IV_teorico

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Conteudista: Prof.ª Dra. Claudia Facini dos Reis 
Objetivo da Unidade:
Estudar as organelas envolvidas na bioenergética celular: mitocôndrias e
cloroplastos e seu núcleo celular interfásico.
📄 Material Teórico
📄 Material Complementar
📄 Referências
Organelas e Bionergética Celular
Organelas e a Bioenergética em
Eucariontes 
As células eucariontes são incrivelmente complexas e cada organela tem um papel
distinto, colaborando para a manutenção da vida celular e a realização dos processos
bioquímicos necessários para o metabolismo, crescimento e reprodução. Vamos
começar olhando para as mitocôndrias. 
As mitocôndrias são organelas fundamentais para a produção de energia na forma de
ATP, sendo a principal moeda energética das células. Elas possuem uma membrana
dupla, sendo que a membrana interna é altamente dobrada, formando cristas que
aumentam a superfície disponível para as reações bioquímicas do ciclo de Krebs e da
cadeia transportadora de elétrons. Esses processos convertem os produtos da glicólise
e do ciclo de Krebs em ATP, usando oxigênio para gerar uma alta quantidade de energia
com mesmo grau de importância, citamos o núcleo: 
O núcleo, considerado o centro de controle da célula, abriga o material genético na
forma de DNA. O DNA contém as informações necessárias para a produção de
proteínas, fundamentais para quase todos os processos celulares. No interior do
núcleo, encontra-se o nucléolo, uma estrutura densa responsável pela síntese de
ribossomos, que posteriormente migram para o citoplasma para realizar a síntese
proteica. Para o correto funcionamento de todo esse processo, é necessário
entendermos os ribossomos que desempenham um papel crucial na tradução do RNA
mensageiro em proteínas. Essas proteínas podem ter funções estruturais, enzimáticas
ou sinalizadoras, dependendo de sua sequência de aminoácidos e da conformação que
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📄 Material Teórico
assumem após a síntese. Do mesmo modo, os ribossomos trabalham em conjunto
com os retículos, começamos pelo rugoso: 
Figura 1 – Núcleo celular
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: na imagem temos a representação do núcleo celular, corado
em alaranjado, em uma célula amarela. Fim da descrição.
O retículo endoplasmático rugoso está coberto de ribossomos, e o retículo
endoplasmático liso é desprovido deles. O retículo rugoso é envolvido na síntese de
proteínas que serão secretadas ou inseridas na membrana plasmática, enquanto o
retículo endoplasmático liso participa na síntese de lipídios e no metabolismo de
carboidratos, além de desintoxicar substâncias nocivas. Estes também necessitam de
outras organelas para finalizar os processos envolvidos, uma dessas organelas é o
Complexo (aparelho de Golgi) responsável por modificar, empacotar e distribuir
proteínas e lipídios que foram sintetizados no retículo endoplasmático. Ele consiste em
uma série de cisternas empilhadas e atua como uma estação de transporte na célula,
enviando proteínas e lipídios para seus destinos, seja na célula ou para o ambiente
extracelular.
Vale ressaltar as organelas acessórias como os lisossomos e peroxissomos, no caso
dos lisossomos, sabemos que contêm enzimas hidrolíticas capazes de degradar
biomoléculas como proteínas, ácidos nucleicos, lipídios e carboidratos. Eles
desempenham um papel vital na reciclagem de componentes celulares desgastados,
em um processo conhecido como autofagia, e na digestão de partículas englobadas por
fagocitose e os peroxissomos são organelas que contêm enzimas oxidativas, como a
catalase, que degradam peróxidos tóxicos como o peróxido de hidrogênio. Além disso,
os peroxissomos desempenham um papel importante no metabolismo dos ácidos
graxos e na desintoxicação de compostos prejudiciais.
Conforme já mencionado nas Unidades anteriores, todo esse processo depende de
conformação estrutural e o que garante essa conformação é o citoesqueleto, que é uma
rede de fibras proteicas que dá suporte estrutural à célula, além de estar envolvido na
movimentação de organelas e na divisão celular. Ele é composto por três tipos
principais de filamentos: microtúbulos, filamentos de actina e filamentos
intermediários, cada um com funções distintas na célula. Os microtúbulos, formados
pela polimerização de tubulina, são importantes para a manutenção da forma da célula,
bem como para o movimento de organelas e vesículas dentro do citoplasma. 
Eles também são essenciais para a formação do fuso mitótico durante a divisão celular,
garantindo que os cromossomos sejam distribuídos corretamente para as células-
filhas. Os filamentos de actina, compostos de actina, são mais finos e flexíveis que os
microtúbulos. Eles participam de várias funções celulares, incluindo a motilidade
celular, a divisão celular e o transporte de vesículas. A actina também é fundamental
para a formação de estruturas como microvilosidades, que aumentam a superfície da
célula e são importantes na absorção de nutrientes.
Os filamentos intermediários fornecem resistência mecânica à célula, ajudando a
manter sua integridade estrutural. Eles são mais estáveis do que os microtúbulos e os
filamentos de actina e variam em composição dependendo do tipo celular, podendo
incluir proteínas como queratina, vimentina ou desmina.
Vesículas e vacúolos também são importantes nesses processos: as vesículas são
pequenas esferas membranosas que transportam materiais na célula. Elas são
formadas por brotamento de organelas como o aparelho de Golgi e o retículo
endoplasmático e podem fundir-se com outras membranas para entregar seu
conteúdo, desempenhando um papel central na comunicação intracelular e no
transporte de substâncias e os vacúolos, embora mais proeminentes em células
vegetais, também podem estar presentes em células animais. Em células vegetais, eles
ocupam uma grande parte do volume celular e estão envolvidos na regulação osmótica,
armazenamento de nutrientes e resíduos, além de fornecer suporte estrutural ao
manter a pressão de turgor.
Os plastídios, presentes em células vegetais e algas, são organelas envolvidas na
síntese e armazenamento de importantes compostos químicos. O tipo mais conhecido
de plastídio é o cloroplasto, que realiza a fotossíntese, convertendo a energia luminosa
em energia química armazenada em moléculas de glicose e os cloroplastos possuem
uma estrutura interna complexa, com tilacoides organizados em grana, onde ocorre a
fase luminosa da fotossíntese. O estroma, a matriz interna do cloroplasto, é onde
ocorre a fase escura da fotossíntese, também conhecida como ciclo de Calvin, que fixa
o dióxido de carbono em carboidratos.
Figura 2 – Plasmídeo bacteriano
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: na imagem temos a representação de uma bactéria,
desenhada em verde, cortada ao meio, com o DNA organizado em círculo de cor
azul, representando plasmídeos. Fim da descrição.
Outra grande importância existe em torno das membranas celulares, desempenhando
um papel crucial na regulação da entrada e saída de substâncias, garantindo que o
ambiente interno da célula seja mantido em condições adequadas para o
funcionamento celular. A membrana plasmática, composta por uma bicamada lipídica
com proteínas incorporadas, é seletivamente permeável, permitindo a passagem de
algumas moléculas enquanto bloqueia outras. As proteínas de membrana
desempenham diversas funções, incluindo o transporte de substâncias, a sinalização
celular e a adesão entre células. Algumas proteínas funcionam como canais ou
transportadores, facilitando o movimento de íons e moléculas através da membrana,
enquanto outras atuam como receptores que detectam sinais químicos do ambiente
externo e desencadeiam respostas na célula.
Novamente mencionamos que a comunicação celular é fundamental para o
funcionamento de tecidos e órgãos em organismos multicelulares. As células
eucariontes se comunicam por meio de moléculas sinalizadoras, que podem ser
hormônios, neurotransmissores ououtros tipos de mensageiros químicos. Esses
sinais são detectados por receptores específicos na membrana plasmática ou dentro
da célula, levando à ativação de vias de sinalização que regulam processos celulares.
Fundamentalmente importante também é a divisão celular, essencial para o
crescimento, desenvolvimento e reparo de tecidos. Em células eucariontes, a divisão
pode ocorrer por mitose, que gera duas células-filhas geneticamente idênticas, ou por
meiose, que gera células haploides como os gametas, com metade do número de
cromossomos da célula original. Durante a mitose, o material genético é duplicado e
distribuído igualmente entre as células-filhas. 
O ciclo celular é regulado por uma série de pontos de controle que garantem que cada
fase ocorra na ordem correta e que a célula esteja preparada para passar para a próxima
etapa. Esses pontos de controle envolvem a ação de proteínas como as ciclinas e as
quinases dependentes de ciclina, que promovem a progressão do ciclo celular. A
meiose, por outro lado, envolve duas divisões celulares consecutivas, resultando em
quatro células-filhas, cada uma com metade do número de cromossomos da célula-
mãe. A meiose é essencial para a reprodução sexual, pois garante a variabilidade
genética através do crossing-over e da segregação independente dos cromossomos.
Processos Bioenergéticos em Eucariontes
Quanto aos processos bioenergéticos das células eucariontes, não se limitam à
produção de ATP nas mitocôndrias. Eles também envolvem a síntese de outras
moléculas essenciais, como NADH e FADH2, que são cofatores importantes na
transferência de elétrons durante as reações de oxidação-redução. Esses cofatores
atuam como transportadores de elétrons na cadeia transportadora de elétrons,
gerando um gradiente de prótons que impulsiona a síntese de ATP pela ATP sintase. Já
a glicólise é um processo anaeróbico que ocorre no citoplasma, é a primeira etapa da
respiração celular, na qual a glicose é quebrada em piruvato, gerando pequenas
quantidades de ATP e NADH. O piruvato gerado na glicólise pode ser convertido em
acetil-CoA, que entra no ciclo de Krebs nas mitocôndrias, ou pode ser convertido em
lactato no citoplasma, em condições anaeróbicas. O ciclo de Krebs, em sequência,
também conhecido como ciclo do ácido cítrico, é uma série de reações enzimáticas que
ocorrem na matriz mitocondrial. Ele converte o acetil-CoA em dióxido de carbono,
enquanto gera NADH, FADH2 e ATP. Esses cofatores redutores são essenciais para a
cadeia transportadora de elétrons, onde a maioria do ATP é gerada.
A cadeia transportadora de elétrons ocorre nas cristas mitocondriais e envolve a
passagem de elétrons através de uma série de complexos proteicos. Esses elétrons,
doados por NADH e FADH2, passam pelos complexos, liberando energia utilizada para
bombear prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar, criando um
gradiente eletroquímico. Além de seu papel na bioenergética, as mitocôndrias também
estão envolvidas em processos de sinalização celular, regulação do ciclo celular e
apoptose. Elas possuem seu próprio DNA, o DNA mitocondrial, que codifica algumas
das proteínas necessárias para a função mitocondrial, embora a maioria das proteínas
mitocondriais seja codificada pelo DNA nuclear e importada para a organela.
Já o sistema de endomembranas é composto pelo retículo endoplasmático, aparelho de
Golgi, lisossomos e vesículas, sendo crucial para o tráfego de proteínas e lipídios
dentro da célula. Este sistema coordena a síntese, modificação e transporte de
biomoléculas, assegurando que as substâncias sejam corretamente processadas e
entregues ao seu destino e depende também das vias de sinalização celular permitem
que as células respondam a estímulos externos e internos de maneira coordenada.
Moléculas sinalizadoras se ligam a receptores específicos, ativando cascatas de
sinalização que podem resultar em mudanças na expressão gênica, alterações no
citoesqueleto, ou ativação de processos como a divisão ou apoptose.
Organelas e a Bioenergética em Procariontes
As células procariontes, em contraste com os eucariontes, são organismos mais
simples e geralmente unicelulares. No entanto, sua simplicidade estrutural não
diminui a complexidade e a eficiência de seus processos bioquímicos. Procariontes
incluem bactérias e arqueas, organismos que habitam uma ampla variedade de
ambientes, desde os mais comuns até os mais extremos. A estrutura de uma célula
procarionte é notável pela ausência de um núcleo delimitado por membrana e pela falta
de organelas membranosas como as que encontramos em células eucariontes. No
entanto, as células procariontes ainda possuem uma organização interna e
compartimentalização funcional que permitem a execução de processos vitais.
A membrana plasmática é uma das estruturas mais importantes da célula procarionte,
sendo responsável por delimitar a célula e controlar a entrada e saída de substâncias.
Essa membrana é composta por uma bicamada de fosfolipídios, onde estão inseridas
proteínas que desempenham funções diversas, como transporte de moléculas,
sinalização e manutenção do gradiente eletroquímico. Algumas dessas proteínas são
responsáveis por processos essenciais como a respiração celular e a fotossíntese,
dependendo do tipo de procarionte.
Nas células procariontes, o material genético é organizado em um único cromossomo
circular, que se encontra localizado em uma região denominada nucleoide. Essa região
não é delimitada por uma membrana, diferenciando-se do núcleo das células
eucariontes. O DNA procarionte é compactado com a ajuda de proteínas semelhantes
às histonas encontradas em eucariontes, mas com diferenças estruturais
significativas. Além do cromossomo principal, muitas bactérias possuem plasmídeos,
que são pequenas moléculas de DNA circular capazes de replicação independente e que
frequentemente carregam genes que conferem vantagens adaptativas, como
resistência a antibióticos.
Quanto a sua parede celular, está é outra característica proeminente das células
procariontes, fornecendo proteção e suporte estrutural. Em bactérias, a composição da
parede celular pode variar, sendo composta principalmente de peptidoglicano em
bactérias Gram-positivas e uma camada adicional de lipopolissacarídeos em bactérias
Gram-negativas. A presença de uma parede celular forte e robusta é fundamental para
manter a integridade celular em ambientes variados, prevenindo a lise osmótica.
Os ribossomos procariontes são responsáveis pela síntese de proteínas e são menores
que os ribossomos eucariontes, mas funcionam de maneira semelhante. Compostos
por subunidades de RNA ribossomal e proteínas, os ribossomos procariontes se
encontram livres no citoplasma e são o local onde a tradução do RNA mensageiro em
proteínas ocorre. A síntese proteica em procariontes é altamente regulada e pode ser
ajustada rapidamente em resposta a mudanças ambientais, permitindo que a célula
responda eficientemente a diferentes condições.
Processos Bioenergéticos em Procariontes
A bioenergética nas células procariontes envolve uma variedade de processos,
dependendo do organismo específico e do ambiente em que ele se encontra. A
respiração celular em procariontes pode ser aeróbica ou anaeróbica, com a primeira
utilizando oxigênio como aceptor final de elétrons e a segunda utilizando outros
compostos, como nitratos ou sulfatos. Em ambas as formas de respiração, a
membrana plasmática desempenha um papel central na criação do gradiente de
prótons utilizado pela ATP sintase para gerar ATP, a molécula de energia universal das
células.
Em procariontes fotossintéticos, como cianobactérias, a fotossíntese ocorre em
membranas tilacoides que estão invaginadas a partir da membrana plasmática. Essas
membranas contêm pigmentos fotossintéticos, como a clorofila, que capturam a
energia luminosa e a utilizam para converter dióxido de carbono e água em glicose e
oxigênio. A fotossíntese em procariontes é um processocrucial que não só sustenta o
crescimento dos organismos fotossintéticos, mas também contribui
significativamente para a produção de oxigênio e para a fixação de carbono na
biosfera.
Figura 3 – Cloroplasto
Fonte: Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: na imagem temos uma célula vegetal, corada em verde,
cortada ao meio e dentro dela, vários discos em verde-claro, empilhados uns
sob os outros, representando os cloroplastos. Fim da descrição.
A fixação de nitrogênio é outro processo bioquímico importante que ocorre em certos
procariontes, como as bactérias do gênero Rhizobium. Essas bactérias são capazes de
converter o nitrogênio atmosférico em amônia, um processo vital para a fertilidade do
solo e para o crescimento de plantas. Esse processo ocorre em estruturas
especializadas chamadas heterocistos, que fornecem um ambiente anaeróbico
necessário para a atividade da nitrogenase, a enzima responsável pela fixação do
nitrogênio.
A reprodução em células procariontes ocorre principalmente por fissão binária, um
processo simples e eficiente que envolve a duplicação do cromossomo e a divisão da
célula-mãe em duas células-filhas geneticamente idênticas. No entanto, a
transferência horizontal de genes, através de processos como transformação,
transdução e conjugação, permite uma grande variabilidade genética em populações de
procariontes. Essa variabilidade genética é fundamental para a adaptação e
sobrevivência em ambientes mutáveis.
Além das estruturas citadas, algumas células procariontes possuem apêndices
especializados, como flagelos e fímbrias. Os flagelos são estruturas longas e
filamentosas que proporcionam motilidade à célula, permitindo que ela se mova em
direção a nutrientes ou longe de condições desfavoráveis. As fímbrias são apêndices
curtos e numerosos que auxiliam na adesão a superfícies e na formação de biofilmes,
estruturas comunitárias que fornecem proteção adicional contra o ambiente externo.
Os esporos bacterianos são estruturas altamente resistentes formadas por algumas
bactérias como resposta a condições adversas. Durante a esporulação, a célula
bacteriana cria uma camada protetora ao redor de seu material genético e uma pequena
quantidade de citoplasma, permitindo que o esporo sobreviva aos extremos de
temperatura, radiação e desidratação por longos períodos. Quando as condições se
tornam favoráveis novamente, o esporo pode germinar e dar origem a uma célula
vegetativa ativa.
Em termos de nutrição, os procariontes exibem uma incrível diversidade. Alguns são
autotróficos, capazes de sintetizar seus próprios alimentos através de processos como
a fotossíntese ou quimiossíntese, enquanto outros são heterotróficos, obtendo
nutrientes de matéria orgânica. Essa flexibilidade metabólica permite que os
procariontes ocupem praticamente todos os nichos ecológicos na Terra,
desempenhando papéis essenciais nos ciclos biogeoquímicos.
Algumas bactérias apresentam membranas internas adicionais que não são
observadas em células eucariontes. Por exemplo, as cianobactérias possuem lamelas,
que são membranas onde ocorrem as reações fotossintéticas. Essas estruturas
aumentam a eficiência da captura de luz e a produção de energia. Em termos de
adaptação ao ambiente, as bactérias são extremamente versáteis. Algumas são capazes
de formar esporos, estruturas altamente resistentes, enquanto outras podem alterar a
composição de sua membrana para se adaptar a mudanças na temperatura ou no pH do
ambiente.
Os processos de comunicação celular em procariontes, como a detecção de quorum,
permitem que as células monitorem a densidade populacional e coordenem
comportamentos coletivos, como a formação de biofilmes ou a expressão de fatores de
virulência. Este tipo de comunicação celular é essencial para a sobrevivência e
adaptação em comunidades microbianas complexas. Em ambientes extremos, como
fontes hidrotermais ou lagos hipersalinos, as arqueas dominam devido à sua
capacidade de realizar processos bioquímicos únicos, como a metanogênese, a
produção de metano a partir de dióxido de carbono e hidrogênio. Este processo é de
grande importância tanto para o ciclo global do carbono quanto para a produção de
energia renovável.
Outro destaque, são as cápsulas bacterianas: estruturas externas compostas de
polissacarídeos que proporcionam proteção contra fagocitose por células do sistema
imunológico e auxiliam na adesão a superfícies, facilitando a colonização e infecção de
hospedeiros por bactérias patogênicas e algumas utilizam a quimiossíntese, um
processo realizado por certas bactérias e arqueas, envolve a oxidação de compostos
inorgânicos, como sulfetos ou amônia, para gerar energia. Este processo é vital em
ecossistemas como os das fontes hidrotermais, onde a luz solar não está disponível
para a fotossíntese.
Destacamos também os mesossomos, que são estruturas membranosas invaginadas
observadas em algumas bactérias, foram inicialmente interpretados como organelas
responsáveis por processos como a replicação do DNA e a divisão celular. No entanto,
atualmente acredita-se que os mesossomos sejam artefatos criados durante a
preparação de amostras para microscopia eletrônica.
A resistência a antibióticos em bactérias é um problema crescente na medicina
moderna. Muitos plasmídeos carregam genes que conferem resistência a múltiplos
antibióticos, e esses plasmídeos podem ser transferidos entre diferentes espécies de
bactérias, promovendo a disseminação da resistência.
Importante!
A bioluminescência é uma característica de algumas bactérias,
como as do gênero Vibrio, que emitem luz como resultado de
reações bioquímicas. Esta habilidade é utilizada em simbiose com
organismos marinhos, como lulas e peixes, para atração de
presas ou comunicação;
As cianobactérias, também conhecidas como algas azuis, são
procariontes fotossintéticos que desempenharam um papel
crucial na oxigenação da Terra há bilhões de anos. Elas possuem
pigmentos como a clorofila e os ficobiliproteínas, que capturam
luz para realizar a fotossíntese oxigênica;
Em bactérias patogênicas, a presença de fatores de virulência,
como toxinas e enzimas que degradam tecidos, é fundamental
para a infecção de hospedeiros. Esses fatores são frequentemente
codificados por genes localizados em ilhas de patogenicidade, que
podem ser transferidos entre bactérias através de mecanismos de
transferência horizontal de genes.
Quanto a reprodução, citamos:
O processo de transdução em bactérias envolve a transferência de material
genético de uma célula para outra através de vírus bacteriófagos. Este mecanismo
é um meio importante de troca genética e contribui para a diversidade genética
em populações bacterianas;
A conjugação bacteriana é um processo pelo qual uma bactéria doa parte de seu
material genético a outra através de uma ponte de pilus. Este mecanismo de
transferência de genes é uma forma importante de disseminação de
características como a resistência a antibióticos.
A importância dos procariontes na biosfera é inestimável. Eles desempenham papéis
críticos em ciclos biogeoquímicos, como os ciclos do carbono, nitrogênio e enxofre,
sendo fundamentais para a saúde de ecossistemas e para a manutenção da vida na
Terra. A seguir apresentamos uma tabela com as comparações entre os dois tipos
celulares, incluindo estrutura das organelas, função e sua bioenergética. 
Tabela 1 – Comparação estrutural e bioenergética de eucariontes e procariontes
Aspecto Células Eucariontes Células Procariontes
Estrutura Geral
Complexas, com
núcleo definido e
organelas
membranosas.
Simples, sem núcleo
definido e sem
organelas
membranosas.
Núcleo Presença de núcleo
delimitado por
membrana, onde está
o material genético
organizado em
Ausência de núcleo,
com material
genético localizado
no nucleoide,
composto por um
cromossomos
lineares.
único cromossomo
circular.
Material
Genético
DNA linear associado
a histonas,
organizado em
cromossomos.
DNA circular,
compactado em
torno deproteínas
semelhantes a
histonas, podendo ter
plasmídeos.
Membrana
Plasmática
Composta por uma
bicamada
fosfolipídica, com
proteínas envolvidas
em transporte,
sinalização, e
bioenergética.
Composta por
bicamada
fosfolipídica, com
proteínas envolvidas
em processos de
respiração celular e
fotossíntese.
Organização
Interna
Possui organelas
membranosas
especializadas
(mitocôndrias,
retículo
endoplasmático,
complexo de Golgi,
etc.).
Ausência de
organelas
membranosas, mas
com
compartimentalizaçã
o funcional através
da membrana
plasmática e outras
estruturas internas.
Mitocôndrias Principais locais de
produção de ATP
Ausentes; processos
de produção de ATP
ocorrem na
através da respiração
celular aeróbica.
membrana
plasmática.
Cloroplastos
Presentes em células
vegetais e algas,
responsáveis pela
fotossíntese.
Ausentes; em células
fotossintéticas, a
fotossíntese ocorre
em membranas
invaginadas ou
tilacoides.
Ribossomos
Maiores (80S), livres
no citoplasma ou
associados ao retículo
endoplasmático
rugoso.
Menores (70S), livres
no citoplasma,
responsáveis pela
síntese proteica.
Parede Celular
Presente em plantas
(composta por
celulose), fungos
(composta por
quitina), e algumas
algas.
Presente em bactérias
(composta por
peptidoglicano) e
arqueas (composição
variada, como
pseudopeptidoglican
o).
Divisão Celular
Realizada por mitose,
envolvendo a
formação de um fuso
mitótico e a
segregação de
cromossomos.
Realizada por fissão
binária, um processo
simples de
duplicação do
cromossomo e
divisão da célula.
Metabolismo
Realizam respiração
celular aeróbica e
anaeróbica,
fotossíntese (em
plantas e algas),
fermentação, etc.
Variedade de
processos
metabólicos:
respiração aeróbica e
anaeróbica,
fotossíntese,
quimiossíntese,
fermentação, fixação
de nitrogênio.
Bioenergética
ATP produzido
principalmente nas
mitocôndrias através
da fosforilação
oxidativa e, em
células vegetais, nos
cloroplastos via
fotossíntese.
ATP produzido na
membrana
plasmática através de
processos como
respiração celular,
quimiossíntese, e
fotossíntese.
Processos de
Respiração
Respiração celular
aeróbica ocorre nas
mitocôndrias,
envolvendo a cadeia
transportadora de
elétrons e a
fosforilação
oxidativa.
Respiração celular
ocorre na membrana
plasmática, podendo
ser aeróbica (com
oxigênio) ou
anaeróbica (usando
outros aceptores
finais de elétrons,
como nitrato ou
sulfato).
Glicólise
A glicólise ocorre no
citoplasma,
convertendo glicose
em piruvato, com a
produção de ATP e
NADH.
A glicólise ocorre no
citoplasma, com
funções semelhantes
às eucariontes.
Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs
ocorre na matriz
mitocondrial,
gerando NADH e
FADH2 usados na
cadeia
transportadora de
elétrons.
Ausente como ciclo
de Krebs; em vez
disso, procariontes
utilizam ciclos
metabólicos
variantes para gerar
precursores e
energia.
Cadeia
Transportadora
de Elétrons
Localizada na
membrana interna
das mitocôndrias,
onde ocorre a geração
de ATP via força
próton-motriz.
Localizada na
membrana
plasmática, onde
ocorre a geração de
ATP via força
próton-motriz.
Fotossíntese
Ocorre em
cloroplastos, com a
captura de luz pelas
clorofilas e produção
de ATP e NADPH.
Ocorre em tilacoides
ou membranas
invaginadas em
cianobactérias e
outros procariontes
fotossintéticos.
Quimiossíntese
Não realizam
quimiossíntese.
Alguns procariontes
realizam
quimiossíntese,
utilizando compostos
inorgânicos para
gerar energia.
Fermentação
Fermentação ocorre
no citoplasma, com
produção de ATP em
condições
anaeróbicas,
resultando em
subprodutos como
ácido lático ou etanol.
Fermentação ocorre
no citoplasma, com
produção de ATP e
subprodutos
semelhantes.
Produção de ATP
ATP produzido
principalmente na
mitocôndria, através
da fosforilação
oxidativa e
fotofosforilação (em
cloroplastos).
ATP produzido na
membrana
plasmática via
respiração celular,
fotossíntese,
quimiossíntese, e
fermentação.
Adaptação
Bioenergética
Alta eficiência na
produção de ATP
através de processos
aeróbicos e, em
plantas, através da
fotossíntese.
Adaptabilidade a
diferentes fontes de
energia, como
compostos
inorgânicos,
fotossíntese, e
respiração
anaeróbica.
Produção de
Metano
Não produzem
metano.
Arqueas
metanogênicas
produzem metano
como parte de seu
metabolismo
energético.
Flagelos e Cílios
Presentes em
algumas células para
locomoção e
movimento de
fluidos, com
estrutura complexa
de microtúbulos.
Flagelos presentes
em algumas
bactérias, com
estrutura simples e
função motora ligada
à bioenergética. Cílios
ausentes.
Exemplos de
Organismos
Animais, plantas,
fungos, protistas.
Bactérias e arqueas.
Complexidade
Celular
Alta complexidade,
com múltiplas
funções
especializadas em
diferentes organelas.
Menor complexidade
estrutural, mas com
alta eficiência em
processos
bioenergéticos e
metabólicos
essenciais.
Transferência de
Genes
Não ocorre troca de
genes entre células,
Transferência
horizontal de genes
Núcleo Interfásico
O núcleo é uma das estruturas mais importantes e distintivas nas células, sendo
fundamental tanto para a célula eucarionte quanto para a procarionte. No entanto, as
características e funções do núcleo em cada tipo de célula diferem significativamente,
refletindo as adaptações evolutivas de cada grupo. O núcleo interfásico em células
eucariontes é uma estrutura complexa, delimitada por uma dupla membrana chamada
de envelope nuclear. Este envelope é contínuo com o retículo endoplasmático e contém
poros nucleares que regulam o tráfego de moléculas entre o núcleo e o citoplasma,
contendo a maior parte do material genético da célula, organizado em cromossomos
compostos de DNA e proteínas, principalmente histonas. Durante a interfase, o DNA
está em um estado menos condensado conhecido como cromatina, permitindo a
transcrição ativa de genes e a replicação do DNA.
A cromatina no núcleo interfásico é dividida em duas formas: a eucromatina e a
heterocromatina. A eucromatina é menos densa, representando regiões do DNA que
são transcricionalmente ativas, ou seja, onde ocorre a síntese de RNA mensageiro a
partir do DNA. Por outro lado, a heterocromatina é mais compacta e está associada às
regiões do DNA que são transcricionalmente inativas, sendo geralmente localizadas na
periferia do núcleo. Além disso, o núcleo eucarionte possui uma estrutura chamada
nucléolo, que é um conglomerado de RNA ribossômico e proteínas. 
exceto em casos de
reprodução sexual.
através de
transformação,
transdução e
conjugação, com
impacto na
bioenergética (ex.
genes de resistência).
Quanto ao nucléolo, é o local de montagem dos ribossomos, as estruturas
responsáveis pela síntese de proteínas no citoplasma. Durante a interfase, o nucléolo é
bem visível e pode ocupar uma porção significativa do núcleo, especialmente em
células altamente ativas na produção de proteínas.
Desta forma, entendemos que as células eucariontes possuem múltiplos
cromossomos lineares. Estes cromossomos são organizados em pares homólogos e
contêm telômeros em suas extremidades, estruturas que protegem o DNA de
degradação durante as divisões celulares. Além disso, o núcleo eucarionte é o centro de
controle de diversas atividades celulares, incluindo a regulação do ciclo celular, a
replicação do DNA e a transcrição de RNA e a interfase é a fase do ciclo celular em que a
célula não está se dividindo, mas se preparando para a divisão celular futura. Durante
esta fase, o DNA é replicado, assegurando que cada célula filha receba uma cópia
idêntica do material genético. A replicação do DNA ocorre de maneira ordenada,
começando em locais específicos chamados de origens de replicação.
As células eucariontes também possuem uma ampla gama de mecanismos de reparo
do DNA que operam durante a interfase. Estes mecanismos são cruciais para manter a
integridade do genoma, corrigindo danos no DNA que poderiam levar a mutações ou à
morte celular. O controle da expressão gênica durante a interfase é complexo e envolve
múltiplos níveisde regulação, incluindo modificações epigenéticas, que alteram a
estrutura da cromatina sem mudar a sequência de DNA.
Em contraste, as células procariontes não possuem um núcleo verdadeiro. Em vez
disso, o material genético dos procariontes, que consiste em um único cromossomo
circular, está localizado em uma região do citoplasma chamada nucleoide. O nucleoide
não é separado do restante do citoplasma por uma membrana, mas o DNA está
organizado compactamente por proteínas que ajudam a estruturar o genoma. Durante
a interfase dos procariontes, que, na verdade, é um estado contínuo, uma vez que as
células procariontes não passam por um ciclo celular complexo como as eucariontes, o
DNA também é replicado para preparar a célula para a divisão. A replicação do DNA em
procariontes é iniciada em uma única origem de replicação e procede
bidirecionalmente até que o cromossomo inteiro seja duplicado.
Apesar da ausência de um núcleo definido, os procariontes possuem mecanismos
sofisticados para regular a replicação do DNA e a expressão gênica. A expressão dos
genes em procariontes é geralmente regulada em operons, que são conjuntos de genes
transcritos juntos a partir de um único promotor. Isso permite uma coordenação
eficiente da expressão de genes relacionados, especialmente em resposta a mudanças
no ambiente.
Então, a regulação da expressão gênica nos procariontes também envolve a interação
com fatores sigma, proteínas que auxiliam a RNA polimerase a iniciar a transcrição.
Esses fatores sigma permitem que as células procariontes respondam rapidamente a
sinais externos, ajustando a expressão de genes específicos conforme as necessidades
da célula e, durante a interfase, o DNA procarionte é também sujeito a mecanismos de
reparo. Esses mecanismos são essenciais para garantir que o DNA seja copiado
precisamente e para prevenir a acumulação de mutações que poderiam ser prejudiciais
para a célula. Além disso, os procariontes podem adquirir material genético novo
através de processos como transformação, transdução e conjugação, aumentando sua
variabilidade genética.
Desta forma, entendemos que, enquanto os eucariontes possuem nucleossomos, onde
o DNA é enrolado em torno de histonas, os procariontes possuem proteínas
semelhantes a histonas que cumprem uma função semelhante na compactação do
DNA. Essa compactação é crucial para que o DNA, que pode ser muito longo em relação
ao tamanho da célula, caiba dentro do espaço limitado do nucleoide. Além do
cromossomo principal, muito procariontes possuem plasmídeos, que são pequenas
moléculas de DNA circular que replicam de forma independente do cromossomo
principal. Os plasmídeos frequentemente carregam genes que conferem vantagens
adaptativas, como resistência a antibióticos, e podem ser transferidos entre células
através da conjugação.
Então, enquanto o núcleo interfásico em células eucariontes é uma estrutura altamente
organizada e separada do citoplasma, em células procariontes, o material genético está
localizado no nucleoide, uma região desorganizada sem membrana. As células
eucariontes têm um ciclo celular complexo com uma fase de interfase bem definida,
durante a qual ocorrem a replicação do DNA e a preparação para a divisão celular,
enquanto as células procariontes passam por um processo contínuo de crescimento e
divisão. Ambas as células, no entanto, possuem mecanismos eficientes para garantir a
replicação precisa do DNA e a regulação da expressão gênica. Para melhor associarmos
as comparações sobre o núcleo interfásico em eucariontes e procariontes,
apresentamos a Tabela 2.
Tabela 2 – Comparação sobre núcleo interfásico em procariontes e eucariontes
Aspecto
Células
Eucariontes
Células
Procariontes
Presença de Núcleo
Núcleo verdadeiro,
separado por uma
membrana nuclear.
Não possui núcleo;
material genético
está no nucleoide,
sem membrana.
Organização do
DNA
DNA organizado em
cromossomos
lineares, associado
a histonas,
formando a
cromatina.
DNA circular,
compactado no
nucleoide com
proteínas
semelhantes a
histonas.
Cromatina
Dividida em
eucromatina (ativa)
e heterocromatina
(inativa).
Ausente como tal,
mas o DNA é
compactado para
caber no nucleoide.
Envoltório Nuclear
Dupla membrana
que separa o
conteúdo nuclear
do citoplasma, com
poros nucleares
para troca de
substâncias.
Ausente, pois não
há núcleo.
Nucléolo Presente,
responsável pela
síntese de RNA
Ausente, já que não
há um núcleo
organizado.
ribossômico e
montagem dos
ribossomos.
Ciclo Celular
Possui uma fase de
interfase bem
definida, durante a
qual ocorre
replicação do DNA e
preparação para a
divisão celular.
Não há um ciclo
celular definido; a
célula está
constantemente se
preparando para a
divisão.
Replicação do DNA
Ocorre durante a
fase S da interfase,
em múltiplas
origens de
replicação.
Ocorre de forma
contínua, a partir
de uma única
origem de
replicação.
Mecanismos de
Reparo do DNA
Múltiplos
mecanismos de
reparo operam
durante a interfase
para corrigir danos
no DNA.
Mecanismos de
reparo também
estão presentes,
atuando de forma
contínua para
manter a
integridade do
genoma.
Expressão Gênica Regulada em
múltiplos níveis,
incluindo
modificações
Regulada
principalmente
através de operons e
fatores sigma que
Núcleo Interfásico e a Reprodução Celular em Eucariontes
O processo de divisão celular é fundamental para a reprodução e o crescimento dos
organismos. Existem dois tipos principais de divisão celular em células eucariontes:
mitose e meiose. Ambos os processos começam com a interfase, uma fase crucial do
ciclo celular onde a célula se prepara para a divisão.
epigenéticas que
afetam a estrutura
da cromatina.
controlam a
transcrição gênica.
Transferência de
Genes
Normalmente, não
ocorre durante a
interfase, exceto em
reprodução sexual.
Pode ocorrer
através de
transformação,
transdução ou
conjugação, mesmo
durante a fase de
crescimento.
Plasmídeos
Ausentes nas
células eucariontes.
Presentes em
muitos
procariontes,
carregando genes
adicionais que
podem ser
vantajosos, como
genes de
resistência.
A interfase é dividida em três etapas: fase G um, fase S e fase G dois. Durante a fase G
um, a célula cresce em tamanho e realiza suas funções normais. Nessa fase, a célula
também verifica seu ambiente para garantir que esteja pronta para a replicação do
DNA. Na fase S, ocorre a replicação do DNA, resultando em duas cópias idênticas de
cada cromossomo, chamadas cromátides irmãs. Essas cromátides permanecem
unidas por uma região chamada centrômero. Durante a fase G dois, a célula continua a
crescer e se prepara para a divisão, produzindo proteínas e organelas necessárias para
esse processo.
Figura 4 – Intérfase celular
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: esta imagem mostra o ciclo da Interfase e da Mitose com
suas diferentes partes, destacadas na maioria por uma reta de cor alaranjada e
outra reta paralela em amarelo. Fim da descrição. 
Na mitose, a célula divide seu material genético igualmente entre duas células filhas,
que são geneticamente idênticas à célula-mãe. A mitose é composta por várias etapas:
prófase, metáfase, anáfase e telófase, conforme segue:
Prófase: os cromossomos replicados durante a interfase começam a se
condensar, tornando-se visíveis sob um microscópio. O envelope nuclear que
envolve o núcleo começa a se desintegrar, permitindo que os cromossomos se
movam livremente no citoplasma. Além disso, os centríolos, que são organelas
envolvidas na separação dos cromossomos, começam a migrar para os polos
opostos da célula, formando o fuso mitótico, uma estrutura composta por
microtúbulos que ajuda a mover os cromossomos;
Metáfase: os cromossomos se alinham no centro da célula, em uma região
conhecida como placa metafásica. Este alinhamento é crucial para garantir que
cada célula filha receba uma cópia exata de cada cromossomo. Os microtúbulos do
fuso mitótico se ligam aos centrômeros dos cromossomos, preparando-se para
puxá-los paraos polos opostos da célula;
Anáfase: as cromátides irmãs de cada cromossomo são separadas e puxadas para
os polos opostos da célula. Essa separação garante que cada célula filha receberá
um conjunto completo de cromossomos. A anáfase é uma etapa rápida e precisa,
essencial para a distribuição equitativa do material genético;
Telófase: os cromossomos chegam aos polos opostos da célula e começam a se
descondensar, voltando a um estado menos compacto. O envelope nuclear
começa a se reformar ao redor de cada conjunto de cromossomos, criando dois
núcleos separados dentro da mesma célula. Ao mesmo tempo, o citoplasma da
célula começa a se dividir em um processo chamado citocinese, resultando em
duas células filhas geneticamente idênticas.
Figura 5 – Mitose celular
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: esta imagem mostra o ciclo da Mitose com suas diferentes
partes, destacadas como interfase, momento em que a célula não apresenta
grandes diferenças, prófase, momento no qual parece ter desaparecido o
núcleo, metáfase, momento no qual os cromossomos estão no meio da célula de
maneira alinhada, anáfese, momento no qual os cromossomos estão divididos
dos dois lados da célula e telófase, momento no qual a célula está se dividindo
em duas. Fim da descrição.
Em contraste, a meiose é um processo de divisão celular que reduz o número de
cromossomos pela metade, resultando em células-filhas que têm apenas um conjunto
de cromossomos. Este processo é crucial para a formação de gametas em organismos
que se reproduzem sexualmente. A meiose envolve duas divisões celulares
consecutivas: meiose um e meiose dois, cada uma com suas próprias subfases. A
meiose um começa, assim como a mitose, com a interfase, onde o DNA é replicado.
Durante a prófase um, os cromossomos homólogos, que são pares de cromossomos
semelhantes, um herdado de cada progenitor, se emparelham em um processo
chamado sinapse. Esse emparelhamento permite a troca de segmentos de DNA entre
cromossomos homólogos, um processo conhecido como crossing-over. O crossing-
over é importante porque aumenta a variabilidade genética nas células-filhas.
Na metáfase um, os cromossomos homólogos emparelhados se alinham na placa
metafásica, mas, diferentemente da mitose, eles permanecem emparelhados. Na
anáfase um, os cromossomos homólogos são separados e puxados para os polos
opostos da célula, mas, ao contrário da mitose, as cromátides irmãs não são separadas.
A telófase um segue, onde a célula divide seu citoplasma, resultando em duas células-
filhas, cada uma com metade do número de cromossomos.
A meiose dois é semelhante à mitose, mas começa sem a replicação do DNA. Durante a
prófase dois, os cromossomos em cada célula-filha se condensam novamente, e o
fuso mitótico se forma. Na metáfase dois, os cromossomos se alinham no centro da
célula. Na anáfase dois, as cromátides irmãs são finalmente separadas e puxadas para
os polos opostos da célula. Na telófase dois, os núcleos se reformam ao redor de cada
conjunto de cromossomos, e a citocinese ocorre, resultando em quatro células-filhas,
cada uma com metade do número de cromossomos da célula original.
Essas quatro células-filhas são geneticamente distintas umas das outras e da célula-
mãe, devido à combinação de crossing-over e à segregação independente dos
cromossomos homólogos durante a meiose um. Este processo é fundamental para a
variabilidade genética em organismos que se reproduzem sexualmente, contribuindo
para a diversidade em uma população.
Em resumo, a mitose e a meiose são processos distintos de divisão celular com
funções específicas. A mitose resulta em duas células-filhas idênticas, necessárias
para o crescimento, desenvolvimento e reparo dos tecidos. A meiose, por outro lado,
produz gametas geneticamente diversos com metade do número de cromossomos,
essencial para a reprodução sexual e para a manutenção da variação genética nas
populações. Ambos os processos começam com a interfase, onde o DNA é replicado,
mas divergem em suas etapas subsequentes, refletindo suas funções biológicas
distintas.
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta
Unidade:
  Leitura  
A Teoria Cromossômica da Herança e a Teoria do
Plastinema de Toledo Piza Jr.: Um Confronto
Esquecido 
Nesse material o estudante poderá conhecer um pouco mais da teoria cromossômica
da herança, ainda que opiniões divergentes permanecessem por algum tempo.
Clique no botão para conferir o conteúdo.
ACESSE
Biologia Celular
Nesse material o estudante irá conhecer mais sobre O acúmulo de conhecimentos que
Página 2 de 3
📄 Material Complementar
https://www.abfhib.org/FHB/FHB-03/FHB-v03-01-Aldo-Araujo-Lilian-Martins.pdf
atualmente possuímos a respeito da célula como a unidade fundamental dos seres
vivos iniciou com a invenção do primeiro microscópio óptico.
Clique no botão para conferir o conteúdo.
ACESSE
Mitocôndria Revisada 
Nesse material o estudante irá conhecer um pouco mais sobre as mitocôndrias.
Clique no botão para conferir o conteúdo.
ACESSE
Estudo Comparativo entre Citopatologia e
Histopatologia no Diagnóstico de Neoplasias Caninas  
Nesse material o estudante irá se aprofundar em uma revisão comparativa de citologia
e histologia, usando animais como indivíduos amostrais.
Clique no botão para conferir o conteúdo.
ACESSE
https://antigo.uab.ufsc.br/biologia//files/2020/08/Biologia-Celular.pdf
https://acervomais.com.br/index.php/saude/article/view/6752/4106
https://www.scielo.br/j/pvb/a/q867WY94gdp4gJzY4Sd4Jmd/
ALBERTS, B. Fundamentos da Biologia Celular. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. (e-
book)
CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A Célula. 3 ed. São Paulo: Manole, 2013. (e-
book)
DE ROBERTIS, E. M. F. Biologia Celular e Molecular. 16. ed. Rio de Janeiro: Guanabara
Koogan, 2014. (e-book)
JUNQUEIRA, J. C. U.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 9. ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2012. (e-book)
LIPAY, M. V. N.; BIANCO, B. Biologia Molecular. Análises clínicas e toxicológicas:
métodos e interpretação. 1. ed. Rio de Janeiro: Roca, 2015. (e-book)
LODISH, H. et al. Biologia Celular e Molecular. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. (e-
book)
PIRES, C.E.B.M.; Biologia celular: estrutura e organização molecular. 1. ed. São Paulo:
Érica. 2014. (e-book)
REECE, J. B. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. (e-book)
Página 3 de 3
📄 Referências