INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS CÉLULAS

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Citologia e Histologia Humana
 Composição química: todos os seres vivos
são formados por moléculas orgânicas
indispensáveis à sua sobrevivência, entre
as quais podemos citar os ácidos
nucleicos, as proteínas, os carboidratos e
os lipídios.
estrutural: conjunto de reações que ocorre
durante o processo de constituição dos
tecidos;
OS SERES VIVOS
Nos dias atuais, o estudo dos seres vivos
tem adquirido cada vez mais nuances
biomolecula- res que frequentemente se
tornam alienadoras da integralidade do
ser vivo estudado. Para evitar tal visão
fragmentada do sujeito analisado é
importante conhecer os níveis de
organização dos seres vivos e sua inter-
relação (Tabela 1.1)
Os seres vivos, de uma maneira geral,
podem ser identificados pela ciência a
partir de um con- junto de características
que lhes são peculiares. As principais são:
 Células: com exceção dos vírus, que ainda
não considerados pela maioria dos autores
na área da Biologia como seres vivos, a
maioria dos seres vivos da Terra têm
como unidade fundamental a célula,
distribuídos em unicelulares (compostos
por uma única célula) e pluricelulares
(compostos por um agrupamento de
células).
 Metabolismo: diz respeito ao conjunto de
reações químicas que acontecem em um
ser vivo com o intuito de manter seus
componentes funcionando.
energético: reações que visam produzir
energia (E) necessária à sobrevivência das
células;
estrutural: conjunto de reações que ocorre
durante o processo de constituição dos
tecidos;
 Reprodução: os seres vivos apresentam
vários mecanismos com o objetivo de
produzir descendentes e garantir a
perpetuação das suas diversas espécies.
 Adaptação: os seres vivos são capazes de
se ajustar às características do meio
ambiente a fim de manter sua
sobrevivência. O ser humano tem como
principal ferramenta de adaptação o seu
próprio trabalho.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS
SERES VIVOS
Os seis elementos químicos mais
frequentes nos seres vivos são: carbono
(C), hidrogênio (H), oxigênio (O),
nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S)
(UZUNIAN; BIRNER, 2001)
́Átomo: Menor parte de um elemento que
mantém suas propriedades. Dos 109
conhecidos, 92 ocorrem na natureza e 17
são obtidos em laboratório.
Molécula: Conjunto de átomos unidos por
ligações químicas diversas.
Organela: Componente celular
responsável por realizar determinadas
funções essenciais à sobrevivência e ao
equilíbrio do ambiente celular
Célula: Encontrada na maioria dos seres
vivos, é constituída de maneira geral por
um sistema de membranas, um citoplasma
rico em estruturas e um núcleo.
Tecido: Conjunto de células com
semelhanças morfológicas e funcionais
que interagem entre si e com outros
tecidos.
́Orgão: Conjunto de tecidos organizados
de forma a executar determinadas
funções importantes à sobrevivência e ao
equilíbrio do ser vivo.
Sistema: Conjunto de órgãos envolvidos
na execução de determinadas tarefas
Organismo: Qualquer ser vivo pluricelular
capaz de realizar reações metabólicas
responsáveis pela sua sobrevivência, seu
crescimento e sua reprodução.
Esses elementos químicos se agrupam e
formam diversos compostos e substâncias,
com funções e importância distintas na
constituição e no funcionamento dos seres
vivos.
Gráfico 1.1 – Elementos químicos que
compõem a Terra
Gráfico 1.2 – Elementos químicos que
compõem os seres vivos. Os Elementos
Diversos consideram o sódio, magnésio,
cloro, potássio, cálcio, manganês, ferro,
entre outros
SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS
Os sais participam na vida dos seres vivos
de duas maneiras:
Tabela 1.2 – Percentuais médios de
constituintes inorgânicos e orgânicos em
células animais e vegetais (reproduzido de
UZUNIAN; BIRNER, 2001)
Os seres vivos apresentam grande
quantidade de H2O em sua constituição.
No homem, 75% do peso deve-se à água.
Nas medusas (águas-vivas) o teor de
água chega a 98%, enquanto em algu-
mas sementes essa proporção é de
aproximadamente 10% do peso total.
Praticamente todas as reações químicas
vitais precisam de um meio aquoso para
ocorrer. Por suas características
moleculares, a água é capaz de atuar
como solvente da maioria das outras
substâncias conhecidas, por isso é
chamada de solvente universal.
 >> Dissolvidos na forma iônica
ÁGUA
SAIS MINERAIS
Os sais minerais ou inorgânicos são
formados de partículas eletricamente
carregadas chama- das íons. Os seres
vivos necessitam de diversos tipos de íons
provenientes de sais minerais para o bom
funcionamento das suas células; a falta
destas substâncias pode afetar seriamente
o metabolismo e até levar ao óbito.
Ca++ → coagulação sanguínea e contração
muscular;
Na+ e K+ → transmissão de impulsos
nervosos;
Fe+→ produção de hemoglobina;
Mg+ → formação da clorofila nos vegetais.
 >> Sais na forma imobilizada
Carbonato de cálcio (CaCO3) →
constituição das conchas dos caramujos;
Fosfato de cálcio (Ca3(PO4)2) →
constituição dos ossos.
COMPONENTES ORGÂNICOS
Os componentes orgânicos são moléculas
derivadas dos átomos de carbono (C) que
se ligam a outros elementos. Algumas
estruturas celulares são compostas por
moléculas muito grandes, chamadas de
macromoléculas. Nos organismos vivos há
três tipos importantes de macromoléculas:
ácidos nucleicos, proteínas e carboidratos.
Os ácidos nucleicos são assim chamados
por terem sido inicialmente descobertos
no núcleo das células. São as maiores e
mais importantes moléculas orgânicas
encontradas nos seres vivos (MARTHO;
AMABIS, 2002).
 ÁCIDOS NUCLEICOS
Todos os organismos vivos contêm ácidos
nucleicos sob as formas de ácido
desoxirribonucleico (ADN ou DNA) e de
ácido ribonucleico (ARN ou RNA).
As informações genéticas contidas no
DNA são copiadas ou transcritas nas
moléculas de RNA, que traduzirão essas
informações, orientando assim a produção
das proteínas.
DNA → → → TRANSCRIÇÃO → → →
RNA → → → TRADUÇÃO → → → PTN.
 >> Um açúcar do grupo das pentoses
(monossacarídeos compostos por cinco
átomos de carbono): no RNA é chamado
de ribose e no DNA de desoxirribose,
devido à ausência de um oxigênio em sua
composição.
COMPOSIÇÃO DOS ÁCIDOS
NUCLEICOS
Os ácidos nucleicos são formados por
unidades menores conhecidas como
nucleotídeos, que, por sua vez, são
moléculas compostas pela união de três
outras moléculas:
O DNA é formado por nucleotídeos, nos
quais a pentose é a desoxirribose.
Alguns vírus possuem apenas RNA,
enquanto outros somente DNA.
Os ácidos nucleicos comandam o
funcionamento das células do organismo
porque constituem os genes, nos quais
estão inscritas as instruções para a
fabricação de proteínas, as quais, por sua
vez, atuam de forma estrutural ou como
enzimas catalizadoras das reações vitais.
Os ácidos nucleicos são formados por
unidades menores conhecidas como
nucleotídeos, que, por sua vez, são
moléculas compostas pela união de três
outras moléculas:
 >> Um radical fosfato derivado de uma
molécula de ácido ortofosfórico (H3PO4):
é o único componente que não varia no
nucleotídeo.
 >> Uma base nitrogenada, que pertence a
dois grupos distintos: as purinas (adenina
e guanina) e as pirimidinas (timina,
citosina e uracila).
ESTRUTURA DO DNA
Há quatro tipos de
desoxirribonucleotídeos: citosina, guanina,
adenina e timina.
Em 1953, com base em dados obtidos por
Wilkins e Franklin a partir da difração de
raios X, Watson e Crick propuseram um
modelo para a estrutura do DNA. Segundo
tal modelo, os nucleotídeos unem-se por
meio de ligações covalentes entre o
fosfato de um deles e a pentose do outro,
formando longas cadeias
polinucleotídicas.
A molécula de DNA é formada por duas
cadeias polinucleotídicas paralelas,
dispostas de forma helicoidal, compondo
uma dupla hélice, e essas duas cadeias
mantêm-se unidas por meio de ligações
fortes entre suas bases nitrogenadas,
chamadas pontes de hidrogênio.
O RNA é composto por nucleotídeos nos
quais a pentose é a ribose.
ESTRUTURA DO RNA
A molécula de RNA é formada, quase
sempre, por uma única cadeia
polinucleotídica, geral- mente enrolada
sobre si mesma (MARTHO; AMABIS,
2002).
Essas ligações, entretanto, não são
aleatórias. A adenina de uma das cadeiasliga-se sempre a uma timina de outra
cadeia, e vice-versa. A citosina de uma
cadeia, por sua vez, liga-se sempre a uma
guanina de outra cadeia, e vice-versa.
 >> RNA mensageiro (RNAm): sintetizado
no núcleo a partir das informações
contidas no DNA, migra para o citoplasma
levando a informação genética para a
produção de uma determinada proteína.
́Há quatro tipos de ribonucleotídeos:
citosina, guanina, adenina e uracila.
Existem três classes principais de RNA:
 >> RNA transportador (RNAt): identifica
e transporta as sequências de
aminoácidos disper- sas no citoplasma até
os ribossomos.
 >> RNA ribossômico (RNAr): representa
50% da massa dos ribossomos e é o
responsável pelas reações químicas que
levam à síntese das proteínas.
A maioria dos seres vivos (humanos
inclusive) utiliza cerca de 20 aminoácidos
diferentes para a construção de suas
proteínas. Algumas espécies são capazes
de fabricar os 20 tipos de aminoácidos, e
não precisam obtê-los por meio dos
alimentos. O homem é capaz de sintetizar
12 aminoácidos, que são chamados
aminoácidos naturais, ou não essenciais.
Os oito aminoácidos que o organismo
humano não consegue sintetizar devem
ser obtidos a partir de quem os sintetiza
(animais ou plantas), por meio da
alimentação, e são chamados de
aminoácidos essenciais.
 PROTEÍNAS
As proteínas são componentes
fundamentais de todos os seres vivos. São
macromoléculas formadas por dezenas ou
mesmo centenas de aminoácidos, ligados
em sequência como os elos de uma
corrente.
Aminoácidos são ácidos orgânicos no
qual o carbono próximo ao grupo –COOH
(carboxila), chamado de carbono α, está
unido também a um grupo –NH2 (amina)
e a um H. Além disso, o Cα se liga a uma
cadeia lateral (R) que é diferente em
cada tipo de aminoácido e vai definir as
proprie- dades específicas de cada um
dos aminoácidos formados (MARTHO;
AMABIS, 2002).
Os aminoácidos se ligam formando
moléculas chamadas peptídeos. Esse
nome é dado porque os aminoácidos se
ligam pelo grupo amina de um
aminoácido ao grupo carboxila do outro,
gerando a liberação de uma molécula de
H2O. Essa ligação é chamada de ligação
pep- tídica ou ponte peptídica.
Dois aminoácidos unidos formam um
dipeptídio;
três, um tripeptídio; quatro, um
tetrapeptídio, e assim por diante. As
proteínas, por serem constituídas de
muitos aminoácidos, são chamadas de
polipeptídios.
ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS
As proteínas possuem uma estrutura que
pode ser dividida em quatro níveis de
organização:
 ENZIMAS>> Primária: sequência de aminoácidos
que formam a cadeia peptídica. É o nível
mais importante na estruturação da
proteína.
O metabolismo dos seres vivos pode ser
dividido em anabolismo e catabolismo:
Catalizador é uma substância que
participa de uma reação química,
aumentando sua veloci- dade, mas que
não se altera, podendo participar de
outras reações do mesmo tipo.
MODELO DA CHAVE-
FECHADURA
A anemia falciforme é um exemplo de doença que
decorre de uma falha em apenas um aminoácido,
ao nível da estrutura primária da molécula de
hemoglobina, mas que traz significativas
alterações na funcionalidade da hemoglobina. Em
função desta pequena falha na estrutura primária,
essa proteína não consegue constituir as
estruturas secundária, terciária e quaternária, o
que interfere significativamente na capacidade de
armazenamento e transporte de gases pela
hemoglobina.
>> Secundária: interações entre os
aminoácidos da cadeia polipeptídica
fazem com que a estrutura primária se
enrole sobre si mesma, resultando num
filamento espiralado que se mantém
estável em função das ligações químicas
estabelecidas entre os aminoácidos.
>> Terciária: a estrutura secundária
continua dobrando-se sobre si mesma,
conferindo à cadeia polipeptídica uma
forma mais globosa que se mantém
estável em função das novas ligações
químicas que surgem entre os
aminoácidos.
>> Quaternária: em certas proteínas,
cadeias polipeptídicas em estrutura
terciária se unem dando origem a uma
forma espacial mais complexa,
determinante do papel bioquímico da
proteína, que possui quatro subunidades
proteicas (exemplo: hemoglobina).
>> Anabolismo: reações de síntese de
moléculas orgânicas;
>> Catabolismo: reações de degradação de
moléculas, liberando matéria-prima e
energia.
Todas as reações metabólicas, entretanto,
ocorrem somente na presença de certas
proteínas, chamadas enzimas, as quais
participam dessas reações, mas não se
modificam nesse processo, por isso são
consideradas catalisadores biológicos.
As enzimas vão agir facilitando o
encontro das moléculas reagentes,
chamadas genericamente de substrato,
colocando-as em posição adequada para
reagir. As enzimas possuem um ou mais
lugares denominados sítios ativos, que se
unem ao substrato, modificando-o
quimicamente. Uma vez desencadeada a
reação, a molécula enzimática se liberta,
podendo interagir com outras moléculas
do substrato.
Esse modelo é chamado de chave-
fechadura e, segundo ele, as enzimas
apresentam grande especificidade, tendo
cada uma a capacidade de catalisar uma
reação química específica.
 FATORES QUE AFETAM
A AÇÃO ENZIMÁTICA
São também chamados de glicídios ou
hidratos de carbono. Na fórmula da maior
parte dos carboidratos, para cada átomo
de carbono existem dois de hidrogênio e
um de oxigênio. É desta característica
estrutural que se origina o nome deste
composto (Carbo + Hidrato).
>> Monossacarídeos: açúcares simples,
cuja fórmula geral é Cn (H2O), onde n
pode variar de 3 a 8. De acordo com o
número de carbonos, são chamados de
trioses, pentoses e hexoses (UZUNIAN;
BIRNER, 2001).
A temperatura é um fator fundamental
para a atividade enzimática. Até certo
ponto, a temperatura aumenta a
velocidade de uma reação enzimática. A
partir daí, a velocidade da reação diminui
bruscamente e cessa.
Isso acontece porque o aquecimento de
uma proteína a uma determinada
temperatura rompe as ligações internas
entre os aminoácidos, alterando as
estruturas secundária e terciária desta
molécula. A alteração da estrutura
espacial da proteína, chamada de
desnaturação, faz com que esta perca sua
funcionalidade biológica.
De forma geral, são divididos em três
categorias principais:
>> Dissacarídeos: açúcares constituídos
pela união de dois monossacarídeos,
geralmente hexoses, com perda de uma
molécula de água. Os mais importantes
desse grupo são a sacarose (glicose +
frutose) e a lactose (glicose + galactose).
>> Polissacarídeos: glicídios formados pela
união de centenas ou mesmo milhares de
monos- sacarídeos, com a correspondente
perda das moléculas de água. Os mais
importantes nos organismos vivos são:
Outro fator que gera a desnaturação de
uma proteína é o grau de acidez do meio,
expresso pelo pH. O pH ótimo para a ação
enzimática é próximo do neutro (de 6 a 8),
mas há exceções: a pepsina atua melhor
no pH ácido (+/- 2) do estômago, e a
tripsina intestinal age melhor em pH
levemente básico (+/- 8) (MARTHO;
AMABIS, 2002).
CARBOIDRATOS
As principais pentoses são as que
constituem o RNA e o DNA,
respectivamente, ribose e desoxirribose; e
as principais hexoses são a glicose, a
frutose e a galactose.
>> Glicerídeos: os glicerídeos são os
principais constituintes das gorduras e
óleos produzidos por animais e vegetais.
Os principais exemplos nos seres
humanos são os triglicerídeos (também
chamados triacilgliceróis), que formam os
principais depósitos de energia (na forma
de gordura) no tecido adiposo e possuem
na sua composição um álcool chamado
glicerol, associado a três moléculas de
ácido graxo. Representam a principal
reserva de energia dos seres vivos.
>> Ceras: assemelham-se aos glicerídeos
em função de também possuírem ácidos
graxos na sua constituição; a diferença é
que estes são ligados a moléculas de
álcool mais longas que o glicerol. São
altamente insolúveis em água.
Glicogênio: semelhante ao amido é
utilizado como material de reserva pelos
animais e é armazenado, principalmente,
no fígado e nos músculos. As moléculas de
glicose são absorvidas do sangue por
células especializadas que promovem sua
ligação em longas cadeiasque formam as
moléculas de glicogênio (MARTHO;
AMABIS, 2002)
Celulose: também constituído de
moléculas de glicose, encontra-se na
parede das células de plantas e de muitas
algas. Nenhum animal produz enzimas
capazes de digeri-la. Apenas algumas
espécies de fungos, bactérias e
protozoários são capazes de produzir a
celulase que vai digerir a celulose
(MARTHO; AMABIS, 2002).
HDL: o “bom” colesterol. Transporta o
colesterol das artérias para o fígado, onde
é inativado;
Sua principal característica é a baixa
solubilidade em água. Essa propriedade
geral dos lipídios e compostos
relacionados se deve ao predomínio de
longas cadeias hidrocarbonadas alifáticas
ou anéis benzênicos, que são estruturas
hidrofóbicas. Eles dissolvem-se bem em
solventes como o éter e o álcool. Os
lipídios mais conhecidos são os
glicerídeos, as ceras, os esteroides e os
fosfolipídios (DE ROBERTIS; DE
ROBERTIS, 2003).
>> Esteroides: possuem uma estrutura
molecular bem diferenciada dos outros
lipídios, já que suas moléculas apresentam
cadeias fechadas. Os esteroides mais
conhecidos são o colesterol, o estrógeno e
a testosterona. O colesterol, juntamente
com os fosfolipídios, é um importante
componente da membrana celular das
células animais.O colesterol pre- cisa se
ligar a proteínas para ser transportado
pelo sangue. Há dois tipos principais de
combinação:
Amido: utilizado como material de reserva
pelas plantas. Durante a fotossíntese, as
células vegetais produzem moléculas de
glicose, que são em parte metabolizadas
produzindo energia para os processos
celulares, e em parte unidas em longas
cadeias que constituem o amido. Certas
plantas têm caules (batata-inglesa) e
raízes (mandioca e cenoura)
especializadas em armazenar amido.
LIPÍDIOS
LDL: o “mau” colesterol. Transporta o
colesterol para as artérias, onde é
depositado e
forma as placas de ateroma, que poderão
vir a ocluir o vaso.
 Autotróficas: utilizam-se da fotossíntese
para transformar moléculas de gás
carbônico (CO2) e água (H2O) em
moléculas de glicose, a partir da qual são
sintetizadas moléculas mais complexas e
é produzida energia para os processos
celulares.
Heterotróficas: obtêm energia por meio de
carboidratos, gorduras e proteínas obtidas
na alimentação.
Há pouco mais de 400 anos, um novo e
vasto mundo se descortinou para a
humanidade, com o desenvolvimento dos
primeiros microscópios e a descoberta das
células. Essa descoberta revolucionou toda
a forma como a vida era vista na Terra,
do ponto de vista da Biologia e da
Medicina.
Por menor que seja o organismo
procariota, ele deve ser grande o bastante
para: 
Em 1838, depois de vários estudos, o
botânico Mathias Schleiden (1804-1881)
concluiu que todas as plantas eram
constituídas por células. A mesma
conclusão foi obtida com referência aos
ani- mais em 1839, pelo zoólogo Theodor
Schwann (1810-1882) (MARTHO;
AMABIS, 2002).
>> Procariotas: não possuem
compartimentos membranosos internos
nem um envoltório nuclear, estando seus
cromossomos em contato direto com o
resto do citoplasma. São na maioria
pequenas, medindo entre 1 e 10 μm.
Fosfolipídios: são moléculas formadas por
cadeias de ácidos graxos que se
combinam a uma “cabeça”, a qual contém
fósforo. Juntamente com as proteínas, os
fosfolipídios constituem o principal
componente das membranas celulares,
organizados em dupla camada, com
moléculas de proteínas incrustadas.
A CÉLULA
Os vírus não são considerados células legítimas ou
mesmo seres vivos, pois embora participem de
alguns processos celulares, como a hereditariedade
e a mutação, dependem das células do hospedeiro
e por isso são considerados parasitas
intracelulares obrigatórios. Fora das células
hospedeiras, os vírus são inativos e podem até
cristalizar-se. Quando se introduzem na célula, eles
se ativam e passam a utilizar o maquinário
biossintético da célula hospedeira para se
reproduzir.
Com o avanço das técnicas microscópicas
e a obtenção de novos conhecimentos
sobre as célu- las, estas passaram a ser
classificadas por vários aspectos, alguns
deles são explicados a seguir.
PRODUÇÃO DE ENERGIA
ORGANIZAÇÃO
possuir uma membrana plasmática;
conter material genético suficiente
para codificar os diversos RNAs que
participam da síntese proteica;
ter um maquinário biossintético que
possibilite a síntese de proteínas;
>> Eucariotas: apresentam uma
complexidade bem maior que as
procariotas. Seu núcleo constitui um
compartimento separado do resto do
citoplasma pela membrana nuclear ou
carioteca. Existe uma membrana
plasmática, com sua estrutura peculiar
servindo de barreira seletiva entre os
meios intracelular e extracelular, e entre a
membrana plasmática e a carioteca está o
citoplasma, no qual estão imersas as
organelas celulares, compostas por uma
complexa rede de compartimentos
membranosos no espaço celular interno.
Do ponto de vista genético, os vírus podem possuir
cromossomos constituídos por RNA ou DNA.
Seu tamanho varia entre 30 a 300 nm e sua
estrutura mostra diferentes graus de
complexidade. Geralmente, possuem uma estrutura
proteica chamada cápside ou capsídeo envolvendo
o seu material genético.