentro de cada núcleo das nossas células temos aproximadamente dois metros de DNA superenrolados. Pensando nisso, se conside- rarmos a estimativa mais precisa que fala que temos 37,2 trilhões de células no corpo, chegaremos a conclusão de que temos 74,4 tri- lhões de quilômetros de material genético em nosso organismo. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 25BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 25 19/07/2022 14:35:5519/07/2022 14:35:55 DICA 26 Citoplasma e sistema de endomembranas Como já comentado, o citoplasma das células eucarióticas é compartimentalizado, o que cria microambientes internos distintos e aumenta o rendimento das atividades celulares. A seguir, temos uma breve explicação das características de cada componente cito- plasmático. Sugiro que você realize a leitura do texto e volte a observar a Figura 2 para compreender melhor à medida que for conhecendo as orga- nelas. Vamos lá! • Citosol ou matriz citoplasmática: a matriz citoplasmá- tica é uma solução líquida que preenche o interior do ci- toplasma. Compreende subunidades proteicas do citoes- queleto, proteínas motoras, enzimas e outras moléculas, como glicose, aminoácidos e vitaminas. • Mitocôndrias: organelas que, segundo a teoria da En- dossimbiose, surgiram a partir de bactérias que teriam sido engolfadas por células eucarióticas primitivas. Apresentam-se em quantidades variáveis e são respon- sáveis pela obtenção de energia para as células, a partir da quebra de moléculas. São organelas formadas por duas membranas e sua função também pode ser mencionada nos livros como respiração celular. • Complexo de Golgi: é uma organela formada por um conjunto de 3 a 10 cisternas achatadas e vesículas. A cis- BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 26BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 26 19/07/2022 14:35:5619/07/2022 14:35:56 27 terna mais próxima ao núcleo e ao retículo endoplasmá- tico é designada face cis (do latim cis, deste lado), en- quanto a que se localiza na região oposta, voltada para o exterior, é a face trans (do latim trans, do outro lado). É responsável pelo processamento de proteínas, após o processo genético da tradução, e pela glicosilação e sul- fatação de lipídios. • Ribossomos: os ribossomos são pequenas partículas (12nm de largura e 25nm de comprimento), compostas de proteínas e RNAr. Cada ribossomo é composto por uma subunidade maior e uma subunidade menor, refe- ridas como 60S e 40S, respectivamente. Estão envolvi- dos na síntese de proteínas, participando do processo de tradução. • Retículo endoplasmático: apresenta um sistema de membranas em forma de túbulos, vesículas e cisternas e está dividido em retículo endoplasmático liso (REL) e rugoso (RER). O RER, também chamado de retículo en- doplasmático granular, está associado a inúmeros ribos- somos, estruturas responsáveis pela síntese proteica; já o REL apresenta diversas enzimas responsáveis pela sín- tese de lipídios. • Peroxissomos: são encontrados em quase todos os ti- pos celulares, mas são mais comuns nas células do fíga- do e do rim.Essas organelas membranosas esféricas ou ovoides apresentam enzimas responsáveis pela β-oxida- ção dos ácidos graxos de cadeias longas e muito longas, processo no qual os ácidos graxos são degradados. Além disso, atuam na síntese de colesterol e de ácidos biliares. • Lisossomos: são pequenas organelas com enzimas hi- drolíticas, como fosfatases, proteases, nucleases, glico- sidases, lipases, fosfolipases e sulfatases. Essas enzimas são responsáveis pela digestão de organelas e moléculas intra e extracelulares endocitadas pela célula. Pode-se dizer que os lisossomos são os responsáveis pela diges- tão intracelular. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 27BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 27 19/07/2022 14:35:5619/07/2022 14:35:56 SAIBA MAIS 28 Diversidade e semelhança entre as células A diversidade das células, bem como sua organização estru- tural e funções, são essenciais para a vida, uma vez que permitem a construção, manutenção e regulação dos seres vivos. Em outras palavras, é a diversidade celular que garante o correto funcionamento do organismo, com células usando diferentes vias metabólicas, apresentando estruturas celulares diferentes e se lo- calizando em regiões específicas do corpo. O agrupamento de várias células forma os tecidos, que são estruturas formadas pela união de células que possuem formas e funções semelhantes. Lembre-se que os tecidos humanos são clas- sificados basicamente em quatro tipos fundamentais: epitelial, con- juntivo, muscular e nervoso. Além disso, a organização dos tecidos, por sua vez, forma órgãos que vão fazer parte dos sistemas do corpo. Pensando nisso, veja a seguir as características dos tecidos primários. • Tecido epitelial: reveste a superfície externa do corpo (pele), dos órgãos e glândulas e das cavidades e canais corporais internos. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 28BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 28 19/07/2022 14:35:5719/07/2022 14:35:57 EXEMPLO 29 • Tecido conjuntivo: é formado por células que variam de acordo com o subtipo e abundância de matriz extrace- lular (uma substância que fica fora das células). Possui função de preenchimento, sustentação e transporte de substâncias. • Tecido muscular: formado por células alongadas capazes de realizar contração. • Tecido nervoso: formado por células com prolongamen- tos citoplasmáticos que podem agrupar-se em massas ou feixes. Forma o sistema nervoso central e periférico. Caro(a) aluno(a), após conhecermos os tecidos primários, percebemos que o tamanho e o formato da célula variam porque estão relacionados à função. Assim, número de organelas, pressão externa sobre a célula, organização do citoesqueleto, quantidade de citoplasma e até mesmo o acúmulo de substâncias de reserva ou se- creção podem afetar o tamanho e a forma delas. Como exemplo, podemos citar a diversidade de formas e tamanhos das células que compõem nossos tecidos epiteliais, que revestem nosso organismo interna e externamente. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 29BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 29 19/07/2022 14:35:5819/07/2022 14:35:58 CURIOSIDADE 30 Para que você possa entender, sugiro que observe a figura abaixo: Figura 5 – Diversidade de formas das células epiteliais Fonte: adaptada por Heytor (2022). Disponível em: https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:403_Epithelial_Tissue.jpg Licença: criative.commons Como a Figura 5 ilustra células epiteliais, quando observadas ao microscópio, são geralmente poliédricas, ou seja, possuem vá- rios lados. Essa é uma das características desse tipo celular. Se uma célula epitelial possui a largura e o comprimento das células maio- res que a sua altura, ela é classificada como pavimentosa. Quando a altura é igual à largura e ao comprimento, é denominada cúbica. Já quando a altura da célula é maior que a sua largura e o seu comprimento, a célula é chamada de colunar (cilíndrica ou prismá- tica). BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 30BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 30 19/07/2022 14:35:5919/07/2022 14:35:59 EXEMPLO 31 É importante destacarmos que as células pavimentosas estão presentes em locais que facilitam a passagem de substâncias, como ocorre com as células que formam o epitélio dos vasos sanguíneos (endotélio). Enquanto isso, células cúbicas e colunares são mais al- tas porque apresentam organelas mais desenvolvidas para exercer a atividade de secreção, absorção ou transporte de íons. E, ainda ob- servando a Figura 5 com mais atenção, você perceberá que o núcleo, geralmente, reflete a morfologia da célula. Células pavimentosas e colunares possuem núcleo achatado, acom- panhando seu formato, enquanto células cúbicas possuem núcleo circular. Essa característica é bastante importante porque, como não se observa a membrana celular na microscopia óptica, por ser muito fina, o formato do núcleo pode ser utilizado como parâmetro para se ter uma ideia da forma da célula. Porém, essa dica não pode ser utilizada para todos os tipos celulares, pois existem células que re- têm seus produtos de secreção ou de reserva e, dessa maneira, a visualização do núcleo acaba ficando comprometida pela presença dessas substâncias. Os outros tecidos também possuem células com formatos diferentes. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 31BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 31 19/07/2022 14:35:5919/07/2022 14:35:59 EXEMPLO 32 No tecido conjuntivo, por exemplo, as mudanças na morfologia das células acontecem devido às mudanças no estado fisiológico do organismo. Já as células adiposas, por exemplo, inicialmente, são fusiformes, mas adquirem um formato esférico com o armazena- mento de lipídios e, no tecido adiposo, por causa da compactação, podem ser poliédricas. Além disso, as células musculares têm uma maior constância na morfologia. São fusiformes ou cilíndricas e adaptadas à atividade contrátil. Agora que você já conhece os aspectos gerais, a diversidade das células e como elas se organizam, chegou o momento de conhe- cer como essas estruturas microscópicas são estudadas. Vamos em frente! CONCEITOS DE MICROSCOPIA Todas as estruturas que estudamos até agora só foram iden- tificadas com a criação e o aperfeiçoamento do microscópio. Esse equipamento foi criado no final do século XVI por dois holandeses fabricantes de óculos, Hans e Zacharias Janssen. O microscópio de- les era formado por duas lentes de aumento e ampliava a imagem entre 10 e 30 vezes, mas ainda não havia sido utilizado para fins científicos (PICULO, 2014). BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 32BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 32 19/07/2022 14:36:0019/07/2022 14:36:00 33 O microscópio só foi utilizado de fato para fins científicos por Antonie Von Leeuwenhoek (1632-1723) que foi o primeiro a ob- servar bactérias, protozoários e leveduras em materiais biológicos. Após isso, em 1665, o físico e biólogo Robert Hooke analisou fatias de cortiça em um microscópio composto construído por ele. Este aparelho já conferia um aumento de 270 vezes. Além disso, Hooke observou compartimentos, os quais designou de células (cell em in- glês, do latim cella, que significa câmara, pequeno cômodo). Após o avanço da microscopia óptica, o desenvolvimento do microscópio eletrônico, em 1931, gerou um grande avanço para os estudos das células e tecidos. Essa técnica foi desenvolvida pelo russo Ernst Ruska, permitindo uma resolução e um aumento mui- to maior e, posteriormente, em 1935, Max Knoll desenvolveu o mi- croscópio eletrônico de varredura, que possibilita a análiseda su- perfície da amostra com a ampliação de até 100.000 vezes. Caro(a) aluno(a), para que você possa entender a evolução da microscopia, convido você a observar a linha do tempo abaixo que traz os principais marcos históricos dessa mudança. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 33BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 33 19/07/2022 14:36:0019/07/2022 14:36:00 34 Figura 6 – Marcos históricos da microscopia Fonte: NECO, H. (org.) (2022). BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 34BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 34 19/07/2022 14:36:0019/07/2022 14:36:00 35 Componentes do microscópio óptico e suas funções Os microscópios permitem a observação da célula e da sua estrutura pelo aumento proporcionado através das suas lentes. O microscópio de luz, também chamado de microscópio óptico, é formado por uma parte mecânica, que serve de base, garantindo a estabilidade do microscópio e, além disso, possui uma parte óptica, formada por luz e conjunto de lentes, com a função de ampliar o que está sendo visualizado. Abaixo, a Figura 6 apresenta as principais partes do micros- cópio óptico. Veja: Figura 7 – Partes do microscópio Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Parts_of_a_Microscope_ (english).png Licença: criative.commons BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 35BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 35 19/07/2022 14:36:0019/07/2022 14:36:00 36 Dessa maneira, após conhecermos a estrutura do microscó- pio, vamos agora entender a função de cada componente. Vamos nessa! 1. Lentes Oculares: posicionam-se à frente dos olhos do obser- vador e ampliam a imagem formada pelas lentes objetivas. Os materiais a serem observados no microscópio são dispostos em uma lâmina de vidro, coberta por uma lamínula (Figura 7). 2. Tubo ou canhão (Cabeçote binocular): suporte das oculares. Possui um parafuso que o fixa para não deslizar ou ficar frouxo. 3. Braço: interliga a base ao conjunto de lentes do microscópio. É utilizado quando se quer mudar o equipamento de lugar. 4. Controle de intensidade de iluminação: O botão regula a inten- sidade da luz. 5. Parafuso macrométrico: move a platina para cima e para baixo, para o ajuste do foco na objetiva de 4x. 6. Parafuso micrométrico: utilizado para ajuste fino do foco, a partir da objetiva de 10x. 7. Presilha/Pinça e Parafusos do charriot: não representado na imagem acima, ele serve para prender e auxiliar na função de movimentação lateral e anteroposterior do charriot, que prende a lâmina na platina. 8. Condensador e Diafragma do campo luminoso: concentra e controla a intensidade da luz projetada sobre a lâmina. O dia- fragma possui uma alavanca que permite regular a intensidade da luz que incide no campo de visão do microscópio. 9. Platina (ou mesa): é uma plataforma que suporta a lâmina. 10. Lentes Objetivas: ampliam a imagem formada pela luz que atravessa o material corado interposto entre lâmina e a lamí- nula. Ampliam as estruturas 4, 10, 40 e 100x. Localizam-se em uma estrutura que gira, chamada revólver. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 36BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 36 19/07/2022 14:36:0119/07/2022 14:36:01 DICA 37 Figura 8 – Lâmina e lamínula Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Microscope_slide_and_ cover_slip.JPG Licença: criative.commons Como você pôde observar na imagem acima, a lamínula é uma peça de vidro que cobre a amostra sobre uma lâmina. Como vimos anteriormente no infográfico, os microscópios continuaram em aprimoramento para permitir uma visualização mais clara e reveladora. Isso tornou os microscópios mais poten- tes e precisos, a ponto de possibilitar que um feixe de elétrons atra- vessasse o espécime analisado. Esse tipo de microscopia que utiliza feixe de elétrons ao invés de uma luz comum é chamado de micros- BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 37BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 37 19/07/2022 14:36:0119/07/2022 14:36:01 38 copia eletrônica, que pode ser dividida em microscopia eletrônica de transmissão e a microscopia eletrônica de varredura. Conheça abai- xo as principais características delas. • Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET): a MET per- mite observar o tamanho e a forma de estruturas cristalinas e amorfas, inorgânicas e biológicas. Em outras palavras, permite visualizar cortes e estruturas internas das células. A resolução é muito maior quando comparada com os microscópios ópti- cos devidos porque elétrons possuem menor comprimento de onda. Nesse tipo de microscopia a imagem é bidimensional e, com a visualização, é possível encontrar defeitos estruturais no objeto analisado. Assim, ao invés das lentes do condensador do microscópio óptico, na MET há eletromagnetos que direcionam o feixe de elétrons no material a ser analisado. Esses materiais, normalmente, são corados com metais pesados, como urânio e chumbo. Além disso, o feixe de elétrons interage com a amos- tra enquanto passa através dela, o que leva à formação de uma imagem que é ampliada várias vezes e está focada em um dis- positivo de imagem, como uma placa fluorescente ou até detec- tada por sensores. • Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV): na MEV, que também utiliza um feixe de elétrons, a imagem formada é tri- dimensional, pois o feixe de elétrons é usado para realizar uma varredura da superfície da amostra. Ou seja, essa técnica é utili- zada para uma melhor observação da estrutura externa das cé- lulas. O material analisado passa por um preparo no qual é de- positada uma camada de metal pesado, como ouro ou paládio, na superfície. Para que você possa diferenciar os itens detalhados, a Figura 8 traz uma comparação de imagens produzidas com MET (à esquer- da) e MEV (à direita). Veja: BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 38BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 38 19/07/2022 14:36:0119/07/2022 14:36:01 DICA 39 Figura 9 – Micrografias obtidas em microscopia eletrônica de transmissão e varredura Para ambas: Licença: criative.commons Caro(a) aluno(a), na imagem acima é possível perceber à esquer- da (A) a bactéria Bacilus subtilis, vista à microscopia eletrônica de transmissão. Já à direita (B), o protista marinho traz o Thraustochy- trid observado à microscopia eletrônica de varredura. Nesse cenário, o desenvolvimento e o aperfeiçoamento das técnicas de investigação das células, bem como dos métodos de co- loração foram determinantes para o conhecimento não só da bio- logia celular, mas também da histologia (biologia tecidual). Essa ciência, também denominada anatomia microscópica ou biologia tecidual, estuda a estrutura e o funcionamento de células de tecidos e órgãos que formam os organismos vegetais e animais. Fonte: Imagem A: https://pt.wikipedia. org/wiki/Microsc%C3%B3pio_ eletr%C3%B4nico_de_ transmiss%C3%A3o#/media/ Ficheiro:Bacillus_subtilis.jpg Fonte: Imagem B: https:// commons.wikimedia.org/wiki/ File:Thraustochytrid_Binary_Division. jpg BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 39BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 39 19/07/2022 14:36:0119/07/2022 14:36:01 CURIOSIDADE 40 Existem outros tipos de microscópios eletrônicos. O microscópio eletrônico de varredura por transmissão (MEVT), por exemplo, per- mite a visualização de átomos. Para isso, até as salas onde se locali- zam devem ser bastante estáveis, com pouca vibração, mudança de temperatura e ondas elétricas e acústicas. Dando continuidade ao seu aprendizado, a partir de agora conheceremos as principais características dasdiferentes técnicas histológicas utilizadas, assim como as formas básicas de coleta e coloração do material histológico. Definição de técnica histológica Caro(a) aluno(a), inicialmente, é preciso entender que: a técnica histológica tem o objetivo de preparar um tecido para ser estudado por microscopia óptica, aquele tipo de mi- croscopia na qual a luz atravessa uma lâ- mina de vidro contendo o material a ser observado (TANG, 2017). Mas, para que a luz atravesse esse material, ele deve ser frag- mentado e “cortado” em fatias bem finas e que podem ser coradas para facilitar a visualização das estruturas. Assim, existem algumas técnicas que você conhecerá a partir de agora. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 40BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 40 19/07/2022 14:36:0219/07/2022 14:36:02 41 Técnicas para análise do material histológico Antes de analisar o material biológico, ele precisa passar por diferentes técnicas de análises prévias: espalhamento, estiraço, es- magamento, corte histológico, decalque e montagem total. Vamos conhecê-las? Técnica de espalhamento Técnica simples que consiste em espalhar o material bioló- gico a ser observado em uma lâmina de vidro. Em algumas vezes, o material na lâmina poderá ser corado com um corante temporário e será coberto com uma lamínula para ser levado à observação. Técnica de estiraço O estiraço, também denominado de técnica de extensão, é bastante utilizado para análise de sangue. Nessa técnica, uma fina camada de sangue é estendida sobre uma lâmina. Após isso, o ma- terial é corado e levado para observação ao microscópio. Técnica de esmagamento O esmagamento é normalmente utilizado para materiais que possuem tecidos com células muito unidas. Nessa técnica, o mate- rial pode ser colocado sobre uma lâmina e, após colocar uma lamí- nula, poderá ser esmagado, com o próprio polegar, por exemplo. Em variações da técnica, o material pode ser ligeiramente fervido para facilitar a separação das células. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 41BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 41 19/07/2022 14:36:0219/07/2022 14:36:02 CURIOSIDADE 42 Corte histológico Quando o material a ser estudado é formado por células fir- memente unidas entre si, como os órgãos, é preciso cortá-lo em fa- tias muito finas, de modo a permitir que a luz do microscópio consi- ga atravessar o material. Tecidos vegetais, que são firmes e rígidos, a exemplo de caules e raízes, podem ser cortados com uma lâmina, manualmente, por exemplo. Isso possibilita que observemos o ma- terial ainda vivo. Porém, materiais de origem animal e vários outros de origem vegetal, normalmente, são muito moles não sendo pos- sível cortá-los manualmente de modo que a observação a fresco é dificultada. Os cortes histológicos são fragmentos de tecidos e órgãos obtidos a partir de um equipamento chamado micrótomo, que fatia os mate- riais em fatias muito finas, permitindo que passem por várias eta- pas. Decalque O decalque é uma técnica na qual um órgão de consistência mole, como fígado, baço e rins, é pressionado sobre uma lâmina re- petidas vezes com o auxílio de uma pinça, como se fosse um “ca- rimbo”. Essa lâmina é tratada com soluções fixadoras e corantes, o que permite que os núcleos das células fiquem impressos na peça BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 42BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 42 19/07/2022 14:36:0319/07/2022 14:36:03 43 de vidro. Com essa técnica é possível estudar a quantidade de DNA, interações moleculares, fenótipos nucleares entre outros. Montagem total Na montagem total, o material precisa ser cortado, pois deve ser fino ou transparente o suficiente para ser observado à microsco- pia. No entanto, nessa técnica, o corte deve ser lavado, conservado, corado e montado. Ou seja, o processamento do tecido deve seguir uma sequência de procedimentos, de forma cautelosa, para manter, ao máximo, a estrutura original e reduzir a possibilidade de artefa- tos na amostra. Resumidamente, o processo envolve: coleta do material, fi- xação, desidratação e clarificação, inclusão, microtomia (corte em fatias finas), coloração e montagem das lâminas, respectivamente. Dito isso, vamos conhecer agora essas etapas! ◼ Coleta: é a remoção de amostras de tecido de um organismo. A coleta pode ser feita com o organismo ainda vivo, através de uma biópsia ou cirurgia, por exemplo, ou ainda post mortem, após realização de necropsia dos organismos. ◼ Fixação: a fixação paralisa o metabolismo celular e preser- va a morfologia do tecido, evitando autólise e proliferação de microrganismos. Ela também é importante para a penetração de outras substâncias utilizadas nos passos subsequentes à fixação. A escolha adequada da solução fixadora irá variar de acordo com o material examinado e as substâncias utilizadas para a inclusão. Entre os fixadores mais utilizados pode-se ci- tar o glutaraldeído 2,5% em tampão fosfato (0,1M, pH 7,4) e a solução “formalina neutra tamponada” (NBF). A fixação dos tecidos pode ocorrer através dos processos de perfusão, após lavagem, ou de imersão. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 43BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 43 19/07/2022 14:36:0319/07/2022 14:36:03 44 ◼ Desidratação e clarificação: a desidratação é feita através da imersão do material em soluções de álcool etílico com dife- rentes concentrações graduais e crescentes. A graduação pode ser iniciada, se necessário, a partir de 50% e terminar com a imersão e retirada em álcool absoluto. Esse processo permite que a desidratação seja homogênea, o que evita danos na es- trutura do tecido. Após a imersão em álcool absoluto, a amos- tra passa pelo processo de clarificação com xilol, no intuito de remover todo o álcool presente na amostra (a parafina não se mistura com o álcool). Nessa etapa, a amostra torna-se mais clara e transparente, por isso o nome clarificação. A desi- dratação acontece para permitir a penetração de substâncias apolares como parafina e resinas utilizadas na próxima etapa (inclusão). ◼ Inclusão: a inclusão é realizada utilizando-se parafina ou re- sinas plásticas, como glicol metacrilato. Se a inclusão for feita com parafina, é necessário que o processo de clarificação te- nha sido realizado. Dessa maneira, a amostra passa por uma infiltração em parafina e é transferida para um molde conten- do parafina líquida. Em poucos minutos a parafina endurecerá e um “bloco” contendo o fragmento do tecido em seu interior será gerado. No entanto, na inclusão com glicol metacrilato, o tecido é infiltrado com glicol metacrilato por uma noite e, então, incluído no molde contendo a resina ainda líquida, mas que endurece após algumas horas. ◼ Microtomia: para que os tecidos sejam observados ao mi- croscópio de luz, eles precisam ser seccionados em fatias bem finas e uniformes e, de acordo com o objetivo do estudo, a es- pessura do material pode variar. Normalmente, as fatias pos- suem espessura que varia entre 4 e 6 µm. O equipamento que confecciona essas fatias finas precisamente é o micrótomo, que pode ser de dois tipos: o rotativo, para aqueles tecidos que passaram por inclusão em parafina; e o criostato, para os te- cidos que foram congelados. As secções obtidas de fragmentos BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 44BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 44 19/07/2022 14:36:0319/07/2022 14:36:03 45 incluídos em parafina são coletadas em lâminas de vidro e o tecido é tratado com xilol novamente, para remover a parafina e ser reidratado, para que passe pela coloração. ◼ Coloração: para visualizar bem os tecidos na microscopia óptica, utilizar corantespara corar o material é essencial. A maioria dos corantes cora estruturas celulares com base na interação de elementos químicos deles com estruturas ácidas ou básicas das células. Por exemplo, como corantes ácidos te- mos a eosina, fucsina ácida, azul de anilina entre outros. Já como exemplo dos básicos, temos hematoxilina, azul de me- tileno, verde metil e azul de toluidina. A hematoxilina e eosina são dois corantes bem utilizados nas rotinas histológicas. Por ter caráter básico, a hematoxilina rea- ge com estruturas ácidas (como o núcleo da célula) e confere a elas uma coloração azul-arroxeada. Essas estruturas e tecidos que co- ram com esses corantes básicos apresentam essa coloração e se diz que possuem uma coloração basófila. De modo similar, por ter ca- ráter ácido, a eosina cora estruturas básicas (como o citoplasma) de vermelho ou rosa. Os corantes citados acima ajudam a diferenciar os compo- nentes ácidos e básicos das células, porém existem outros tipos de corantes que são específicos para diferenciar estruturas fibrosas da matriz extracelular e sais metálicos que se precipitam nos tecidos, conferindo uma visualização diferente às células e tecidos. Esses corantes permitem que identifiquemos e diferenciemos diferentes tipos de células, tecidos e seus componentes, como veremos a se- guir. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 45BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 45 19/07/2022 14:36:0319/07/2022 14:36:03 EXEMPLO 46 Na hematologia, a técnica de esfregaço é bastante utilizada. Isso porque, a partir de esfregaços sanguíneos, é possível avaliar células como leucócitos, eritrócitos e outros elementos figurados do san- gue, como as plaquetas. Para corar as células do sangue, uma mis- tura especial de corantes é utilizada. Entre eles, podemos citar as colorações de Leishman, Giemsa, Wright ou May-Grünwald, todas desenvolvidas a partir de modificações da coloração a base de co- rantes Romanovsky que, basicamente, é formada por um corante básico e um corante ácido. Técnicas citoquímicas e histoquímicas Inicialmente, é importante que você saiba que: As técnicas citoquímicas podem ser em- pregadas tanto na microscopia óptica quanto na eletrônica e ajudam a localizar as substâncias no ambiente intracelular. Algumas reações citoquímicas, inclusive, coram as estruturas celulares proporcio- nalmente à concentração das substâncias nas estruturas. Com essas técnicas con- seguimos realizar a análise de proteínas e enzimas, DNA, ácido ribonucleico (RNA), catecolaminas, polissacarídeos entre ou- tros (CAPUTO; GITIRANA; MANSO, 2017). Assim, diferentes tipos de microscopia também ajudam na pesquisa citoquímica. A microscopia de fluorescência, por exemplo, BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 46BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 46 19/07/2022 14:36:0419/07/2022 14:36:04 VOCÊ SABIA? 47 na qual o microscópio possui uma lâmpada capaz de gerar luz ul- travioleta, estimula a fluorescência de moléculas nas células, como riboflavina (vitamina B2), a vitamina A e as porfirinas, permitindo sua identificação e localização. Outra técnica, a imunocitoquímica, permite que proteínas específicas sejam localizadas precisamente dentro da célula, ex- cluindo a possibilidade de ser alguma outra. Aplicada ao estudo dos tecidos, temos a imunohistoquímica, igualmente baseada na reação de moléculas presentes na amostra com anticorpos primários e se- cundários biomarcados. Técnicas imunohistoquímicas são aplicadas diariamente para diag- nóstico e acompanhamento de várias doenças. Por exemplo, é pos- sível classificar adequadamente um linfoma com essa técnica, o que permite um tratamento personalizado e mais eficaz. Os anticorpos, ao reconhecerem especificamente uma pro- teína-alvo, possibilitam sua identificação molecular, através de reações enzimáticas, nos elementos teciduais onde ela se insere. A análise da biomarcação é realizada com auxílio do microscópio. Essa técnica pode ser utilizada em células em cultura ou em cortes histológicos de tecidos processados segundo a técnica de inclusão em parafina, em cortes obtidos pelo método de congelamento ou, ainda, incluído em resina. Agora você já consegue reconhecer os aspectos gerais dos métodos empregados no estudo das células e tecidos. Nossa viagem pela célula vai continuar, mas, dessa vez, conhecendo componentes celulares e suas funções de maneira mais detalhada. Vamos lá! BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 47BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 47 19/07/2022 14:36:0519/07/2022 14:36:05 48 BIOMEMBRANAS Estrutura das biomembranas Todas as células precisam ser delimitadas, separando o meio externo do meio interno. A estrutura celular responsável por isso é a membrana plasmática. Além da membrana que envolve a célula, algumas organelas também são revestidas por membrana. Por esse motivo, as membranas que delimitam estruturas nos seres vivos são chamadas de biomembranas. Assim, além da membrana plasmáti- ca delimitar a estrutura celular, outras biomembranas (as endo- membranas presentes em organelas como retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, lisossomos e vacúolos) ajudam no processo de compartimentalização celular, de modo que processos celulares es- pecíficos ocorrem nas organelas. Assim, a membrana plasmática é formada por uma bicamada lipídica (duas camadas de lipídios, uma voltada para o meio inter- no e outra voltada para o meio externo), com proteínas, lipídios e carboidratos associados a ela. De acordo com o modelo do mosaico fluido, essa bicamada lipídica, de aproximadamente 5nm de espes- sura, possui moléculas de proteína associadas. E é verdade! Cerca de 50% da membrana é formada por lipídios e estima-se que 30% sejam de proteínas associadas a ela. Para que você entenda o que es- tamos tratando, sugiro que você observe a Figura 9, que representa a estrutura de uma membrana celular. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 48BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 48 19/07/2022 14:36:0519/07/2022 14:36:05 49 Figura 10 – Estrutura detalhada de uma membrana celular Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Detalle_de_la_ membrana_celular.svg Licença: criative.commons Uma das principais propriedades das biomembranas é a per- meabilidade seletiva, ou seja, elas podem ser permeáveis ou não às moléculas, selecionando a partir das características bioquímicas quais irão entrar ou sair da célula. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 49BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 49 19/07/2022 14:36:0519/07/2022 14:36:05 CURIOSIDADE 50 Somente pequenas moléculas sem carga podem se difundir livre- mente pela bicamada lipídica. Isso porque, de modo geral, a membrana é permeável a gases como dióxido de carbono (CO2), óxido nítrico (NO) e oxigênio (O2). Hormônios esteroides, que são pequenos e hidrofóbicos também conseguem passar pela membrana, do mesmo modo que pequenas moléculas polares, como etanol, também a atravessam. Transporte nas biomembranas A membrana celular é pouco permeável à água, devido à na- tureza apolar das caudas dos fosfolipídios presentes na membrana, como mostrado anteriormente na Figura 9. Além disso, a membra- na é praticamente impermeável a íons e moléculas maiores, como glicose, lactose, frutose, aminoácidos e nucleotídeos, sejam elas polares ou não (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b). Ainda assim, essas moléculas devem entrar na célula em vá- rias situações e, por isso, o transporte dessas moléculas pela mem- brana deve acontecer com a ajuda de proteínas transmembranas. Esse transporte poderá acontecer com ou sem gasto de energia e é graças a isso que conseguimos classificá-loscomo transporte pas- sivo ou ativo, como ilustrado na Figura 10. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 50BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 50 19/07/2022 14:36:0719/07/2022 14:36:07 DICA 51 Figura 11 – Processos de transporte na membrana celular Fonte: Adaptado de ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. Fique atento(a), pois, para entender a figura acima, é importan- te perceber que o diagrama acima ilustra os tipos de processos de transporte via membrana plasmática (transportadores e proteínas de canal). No transporte passivo não acontece gasto de energia, pois as moléculas e íons transportados passam de uma região (comparti- mento) onde estão mais concentrados (em maior quantidade) para uma em que estejam menos concentrados (em menor quantidade), ou seja, a favor do gradiente de concentração. Nesse tipo de trans- porte, proteínas podem ou não auxiliar durante o processo. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 51BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 51 19/07/2022 14:36:0719/07/2022 14:36:07 DEFINIÇÃO 52 No caso de o transporte ser realizado sem o auxílio de proteínas, dizemos que está ocorrendo uma difusão simples. Porém, quando uma proteína facilita a passagem desses íons e moléculas de onde estão mais concentrados para onde estão menos concentrados, di- zemos que está acontecendo o processo de difusão facilitada. A difusão facilitada acontece com a ajuda de proteínas que podem ser: canais iônicos (proteínas canais), que formam poros na membrana, permitindo a passagem de íons de um compartimento a outro; ou proteínas carreadoras, como a proteína GLUT-4, que é a transportadora de glicose na membrana de células do tecido adipo- so e muscular cardíaco e esquelético. No entanto, existem proteínas carreadoras que também atuam no transporte ativo (MONTANARI, 2016). Apesar de o transporte ser passivo, os canais iônicos e as proteínas carreadoras são regulados. Canais iônicos, por exemplo, sofrem regulação a partir da interação com ligantes extracelulares ou intracelulares, de alterações na voltagem da membrana ou até mesmo mecanicamente, pelo estiramento da membrana. Enquanto isso, as características químicas da molécula a ser transportada são determinantes na velocidade do transporte por difusão facilitada. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 52BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 52 19/07/2022 14:36:1019/07/2022 14:36:10 CURIOSIDADE SAIBA MAIS 53 Para moléculas sem carga, a velocidade de transporte é proporcio- nal ao gradiente de concentração, de modo que, quanto maior a di- ferença na concentração da molécula entre dois compartimentos, maior será a velocidade da difusão facilitada. Porém, para íons ou moléculas que possuem carga positiva ou negativa, devemos levar em consideração o gradiente eletro- químico, que está relacionado tanto ao gradiente de concentração quanto ao potencial de membrana (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2016b). Desse modo, moléculas carregadas positivamente são atraídas com uma maior velocidade para um compartimento mais negativo, ou seja, com predomínio de cargas negativas. O potencial de membrana é a diferença de potencial elétrico entre os meios extra e intracelular. Além disso, o valor desse potencial varia de acordo com o tipo celular e isso está relacionado às diferenças de gradientes iônicos e na permeabilidade aos íons. Os eritrócitos, por exemplo, possuem um potencial de membrana equivalente à -6 mV (milivolts), enquanto nos hepatócitos é de -28 mV e nas células cardíacas é de -86 mV. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 53BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 53 19/07/2022 14:36:1019/07/2022 14:36:10 CURIOSIDADE 54 Dessa maneira, o transporte ativo é aquele em que ocorre gasto de energia. Nesse caso, significa dizer que as moléculas ou íons estão sendo transportados contra o seu gradiente de concen- tração. Além disso, o gasto energético acontece porque nesse tipo de transporte a entropia é reduzida, o que leva ao aumento da energia livre do sistema. Lembre-se que o transporte ativo pode ser classificado como: Transporte Ativo Primário, quando utiliza diretamente uma mo- lécula de energia química, como o ATP (adenosina trifosfato); ou Transporte Ativo Secundário, quando o gradiente eletroquímico é gerado a partir de um transporte ativo primário que dependeu de ATP, ou seja, foi gerado da energia gasta por proteínas que realiza- ram o transporte ativo primário. Entropia é uma importante grandeza física da termodinâmica que mede o grau de desordem de um sistema. Quanto maior for a varia- ção de entropia em um sistema, significa que maior será sua desor- dem. E, em casos como esse, menos energia estará disponível para ser utilizada. Já no transporte ativo primário, as proteínas que realizam o processo são chamadas de ATPases de membrana ou Bombas, como a conhecida bomba de Sódio (Na) e Potássio (K). Na bomba de Na e K (Figura 11), para cada molécula de ATP hidrolisada, 3 íons de Na+ são transportados para o meio extracelular, enquanto 2 íons K+ são direcionados para o interior da célula. A bomba de Ca2+ também é outro exemplo de ATPase que se localiza tanto na membrana plas- BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 54BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 54 19/07/2022 14:36:1219/07/2022 14:36:12 DICA 55 mática quanto na membrana do retículo sarcoplasmático (retículo endoplasmático das células musculares) e serve para remover cál- cio desses compartimentos, ajudando a regular mecanismos como a contração muscular. Figura 12 – Mecanismo da Bomba de Sódio e Potássio Disponível em: http://184.105.177.41/b/7f02722f240d50cd7cafd116e0e0d3c02d17bd54 Caro(a) aluno(a), como você pode observar na figura acima, Na bomba de Na e K, três íons Na são transportados para o meio extra- celular e dois K para o meio intracelular. Assim, você deve saber que isso requer a hidrólise (quebra) de um ATP. No transporte ativo secundário, podemos citar como “tro- cadores iônicos” algumas proteínas, como o co-transportador Gli- cose-Na+, que são responsáveis pela absorção de glicose no trato digestório, bem como os co-transportadores de aminoácidos e Na+. BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 55BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 55 19/07/2022 14:36:1319/07/2022 14:36:13 EXEMPLO 56 Composição lipídica e organização estrutural da membrana Como já mencionado, as biomembranas são constituídas por lipídios, proteínas e carboidratos. Os carboidratos são ligados de maneira covalente às proteínas ou lipídios, formando as glicopro- teínas ou proteoglicanos e os glicolipídios. Os principais lipídios que formam a membrana são os fosfo- lipídios. Eles são moléculas anfipáticas, o que significa que possuem tanto caráter hidrofílico ou polar (possuem afinidade pela água), quanto caráter hidrofóbico ou apolar (aversão à água). De acor- do com o tipo celular ou compartimento intracelular delimitado, a composição das biomembranas pode variar. O colesterol, um tipo de lipídio, está presente em células animais, mas não em células vegetais e organismos procariotos, como as bactérias. Fluidez e assimetria das bicamadas lipídicas A bicamada lipídica que compõe as membranas é assimétri- ca. Isso quer dizer que as duas monocamadas (uma interna e outra externa) possuem composições diferentes. No caso da membrana plasmática, por exemplo, os lipídios da monocamada externa (face BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd 56BASES DE BIOLOGIA CELULAR_MOLECULAR E TECIDUAL_Ebook completo_SER.indd
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