Introdução à Biologia Celular Vegetal

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CÉLULA 
Renato D. de Castro 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA 
INSTITUTO CE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS 
DEPARTAMENTO DE BIOFUNÇÃO 
BIOLOGIA CELULAR VEGETAL ICS-A08 
Fundamentos de Biologia Celular 
3,5 bilhões de anos 
A ORIGEM DA VIDA... EVOLUÇÃO... 
...DA MOLÉCULA À CÉLULA 
A ORIGEM DA VIDA... EVOLUÇÃO... 
...DA MOLÉCULA À CÉLULA 
Sumário 
• Conceito 
• Obtenção de energia 
• Tipos / classes de células 
• Técnicas 
 
Célula 
• O que são células ? 
– As células são unidades estruturais e funcionais 
dos organismos vivos (Campbell, 2000) 
– Estrutura básica/única dos organismos vivos 
capaz de manter o ambiente interno diferente do 
ambiente externo e capaz de replicação 
– Composto de, no mínimo, membrana plasmática 
delimitadora e DNA (ADN)  protoplasto (!) 
– Obtêm energia do meio e a transforma de 
diferentes formas 
 
Obtenção de Energia 
 
Autotrófico 
• Obtêm energia de fótons (luz)  fotossíntese 
• Têm pigmentos para armazenar energia 
luminosa  energia química 
• Realiza trabalho, armazena ou cria substâncias 
orgânicas complexas constitutivas 
• Base da cadeia alimentar 
Obtenção de Energia 
 
Heterotrófico 
• Obtêm energia de compostos orgânicos 
altamente energéticos  alimento 
• Converte a energia química das substâncias em 
trabalho, em outros compostos energéticos de 
reserva e em compostos constitutivos 
Duas grandes classes de Células 
Organelas Procariotos Eucariotos 
Núcleo 
Núcleo não definido; ausência 
de carioteca 
Presente 
Membrana Celular Presente Presente 
Mitocôndrias 
Ausente; as enzimas 
responsáveis pela oxidação 
estão na membrana 
plasmática 
Presente 
Retículo 
endoplasmático 
Ausente Presente 
Ribossomos Presente Presente 
Cloroplastos 
Não há; fotossíntese é 
localizado em cromatóforos 
Presente em 
vegetais 
Em seqüência estão micrografia bacteriana, representação de um procarioto e meio de cultura contendo 
Escherichia coli.. 
Células Procariotas 
1. Células Procariotas 
 
• “Antes de ter núcleo”  células que não contêm 
núcleo para armazenar seu material genético 
(DNA) 
• Expressão do DNA (RNA  cDNA) ocorre no 
mesmo local onde as reações ocorrem 
• Sem organelas especializadas 
Células Procariotas 
 
• Podem ser autotróficos ou heterotróficos 
• Unicelular 
• Pouca tolerância a mudanças ambientais (!) 
• Ocupam todos os ambientes (!) 
• Incluem bactérias e cianobactérias 
 
Estruturas comuns em células procariotas 
Célula bacteriana apresentando estruturas fundamentais 
1 
 A parede celular bacteriana é formada por ligações 1-4 de resíduos de glicose. 
Células Procariotas: 
 
Parede celular 
bacteriana 
 
 
 
Type of cell Enzyme 
Plant cells Cellulase, pectinase, 
Gram-
positive bacteria 
Lysozyme (+EDTA) 
Fungal cells Chitinase 
 EVOLUÇÃO 
Obtenção de energia  Ação simbiótica 
Catabolismo anaeróbico  aeróbico 
Metabolismo 
anaeróbico ineficiente: 
 combustível não é 
oxidado completamente 
Bactéria engolfada 
por ancestral 
eucarioto, 
multiplicando-se 
internamente 
Sistema simbiótico 
aeróbico. 
 Genes bacterianos 
movem-se p/ núcleo 
dando origem a 
mitocondria 
Ancestral anaeróbico 
eucarioto 
Eucarioto aeróbico 
Metabolismo 
aeróbico é eficiente: 
 Combustível 
completamente 
oxidado em CO2 
Energia da luz é 
usada p/ sintetizar 
biomoléculas a partir 
de CO2 
Bactéria aeróbica 
Cianobactéria 
fotossintetizante 
Eucarioto não 
fotossitetizante 
Cianobactéria 
engolfada torna-se 
endossimbionte e 
multiplica-se 
 nova célula 
 energia luminosa 
 ATP 
Genes Cianobactéria 
movem-se p/ núcleo: 
 endossimbionte 
torna-se plastídios ou 
cloroplastos 
Eucarioto 
fotossintetizante 
Célula Procariota Célula Eucariota 
2. Células Eucariotas 
 
• “Com núcleo verdadeiro”  Contêm núcleo 
onde o DNA é separado do conteúdo celular 
• Contêm organelas especializadas em certas 
tarefas 
• Contêm organela(s) especializadas em 
trabalhar a energia 
 
Células Eucariotas 
 
• Podem ser autotróficas ou heterotróficas 
• Unicelulares (eveduras e o Paramecium) ou 
Pluricelulares (animais e os vegetais) 
• Ocupam todos os ambientes 
• Sempre têm mitocôndria 
• Apenas as autotróficas contém cloroplasto 
Conceito de Organelas e Compartimentalização Celular 
Em seqüência estão micrografia de célula eucariótica, ilustração e imagem da Sacharomyces cerevisiae. 
Célula Eucariota 
 Célula Eucariota: 
 Níveis de organização e estruturas 
s 
Nível 4: 
célula e organelas 
s 
Nível 3: 
Complexos 
supramoleculares 
Nível 2: 
Macromoléculas 
s 
Nível 3: 
Unidades 
monoméricas 
Células Eucariotas... 
 
Eucarióticas Animal 
• Obtêm energia a partir de compostos 
orgânicos altamente energéticos (ambiente 
ou alimentação) - heterotróficas 
• Fazem a transformação destes compostos na 
mitocôndria 
 
Células Eucariotas... 
 
Eucarióticas Vegetais 
• Capaz de realizar fotossíntese  síntese de 
compostos a partir da energia da luz 
• Contém organela especializada em realizar 
fotossíntese: cloroplasto 
• Contêm mitocôndrias para a utilização de 
energia a partir da energia criada pela 
fotossíntese 
 Síntese energética... (citologia..., e a bioquímica) 
Proteinas 
Amido 
Glicogênio 
Organela Função 
Núcleo 
Localização do Genoma; local da maior 
parte da síntese de DNA e RNA 
Mitocôndria 
Local das reações de liberação de 
energia da oxidação; têm seu próprio 
DNA 
Cloroplasto 
Local da fotossíntese nas plantas verdes 
e algas; Têm seu próprio DNA 
Retículo 
Endoplasmático 
Continuação da membrana através da 
célula; Os ribossomos (locais da síntese 
protéica) ligam-se à sua superfície 
externa 
Organelas 
Organela Função 
Complexo de 
Golgi 
Séries membranares achatadas; envolvida 
na secreção de proteínas das células e 
em reações que ligam açícares a 
componentes celulares 
Lisossomos 
Vesículas esféricas ligadas à membrana; 
contêm enzimas hidrofílicas 
Peroxissomos 
Vesículas contendo enzimas envolvidas 
no metabolismo do peróxido de hidrogênio 
Membrana 
Celular 
Separa o conteúdo celular do ambiente 
 
Parede Celular 
Camada exterior rígida das células 
vegetais e bacteriais 
Vacúolo 
Central 
Vesícula Ligada à membrana (célula 
vegetal) 
Vegetal x Animal 
Vegetal x Animal 
100 m 
100 m 
Óvulo 
Ovário bilocular 
“ MEV-CS ” 
Nijsse & v. Elst, 1999 Scanning, 21: 372 
Estudo das Células - Técnicas 
10 m 
Nu Int 
P 
... após fertilização. ( 
flor aberta ) 
... antes fertilização, 
( botão floral ) 
N 
P 
TÉCNICAS 
Visão geral dos 4 processos básicos da genética molecular em uma 
célula eucariótica: 
(1) transcrição, (2) processamento do RNA, 
(3) tradução do RNAm, (4) replicação. 
Embriogênese, organogênese 
90 dap 
Acúmulo de reservas 
120 dap 
150 dap 
Fruto cereja 225 dap 
Maturação 
Prófase 
Prometáfase 
Metáfase 
Anáfase 
Telófase 
Citocinese 
G1 
G2 
S 
Ciclo celular 
Ciclo celular citometria 
N
u
m
b
e
r 
2
0
0
 
4
0
0
 
6
0
0
 
8
0
0
 
Channels 
0 40 80 120 160 
0
 
2C 
4C 
Embrião 
Channels 
0 40 80 120 160 
N
u
m
b
e
r 
0
 
2
0
0
 
4
0
0
 
6
0
0
 
2C 
4C 
3C 
6C 
Nucela + Endosperma 
Endosperma 
dap 6C % 
---- ---- 
---- ---- 
---- ---- 
---- ---- 
120 8.13 
150 3.70 
165 0.57 
180 0.71 
195 0.60 
210 0.62 
225 0.40 
Embrião 
dap 4C % 
---- ---- 
---- ---- 
---- ---- 
---- ---- 
120 9.75 
150 8.30 
165 4.10 
180 6,29 
195 4.81 
210 4.15 
225 4.30 
J. Craig Venter 
Global Ocean Sampling Expedition (GOS) 
Projeto metagenômico marinho 
http://en.wikipedia.org/wiki/Craig_Venter 
O barco Sorcerer II ancorado em Ilhas 
Marquesas (PolinésiaFracesa) 
Craig Venter 
trabalhando no 
microscópio à bordo do 
Sorcerer II 
 
Foto: J. Craig Venter Institute 
REFERÊNCIAS 
• ALBERTS, B.; BRAY, D; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K. & WATSON, 
J. 1997. Biologia Molecular da Célula. Porto Alegre, Ed. Artes Médicas Sul 
Ltda., 3a ed., 1294p. 
• APPEZATO DA GLÓRIA, B., CARMELLO-GUERREIRO, S. M. Anatomia 
Vegetal. Ed. UFV, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa-MG, 2003. 
438p. 
• DE ROBERTIS, E.M.F. 2001. Bases da Biologia Celular e Molecular. Rio de 
Janeiro, Ed. Guanabara Koogan S.A., 3a ed., 418p. 
• FIGUEIREDO A. C., J. G. BARROSO, L. G. PEDRO, M. M. OLIVEIRA 
(2003). Guia Prático de Biologia Celular. AEFCUL 
• JUNQUEIRA E CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 7a ed. Ed. 
Guanabara/Koogan, Rio de Janeiro, 2000. 339p. 
• GLÓRIA, B.A. da & CARMELLO-GUERREIRO, S.M.C. (eds.) 2003. 
Anatomia Vegetal. Viçosa, Folha de Viçosa Ltda., 438p. 
• LARKINS, B.A., VASIL, I.K. Cellular and Molecular Biology of Plant 
Seed Development, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1997. 
• LEWIN, B., CASSIMERIS. L., LINGAPPA, V., PLOPPER, G. Cells. 
Jones and Bartlett Publishers, Boston, 2006. 
• LODISH, H., BERK, A., MATSUDAIRA, P., KAISER, C.A., 
KRIEGER, M., SCOTT, M.P., ZIPURSKY, S.L., DARNELL, J. 
Molecular Cell Biology, 5ª Edição, W. H. Freeman and Company, 
New York, 2004.Mauseth, J. D. 1991. Botany: an introduction to 
plant biology. USA, Saunders College Publishing, 2°ed., 794p. 
• ORMROD, J.C., FRANCIS, D. Molecular and Cell Biology of the 
Plant Cell Cycle, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1993. 
• RAGHAVAN, V. Molecular Embryology of Flowering Plants. 
Cambridge University Press, New York, 1997. 
• WASHINGTON; LODISH H. , A. BERK, P. MATSUDAIRA, C. A. 
KAISER, M. KRIEGER, M. P. SCOTT, L. ZIPURSKY, J. DARNELL 
(2004); Molecular Cell Biology, 5th Ed. W. H. Freeman and 
Company, New York; 
 
TEMAS de trabalhos (grupos) 
• baseado em revisão de 2-3 artigos 
• resumo + trabalho escrito + apresentação 
 
1. Fracionamento celular 
2. Citometria 
3. Microscopia otica 
4. Microscopia fluorescência 
5. Microscopia eletrônica (transmissão e varredura)