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BIOLOGIA HUMANA CURSOS DE GRADUAÇÃO – EAD Biologia Humana — Prof.ª Dra. Camila Tavares Valadares da Silva Olá! Meu nome é Camila Tavares Valadares da Silva. Sou Fisiote- rapeuta graduada pela Universidade de Ribeirão Preto (UNAERP). Mestre e Doutora em Ciências (área de concentração: Psicobio- logia) pela Universidade de São Paulo (USP) campus de Ribeirão Preto. Em minha dissertação de mestrado, investiguei os efeitos da Desnutrição Protéica em estágios precoces da vida sobre a memória e aprendizagem em ratos. A minha tese de doutorado foi em cima do mesmo assunto, porém, a desnutrição ocorreu em outra fase da vida e foram analisados outros parâmetros de comportamentos e neurológicos. Já atuei como docente na Universidade de Uberaba (UNIUBE) nos cursos de Fisioterapia e também na Universidade Paulista (UNIP) campus de Araraquara nos cursos de Enfermagem e Farmácia Bioquímica. No Centro Universitário Claretiano, sou professora nas áreas de Anatomia e Neuroanatomia no curso de Fisioterapia, Biologia Humana, Anatomia Humana Geral e Fisiologia Humana Geral e Aplicada no curso de Licenciatura em Educação Física e Fundamentos Biológicos no curso de Bacharelado em Educação Física. Sou uma apaixonada pelo corpo humano e será um imenso prazer parti- cipar da construção de seu conhecimento e sua formação profissional. e-mail: camilatv@yahoo.com BIOLOGIA HUMANA Prof.ª Dra. Camila Tavares Valadares da Silva Caderno de Referência de Conteúdo © Ação Educacional Clareiana, 2011 – Batatais (SP) Trabalho realizado pelo Centro Universitário Clareiano de Batatais (SP) Cursos: Graduação Disciplina: Biologia Humana Versão: jul./2013 Reitor: Prof. Dr. Pe. Sérgio Ibanor Piva Vice-Reitor: Prof. Ms. Pe. José Paulo Gai Pró-Reitor Administraivo: Pe. Luiz Claudemir Boteon Pró-Reitor de Extensão e Ação Comunitária: Prof. Ms. Pe. José Paulo Gai Pró-Reitor Acadêmico: Prof. Ms. Luís Cláudio de Almeida Coordenador Geral de EAD: Prof. Ms. Arieres Estevão Romeiro Coordenador de Material Didáico Mediacional: J. Alves Corpo Técnico Editorial do Material Didático Mediacional Preparação Aline de Fátima Guedes Camila Maria Nardi Matos Carolina de Andrade Baviera Cáia Aparecida Ribeiro Dandara Louise Vieira Matavelli Elaine Aparecida de Lima Moraes Josiane Marchiori Marins Lidiane Maria Magalini Luciana A. Mani Adami Luciana dos Santos Sançana de Melo Luis Henrique de Souza Patrícia Alves Veronez Montera Rita Cristina Bartolomeu Rosemeire Cristina Astolphi Buzzelli Simone Rodrigues de Oliveira Revisão Felipe Aleixo Rodrigo Ferreira Daverni Talita Cristina Bartolomeu Vanessa Vergani Machado Projeto gráfico, diagramação e capa Eduardo de Oliveira Azevedo Joice Cristina Micai Lúcia Maria de Sousa Ferrão Luis Antônio Guimarães Toloi Raphael Fantacini de Oliveira Tamires Botta Murakami de Souza Wagner Segato dos Santos Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução, a transmissão total ou parcial por qualquer forma e/ou qualquer meio (eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação e distribuição na web), ou o arquivamento em qualquer sistema de banco de dados sem a permissão por escrito do autor e da Ação Educacional Claretiana. Centro Universitário Claretiano Rua Dom Bosco, 466 - Bairro: Castelo – Batatais SP – CEP 14.300-000 cead@claretiano.edu.br Fone: (16) 3660-1777 – Fax: (16) 3660-1780 – 0800 941 0006 www.claretiano.edu.br SUMÁRIO CADERNO DE REFERÊNCIA DE CONTEÚDO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 7 2 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA DISCIPLINA ............................................ 10 UniDADE 1 – INTRODUÇÃO À BIOLOGIA CELULAR 1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 33 2 CONTEÚDOS ..................................................................................................... 33 3 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 34 4 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 34 5 BREVE HISTÓRICO SOBRE A DESCOBERTA DAS CÉLULAS ............................. 35 6 AS CÉLULAS: PROPRIEDADES BÁSICAS E ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL ..... 38 7 AS CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS ............................................ 40 8 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................ 43 9 CONSIDERAÇÕES .............................................................................................. 44 10 E-REFERÊnCiAS ................................................................................................ 44 11 REFERÊnCiAS BiBLiOGRÁFiCAS ...................................................................... 45 UniDADE 2 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA 1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 47 2 CONTEÚDOS ..................................................................................................... 47 3 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 48 4 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 48 5 ÁGUA ................................................................................................................. 49 6 CARBOIDRATOS ................................................................................................ 51 7 LIPÍDIOS ............................................................................................................ 56 8 PROTEÍNAS ....................................................................................................... 60 9 ÁCIDOS NUCLEICOS ......................................................................................... 64 10 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................ 68 11 CONSIDERAÇÕES .............................................................................................. 68 12 E-REFERÊnCiAS ................................................................................................ 69 13 REFERÊnCiAS BiBLiOGRÁFiCAS ...................................................................... 70 UniDADE 3 – MORFOLOGIA CELULAR 1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 71 2 CONTEÚDOS ..................................................................................................... 71 3 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 71 4 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 72 5 MEMBRANA PLASMÁTICA ............................................................................... 73 6 SISTEMAS DE ENDOMEMBRANAS CITOPLASMÁTICAS ................................. 81 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO 7 MITOCÔNDRIO ................................................................................................ 86 8 O NÚCLEO DA CÉLULA EUCARIÓTICA ............................................................. 89 9 CICLO CELULAR E MEIOSE ............................................................................... 93 10 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................ 97 11 CONSIDERAÇÕES ............................................................................................. 98 12 E-REFERÊnCiAS ................................................................................................ 99 13 REFERÊnCiAS BiBLiOGRÁFiCAS ...................................................................... 100 UniDADE 4 – FUNDAMENTOS DE HISTOLOGIA 1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 101 2 CONTEÚDOS .....................................................................................................101 3 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 101 4 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 102 5 HISTOLOGIA ...................................................................................................... 103 6 TECIDO EPITELIAL............................................................................................. 104 7 TECIDO CONJUNTIVO ...................................................................................... 111 8 TECIDO MUSCULAR .......................................................................................... 122 9 TECIDO NERVOSO ............................................................................................ 128 10 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................ 134 11 CONSIDERAÇÕES ............................................................................................. 134 12 E-REFERÊnCiAS ................................................................................................ 136 13 REFERÊnCiAS BiBLiOGRÁFiCAS ...................................................................... 136 CRC Caderno de Referência de Conteúdo Ementa ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Níveis de organização dos seres vivos. Organização da célula eucariótica. Mem- branas celulares: estrutura e função. Transporte entre membranas: difusão, di- fusão facilitada. Bomba de Na+ e K+. Organelas celulares: estrutura e função. Mitocôndrias e a produção de energia na célula: aspectos gerais dos processos anaeróbios e aeróbios e a isiologia celular. Síntese de Proteínas. Síntese de Lipí- deos. Tecidos: deinição, classiicação e aspectos gerais. Tecido Epitelial. Tecido Conjuntivo. Tecido Ósseo. Tecido Muscular. Tecido Nervoso. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1. INTRODUÇÃO Seja bem-vindo! Caro aluno, iniciaremos o estudo de Biologia Humana, uma das disciplinas que compõem o curso de Graduação. No Caderno de Referência de Conteúdo, você encontrará as unidades básicas que o ajudarão a compreender a importância dos conhecimentos básicos da biologia humana celular e tecidual como pré-requisito para outras disciplinas e para a formação de um profissional volta- © Biologia Humana8 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO do à promoção e à manutenção da saúde, tanto na nossa socieda- de de uma maneira geral como no contexto escolar de forma mais específica, dando subsídios para o planejamento e implementação de programas de treinamento esportivo apropriados. A Biologia Humana faz parte do conteúdo básico de todos os cursos voltados para a área biológica e da saúde, incluindo os profissionais da Educação Física, uma vez que o objeto de estudo é o corpo humano, constituído basicamente de células, que se agru- pam para formarem tecidos, depois órgãos e assim sucessivamen- te até a formação do organismo humano. Vamos juntos conhecer a estrutura geradora e mantenedora da vida, a célula, assim como seus componentes estruturais e quí- micos. Estudaremos, também, os principais tipos de tecidos huma- nos e suas funções. Uma disciplina de Biologia Humana em um curso de Gradu- ação, num primeiro momento, pode não parecer importante; no entanto, ela adquire uma enorme responsabilidade, na medida em que estará preparando o aluno para as discussões em outras disciplinas, tais como Anatomia Humana Geral e Fisiologia Huma- na Geral. Esta disciplina fornecerá o suporte básico para que você pos- sa ter uma visão crítica dos mecanismos biológicos. Compreender inicialmente a importância desse conhecimento parece uma tarefa difícil, porém, é fundamental para a formação de um professor de Educação Física diferenciado, com interesse em ter uma formação completa e, assim, poder cuidar apropriadamente de seus futuros alunos. Vamos juntos fazer esta viagem ao corpo humano e conhe- cer estruturas tão pequenas, mas fundamentais para a sobrevivên- cia dos seres vivos. A Educação a Distância exigirá de você uma nova forma de estudo, uma vez que você é o protagonista de sua aprendizagem. Contudo, você não estará sozinho, tendo todo o suporte necessá- rio para construção do seu conhecimento. Este será um desafio 9© Caderno de Referência de Conteúdo que enfrentaremos juntos, e, com sua dedicação, o crescimento profissional e pessoal acontecerá naturalmente. Ao iniciar a disciplina, não se esqueça de que você deverá participar e interagir constantemente com seus professores (tuto- res), com seus colegas de curso, assim como fazer a leitura não só deste material, como também das bibliografias indicadas. O conteúdo deste material está organizado didaticamente em quatro unidades. na Unidade 1, será feita uma introdução ao estudo da bio- logia celular. Você tomará o conhecimento da origem celular, dos seres vivos unicelulares e multicelulares, da interdependência en- tre as células dos organismos multicelulares e dos tipos básicos celulares (eucariontes e procariontes). Seguindo nossa jornada, na Unidade 2, serão abordados os principais componentes químicos celulares, isto é, as biomoléculas construtoras das células e sua importância para sobrevivência e perpetuação dos seres vivos. A Unidade 3 estará focada na morfologia celular, descreven- do os compartimentos celulares e suas funções, com o objetivo da compreensão da estrutura e do funcionamento celular. Finalmente, a Unidade 4 tratará da Histologia, isto é, o estu- do da organização dos tecidos. O aluno tomará conhecimento so- bre os principais tecidos do corpo humano, sua estrutura e função, dando base para a compreensão de diversos mecanismos fisioló- gicos, como, por exemplo, a reconstituição de uma fratura, uma lesão muscular etc. A proposta desta disciplina é despertar para a compreensão dos princípios básicos da constituição da vida humana, como a estrutura e a função das células e dos tecidos, assim como a im- portância desses elementos fundamentais no desenvolvimento da prática esportiva. © Biologia Humana10 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO O convite está feito; agora, só depende de você. O êxito de sua aprendizagem dependerá principalmente de seu empenho em cumprir as atividades propostas e interagir de maneira apropriada com seu tutor e colegas de turma. Portanto, venha adquirir os conhecimentos básicos capazes de beneficiar e potencializar sua atuação como professor de Educação Física. Após essa introdução aos conceitos principais da disciplina, apresentaremos, a seguir, no Tópico Orientações para o estudo da disciplina,algumas orientações de caráter motivacional, dicas e es- tratégias de aprendizagem que poderão facilitar o seu estudo. 2. ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA DISCIPLINA Abordagem Geral da Disciplina Neste tópico, apresentamos uma visão geral do que será estudado nesta disciplina. Aqui, você entrará em contato com os assuntos principais deste conteúdo de forma breve e geral e terá a oportunidade de aprofundar essas questões no estudo de cada unidade. No entanto, essa Abordagem Geral visa fornecer-lhe o conhecimento básico necessário a partir do qual você possa cons- truir um referencial teórico com base sólida – científica e cultural – para que, no futuro exercício de sua profissão, você a exerça com competência cognitiva, ética e responsabilidade social. Vamos co- meçar nossa aventura pela apresentação das ideias e dos princí- pios básicos que fundamentam esta disciplina. Para apresentarmos uma síntese desta disciplina, dividimos este estudo em três partes. A primeira delas trata da visão geral da biologia humana, iniciando com a descoberta do microscópio e das células e sua importância para as ciências da saúde. Além disso, veremos os tipos básicos de células e suas constituições. A segunda parte de conteúdos apresenta alguns conceitos sobre citologia, fazendo uma breve análise da composição química 11© Caderno de Referência de Conteúdoe da morfologia de uma célula humana. Além desses conceitos, verificaremos a importância deste estudo para os profissionais da Educação Física. Na terceira e última parte, estudaremos a Histologia, que é o estudo dos tecidos que compõem o organismo humano. Faremos a conceituação de cada tipo tecidual, sua constituição, organização e função, sempre fazendo uma análise crítica sobre a importância deste conhecimento para a formação de um profissional diferen- ciado e comprometido com seu trabalho, que é a promoção e a manutenção da saúde. Começaremos conhecendo um pouco sobre a descoberta do microscópio e das células, fazendo a seguinte pergunta: qual foi a importância da descoberta do microscópio e das células para o avanço da ciência? Desde crianças, temos a curiosidade de saber como somos formados, porque ficamos doentes, como crescemos. Todas essas perguntas podem ser respondidas hoje graças aos cientistas, que há séculos tentam descobrir a origem da vida. No entanto, há sé- culos atrás algumas respostas eram impossíveis de ser dadas devi- do ao tamanho reduzido das células, que não podiam ser visuali- zadas a olho nu. Assim, perceberam a necessidade de desenvolver um instrumento que possibilitasse essa visualização. Somente no século 17 surgiu o primeiro microscópio, o qual era muito dife- rente do que temos hoje. Na verdade, era um conjunto de lentes acopladas em um tubo, semelhante a uma lupa. Não se sabe com exatidão quem foi o inventor do microscó- pio, mas, em 1665, o inglês Robert Hooke observou nesse apare- lho cortes feitos em rolhas e relatou a existências de pequenas ca- vidades vazias, denominadas por ele de "cel”, palavra inglesa que significa "cela” ou "cavidade", originando, assim, o termo "célula”, diminutivo de "cela”. A descoberta da célula, portanto, é atribuída a Robert Hooke. A partir daí, as pesquisas não pararam mais e, no início do século 19, foi formulada a Teoria Celular, na qual se afirmava que © Biologia Humana12 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO todos os seres vivos são constituídos de uma ou mais células que, portanto, são as unidades funcionais e estruturais fundamentais da vida. Todas essas descobertas foram de grande importância para a descoberta de doenças, podendo, assim, interferir no seu curso e até mesmo proporcionar sua cura ou prever seu desenvol- vimento. Nesse sentido, perguntamos: será que isso é importante para o profissional da Educação Física? Uma vez que esses profis- sionais estão incluídos nas ciências da saúde, tudo que envolve a manutenção ou o estabelecimento da saúde é importante. Depois desses breves relatos, podemos iniciar nosso estu- do da biologia celular. Mas, antes, queremos fazer outra pergunta: você seria capaz, neste momento, de dizer o que é uma célula? Bem, a resposta é simples: célula é a unidade estrutural e funcio- nal fundamental dos seres vivos. Portanto, todos os organismos vivos são compostos por células, de acordo com a Teoria Celular. A célula pode ocorrer isoladamente, como acontece nos se- res unicelulares (bactérias), ou se agrupar com outras células de mesma função e formar os tecidos nos seres pluricelulares(seres humanos). O organismo humano apresenta uma organização estrutural muita complexa, que se inicia em níveis químicos, incluindo todas as substâncias químicas necessárias para seu funcionamento, até a formação dos diversos sistemas que compõem o organismo, como, por exemplo, o sistema cardiorrespiratório e o sistema musculoes- quelético. Dentre esses níveis, estão os nossos objetos de estudos, que são as células e os tecidos. Embora exista uma infinidade de células, que podem se dife- rir pelo tamanho, função e forma, todas apresentam propriedades básicas comuns que garantem sua manutenção, como a utilização de glicose como fonte de energia, a realização de mitose para mul- tiplicação e responder a estímulos como luz, calor e hormônios. Com relação à sua constituição, todas as células possuem uma membrana que as envolve e seleciona o que vai entrar ou sair 13© Caderno de Referência de Conteúdo dela, chamada de membrana plasmática. Essa membrana delimi- ta uma substância fluida composta de água e proteína, chamada citoplasma, em que estão mergulhadas as organelas responsáveis por todas as funções metabólicas celulares. Há, também, o nú- cleo, em que estão localizados os cromossomos responsáveis pela transmissão das informações genéticas. Baseado nisso, os cientistas conseguiram diferenciar os dois tipos básicos de células, as células procarióticas e as células euca- rióticas. De maneira geral, podemos dizer que as células procari- óticas são pobres em membranas e em organelas, e o seu núcleo não está organizado pelo envoltório nuclear, conhecido também por carioteca. Dessa maneira, seu material genético está disperso em seu citoplasma. Já a célula eucariótica é composta por um rico sistema de membranas, organelas, e o seu núcleo está envolvido pela carioteca, protegendo seu material genético. Agora, veremos a composição química e estrutural das cé- lulas eucarióticas, sempre enfatizando seu papel na sobrevivência das células e do organismo. Vamos começar pela composição quí- mica básica das células. A célula, para sua sobrevivência, necessita realizar uma série de reações, que chamaremos de reações metabólicas. Entre es- sas reações, citamos: respiração celular, digestão, divisão,secreção celular e sínteses de proteínas, de lipídios,entre outras.Para que essas reações ocorram, é necessária a presença de moléculas, que chamamos de biomoléculas, isto é, moléculas da vida. Es- sas biomoléculas atuam como unidades construtoras das células animais;são elas: a água, os carboidratos, os lipídios, as proteínas e os ácidos nucleicos, conhecidos por DNA e RNA. Vale destacar que o nosso objetivo não é fazer um estudo aprofundado dessas moléculas, mas, sim, conhecer suas compo- sições básicas e funções metabólicas, que são muito importantes para o funcionamento do organismo. Sem elas, seríamos incapa- zes de realizar funções simples, como respirar, correr ou praticar © Biologia Humana14 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO qualquer outra atividade física. Podemos dizer que essas molécu- las são como combustíveis para nossas células. Todas essas biomoléculas são formadas basicamente por oxigênio, hidrogênio, carbono e nitrogênio. Nesse contexto, come- çaremos pela água. Não é difícil imaginar sua importância, não é mesmo? Com frequência, ouvimos dizer que devemos tomar cerca de dois litros de água por dia. Isso porque a água é o maior constituin- te do organismo humano, constituindo cerca de 70% da composi- ção corporal e sendo, assim, indispensável para todas as ativida- des metabólicas. A água é composta por duas moléculas de hidrogênio e uma de oxigênio, constituindo o famoso H 2 O, que aprendemos desde o Ensino Fundamental. A ligação entre esses átomos não é linear, mas, sim, angulada, formando um triângulo no qual os hidrogê- nios formam a base e o oxigênio, o ápice do triângulo. Por esse motivo, a água é considerada um dipolo, ou seja, apresenta um polo positivo, representado pelos hidrogênios, e um polo negativo, representado pelo oxigênio. Essa propriedade da água faz dela o principal solvente celular, sendo capaz de se ligar a várias outras moléculas, pois a tendência dos íons é se combinar com outros eletricamente inversos. Em condições normais, perdemos água pela respiração, na urina, nas fezes e na transpiração, o que dá um total de cerca de dois litros e meio por dia. Por isso, é indicado que se beba dois litros de água por dia. O resto poderá ser consumido por meio dos alimentos. Agora, veremos os carboidratos, que são considerados as maiores fontes de energia para o metabolismo celular. Eles são os açúcares encontrados em abundância na natureza, sendo constitu- ídos basicamente por um átomo de carbono, dois de hidrogênio e um de oxigênio. Portanto, é composto por carbono(daí o "carbo”) e por umamolécula de água(daí o "hidrato” –CARBO-HiDRATO). 15© Caderno de Referência de Conteúdo Os carboidratos podem ser encontrados sobre a forma de monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Os monossa- carídeos são os açúcares mais simples, incluindo a glicose, que é o açúcar encontrado na maioria dos seres vivos, a frutose, que o açúcar da fruta, e a galactose, a do leite. Não podemos deixar de mencionar, também, a ribose e a desoxirribose, que são encontra- das na constituição do RNA e do DNA, respectivamente. Os dissacarídeos são formandos pela união de dois monos- sacarídeos; assim, temos a sacarose, que é a união da glicose com a frutose, sendo encontrada na beterraba e na cana-de-açúcar; a lactose, que é a união da glicose com a galactose, encontrada no leite; e a maltose, que é a união de duas glicoses, encontrada nos cereais. Os polissacarídeos, por sua vez, são abundantes na natureza e podem ter tanto função de reserva energética, como estrutu- ral. São formados por uma longa cadeia de monossacarídeos. O amido, por exemplo, é um polissacarídeo de reserva energética, presente em vegetais como batata e a mandioca. O outro tipo de polissacarídeo de reserva energética é o glicogênio, que é exclusi- vo das células animais e está armazenado no fígado e nos múscu- los estriados esqueléticos. Os animais ingerem o amido contido na batata e na mandioca, que é armazenado em forma de glicogênio no fígado e nos músculos esqueléticos. Quando a célula animal necessita de energia, ocorre uma reação química que converte o glicogênio em glicose, que é utilizada pelas células em seus proces- sos metabólicos. Outra importante fonte de energia celular são os lipídios, mas suas funções não param por aqui. Os lipídios são as gorduras encontradas no corpo humano. Sua característica básica é que são insolúveis em água e solúveis somente em solventes orgânicos, como o éter e o álcool. Além da função de reserva energética, os lipídios são importantes na manutenção da temperatura corporal e, também, são os principais componentes das membranas celula- © Biologia Humana16 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO res. Os principais grupos de lipídios são os ácidos graxos, que são os lipídios de reserva energética; os fosfolipídios, que são os com- ponentes das membranas celulares; e, por último, os esteroides, sendo o mais conhecido deles o colesterol, também responsáveis pela síntese de vários hormônios, como a testosterona, o estrogê- nio e a progesterona. Falaremos, agora, das proteínas, que são consideradas as moléculas mais importantes do corpo humano, necessárias para todas as funções básicas das células. Elas são compostas por uni- dades repetidas de aminoácidos, cujo número, tipo e sua sequ- ência de ligação na cadeia podem diferenciar inúmeros tipos de proteínas. Esses aminoácidos podem ser obtidos pela alimentação ou são sintetizados pelo próprio organismo, a partir de açúcares, ou transformar alguns aminoácidos em outros. Os alimentos como leite, carne e ovos são ricos em proteínas e podem ser utilizados pelo organismo como fonte de aminoácidos. Para finalizarmos esta parte, não podemos deixar de falar dos ácidos nucleicos, conhecidos por DNA, que significa "ácido de- soxirribonucleico”, e RNA, que significa "ácido ribonucleico”. Pro- vavelmente, você já ouviu falar deles na escola ou na mídia, pois têm grande importância biológica, uma vez que estão relaciona- dos com o controle da atividade celular e com o armazenamento das informações genéticas. Agora que já fizemos uma análise química da célula, fare- mos uma análise da morfologia celular, relacionando as estrutu- ras encontradas em uma célula animal com sua função. Como já comentamos anteriormente, uma célula eucariótica é constituída basicamente pela membrana plasmática, pelo citoplasma e pelo núcleo; porém, devemos nos perguntar: como será que são com- postas essas estruturas e qual a importância de cada uma para o funcionamento das células? É o que veremos a seguir. Vamos começar fazendo uma análise sobre a composição e a função da membrana plasmática. 17© Caderno de Referência de Conteúdo A membrana plasmática envolve a célula separando o meio in- tracelular do extracelular, controlando, assim, a passagem de subs- tância entre esses meios. Sua espessura é tão pequena que a torna impossível de ser observada em microscópio óptico. No microscópio eletrônico, porém, pode-se observar a presença de uma dupla ca- mada de lipídios, tendo carboidratos ligados em sua face externa e proteínas inseridas na dupla camada formando canais importantes para o transporte de substâncias. Essa organização da membrana plasmática é conhecida como "modelo mosaico fluido” e, baseado nele, podemos dizer que a membrana é fluida, assimétrica e com permeabilidade seletiva. Essa permeabilidade seletiva determina quais substâncias poderão entrar e sair na célula. Assim, para que uma substância consiga entrar na célula, ela precisará passar pela dupla camada de lipídios. Para entendermos melhor esse processo, é preciso conhecer os dois tipos de transporte entre a membrana: o transporte passivo e o transporte ativo. No transporte passivo, não há gasto de energia, uma vez que a substância passa do meio mais concentrado para o menos con- centrado e pode ser subdividida em três tipos: a difusão simples, a difusão facilitada e a osmose. Na difusão simples, a substância consegue atravessar a membrana plasmática, enquanto,na difusão facilitada,necessita de um canal proteico para conseguir passar. A osmose é o transporte exclusivo de água, que passa do meio em que há maior concentração de água para o de menor concentração. No transporte ativo, há gasto energético para transportar a molécula contra o gradiente de concentração. É como se remásse- mos contra a correnteza de um rio. O transporte ativo mais conhe- cido é a Bomba de Sódio e Potássio, que é o meio de transporte de sódio para fora da célula e de potássio para dentro. Como o sódio está em maior concentração no meio extracelular, necessita gastar energia para vencer sua concentração e levá-lo para fora e, na sequência, trazer o potássio para dentro. © Biologia Humana18 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO Com relação à composição estrutural das células eucarióti- cas, vale dizer que as principais características dessas células são: riqueza em membranas, citoplasma com inúmeras organelas e nú- cleo organizado. A membrana plasmática é apenas uma das mem- branas encontradas nas células eucarióticas. Além dela, existe um sistema de endomembranas no interior do citoplasma que forma um conjunto de organelas conectadas funcionalmente. Esse siste- ma é composto pelo retículo endoplasmático rugoso, pelo retícu- lo endoplasmático liso, pelo complexo de Golgi e por elementos associados, como lisossomos e ribossomos. A mitocôndria é uma organela que se encontra fora desse sistema de endomembranas, mas é essencial para o metabolismo celular. O retículo endoplasmático rugoso é formado por uma ex- tensão da membrana nuclear que constitui um sistema de tubos conectados, com muitos ribossomos aderidos; por esse motivo é chamado de rugoso, e a sua função, juntamente com os ribosso- mos, é sintetizar proteína. Já o retículo endoplasmático liso, que também é composto por um sistema de membranas, não apresen- ta ribossomos aderidos; por isso, é chamado de liso e sua função é a síntese de lipídios. O complexo de Golgi, descrito por Camilo Golgi em 1898, é formado por vários sacos achatados e empilhados e está rela- cionado com o retículo endoplasmático e com a membrana plas- mática. Suas funções estão associadas com o armazenamento e com o transporte de substâncias. Além disso, são responsáveis pela formação dos lisossomos, que são como bolsas que contêm enzimas capazes de digerir substâncias orgânicas e outros micro- -organismos que penetram na célula; portanto, são responsáveis pela digestão celular. Para finalizar,falaremos da mitocôndria, que, talvez, seja uma das organelas celulares mais importantes, por ser responsá- vel pela respiração celular. Na verdade, as mitocôndrias são es- pecializadas na produção de energia celular, a partir da síntese de ATP. A produção dessa energia ocorre a partir da retirada de 19© Caderno de Referência de Conteúdo substratos do alimento, como os lipídios e os carboidratos, além do oxigênio, que é conseguido por meio da respiração. Para você, futuro professor de Educação Física, é importantíssimo entender a composição estrutural e funcional da mitocôndria, devido à sua importância na produção de ATP, que é utilizada pelas células em diversas atividades, entre elas, na prática de atividades físicas. Até agora, estudamos a membrana plasmática e os compo- nentes citoplasmáticos mais importantes; porém, ainda não fa- lamos do núcleo, que simplesmente carrega todo o material ge- nético celular. O núcleo é uma das diferenças mais marcantes da célula eucariótica, sendo extremamente organizado e envolvido pelo envoltório nuclear ou carioteca, que tem a função de separar e proteger o material genético. O núcleo interfásico, por sua vez, apresenta, além do envoltório nuclear, o nucléolo, o nucleoplasma e a cromatina, que nada mais são que um complexo formado por DNA, proteínas histonas e proteínas não histonas, compondo, as- sim, os cromossomos. Então, quer dizer que os cromossomos estão dentro do nú- cleo celular? A resposta é sim. E a espécie humana apresenta 46 cromossomos em cada uma de suas células somáticas. O estudo dos cromossomos é muito importante para a detecção de várias anomalias cromossômicas, entre elas, a Síndrome de Down. As células apresentam a capacidade de crescer e multiplicar- se para o desenvolvimento do organismo logo após a fecundação e, também, para a reposição de células mortas e para a regene- ração em indivíduos adultos,mantendo, dessa forma, a vida. Para isso, a célula passa pelo que nós chamamos de ciclo de reprodução celular, sendo divididos em dois períodos fundamentais: a interfa- se e a mitose. A interfase é a fase de preparação para a divisão celular; as- sim, a célula aumenta seu volume, tamanho, número de organe- las, sintetiza mais proteínas e duplica seu DNA. É dividida em três etapas: G1, S e G2. © Biologia Humana20 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO Já a mitose é o processo de divisão celular no qual uma cé- lula denominada célula-mãe se divide em duas células-filhas ge- neticamente idênticas. Seu processo é dividido em quatro etapas: a prófase, a metáfase, a anáfase e a telófase. Nosso organismo pode realizar mitose a todo o momento para reconstituir as células perdidas naturalmente, ou após uma lesão. Agora, trataremos do estudo dos tecidos corporais humanos, conhecido por Histologia. O objetivo desse estudo é proporcionar para o futuro professor de Educação Física o conhecimento básico da composição e da função dos tecidos corporais, capacitando-o a desenvolver práticas seguras. Para começarmos a falar de Histologia, perguntamos: o que são os tecidos? Tecidos são conjuntos formados por células que desempenham as mesmas funções e que, consequentemente, for- marão os órgãos que compõem os sistemas orgânicos. Os tecidos são basicamente constituídos de células e um ma- terial extracelular produzido pelas próprias células. Embora o cor- po humano seja bastante complexo, somos formados por apenas quatro tipos de tecidos que geralmente não acontecem isolada- mente, ou seja, associam-se uns aos outros para formarem os ór- gãos. Os quatro tipos básicos de tecidos são: tecido epitelial, teci- do conjuntivo, tecido muscular e tecido nervoso. Neste momento, você poderá se perguntar: mas como esses tecidos são formados? A resposta não é tão simples e realizaremos uma breve ex- plicação. Logo após a fecundação, ocorre a formação do zigoto, que passa por vários processos de mitose e se transforma em um blastômero, que tem a capacidade de gerar todos os tipos celula- res que comporão os tecidos do organismo. Vamos agora estudar, sucintamente, algumas características de cada tecido. Começaremos pelo tecido epitelial, que é formado por cé- lulas justapostas, ou seja, intimamente aderidas umas às outras, 21© Caderno de Referência de Conteúdo com pouco material extracelular entre elas. Existem dois tipos de epitélios: o epitélio de revestimento, que, como o próprio nome diz, reveste as superfícies externas e as cavidades corporais, como pele, cavidade bucal, tubo digestório etc.; e os epitélios glandula- res, formados por células com capacidade de secreção, como, por exemplo, glândulas salivares e as glândulas sudoríparas. Existe, ainda, um tipo especial de epitélio chamado neuroepitélio, com a capacidade de captar estímulos externos como luz, odor e gosto. O epitélio de revestimento pode ser classificado quanto à forma de suas células em cuboidal, prismático, pavimentoso e de transição. Também pode ser classificado quanto ao número de camadas celulares em simples, quando só tem uma camada de células, estratificado, quando tem mais de uma camada celular, e em pseudoestratificado quando tem a aparência de estratificado, porém, todas as suas células estão presas à lâmina basal. Pode, apresentar, ainda, algumas especialidades, como, por exemplo, a presença de queratina – daí o nome "queratinizado”. Para nomear o tecido epitelial, podemos utilizar todos os critérios; assim, te- mos, por exemplo, o "epitélio pavimentoso estratificado queratini- zado”, que é encontrado na pele. O epitélio glandular forma as diversas glândulas corporais, cuja função é secreção. Elas podem ser divididas em exócrinas ou endócrinas. As glândulas exócrinas secretam seus produtos para a superfície epitelial, enquanto as endócrinas secretam no meio extracelular, sendo levado pelo sangue. O tecido conjuntivo apresenta diversos tipos celulares sepa- rados por abundante material extracelular ou matriz extracelular. A matriz extracelular é composta pelas fibras colágenas e elásti- cas e por um gel semifluido, denominado substância fundamental amorfa. A principal célula do tecido conjuntivo é o fibroblasto, que tem a função de sintetizar as fibras e a matriz extracelular. Do pon- to de vista funcional, o tecido conjuntivo proporciona a sustenta- © Biologia Humana22 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO ção estrutural e metabólica para os tecidos e órgãos do corpo hu- mano. Além disso, ele estabelece a integração entre os diferentes tecidos corporais, bem como regula a troca de nutrientes, gases e metabólitos entre os tecidos e o sistema circulatório. É, também, o grande responsável pelo processo de cicatrização. Pode ser clas- sificado em tecido conjuntivo propriamente dito, tecido cartilagi- noso, tecido ósseo e tecido com propriedades especiais, como o adiposo. O tecido ósseo, portanto, é um tipo de tecido conjuntivo especializado, constituído de células e matriz extracelular calcifi- cada, proporcionando sua rigidez e dureza. As células do tecido ósseo são: células osteoprogenitoras, osteoblastos, osteócitose osteoclastos. Todas essas células são importantes para a manu- tenção do osso, para o processo de reparo após fraturas e para oremodelamento ósseo. O tecido cartilaginoso também e um tipo de tecido conjunti- vo especializado, constituído de células(os condroblastos e oscon- drócitos) e de abundante matriz extracelular. Sua maior caracterís- tica é a rigidez, devido à mineralização de sua matriz extracelular e à presença das fibras colágenas. São também capazes de absor- ver impactos graças à presença de fibras elásticas. Para atender às necessidades do organismo, podemos encontrar três tipos de cartilagens: a cartilagem hialina,a cartilagem elástica e a cartila- gem fibrosa.As principais funções das cartilagens são: revestiras superfícies ósseas, absorver impactos, facilitar o deslizamento en- tre as superfícies ósseas e servir de molde para o desenvolvimento e crescimento dos ossos.O tecido muscular é constituído de células especializadas em contração, proporcionando os movimentos corporais ou a mu- dança na forma dos órgãos. Essas células apresentam uma enor- me capacidade de transformar energia química em mecânica, por intermédio da quebra do ATP. De acordo com suas características morfológicas e funcionais, pode ser classificado em: tecido mus- 23© Caderno de Referência de Conteúdo cular estriado esquelético, tecido muscular estriado cardíaco e tecido muscular liso. O tecido muscular estriado esquelético está preso aos ossos e possui uma contração rápida, potente e voluntá- ria, isto é, contrai de acordo com a nossa vontade. Já o tecido mus- cular estriado cardíaco é o músculo do coração e também possui uma contração rápida e potente, porém seu controle é involuntá- rio, ou seja, não precisa de nossa vontade para contrair. O tecido muscular liso, por sua vez, possui uma contração lenta, fraca e in- voluntária, e constitui a parede dos órgãos, como o estômago, os intestinos, o fígado, entre outros. Para finalizarmos a apresentação do conteúdo desta discipli- na, vamos estudar a composição e a função do tecido nervoso, que é considerado o mais complexo de todos. O tecido nervoso consiste num complexo sistema de comu- nicação entre o meio ambiente e o organismo, denominado siste- ma nervoso. Esse sistema recebe as informações sensoriais(como dor, tato, visão, audição, entre outras) do meio ambiente e do pró- prio organismo, processa essas informações e produz uma respos- ta que pode ser uma contração muscular, uma secreção hormonal ou até mesmo uma contração visceral. O tecido nervoso é constituído por células e pouca quanti- dade de matriz extracelular. As suas células são os famosos neu- rônios e os vários tipos de células da glia. O neurônio é a unidade funcional do sistema nervoso, responsável pela recepção e trans- missão das informações sensoriais e motoras. Ele é constituído de um corpo, em que estão localizados o núcleo, o citoplasma e as organelas; além disso, e é dele que partem dois prolongamentos, os dendritos e o axônio, responsável pela transmissão da informa- ção de um neurônio para outro. Essa transmissão de informações é conhecida por sinapse. As células da glia estão localizadas entre os neurônios, e suas funções não são de gerar os impulsos nervo- sos, mas sim de dar suporte estrutural e funcional para os neurô- nios. Uma importante função atribuída às células gliais é formar © Biologia Humana24 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO uma bainha isolante e protetora ao redor dos axônios, chamada de bainha de mielina, cuja função é isolar o axônio, aumentando a velocidade de condução do impulso nervoso. Aqui terminamos esta breve apresentação.Desejamos que esta disciplina contribua de fato para sua formação profissional. Que a compreensão da constituição do corpo humano nonível ce- lular e tecidual por meio do estudo da biologia humana possibilite uma reflexão sobre o papel e a importância da Educação Física na manutenção da saúde e auxilie você na sua futura profissão. Tenha sempre em mente que seu objeto de trabalho é o corpo humano; portanto, a compreensão de sua constituição e funcionamento é importante para a prática de uma atividade física segura e que per- mita a manutenção e o desenvolvimento corporal. Glossário de Conceitos O Glossário de Conceitos permite a você uma consulta rápi- da e precisa das definições conceituais, possibilitando-lhe um bom domínio dos termos técnico-científicos utilizados na área de conhe- cimento dos temas tratados na disciplina Biologia Humana. Veja, a seguir, a definição dos principais conceitos desta disciplina: 1) Autótrofos: são os seres vivos, como as plantas e algas, capazes de utilizar a energia solar, que, por meio de um processo chamado fotossíntese, transformam CO2 e H2O em carboidratos. 2) Biomoléculas: são compostos químicos sintetizados pe- los seres vivos que participam da estrutura e do funcio- namento do organismo vivo. 3) Carioteca: é o nome dado à membrana dupla que envol- ve o núcleo das células eucarióticas.Também pode ser chamada de envoltório ou invólucro nuclear. 4) Célula: é a unidade estrutural e funcional fundamental dos seres vivos. É a menor porção do organismo vivo 5) Citologia: é o ramo da biologia que estuda a composição e o funcionamento das células. 25© Caderno de Referência de Conteúdo 6) Citosol: também conhecido por matriz citoplasmáti- ca, é a porção líquida do citoplasma, compreendendo o espaço entre a membrana plasmática e o núcleo, em que estão localizadas as organelas. O citosol é compos- to por água, íons, aminoácidos, precursores de ácidos nucleicos,enzimas, incluindo as que participam da de- gradação e síntese de carboidratos, ácidos graxos e ou- tras moléculas importantes para a célula. 7) Divisão binária: é o tipo de reprodução assexuada, no qual ocorre a separação da célula-mãe em duas partes. 8) Enzimas: são substâncias orgânicas de natureza proteica responsáveis pelas reações catalisadoras, isto é, pela re- ação química de degradação das moléculas. 9) Glicocálice: é uma camada externa à membrana plas- mática das células animais, constituída por uma rede de carboidratos em forma de cálice que interagem ora com lipídios (glicolipídios), ora com proteínas (glicopro- teínas), cujas funções são de proteção celular contra agentes químicos e físicos, participar do processo de re- conhecimento e adesão intercelular. 10) Heterótrofos: são os seres vivos, como os animais, que só conseguem energia por meio do consumo de carboi- dratos, proteínas e lipídios produzidos pelos organismos autótrofos. 11) Histologia: ramo da biologia que estuda a formação, a composição e a função dos tecidos humanos. 12) Matriz extracelular: é uma massa complexa que rodeia as células animais, composta por colágeno, glicosami- noglicanas (polissacarídeos) e proteoglicanas (glicopro- teína), que é a substância fundamental do tecido con- juntivo. Suas funções são: preencher os espaços entre as células, dar resistência aos tecidos, ancoraras células, nutrir e eliminar dejetos metabólicos e transportes in- tercelulares. 13) Metabolismo: conjunto de transformações, em um or- ganismo vivo, pelas quais passam as substâncias que o constituem: reações de síntese (anabolismo) e reações de degradação (catabolismo) que liberam energia. © Biologia Humana26 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO 14) Neurotransmissores: são substâncias químicas produzi- das e liberadas pelos neurônios com a função de enviar as informações nervosas para outras células, seja para outro neurônio, seja para uma célula efetuadora, como a muscular e glandular. 15) Quiescência: é a fase em que as células estão tempo- rariamente fora do ciclo de divisão celular, também de- nominada de G0 (zero), estando aparentemente em re- pouso. 16) Sarcômero: é a unidade funcional do músculo estriado esquelético que permite a contração muscular, constitu- ída por um complexo de proteínas contrácteis conheci- das por actina, miosina, troponina e tropomiosina, ali- nhadas em série, para formar a miofibrila, no interior da fibra muscular. 17) Teoria Celular: é uma teoria idealizada pelos cientistas alemães Matthias Jakob Schleidlen e Theodor Schwann, que preconizava que todos os seres vivos são constituí- dos por células. 18) Totipotentes: são células capazes de se diferenciar em todos os tipos de tecidos humanos, incluindo a placenta e os anexos embrionários. Esquema dos Conceitos-chave Para que você tenha uma visão geral dos conceitos mais im- portantes deste estudo, apresentamos, a seguir (Figura 1), um Es- quema dos Conceitos-chave da disciplina. O mais aconselhável é que você mesmo faça o seu esquema de conceitos-chave ou até mesmo o seu mapa mental. Esse exercício é uma forma de você construir o seu conhecimento, ressignificando as informações a partir de suas próprias percepções. É importante ressaltar que o propósito desse Esquema dos Conceitos-chaveé representar, de maneira gráfica, as relações en- tre os conceitos por meio de palavras-chave, partindo dos mais complexos para os mais simples. Esse recurso pode auxiliar você 27© Caderno de Referência de Conteúdo na ordenação e na sequenciação hierarquizada dos conteúdos de ensino. Com base na teoria de aprendizagem significativa, entende- se que, por meio da organização das ideias e dos princípios em esquemas e mapas mentais, o indivíduo pode construir o seu co- nhecimento de maneira mais produtiva e obter, assim, ganhos pe- dagógicos significativos no seu processo de ensino e aprendiza- gem. Aplicado a diversas áreas do ensino e da aprendizagem es- colar (tais como planejamentos de currículo, sistemas e pesquisas em Educação), o Esquema dos Conceitos-chave baseia-se, ainda, na ideia fundamental da Psicologia Cognitiva de Ausubel, que es- tabelece que a aprendizagem ocorre pela assimilação de novos conceitos e de proposições na estrutura cognitiva do aluno. Assim, novas ideias e informações são aprendidas, uma vez que existem pontos de ancoragem. Tem-se de destacar que "aprendizagem” não significa, ape- nas, realizar acréscimos na estrutura cognitiva do aluno;é preci- so, sobretudo, estabelecer modificações para que ela se configure como uma aprendizagem significativa. Para isso, é importante con- siderar as entradas de conhecimento e organizar bem os materiais de aprendizagem. Além disso, as novas ideias e os novos concei- tos devem ser potencialmente significativos para o aluno, uma vez que, ao fixar esses conceitos nas suas já existentes estruturas cog- nitivas, outros serão também relembrados. Nessa perspectiva, partindo-se do pressuposto de que é você o principal agente da construção do próprio conhecimento, por meio de sua predisposição afetiva e de suas motivações internas e externas, o Esquema dos Conceitos-chave tem por objetivo tor- nar significativa a sua aprendizagem, transformando o seu conhe- cimento sistematizado em conteúdo curricular, ou seja, estabele- cendo uma relação entre aquilo que você acabou de conhecer com © Biologia Humana28 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO o que já fazia parte do seu conhecimento de mundo (adaptado do site disponível em: <http://penta2.ufrgs.br/edutools/mapascon- ceituais/utilizamapasconceituais.html>. Acesso em: 3 ago. 2010). CÉLULAS Menor unidade dos seres vivos Adiposo Biologia Celular Microscópio Seres Unicelulares X Seres pluricelulares Microscópio eletrônico Água Carboidratos Proteínas Lipídios Descoberta da célula: Robert Hooke Células Citoplasma rico em organela Células Ausência de membranas Nucleóide e citoplasma com poucas Riqueza em membranas Núcleo organizado: Carioteca e TECIDOS Histologia Epitelial Muscular Nervoso e glandular Propriamente dito e Ósseo Disposição das Estriado Estriado Cardíaco Neurônio e Células da Gila Figura 1 Esquema dos Conceitos-chave da disciplina Biologia Humana. 29© Caderno de Referência de Conteúdo Como você pode observar, esse Esquema dá a você, como dissemos anteriormente, uma visão geral dos conceitos mais im- portantes deste estudo. Ao segui-lo, você poderá transitar entre um e outro conceito desta disciplina e descobrir o caminho para construir o seu processo de ensino-aprendizagem. Por exemplo, o conceito de biologia humana implica conhecer a composição es- trutural e química celular, e como essas células se associam para a formação tecidual do organismo humano, fator importante para a nossa sobrevivência. Esse domínio conceitual vai lhe ajudara com- preender as interações dinâmicas entre as células e os tecidos para o funcionamento do organismo humano, que será completado com o estudo de Anatomia Humana e Fisiologia Humana. Os pro- cessos metabólicos ocorrem no interior das células e sua função é manter a homeostase, fator importante para que estejamos vivos. Além disso, conhecer a biologia humana permite aos professores de Educação Física Escolar trabalhar de forma adequada e segura, a fim de contribuir para o desenvolvimento de todos os sistemas e, consequentemente, melhorar a qualidade de vida das crianças e dos adolescentes. O Esquema dos Conceitos-chave é mais um dos recursos de aprendizagem que vem se somar àqueles disponíveis no ambien- te virtual, por meio de suas ferramentas interativas, bem como àqueles relacionados às atividades didático-pedagógicas realiza- das presencialmente no polo. Lembre-se de que você, aluno EAD, deve valer-se da sua autonomia na construção de seu próprio co- nhecimento. Questões Autoavaliativas No final de cada unidade, você encontrará algumas questões autoavaliativas sobre os conteúdos ali tratados, as quais podem ser de múltipla escolha ou abertas com respostas objetivas ou dis- sertativas. Vale ressaltar que se entendem as respostas objetivas como as que se referem aos conteúdos matemáticos ou àqueles que exigem uma resposta determinada, inalterada. © Biologia Humana30 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO Responder, discutir e comentar essas questões, bem como relacioná-las com a prática do ensino de Educação Física Escolar pode ser uma forma de você avaliar o seu conhecimento. Assim, mediante a resolução de questões pertinentes ao assunto tratado, você estará se preparando para a avaliação final, que será disser- tativa. Além disso, essa é uma maneira privilegiada de você testar seus conhecimentos e adquirir uma formação sólida para a sua prática profissional. Você encontrará, ainda, no final de cada unidade, um gabari- to, que lhe permitirá conferir as suas respostas sobre as questões autoavaliativas (as de múltipla escolha e as abertas objetivas). As questões dissertativas obtêm por resposta uma interpre- tação pessoal sobre o tema tratado. Por isso, não há nada relacio- nado a elas no item Gabarito. Você pode comentar suas respostas com o seu tutor ou com seus colegas de turma. Bibliografia Básica É fundamental que você use a Bibliografia Básica em seus estudos, mas não se prenda só a ela. Consulte, também, as biblio- grafias complementares. Figuras (ilustrações, quadros...) Neste material instrucional, as ilustrações fazem parte inte- grante dos conteúdos, ou seja, elas não são meramente ilustra- tivas, pois esquematizam e resumem conteúdos explicitados no texto. Não deixe de observar a relação dessas figuras com os con- teúdos da disciplina, pois relacionar aquilo que está no campo vi- sual com o conceitual faz parte de uma boa formação intelectual. Dicas (motivacionais) O estudo desta disciplina convida você a olhar, de forma mais apurada, a Educação como processo de emancipação do ser humano. É importante que você se atente às explicações teóricas, 31© Caderno de Referência de Conteúdo práticas e científicas que estão presentes nos meios de comunica- ção, bem como partilhe suas descobertas com seus colegas, pois, ao compartilhar com outras pessoas aquilo que você observa, per- mite-se descobrir algo que ainda não se conhece, aprendendo a ver e a notar o que não havia sido percebido antes. Observar é, portanto, uma capacidade que nos impele à maturidade. Você, como aluno do curso de Graduação na modalidade EAD e futuro profissional da Educação, necessita de uma formação con- ceitual sólida e consistente. Para isso, você contará com a ajuda do tutor a distância, do tutor presencial e, sobretudo, da interação com seus colegas. Sugerimos, pois, que organize bem o seu tempo e rea- lize as atividades nas datas estipuladas. É importante, ainda, que você anote as suas reflexões em seu caderno ou no Bloco de Anotações, pois, no futuro, elas pode- rão ser utilizadas na elaboração de sua monografia ou de produ- ções científicas. Leia os livros da bibliografia indicada, para que você amplie seus horizontes teóricos. Coteje-os com o material didático, discuta a unidade com seus colegas ecom o tutor e assista às videoaulas. No final de cada unidade, você encontrará algumas questões autoavaliativas, que são importantes para a sua análise sobre os conteúdos desenvolvidos e para saber se estes foram significativos para sua formação. Indague, reflita, conteste e construa resenhas, pois esses procedimentos serão importantes para o seu amadure- cimento intelectual. Lembre-se de que o segredo do sucesso em um curso na modalidade a distância é participar, ou seja, interagir, procurando sempre cooperar e colaborar com seus colegas e tutores. Caso precise de auxílio sobre algum assunto relacionado a esta disciplina, entre em contato com seu tutor. Ele estará pronto para ajudar você. Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO 1 EA D Introdução à Biologia Celular 1. OBJETIVOS • Entender a conceituação de célula para a compreensão de suas funções. • Compreender as propriedades básicas das células. • Conhecer a organização estrutural das células. • Distinguir os diferentes tipos celulares. 2. CONTEÚDOS • Descoberta do microscópio e das células. • Propriedades básicas da célula animal e sua organização estrutural. • Células procarióticas e eucarióticas. © Biologia Humana34 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃOCentro Universitário Claretiano 3. ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE Antes de iniciar o estudo desta unidade, é importante que você leia as orientações a seguir: 1) Tenha sempre à mão o significado dos conceitos explicita- dos no Glossário e suas ligações pelo Esquema de Concei- tos-chave para o estudo de todas as unidades deste CRC. Isso poderá facilitar sua aprendizagem e seu desempenho. 2) Nesta primeira unidade, iniciaremos o estudo da discipli- na Biologia Humana com alguns breves relatos históricos sobre a invenção do microscópio e a descoberta das cé- lulas, assim como os impactos dessas descobertas sobre as ciências biológicas e da saúde. Iniciaremos, também, o estudo de biologia celular, conceituando células e co- nhecendo seus principais componentes. É muito impor- tante iniciarmos nosso estudo com esses conceitos, que são a base de todos os mecanismos fisiológicos, para que possamos unificar a linguagem que será utilizada em toda a disciplina. 3) Não se contente somente com o conteúdo exposto no seu CRC; pesquise, também, em livros ou na internet o assunto abordado nesta unidade e selecione as informa- ções que considerar mais interessantes ou importantes para sua formação, e disponibilize-as para seus colegas na Lista ou no Fórum. Lembre-se de que você é o prota- gonista do seu processo de formação. 4) Leia os conteúdos com atenção, grifando os termos mais importantes e anotando as suas dúvidas, de forma que você não vá para a próxima unidade com incertezas. Pro- cure solucionar suas dúvidas por intermédio do nosso sistema de interatividades (Lista e Fórum) ou fale direta- mente com o seu tutor. 4. INTRODUÇÃO À UNIDADE Prezado aluno, nesta primeira unidade da disciplina Biologia Humana, iniciaremos nossos estudos sobre a biologia celular. Ini- 35© Introdução à Biologia Celular cialmente, será feita uma breve apresentação de alguns aspectos interessantes de correlatos históricos sobre a microscopia e a des- coberta das células, como também de seus principais pesquisa- dores, que foram fundamentais para o desenvolvimento dessa ci- ência. Em seguida, teremos uma explicação rápida sobre os níveis organizacionais em biologia celular para compreensão da consti- tuição do organismo humano. Na segunda parte desta unidade, conceituaremos as células e falaremos sobre as propriedades básicas existentes em todas as células, assim como sobre a diferenciação entre os dois tipos celu- lares básicos. Esperamos que, ao final desta unidade, você seja capaz de reconhecer, compreender e analisar os principais conceitos da biologia celular, as propriedades básicas existentes nas células e a importância de sua descoberta para a compreensão do funciona- mento do organismo. Que o estudo seja estimulante. Bom trabalho! 5. BREVE HISTÓRICO SOBRE A DESCOBERTA DAS CÉ- LULAS Quem nunca se perguntou de onde veio ou do que é forma- do o corpo? Parecem perguntas bobas, mas desde crianças temos essa curiosidade. Hoje em dia, graças aos inúmeros avanços da ciência, pode- mos responder com exatidão a essas perguntas. Porém, não foi sempre assim. Há séculos, os homens também tinham essa curio- sidade, mas, devido ao pequeno tamanho das células, não sendo possível sua visualização a olho nu, o seu estudo era impossível. Havia a necessidade em se descobrir algum instrumento que pu- desse possibilitar essa visualização. Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO Somente no século 17 que um conjunto de lente foi agrupado em um tubo, surgindo, assim, o microscópio, um aparelho capaz de aumen- tar a imagem de objetos muito pequenos; a partir de então, tiveram início os estudos sobre as células. Não se sabe com exatidão quem foi o inventor do microscópio, mas acredita-se que foi um óptico holandês, Zacarias Janssen, que, em 1590, deu um de presente ao arquiduque da Áustria. No entanto, o seu micros- cópio aumentava a imagem somente de 10 a 30 vezes, sendo útil apenas para observar insetos. Anos mais tarde, o também holandês Anton Van Leeuwenhoek ob- servou pela primeira vez uma gota de água de um lago em um de seus microscópios, que era, na verdade, um simples sistema de lentes, e iden- tificou inúmeros micro-organismos que ele denominou de animáculos. Suas descobertas só foram aceitas pela Royal Society (principal Academia Científica Inglesa) depois de serem averiguadas por Robert Hooke. Em 1665, influenciado pelas descobertas de Leeuwenhoek, o inglês Robert Hooke (1635-1703) observou no microscópio cortes feitos em ro- lhas (cortiça) e relatou a existência de pequenas cavidades vazias. Hooke denominou cada cavidade de “cel”, palavra inglesa que significa cela ou cavidade, originando, assim, o termo “célula”, diminutivo de “cela”. A des- coberta da célula, portanto, é atribuída a Robert Hooke. Continuando as investigações sobre as células, em 1831, o botânico inglês Robert Brown descreveu o núcleo celular ao observar as células de orquídeas. no início do século 19, mais precisamente em 1838, Matthias Schleiden (botânico alemão) e Theodor Schwann (zoólogo alemão) for- mularam a teoria celular. Segundo essa teoria, todos os organismos são constituídos de uma ou mais células, que são as unidades estruturais da vida. Em 1858, o patologista alemão Rudolf Virchow acrescentou mais um princípio à teoria celular: o de que as células só podem surgir pela divisão de uma célula preexistente. O instrumento utilizado por esses pesquisadores foi sendo aperfei- çoado e é conhecido por microscópio óptico, constituído por dois siste- 37© Introdução à Biologia Celular mas de lentes conhecidas por oculares e objetivas, as quais podem ampliar as imagens de 100 a 1000 vezes. Mesmo com todas essas descobertas e com a formulação da teoria celular, o microscópio óptico não permite a visualização de detalhes da estrutura da célula. Assim, após a descoberta dos elé- trons no século 19, o físico alemão Ernst Ruska, em 1931, desen- volveu o microscópio eletrônico, que utiliza feixes desses elétrons para ampliar o objeto de cinco mil a 500 mil vezes. Por esse inven- to, ele recebeu o prêmio nobel de física em 1986. Veja, a seguir, na Figura 1, a ilustração de Robert Hooke e seus microscópios, e, na Figura 2, a ilustração de Anton Van Leeuwenhoek. Figura 1 Gravura de Robert Hooke, seu microscópio e as células da cortiça. Figura 2 Gravura de Anton Van Leeuwenhoek e seu microscópio. Assim, a partir de todas essas descobertas e dos conheci- mentos dos processos vitais que ocorrem em todas as células, po- deremos entender melhor o funcionamento do organismo como um todo. © Biologia Humana38 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO 6. AS CÉLULAS: PROPRIEDADES BÁSICAS E ORGANI- ZAÇÃO ESTRUTURAL Depois dessa viagem que fizemos pela história domicros- cópio e da descoberta das células, será que você seria capaz de definir o que é uma célula? A célula, por definição, é a unidade estrutural e funcional fundamental dos organismos vivos. Dessa maneira, de acordo com a teoria celular, todos os organismos vivos são compostos por cé- lulas. A célula pode se apresentar isoladamente em seres que conhecemos como unicelulares, ou unir-se a outras células para formar os tecidos que compõem o organismo de seres pluricelu- lares. Nos seres unicelulares, como as bactérias, uma única célula é capaz de realizar todas as funções básicas (digestão, respiração). Já os seres pluricelulares, como os seres humanos, apresentam inúmeras células. Nesses seres, as células com funções comuns agrupam-se de maneira organizada para formar tecidos, os quais, por sua vez, formam os órgãos. Os animais pluricelulares apresentam uma organização es- trutural complexa que se inicia em níveis químicos, incluindo todas as substâncias químicas necessárias para seu funcionamento (oxi- gênio, hidrogênio, nitrogênio, cálcio, fósforo, sódio etc.) e termina em níveis sistêmicos, formados pelos órgãos que possuem funções em comum, como, por exemplo, respiração (sistema respiratório), digestão (sistema digestório), circulação (sistema circulatório), lo- comoção (sistema musculoesquelético), entre outros. Entre esses dois níveis, nós ainda temos o nível celular, composto pelas célu- las que apresentam funções específicas de acordo com a região em que se encontram; nível tecidual, no qual as células com as mesmas funções se unem para formar os tecidos (tecido epitelial, tecido conjuntivo, tecido nervoso, tecido muscular); e o nível or- 39© Introdução à Biologia Celular gânico, composto pelos órgãos constituídos pelos tecidos com as mesmas funções (coração, intestino, pulmão, rim etc.). Os seres humanos apresentam cerca de 75 trilhões de células que, embora possam se diferir pelo tamanho, função e forma, apresentam pro- priedades básicas comuns que garantem sua manutenção. Com relação à sua organização estrutural e química, pode- mos observar no microscópio que as células apresentam certa complexidade, demonstrada mediante as diferenças entre a distri- buição e a forma de suas organelas em espécies diferentes. Mesmo apresentando essa complexidade, a maioria das cé- lulas (eucarióticas) é capaz de se reproduzir por meio de um pro- cesso chamado mitose, no qual uma célula-mãe duplica seu ma- terial genético (DNA) e o divide em duas células-filhas idênticas à célula-mãe. Além disso, as células são capazes de: 1) Adquirir e utilizar a glicose como fonte de energia neces- sária para realização de atividades metabólicas que re- querem gasto energético, como, por exemplo, no trans- porte ativo de substância para fora da célula. 2) Realizar reações químicas através de enzimas, que são proteínas específicas. 3) Responder a estímulos como luz, calor e hormônios, e, assim, se preparar para se contrair, se dividir ou se des- locar. 4) Locomover ou alterar sua forma através de proteínas motoras. Essas propriedades são um resumo do que uma célula é ca- paz de realizar, sendo necessária a realização de leituras comple- mentares para sua melhor compreensão. Além dessas propriedades em comum, no que diz respeito à sua constituição, toda célula apresenta: • Membrana plasmática: envolve as células e seleciona as substâncias que vão entrar ou sair do seu interior © Biologia Humana40 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO • Citoplasma: região compreendida entre a membrana plasmática e o núcleo, formada por uma substância fluida constituída de água e proteínas. É o local onde estão mer- gulhadas as organelas (órgãos celulares) responsáveis por algumas funções importantes, como digestão, secreção, respiração e síntese proteica. • Núcleo: local onde se encontram os cromossomos (DNA e RNA), responsáveis pela duplicação celular. Quase todas as células são mononucleadas (um único núcleo); porém, existem células binucleadas (células hepáticas e cartilagi- nosas) e polinucleadas (célula muscular esquelética). Vale ressaltar aqui que essas características estão presentes nas células animal e vegetal. Com o avanço da biologia celular, pôde-se descobrir uma gran- de variabilidade genética entre as espécies. Essas espécies podem se reunir em grupos progressivamente mais abrangentes – gêneros, ordens, famílias – até o nível dos reinos clássicos, vegetal e animal. Um dos esquemas de classificação, o de Whittaker, postula a divisão em cinco reinos – monera, protista, fungi, plantaee animalia, com as suas correspondentes subdivisões (DE ROBERTiS, 2001). No entanto, podemos simplificar toda essa complexidade classificando as células em dois tipos básicos, as procarióticas e as eucarióticas, de modo que a principal diferença entre elas é a ausência de um envoltório nuclear nas células procarióticas, en- quanto as eucarióticas apresentam um núcleo verdadeiro com um envoltório nuclear elaborado, denominado carioteca. 7. AS CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS Como dito anteriormente, com o avanço da biologia celular e a descoberta do microscópio eletrônico, foi possível verificar que há basicamente dois tipos de células: as procarióticas (ou proca- riontes) e as eucarióticas (ou eucariontes). 41© Introdução à Biologia Celular De maneira geral, essas duas células se diferenciam pela pre- sença ou ausência de membranas. Contudo, há outras particularida- des de cada uma que veremos a partir de agora. O termo “procariontes”, ao pé da letra, significa “núcleo pri- mitivo” (pro = primeiro, antes; e Karyon= núcleo), isso porque es- sas células não apresentam núcleo organizado pelo envoltório nu- clear. Seu material genético (cromossomo) está em contato direto com o citoplasma, ocupando um espaço denominado nucleoide. Portanto, podemos dizer que a principal característica dessas cé- lulas é uma certa pobreza em membranas, apresentando somente a membrana plasmática. Elas apresentam, também, um citoplas- ma simples contendo poucas organelas. De modo geral, as células procarióticas possuem os chamados polirribossomos, constituídos por ribossomos ligados a moléculas de RNA mensageiro. Alguns pesquisadores afirmam que as células procarióticas são antecessoras às células eucarióticas. Essa afirmação se deve ao fato de as células procarióticas terem sido encontradas em fósseis de mais de três bilhões de anos, enquanto as células eucarióti- cas apareceram por volta de um bilhão de anos (DE ROBERTIS, 2001). Os seres que são formados pelas células procarióticas são chamados de procariontes (ou procariotas), sendo representados pelo reino monera, formado pelas bactérias. Essas células não se dividem por mitose, e sim pela chamada divisão binária, na qual há a formação de septos da superfície para o interior da célula, di- vidindo-a em duas células-filhas (JUnQUEiRA; CARnEiRO, 2005). As bactérias, frequentemente, apresentam prolongamentos que podem ser de dois tipos: os flagelos, responsáveis pela loco- moção das bactérias, e as fímbrias, que participam da transferência unidirecional de DNA entre as células, como também promovem a aderência da bactéria na célula eucariótica agredida (JUNQUEIRA; CARnEiRO, 2005). Para compreender melhor a estrutura de uma célula procariótica, observe a Figura 3. © Biologia Humana42 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO As células eucarióticas (eu = verdadeiro; Karyon = núcleo) são mais complexas que as células procarióticas e, como o próprio nome diz, apresentam um núcleo verdadeiro organizado e limita- do por uma membrana chamada envoltório nuclear ou carioteca. Aliás, a presença de membranas é sua principal característica. Es- sas membranas dividem as células em compartimentos respon- sáveis por funções especializadas essenciais para manutenção e divisão da célula. Essas células apresentam, também, o núcleo e o citoplasma bem distintos. Os seres constituídos por elas são cha- mados de eucariontes (ou eucariotas)e são representados pelos reinos protista (protozoários), plantae (plantas), fungi (fungos) e animalia (animais), no qual os humanos estão incluídos. O núcleo das células eucarióticas contém os cromossomos, constituídos de DNA associado a proteínas histônicas. O citoplasma é bem complexo, delimitado pela membrana plasmática e divido em compartimentos, nos quais são encontradas as organelas. Dentre as organelas, estão as mitocôndrias, o retículo endoplasmático liso e rugoso, o lisossomo, o complexo de Golgi e os ribossomos, responsá- veis pelas atividades metabólicas das células como digestão, respira- ção, secreção e síntese proteica. Outra característica distinta do seu citoplasma é a presença de filamentos e túbulos do citoesqueleto, que têm como funções: estabilização da forma celular, organização do citoplasma, locomoção e suporte mecânico. A membrana plasmática envolve a célula e separa o meio in- tracelular do meio extracelular, controlando a passagem de subs- tâncias entre esses meios (permeabilidade seletiva e transporte de moléculas) e mantendo a constância do meio intracelular. É também responsável pela interação entre as células e proporciona suporte mecânico para a célula. A membrana plasmática é muito importante para as células e, por isso, será mais bem estudada na Unidade 3. Para melhor compreensão das células eucarióticas, observe a Figura 4 e faça uma comparação com a célula procariótica repre- sentada na Figura 3. 43© Introdução à Biologia Celular Figura 3 Desenho esquemático da célula procariótica representada pela bactéria Escherichia Colli. Figura 4 Desenho esquemático da célula eucarionte animal. 8. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS Vamos aproveitar para verificar como está a sua aprendiza- gem por meio de uma autoavaliação. Tente responder para si mes- mo às seguintes questões: © Biologia Humana44 Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO 1) O que é uma célula? 2) Qual a constituição básica de uma célula? 3) Quais os dois tipos básicos de células? 4) Quais as diferenças entre esses dois tipos celulares básicos? 9. CONSIDERAÇÕES Nesta primeira unidade, foram feitas breves considerações iniciais sobre a biologia humana, começando com a invenção do microscópio e a descoberta das células, assim como seus principais pesquisadores. Ficou claro que a invenção do microscópio possibi- litou a descoberta da célula, que é a unidade estrutural e funcional fundamental dos seres vivos, e isso foi de grande importância para as ciências biológicas, pois, a partir daí, foi possível um estudo mais detalhado do organismo vivo, esclarecendo seu funcionamento e até mesmo os mecanismos de manifestações das doenças. Nas próximas unidades, faremos um estudo mais detalhado da estrutura e das funções das células, iniciando com a composi- ção química das células.Esse conhecimento é fundamental para a compreensão do funcionamento do corpo humano. 10. E-REFERÊNCIAS Lista de Figuras Figura 1 –Gravura de Robert Hooke, seu microscópio e as células da cortiça: disponível em:<http://www.nndb.com/people/356/000087095>. Acesso em: 3 ago. 2010. Figura 2 –Gravura de Anton Van Leeuwenhoek e seu microscópio: disponível em: <http://www.clt.astate.edu/mhuss/toppage6.htm>. Acesso em: 3 ago. 2010. Figura 3 –Desenho esquemático da célula procariótica representada pela bactéria Escherichia Colli: disponível em:<http://www.marcobueno.net/resumos/resumo.asp?f_ id_resumo=42>. Acesso em: 3 ago. 2010. Figura 4 –Desenho esquemático da célula eucarionte animal:disponível em: <http://fai. unne.edu.ar/biologia/cel_euca/images/celulaaldea.gif>. Acesso em: 3 maio 2009. 45© Introdução à Biologia Celular 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE ROBERTIS, E. D. P.; ANDRADE, C. G. T. J. Bases da biologia celular e molecular. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 2005. ALBERTS, B. et al. Fundamentos da Biologia Celular. 2. ed. São Paulo: Artmed, 2007. Claretiano - REDE DE EDUCAÇÃO