Aulas 1 e 2 - Introdução à Biologia Celular (Prof. Emmanuel)

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HISTÓRIA DA BIOLOGIA 
CELULAR
A história da citologia, na 
realidade, acompanhou a 
história do microscópio 
-Hans e Zacharias 
Janssen (sec XVI): 
invenção do 
microscópio.
O primeiro
microscópio
1595
Zacharias Janssen
O O primeiroprimeiro microbiologistamicrobiologista
AntonieAntonie Philips van Leeuwenhoek (1622Philips van Leeuwenhoek (1622--1723) 1723) 
Um breve histórico: Termo célula do latim cellula = pequena cela 
-1ª vez em 1665 por Robert Hook.
Na análise da estrutura da cortiça 
semelhante à celas-clausuras do convento.
Robert Hook
(1635 – 1703)
“...pude perceber, com extraordinária clareza, que a cortiça é toda perfurada e porosa, 
assemelhando-se muito, quanto a isto, a um favo de mel. Além disto, estes poros, ou células, 
não são muito fundos, e lembram pequenas caixas...”
OBSERVAÇÃO DA CÉLULA
• Célula : unidade estrutural e funcional dos 
seres vivos – a maioria só pode ser observada 
com auxílio do microscópio.
Microscópios: 
- Microscópio Óptico Comum ou - Microscópio Óptico Comum ou 
Composto (MOC) = aumento de 
até 2.000x – pode-se observar 
células vivas (“a fresco”) ou 
mortas (“fixadas). Podem ser 
utilizados corantes para realçar 
as estruturas celulares. 
estruturas menores do que
cerca de 0,2 µm (metade
do comprimento de onda
da luz visível) não podem
ser resolvidas
• Microscópio Eletrônico (ME) – aumento 
de até 160.000 x. Pode-se observar a ultra-
estrutura celular.
Bactéria 
Escherichia coli 
- aumento de 
10.000x
Piolho moderno 
(Pediculus humanus) 
visto ao microscópio 
eletrônico
- Nehemiah Grew (1671) – descreve os tecidos vegetais
- Robert Brown (1831) – descoberta de núcleos em 
células epidérmicas de orquídea.
- Matthias Schleiden (1838) – observações – conclusão ! 
TODOS OS TECIDOS VEGETAIS ERAM FORMADOS POR 
CÉLULAS
- Theodor Swann (1839) – zoólogo – utiliza as 
observações de Schleiden para formular a Teoria Celular, 
estendendo o mesmo conceito aos animas
A TEORIA CELULAR
Mathias Jakob Scheleiden – estudo da 
estrutura e fisiologia das plantas –
“Todos os vegetais são constituídos 
por células”.
Theodor Schwann – estudo da anatomia 
dos animais – “Todos os animais são dos animais – “Todos os animais são 
constituídos por células.”
PRIMEIRA LEI DA TEORIA CELULAR
Todos os seres vivos são constituídos por 
células
SEGUNDA LEI DA TEORIA CELULARSEGUNDA LEI DA TEORIA CELULAR
(1855 (1855 –– Rudolf Virchow)Rudolf Virchow)
• “Omnis cellula e cellula” – Toda 
célula se origina de outra célula 
TERCEIRA LEI DA BIOLOGIA CELULAR
A célula é a sede das reações metabólicas do A célula é a sede das reações metabólicas do 
organismo.
QUARTA LEI DA BIOLOGIA CELULAR
A célula é a sede da hereditariedade
Célula
• Unidade Morfológica (estrutural)
– Seres unicelulares (bactérias, fungos, algas e 
protozoários)
– Seres multicelulares
• Unidade Fisiológica (funcional)
• Unidade Genética
CLASSIFICAÇÃO DOS 
ORGANISMOS COM RELAÇÃO À 
CÉLULA
ACELULARES – desprovidos de células – vírus
CELULARES 
 → procariontes – unicelulares – bactérias e → procariontes – unicelulares – bactérias e 
cianobactérias
→ eucariontes
•unicelulares – protozoários e algumas algas
•pluricelulares – animais, vegetais, etc
UNIDADES DE MEDIDA DAS 
CÉLULAS
• Micrômetro (µm)- milésima parte do milímetro 
• 1 µm = 1mm/1000 ou 1mm = 103 µm 
• - Nanômetro (nm) = milionésima parte do milímetro• - Nanômetro (nm) = milionésima parte do milímetro
• 1 nm = 1mm/1.000.000 ou 1mm = 106 nm 
• - Ângstron (A) = décima de milionésima parte do 
milímetro
• 1 A = 1mm/10.000.000 ou 1mm = 107 A
FORMA E TAMANHO DAS 
CÉLULAS
• A forma da célula é variada e depende de sua 
função.
• Geralmente o tamanho das células é inferior ao 
poder de resolução do olho humano: células animais 
apresentam normalmente de 10 a 20 micrômetros e 
células vegetais, de 20 a 50 micrômetros. O tamanho 
médio das bactérias varia de 2 a 5 micrômetros.
Forma e tamanho
Forma e 
tamanho
DNA 2 nm Embrião 200µm Aranha 15 mm Pinguim 1 m
ORGANIZAÇÃO FUNCIONAL 
DAS CÉLULAS
MEMBRANA PLASMÁTICA
CITOPLASMA
PAREDE 
CELULAR
PROCARIONTES: BACTÉRIAS
MESOSSOMO
CELULAR
DNA OU 
NUCLEÓIDE
FLAGELO
PILI OU FÍMBRIA
RIBOSSOMOS
PLASMÍDEO
EUCARIONTES: ANIMAIS
EUCARIONTES: VEGETAIS
TEORIA MODERNA DA EVOLUCÃO CELULAR
Origem da primeira célula
3,5 bi de anos
Origem da Terra
4,5 bi anos
TEMPO
Evolução 
biológica
Evolução
química
Procariontes Eucariontes
TEMPO
COMO SURGIU A VIDA PELA PRIMEIRA VEZ?
O Mundo biológico reflete uma unidade de origem e 
constituição
Elementos fundamentais nos seres vivos:
C, H, O, N, P e S
Aminoácidos (Proteínas)
Bases nitrogenadas (Ácidos nucléicos)Bases nitrogenadas (Ácidos nucléicos)
Açúcares
Ácidos graxos
EVOLUÇÃO LENTA – PRIMEIRA EXPLICAÇÃO RACIONAL PARA A 
ORIGEM DA VIDA
Atmosfera redutora
• Em seu primeiro bilhão de anos, a atmosfera
terrestre não continha oxigênio livre.
• Em termos químicos, sua composição era redutora -• Em termos químicos, sua composição era redutora -
isto é, ela poderia reagir com substâncias
acrescentando-lhes hidrogênio.
• Esse tipo de reação deve ter formado os primeiros
compostos orgânicos a partir de substâncias químicas
simples como carbono.
Vulcões em atividade
Temperaturas muitos elevadas
Ocorrência de terremotos constante
Tempestades elétricas
Altos índices de radiação UV
80% CO2 , 10% CH4 , 5% CO E 5% DE N2
Teoria da Evolução Química
Alexander Oparin
A vida teria surgido de forma lenta e 
ocasional nos oceanos primitivos
STANLEY MILLER
Recriou a provável atmosfera da Terra primitiva (1953)
(comprovando a Teoria de Oparin)
As chuvas constantes 
acumulando substâncias de 
STANLEY MILLER
Recriou a provável atmosfera 
da Terra primitiva (1953)
(comprovando a Teoria de Oparin)
acumulando substâncias de 
natureza orgânica durante 
milhões de anos, formando 
em lagos verdadeiras “sopas 
orgânicas”.
Com a evaporação formaram-
se proteínas e ácidos nucléicos
1. O passo mais 
importante foi o 
aparecimento de 
moléculas que se 
autoduplicavam, 
produzindo cópias de 
si mesmas.
2. Outro passo 2. Outro passo 
importante foi o 
aparecimento de 
estruturas anteriores 
às membranas. Que 
proporcionaram 
espaços circunscritos 
onde aconteciam as 
reações químicas.
RNA catalítico
700 mi anos
4,5 bi anos
3,4 bi anos – registros 
fósseis
2,0 a 1,4 bi anos
A célula procariótica
As bactérias se apresentam com diferentes 
formas e tamanhos.
A Escherichia coli é mais bem-compreendida do que 
qualquer outro organismo vivo.
As células se reproduzem rapidamente, dividindo-se em duas. Sob
condições ótimas, quando os nutrientes são abundantes, pode duplicar-se
em um espaço de tempo de 17 minutos. Em 10 horas, um único procarioto
pode dar origem a 5 bilhões de descendentes (aproximadamente igual ao
número total de humanos sobre a terra).
Algumas bactérias são fotossintéticas
(A) Anabaena cylindrica forma longos filamentos multicelulares. Células especializadas
que, ou fixam nitrogênio (H) e fixam CO2 (V), ou desenvolvem esporos resistentes (S).
(B) Uma micrografia eletrônica do Phormidium laminosum mostra as membranas
intracelulares onde a fotossíntese ocorre. Note que mesmo alguns procariotos podem
formar organismos multicelulares simples.
Estromatólito pode ser definido como 
3,5 bilhões de anos (Arqueano)
Estromatólito pode ser definido como 
uma rocha fóssil formada por 
atividades de microorganismos em 
ambientes aquáticos, que, quando 
acumulados no fundo de mares rasos, 
formam uma espécie de recife.
Sílex (Quartzo Criptocristalino), Calcita 
e Dolomita
Cianobactérias (bactérias 
fotossintetizantes)
3,5 bilhões de anos (Arqueano)
Como surgiu a primeira célula eucarionte?
Origem da Célula Eucariótica
Invaginações da membrana plasmática
Os compartimentos intracelulares surgiram a partir de Os compartimentos intracelulares surgiram a partir de 
invaginaçõesinvaginações da membrana plasmática. da membrana plasmática.As membranas intracelulares tem constituição molecular muito semelhante à da
membrana plasmática
A teoria endossimbiótica foi proposta na
década de 60 pela microbiologista americana
Lynn Margulis.
Durante muitos anos a teoria foi alvo de
duras críticas por parte de outros biólogos.
A teoria endossimbióticaA teoria endossimbiótica
duras críticas por parte de outros biólogos.
No entanto, com o levantamento de diversas evidências
empíricas e com a publicação do livro intitulado “A simbiose na
evolução celular” a teoria de Margulis começou a se
popularizar.
Atualmente ela é amplamente aceita pela comunidade
científica.
Segundo esta teoria, há milhares de anos atrás, as
mitocôndrias e os cloroplastos das células eucariontes teriam
sido organismos procariontes de vida livre.
Estes organismos foram então englobados (através do
processo de endocitose) por células maiores com as quais
A teoria endossimbióticaA teoria endossimbiótica
processo de endocitose) por células maiores com as quais
estabeleceram uma relação de simbiose.
As mitocôndrias seriam o resultado da endocitose de
procariontes aeróbios e os cloroplastos de procariontes
fotossintetizantes (possivelmente cianobactérias).
Desta forma, forneceriam energia à célula hospedeira,
enquanto esta os protegeria do meio externo.
Origem da Célula Eucariótica
Associação simbiótica
com procariontescom procariontes
Heterotróficos –
mitocôndrias
Origem da Célula Eucariótica
Associação simbiótica com procariontes
Autotróficos (Fotossintetizantes) - cloroplastos
Relacionamento Relacionamento 
mutuamente mutuamente 
benéfico que se benéfico que se 
tornou irreversível tornou irreversível 
com o passar do com o passar do 
tempo devido a tempo devido a 
mutações sofridas mutações sofridas 
pelo pelo 
endossimbionteendossimbionte
Ao longo da Ao longo da 
evolução tanto evolução tanto 
mitocôndrias mitocôndrias 
quanto quanto 
cloroplastos cloroplastos 
tiveram parte de tiveram parte de 
seu genoma sendo seu genoma sendo 
transferido para o transferido para o 
núcleo celularnúcleo celular
1.1. GenomaGenoma próprio,próprio, DNADNA circularcircular capazcapaz dede sese
autoduplicar,autoduplicar, HistonasHistonas ausentes,ausentes, RibossomosRibossomos
procariontesprocariontes
2.2. AlgumasAlgumas proteínasproteínas necessáriasnecessárias àà fabricaçãofabricação dasdas
mitocôndriasmitocôndrias ee dosdos cloroplastoscloroplastos sãosão produzidasproduzidas
EvidênciasEvidências
mitocôndriasmitocôndrias ee dosdos cloroplastoscloroplastos sãosão produzidasproduzidas
exclusivamenteexclusivamente pelopelo DNADNA destasdestas organelasorganelas ee nãonão
pelopelo DNADNA contidocontido nono núcleonúcleo dasdas célulascélulas..
3.3. MaquinariaMaquinaria própriaprópria parapara aa síntesesíntese dede proteínasproteínas
similarsimilar àquelaàquela encontradaencontrada emem organismosorganismos
procariontesprocariontes
•• SubstânciasSubstâncias queque inibeminibem aa síntesesíntese dede proteínasproteínas
nono núcleonúcleo nãonão afetamafetam aa atividadeatividade dodo DNADNA
mitocondrialmitocondrial ouou dosdos cloroplastoscloroplastos..
•• PorPor outrooutro lado,lado, muitasmuitas substânciassubstâncias queque inibeminibem aa
síntesesíntese proteicaproteica dasdas organelasorganelas nãonão interfereminterferem nana
Outras evidênciasOutras evidências
síntesesíntese proteicaproteica dasdas organelasorganelas nãonão interfereminterferem nana
atividadeatividade nuclearnuclear..
•• AlgunsAlguns antibióticosantibióticos queque inibeminibem aa síntesesíntese
proteicaproteica emem bactériasbactérias tambémtambém oo fazemfazem nasnas
mitocôndriasmitocôndrias ee cloroplastoscloroplastos dede organismosorganismos
eucariontes,eucariontes, evidenciandoevidenciando aa suasua similaridadesimilaridade..
Processo provável Processo provável 
de como se de como se 
constituiramconstituiram as as 
primeiras células primeiras células 
eucariontes, no eucariontes, no 
longo processo longo processo 
evolutivo que evolutivo que evolutivo que evolutivo que 
precedeu o precedeu o 
aparecimento dos aparecimento dos 
seres seres 
pluricelularespluricelulares
Christian De Christian De DuveDuve
Elysia 
chlorotica
se alimenta de algas. 
mantém os cloroplastos 
intactos, armazenando-
os dentro de suas os dentro de suas 
próprias células de seu 
tubo digestivo 
(cleptoplastia)
Os protozoários incluem algumas das 
células mais complexas conhecidas
eles podem ser fotossintéticos ou carnívoros, móveis ou
sedentários.
A sua anatomia celular é muito elaborada e inclui estruturas
como:como:
Cerdas sensoriais, fotorreceptores, cílios vibráteis, apêndices
semelhantes a hastes, partes da boca, ferrão e feixes
contráteis semelhantes a músculos.
Embora sejam unicelulares, os protozoários podem ser tão
complicados e versáteis quanto vários organismos
multicelulares.
Uma variedade de protozoários ilustra a enorme diversidade dentro dessa classe de
microrganismos unicelulares. Os organismos em (A), (B), (E), (F) e (I) são ciliados; (C)
é um euglenóide; (D) é uma ameba, (G) é um dinoflagelado; e (H) é um heliozoano.
RNArRNAr 16 / 18 S16 / 18 S
De onde vêm os eucariotos? As linhagens de eucariotos,
eubactérias e arqueobactérias divergiram umas das outras muito
cedo na evolução da vida na Terra.
Algum tempo depois, os eucariotos adquiriram mitocôndrias; mais tarde ainda, um
subgrupo de eucariotos adquiriu cloroplastos. As mitocôndrias são essencialmente as
mesmas nos vegetais, animais e fungos, e por isso supõe-se que elas foram adquiridas
antes que essas linhas se divergissem.
Células procariontes Células eucariontes
Envoltório nuclear Ausente Presente
DNA Desnudo Combinado com proteínas
Cromossomas Únicos Múltiplos
Nucléolos Ausentes Presentes
Divisão Fusão binária Mitose e meiose
Ribossomos 70S* (50S + 30S) 80S (60S + 40S)
Organização celular em procariontes e eucariontesOrganização celular em procariontes e eucariontesOrganização celular em procariontes e eucariontesOrganização celular em procariontes e eucariontes
Ribossomos 70S* (50S + 30S) 80S (60S + 40S)
Endomembranas Ausentes Presentes
Mitocôndrias Ausentes Presentes
Cloroplastos Ausentes Presentes em células vegetais
Parede celular Não celulósica Celulósica em células vegetais
Exocitose e endocitose Ausentes Presentes
Citoesqueleto Ausente Presente
A célula eucariótica
Célula Vegetal 
x 
Célula Animal 
várias estruturas comuns a 
ambas.
Há na célula vegetal elementos 
que não há na célula animal: 
parede celular, cloroplastos, 
grande vacúolo central e 
plasmodesmos, amido.
Células incompletas
Bactérias Rickettsias e clamídias
Células parasitas intracelulares obrigatórios.
Estas bactérias são diferente dos vírus por apresentarem:
1. conjuntamente DNA e RNA (já foram encontrados vírus com DNA,1. conjuntamente DNA e RNA (já foram encontrados vírus com DNA,
adenovirus, e RNA, retrovírus, no entanto são raros os vírus que
possuem DNA e RNA simultâneamente);
2. parte incompleta da "máquina" de síntese celular necessária para
reproduzirem-se;
3. uma membrana celular semipermeável, através da qual realizam as
trocas com o meio envolvente.
Acredita-se que as bactérias Rickettsia
tenham sua origem em células
"degeneradas", ou seja, células que com o
passar dos anos perderam parte de seu
DNA, de suas enzimas e
consequentemente perderam a
capacidade autônoma de auto duplicação,
tornando-se assim, dependentes de outras
células completas.
A clamídia é uma doença sexualmente
transmissível (DST) causada pela bactéria
Chlamydia trachomatis. Afeta os órgãos
genitais masculinos ou femininos. Assim
como os Vírus e as Rickettsias, a clamídia
é um parasita intracelular obrigatório. Pode
produzir esporos, o que torna sua
disseminação mais fácil.
Vários componentes celulares são produzidos no 
retículo endoplasmático (RE)
O aparelho de Golgi assemelha-se a uma pilha de 
discos achatados
As células dedicam-se à endocitose e à 
exocitose.
Ocitoesqueleto é uma rede de filamentos que 
ajuda a definir o formato da célula
(B) os microtúbulos(A) os filamentos de 
actina
(C) os filamentos 
intermediários
Os microtúbulos ajudam a distribuir os 
cromossomos em uma célula em divisão
Os filamentos mais grossos são chamados microtúbulos, porque eles têm a forma de
diminutos tubos ocos. Eles se reorganizam em disposições espetaculares nas células
em divisão, ajudando a puxar os cromossomos duplicados em direções opostas e
distribuindo-os igualmente para as duas célula-filha
Membrana Membrana PlasmáticaPlasmática
- Controle seletivo – semipermeável à entrada e saída de substâncias 
na célula
- Mantém a integridade física e funcional da célula
- Entrada de substâncias : transporte ativo, passivo e endocitose de 
substâncias
- Síntese da Parede Celular – presença enzima celulase-sintase
- Ativação das proteínas receptoras da Membrana Plasmática –- Ativação das proteínas receptoras da Membrana Plasmática –
controlam:
- transmissão de sinais hormonais
- transmissão de sinais do meio externo
Regulação dos processos de 
Crescimento e Diferenciação 
Celular
Citoplasma:Citoplasma:
-Matriz fluida onde se encontram as organelas e o núcleo
- Delimitada pela Membrana Plasmática.
- Estrutura e composição:
- Geralmente reduzido, junto à membrana plasmática
- H2O, íons, metabólitos 2ários, carbo, lipídios, prot.
- citossol ou matriz plasmática – porção contém estruturas 
e organelas
- Citoplasma – sempre em movimento = ciclose
- Ciclose envolve os microfilamentos com gasto de energia
- Realizar reações bioquímicas necessárias à vida da célula
- Facilitar a troca e compartilhamento de substâncias dentro e entre 
células 
NúcleoNúcleo
- Uma das Maiores estruturas da Célula, imerso no citoplasma
- Maior fonte de informações genéticas da célula – fundamental na 
organização celular
-Regula todas as atividades do metabolismo celular, através genoma 
(informação).
- Dentro encontra-se os nucléolos
- Nucléolos – responsáveis pela organização dos 
n
- Nucléolos – responsáveis pela organização dos 
cromossomos e DNA na divisão, além da síntese de 
ribossomos e síntese protéica.
N
NúcleoNúcleo
- Envolto por duas membranas lipoprotéicas – envoltório nuclear
- Nucleoplasma – cromatina de DNA, proteínas básicas (histonas), informações 
genéticas
- Do citossol para o núcleo passam, por poros, histonas, proteínas ácidas e 
polimerases de DNA e RNA e proteínas reguladoras dos genes.
- Do núcleo para o citossol, passam macromoléculas por transporte ativo, RNAt + 
RNAm
além das subunidades dos ribossomos. além das subunidades dos ribossomos. 
Núcleo
Poro
nuclear
Envelope nuclear
Poros
CromatinaCromosssomos
Nucléolo