Aula 1 - Vista panoramica sobre a célula

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BIOLOGIA CELULAR 
E
MOLECULAR
Aula 1
Prof. Cátia Primon
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Vista Panorâmica sobre a estrutura, funções e evolução das células.
* Célula:
 unidade que constitui os seres vivos;
 pode ocorrer isoladamente = seres unicelulares;
 pode formar tecidos = seres pluricelulares.
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* Vírus:
 Seres acelulares;
 Não é capaz de se multiplicar, exceto quando parasita uma célula;
 necessita de enzimas celulares para produzir novos vírus; 
 Não possui enzimas e elementos necessários para produção de novos vírus;
 Parasitas intracelulares obrigatórios.
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 São específicos para células animais e vegetais;
 vírus de bactérias = bacteriófagos (ou fagos).
 Formados por: 
 - DNA ou RNA
 - Cápsula de proteína – protege o material genético, facilita a penetração na célula hospedeira, possibilita a identificação de células que pode parasitar.
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* Rickétsias e Clamídias
 Bactérias muito pequenas, constituídas por células incompletas.
 sem capacidade de autoduplicação independente da colaboração de outras células.
 Parasitas celulares obrigatórios = só proliferam no interior de células completas.
 São carregadas como parasitas por carrapatos, pulgas e piolhos.
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 Diferem dos vírus em 3 aspectos:
1- Vírus = apenas 1 tipo de ácido nucléico
 Células incompletas – DNA e RNA na mesma célula.
2- Vírus – contém informação genética para a produção de novos vírus, mas sem organelas. Utilizam os recursos das células para se multiplicar.
 Células incompletas – têm parte dos recursos necessários para a síntese de novas células. Necessário apenas um complemento fornecido pela célula do hospedeiro.
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3- Vírus – invólucro se perde quando o vírus penetra na célula; não funciona como barreira seletiva;
 Célula incompleta – com membrana semipermeáveis, através da qual ocorrem trocas com o meio.
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* Células Procationtes e eucariontes
 Procariontes:
 – material genético não está separado do citoplasma por membrana;
 - caracterizam-se pela pobreza de membranas. Tem apenas a membrana plasmática;
 - Bactérias e Archaea.
 - Células procariontes que fazem fotossíntese – presença de membranas paralelas entre si e associadas à clorofila para captação de luz.
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 - Sem citoesqueleto;
 - forma geralmente esférica ou em bastonete, mantida pela parede extracelular sintetizada no citoplasma.
 - Parede extracelular – rígida, com função de proteção da célula.
 - Não se dividem por mitose, seu DNA não se condensa – ausência de histonas.
 - geralmente apresentam 
uma molécula de DNA circular 
 no nucleoide. 
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Eucariontes:
– com núcleo individualizado e delimitado por membrana nuclear.
 - Com 2 partes bem definidas:
 - citoplasma
 - núcleo
 - Trânsito frequente de moléculas entre o núcleo e o citoplasma e vice-versa;
 - citoplasma – envolto por membrana plasmática;
 - núcleo – envolto por carioteca.
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 - Ricas em membranas que formam compartimentos que separam os processos metabólicos.
 Citoplasma
 - Contém organoides – mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo de Golgi, lisossomos, peroxissomos, pode haver depósito de diversas substâncias (grânulos de glicogênio e gotículas de lipídios).
 - Preenchendo o espaço entre as estruturas –hialoplasma. 
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 - Hialoplasma = água, diversos íons, aminoácidos, enzimas.
Membrana Plasmática
- Separa o citoplasma do meio extracelular;
Constituída de lipídios e proteínas;
Reveste a célula externamente;
 Regula a entrada e a saída de substâncias (permeabilidade seletiva).
 
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Retículo endoplasmático: 
 - pode ser liso (REL);
 - pode ser rugoso (RER) – com ribossomos aderidos à membrana.
 * Transporta substâncias.
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Ribossomos
 - Produção de proteínas;
 - A maioria das proteínas liberadas pelo R.E. não se encontra no estado maduro e precisam sofrer um processamento posterior no Complexo de Golgi para poderem ser utilizadas.
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Complexo de Golgi
– comunica-se com po R.E.; 
- completa a formação das proteínas recém produzidas, em sua forma funcional e as empacota em pequenas vesículas envolvidas por membrana que serão armazenadas na célula ou enviadas ao meio externo.
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Lisossomos 
– Vesículas originadas no Complexo de Golgi com enzimas digestivas que degradam o material estranho levado para o interior da célula.
-São depósitos das enzimas sintetizadas no R.E.R.
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- Responsável pela destruição e renovação das organelas;
- Destruição e renovação de organelas - processo fisiológico - permite à célula manter seus componentes em bom estado funcional e em quantidade adequada às suas necessidades. 
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Peroxissomos 
- vesículas revestidas de membrana, onde o peróxido de hidrogênio (H2O2) é degradado.
- contém a enzima catalase para quebrar H2O2 em H2O e O2 .
 - O H2O2 que se forma nos peroxissomos prejudica a célula se não for eliminado 
rapidamente. 
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- Daí a importância da catalase que converte o H2O2 em H2O e O2 .
- Encontrados em todas as células eucariontes, mas são especiais nas células hepáticas de mamíferos. 
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Mitocôndrias
 – Formação de moléculas de ATP através da respiração celular.
 - Moléculas de ATP = reserva de energia.
 - Número de mitocôndrias por
 célula varia de acordo com
 a atividade celular.
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Citoesqueleto
 – Sistema de fibras presentes no citoplasma.
 - Estão relacionados à resistência, manutenção, fortalecimento e forma da célula.
 - Essenciais para a função estrutural, divisão celular, contração, motilidade e movimento de cromossomos. 
 - Os principais elementos do citoesqueleto são: microtúbulos, microfilamentos de actina e filamentos intermediários.
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Depósitos citoplasmáticos
 No citoplasma pode haver acúmulo de substâncias diversas;
 São frequentes: 
 - glicogênio:
 * isoladamente ou agrupados; 
 * é uma reserva energética para as células animais.
 
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 - gotículas lipídicas:
 * encontradas nas células do córtex da supra-renal, células adiposas e células intersticiais do testículo.
 - pigmentos:
 * melanina – nos cromatóforos, responsáveis pela cor dos seres vivos.
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 Núcleo:
 - contém cromossomos ;
 - separado do citoplasma por membrana dupla, o envoltório nuclear (carioteca) – uma das principais características das células eucariontes.
 
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- envoltório nuclear:
 * com poros que regulam as trocas de macromoléculas com o citoplasma; 
 * é contínua com o retículo endoplasmático.
Cromatina
 - Constituída de DNA associado a proteínas.
 - Proteínas:
 * importante papel na organização do DNA tanto no núcleo interfásico como na condensação dos cromossomos durante a divisão celular.
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 Nucléolo
 - Corpúsculos esféricos;
 - Contém quantidades variáveis de RNA e proteínas.
 
 - Só é visível no núcleo interfásico.
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Características que distinguem as células eucariontes vegetais das animais
 Células de vegetais superiores = eucariontes.
 Principais diferenças, em relação às células de animais:
 - Presença de paredes:
 * uma ou mais paredes rígidas. 
 * Dão a forma constante à célula e protegem contra agressões mecânicas e ação de parasitas.
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Presença de plastos:
 * organelas maiores que as mitocôndrias. 
 * quando estão:
 - sem pigmentos = leucoplastos;
 - com pigmentos = cromosplastos. 
 *os mais frequentes são os cloroplastos, ricos em clorofila.
 
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 Presença de Vacúolos citoplasmáticos:
 * muito maiores do que os encontrados nas células animais. 
Presença de amido:
 * polissacarídeo de reserva energética.
Presença de plasmodesmos:
 * tubos que ligam células vizinhas. 
 * constituem canais de trânsito de moléculas.
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Origem e evolução das células
 Processo evolutivo que originou as primeiras células na Terra – há aproximadamente 4 bilhões de anos.
 Atmosfera continha vapor de água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e gás carbônico.
 Oxigênio livre – apareceu muito depois devido à atividade fotossintética das células autotróficas. 
 A superfície da Terra era coberta por grande quantidade de água, os grandes oceanos e lagoas = caldo primordial.
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caldo primordial – rico em moléculas
orgânicas, com gases que constituíam a atmosfera em solução.
Sob a ação do calor e da radiação ultravioleta (vindos do Sol) e de descargas elétricas (das tempestades), as moléculas dissolvidas no caldo primordial combinaram-se quimicamente constituindo os primeiro compostos contendo carbono.
 Substâncias complexas, como proteínas e ácidos nucléicos teriam aparecido espontaneamente, ao acaso.
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 Síntese sem a participação de seres vivos = prebiótica.
 O acúmulo gradual de compostos de carbono foi favorecido por 3 circunstâncias:
 - enorme expansão da Terra, com grande variedade de nichos, onde provavelmente ocorreu a formação de moléculas que foram mantidas próximas umas das outras.
 - o longo tempo de cerca de 2 bilhões de anos – período em que ocorreu a síntese prebiótica no caldo primordial.
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 A ausência de oxigênio na atmosfera - favoreceu o acúmulo das moléculas recém formadas (em presença de oxigênio seriam logo destruídas pela oxidação).
 É provável que no caldo primordial surgiram aminoácidos e nucleotídeos, formando as primeiras moléculas de proteínas e ácidos nucléicos.
 Somente o ácido nucléico é capaz de autoduplicação.
 Demonstrou-se experimentalmente que moléculas de RNA simples podem evoluir para moléculas mais complexas sem o auxílio de proteínas enzimáticas.
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Surgimento das primeiras moléculas de RNA = iniciado o caminho para as primeiras células.
 Ao acaso formaram-se moléculas de fosfolipídios que, espontaneamente, constituíram as primeiras bicamadas fosfolipídicas.
 Estas podem ter envolvido conjuntos de moléculas de RNA, nucleotídeos, proteínas e outras moléculas = primeira célula com sua membrana fosfolipídica. 
 Em seguida, a partir do RNA surgiu o DNA - nucleotídeos sobre um molde de RNA.
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DNA e RNA - passaram a determinar os tipos de proteínas a serem sintetizadas.
 Supõe-se que inicialmente surgiram os agregados de RNA, DNA e proteínas envoltos pela bicamada de fosfolipídios e o processo evolutivo levou às primeiras células que devem ter sido procariontes e heterotróficas e anaeróbias (não existia oxigênio na atmosfera).
 O suprimento de compostos de carbono foi interrompido devido a seu esgotamento. 
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 Manutenção da vida - dependeu do surgimento das primeiras células autotróficas.
 Surgimento em células procariontes de um sistema capaz de utilizar a energia do Sol e armazená-la em ligações químicas, sintetizando alimento e liberando oxigênio – Iniciou-se a fotossíntese.
 O acúmulo desse oxigênio liberado – produziu grandes alterações na atmosfera. 
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Oxigênio (O2) - subiu às camadas mais altas da atmosfera e sob ação da radiação ultravioleta romperam-se originando átomos de oxigênio (O), muitos se combinando para formar o Ozônio (O3), que absorve os raios ultravioleta.
 Graças à fotossíntese surgiu o oxigênio na atmosfera e isso permitiu o aparecimento de células aeróbias e a camada de ozônio. 
As bactérias anaeróbias ficaram restritas aos locais onde não há oxigênio.
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Depois das células procariontes surgiram as eucariontes. 
 Surgiram a partir de células procariontes pela invaginações da membrana plasmática.
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 Organelas envolvidas nas transformações energéticas - cloroplastos e mitocôndrias derivam de bactérias que foram fagocitadas, escaparam dos mecanismos de digestão intracelular e se estabeleceram como simbiontes nas células eucariontes hospedeiras, sendo uma relação mutuamente benéfica e se tornou irreversível. 
 Evidências dessa hipótese = Mitocôndrias e cloroplastos têm DNA próprio e circular, como nas bactérias. 
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Padrões celulares e 
os grandes grupos de seres vivos
 Sistema de Classificação em 5 Reinos:
Monera – Seres procariontes. Bactérias e Archaea.
Protista – seres eucariontes unicelulares. Protozoários.
Fungi – Seres eucariontes, uni e pluricelulares, heterotróficos por absorção. Fungos, cogumelos, bolores.
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Plantae – seres eucariontes, pluricelulares, autotróficos. Plantas.
 Animalia – Seres eucariontes, pluricelulares, heterótrofos. Animais. 
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Referências
JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 200?