APOSTILA DE BIOLOGIA CELULAR

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Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
Centro de Educação Superior do Oeste – CEO
Departamento de Enfermagem – DEN
Professora: Geisa Percio do Prado
Monitora: Jéssica Aparecida Alberton
Biologia Celular
A importância do uso do microscópio na biologia celular
Ao nos referirmos a uma célula, nos referimos a algo muito pequeno, impossível de ser visto pelo olho humano. O que dizer então das organelas celulares, que são ainda menores? Para estudar então essas estruturas se faz necessário o uso do microscópio, um aparelho que permite a visualização de algumas estruturas com um grande aumento de modo que nosso olhos consigam enxergar. Existem 3 tipos de microscópios, são eles: 
Microscópio óptico: nesse tipo de microscópio, um feixe de luz atravessa uma determinada estrutura tornando possível sua visualização ao olho humano. Tem um aumento de cerca de 1000 x o tamanho normal. 
Microscópio eletrônico de transmissão: se baseia na interação entre elétrons e componentes da célula ou tecido estudado.Permite um aumento de cerca de 400.000 x.
Microscopia eletrônica de varredura: nesse tipo de microscopia os elétrons não atravessam a superfície da célula, e sim varrem , isto é percorrem sequencialmente o espécime em questão. Nesse tipo de microscopia temos uma viso tridimensional das estruturas. Permite um aumento de cerca de 400.000 x.
Citologia
Segundo Junqueira (2008) as células são as unidades estruturais e funcionais dos seres vivos. Existem dois tipos básicos de células: as procariontes e as eucariontes:
Procariontes: Ausência de carioteca ou membrana nuclear, material genético disperso no citoplasma. Unicelulares, pobreza de membranas, possuem parede celular (proteção mecânica), tem cromossomos ligados a membrana - em nucleóide e apresentam plasmídeos (material genético em forma de círculo).
Ex: bactérias, algas azuis.
	Eucarionte: Presença de carioteca, núcleo celular contendo o material genético individualizado, tem riqueza de membranas = compartimentos, no citoplasma - organelas e depósitos (glicogênio e lipídeos).
Ex: homem, plantas, animais, fungos.
Existem organismos acelulares como os vírus e príons.
Os vírus são acelulares, porém são hospedeiros obrigatórios ou seja, usam as células de outro seres vivos como as bactérias e o próprio ser humano para desempenhar suas atividades metabólicas e se reproduzir. Presença de apenas uma tipo de material genético, DNA ou RNA, exceto o mimivírus que possui DNA e RNA também.
 Os vírus compostos por um capsídeo, onde fica localizado o material genético, e que é composto por subunidades chamadas capsômeros. Estes são feitos de proteínas que servem para confundir as células hospedeiras, entrar nessa célula digerindo a sua membrana celular. Sua importância para os seres humanos se da na causa de doenças virais e na produção de vacinas. Exemplos de vírus: HIV, dengue, gripe, etc.
Príons: proteínas infecciosas que atacam as células. Ex: mal da vaca louca, mal de Alzheimer.
As bactérias, organismos procariontes, são seres unicelulares, microscópicos encontrados em todos os ambientes: água, solo, ar e organismos. Podem causar inúmeras infecções ao homem, como a tuberculose, pneumomia, meningite, tétano mas também são muito benéficas aos seres humanos pois fazem parte da flora natural de nosso corpo e tem um importante papel no ciclo do nitrogênio na natureza.
A composição química da célula
A célula é constituída basicamente por hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio, que combinados entre si formam moléculas simples como a água e o gás carbônico, ou complexos como proteínas, lipídeos e os ácidos nucléicos.
As substancias da célula dividem-se basicamente em: 
Inorgânicas: Águas e Sais Minerais
Orgânicas: Carboidratos, Lipídeos, Proteínas, Enzimas, Ácidos Nucléicos, Vitaminas e Hormônios.
Água – É a substancia mais abundante na célula. Sua quantidade varia segundo a espécie, tecido, idade e metabolismo. Funções: meio de transporte de substancias, manutenção da temperatura corporal, equilíbrio osmótico, solvente universal.
Sais Minerais - São encontrados nos seres vivos na forma de íons ou agrupados, formando fosfatos por exemplo. Na tabela a seguir estão os principais sais minerais e suas respectivas funções na célula:
Carboidratos: São substancias compostas por C, H, O, e usadas como combustível celular. Tem função estrutural participando da constituição de algumas estruturas da célula e energética como já foi citado. Estão presentes no glicocálice, na matriz extracelular e na parede celular. São classificados de acordo com a quantidade de carbonos em: 
São classificados em:
Monossacarídeos (açúcares simples – glicose C6H12O6)
Dissacarídeos (glucose + galactose)
Oligossacarídeos (glicolipídeos e glicoptns)
Polissacarídeos - (hexoses: GAG = ácido hialurônico ligado a glicoproteínas)
Lipideos - Os lipídeos são moléculas insolúveis em água e de longa cadeia carbônica. São conhecidos como gorduras, óleos e ceras. Principais funções:
 estrutural ou plástica (estrutura da membrana celular)
 reserva energética (energia)
 isolante térmico (sob a pele)
 função hormonal ( masc. e fem.)
 isolante elétrico (permite a condução do impulso pelos nervos)
 impermeabilizante (cutina)
Proteínas - São polímeros de aminoácidos unidos por ligações peptídicas. São indispensáveis a vida, e cerca de três quartos dos sólidos do organismo são proteínas estruturais, enzimas, proteínas que transportam oxigênio e as que causam contração muscular.
Sua organização difere pelo número, tipo e seqüência dos aminoácidos em suas estruturas:
Estrutura primária - seqüência linear de aminoácidos. Ex: Insulina bovina: 51 aas, Hemoglobina humana: 574 aas.
Estrutura secundária
O filamento de aminoácidos se enrola ao redor de um eixo, formando uma alfa-hélice. É uma estrutura estável, cujas voltas são mantidas por pontes de hidrogênio. 
Estrutura terciária 
Outros tipos de ligações entre suas partes. Dobram sobre si mesmas, adquirindo uma configuração espacial tridimensional 
Estrutura quaternária
São formadas pela associação de dois ou mais polipeptídeos (cadeias de aminoácidos). 
 
Principais Funções:
São componentes estruturais para as células – Ex.: citoesqueleto. 
São sensores – alteram sua conformação na mudanças de temperatura e na concentração iônica. 
Participam da importação ou exportação de substâncias através da
membrana plasmática. 
Podem ser enzimas - reações químicas mais rapidamente (catalisadoras). 
Ligam-se a genes específicos (ativando-os ou desligando-os).
Motora - movimentam outras moléculas, queimando energia química (ATP).
Sinalizadores: extracelulares - liberados por uma célula para a com outras células.
intracelulares - transportando informações dentro das células. 
Ácidos Nucléicos - São polímeros formados por unidades de nucleotídeos.
Nucleotídeos – Molécula formada por: 1 mol de Ác. Fosfórico, 1 pentose e uma base nitrogenada. Esta pode ser de dois tipos:
Púrica – Adenina e guanina ou
Pirimídica – Timina, uracila e citocina . 
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Principais Funções: contêm as Informações para a Produção das Proteínas; controlam o metabolismo celular e a diferenciação celular; participa da transmissão genética para os seus descendentes
Citoplasma
O citoplasma abrange a região da célula situada entre a membrana plasmática e o núcleo. 
É preenchido, nas células vivas, por um líquido gelatinoso denominado hialoplasma, também conhecido por citoplasma fundamental, ou matriz citoplasmática.
O hialoplasma pode ter uma consistência de gel mais viscoso, denominado citogel ou uma consistência de gel mais líquido, denominado citosol.
São encontrados no citoplasma íons de potássio, cloro, magnésio, cálcio, bicarbonato e fosfato.
Imersas no hialoplasma encontram-se as organelas celulares.
Diferença entre citoplasma e citosol: citoplasma: organelas e gel; citosol: gel.
Núcleo Celular
É a principal característica da célula eucariótica. É o componente celular que abriga os genes..Estes constituem o material genético que codifica a síntese de proteínas e faz o controle das atividades celulares.
Estrutura do núcleo:
Carioteca: também conhecida como cariomembrana é a estrutura que envolve o conteúdo nuclear. É formada por duas membranas lipoprotéicas – lamela interna e externa- entre as quais existe um espaço chamado perinuclear. É dotada de vários poros que permitem a comunicação entre o material nuclear e o citoplasma.
Cariolilfa: Também conhecida por nucleoplasma ou suco nuclear, é uma massa incolor constituída principalmente por água e proteínas que preenchem o núcleo celular.
Cromatina: Conjunto de cromossomos, que durante a interfase, está desespiralizado, sob a forma de filamentos entrecruzados. Ao microscópio, a cromatina se apresenta soba forma de uma massa homogênea.Pode ser dividida em eucromatina que cora-se pouco e heterocromatina que adquire forte coloração.
Nucléolo: Corpúsculo esponjoso e desprovido de membranas, que se encontra em contato direto com o suco nuclear. Tamanho e forma dependem da atividade celular, variando de espécie para espécie, tecido para tecido, etc. Sua função é produzir ribossomos.
O DNA
É o banco de informações genéticas da célula e seu vetor pelas várias gerações celulares.
Encontra-se na cromatina em forma de macromoléculas, constituído por duas cadeias helicoidais de polinucleotídeos complementares (purina-pirimidina) associadas por pontes de hidrogênio, girando para a direita ao redor de um eixo imaginário.
Membrana Plasmática
Ocorre em todas as células eucarióticas e procarióticas, mas não existe nos vírus. Mantém constante o meio intracelular e possui receptores para hormônios e outros sinais químicos. Estabele conexões entre células, uma vez que está em contato com o meio extracelular. 
É formada por uma bicamada fluida de fosfolipídeos, onde estão inseridas moléculas de proteínas que se deslocam por atividade de um citoesqueleto encontrado dentro do citossol da célula. Uma face da membrana é diferente da outra, em função da disposição de suas proteínas. Nas células animais há um álcool, o colesterol, e na sua face externa, a glicocálix, formada por glicídios ou carboidratos, com função de união entre as células e de imunidade. 
As moléculas da camada dupla de lipídeos estão organizadas com suas cadeias apolares (hidrofóbicas) voltadas para o centro da membrana, ao passo que as cabeças polares (hidrofílicas) se voltam para a parte extracelular ou para o citoplasma. As duas camadas lipídicas estão associadas entre si pela interação hidrofóbica de suas cadeias apolares. A membrana é formada portanto por uma camada hidrofóbica mediana e duas camadas hidrofílicas, uma extra e outra intracelular.
A MP apresenta um caráter seletivo, isto é, atua selecionando as substâncias que entram e saem da célula de acordo com suas necessidades.
Especializações da Membrana Plasmática
Na MP existem estruturas especializadas para aumentar a absorção de substâncias, a aderência entre as células ou melhorar movimentos celulares. 
São elas:
Microvilosidades: São dobramentos da membrana plasmática na superfície da célula, voltadas para a cavidade (luz) do órgão que o epitélio reveste.
Ex.: Células do intestino e rim. 
Interdigitações: Conjuntos de saliências e reentrâncias nas células epiteliais que possibilitam o encaixe entre elas. 
Ex.: Células da epiderme. 
Junções Celulares: são especializações da membrana plasmática das células que tem como função a ligação entre células vizinhas ou entre células e a matriz extracelular.
Junções intercelulares são :
• Junção de oclusão (zonula occludens)
• Junção aderente (zonula adherens)
• Desmossomo (maculae adherens)
• Junção comunicante (gap junction)
Junções célula-matriz são:
• Junção de adesão focal
• Hemidesmossomo
Junção de Oclusão: Cinturão descontínuo ao redor da célula - fasciae occludens
Limita a difusão passiva de íons e pequenas moléculas através do espaço intercelular
Junção aderente: Cinturão descontínuo como pontos de adesão intercelular que circunda a região subapical da célula - fasciae adherens
Promover uma firme adesão entre células vizinhas com proteínas e filamentos de actina.
 
Desmossomos: Estruturas descontínuas localizadas abaixo da região da junção aderente
Visualizados como 2 placas lineares e paralelas, que se unem através de proteínas.
Promover a adesão intercelular, principalmente em tecidos que sofrem freqüente estresse mecânico. Resistência através dos filamentos intermediários.
Junção comunicante: é uma coleção de canais na membrana plasmática que liga o citoplasma de duas células adjacentes.
Junções Célula-matriz
Interação com o ambiente extracelular por meio de moléculas de adesão inseridas ma membrana plasmática (proteínas)
Junção de adesão focal – Filamentos de actina
Hemidesmossomo - Filamentos intermediários.
Transporte da Membrana Plasmática
A membrana plasmática não isola totalmente a célula do meio exterior. A célula precisa adquirir substâncias do meio externo, assim como precisa eliminar os resíduos de seu metabolismo. Nesse processo, a membrana exerce um grande controle sobre as substâncias que devem entrar ou sair da célula. O fluxo de materiais através da membrana pode envolver ou não gasto de energia. De acordo com esse critério, são distinguidos dois tipos fundamentais de transporte: passivo e ativo.
Transporte passivo
O transporte passivo não envolve gasto de energia no nível da membrana. A membrana, nesse caso, permite a livre passagem de substâncias sem o caráter seletivo. São exemplos de transporte ativo a difusão, a difusão facilitada e a osmose.
Difusão – fluxo espontâneo de partículas do meio mais concentrado em soluto para o meio menos concentrado em soluto, para estabelecer um equilíbrio.
Difusão Facilitada – ocorre por intermédio de proteínas carreadoras, que em presença de certas substâncias permitem a passagem de partículas do meio extra-celular para o intra celular e vice-versa.
Osmose – Processo especial de difusão pelo qual ocorre a passagem do solvente do meio menos concentrado em soluto (hipotônico) para o meio mais concentrado em soluto (hipertônico).
Transporte ativo
O transporte ativo confere à membrana um caráter seletivo, permitindo a entrada e saída de substâncias diversas de acordo com as necessidades da célula. 
Ocorre a passagem de íons contra um gradiente de concentração , ou seja, de um meio menos concentrado em soluto para um meio mais concentrado em soluto. A Bomba Sódio-Potássio é um exemplo de transporte ativo, responsável pela manutenção do potencial elétrico da membrana plasmática, e que tem a função de expulsar Na+ para o meio extracelular e introduzir K+ no citossol.
Transporte em massa
 
Endocitose: processo pelo qual a célula adquire do meio externo partículas grandes ou macromoléculas, que normalmente não seriam absorvidas pela membrana plasmática pelos outros processos citados. A endocitose pode ocorrer sob a forma e fagocitose e pinocitose.
Fagocitose: corresponde à inclusão de partículas sólidas pela célula, através da emissão de pseudopodos. Os protozoários se nutrem dessa maneira e os leucócitos( glóbulos brancos) fagocitam bactérias ou elementos prejudiciais ao nosso organismo.
Pinocitose: corresponde ao emglobamento de parículas líquidas. Ocorre com a invaginação da MP em torno dessas moléculas, formando vesículas.
Exocitose: processo de eliminação de produtos da célula, inverso a endocitose. As vesículas são lançadas, desfeitas na superfície da MP. Corresponde à defecação celular.
Organelas Citoplasmáticas
São estruturas citplasmáticas especializadas na realização de determinadas funções.
Retículo Endoplasmático: Rede de canais e vesículas achatadas (cisternas) que se estendem por toda a célula. É dividodo em Retículo Endoplasmático Liso e Rugoso.
R.E. Liso – Característica: Ausência de ribossomos. Funções: Síntese de lipídeos, transporte e armazenamento de substâncias, desintoxicação da célula, transporte e produção de triglicerídeos.R.E. Rugoso – Característica: Presença de ribossomos aderidos às partes externas de sua membrana. Funções: Síntese de proteínas, transporte e intercâmbio de substâncias.
Complexo de Golgi - Conjunto de vesículas ou sacos achatados com as porções laterais alargadas, dispostas paralelamente uma à outras. Funções: Síntese de glicoproteínas (principalmente em células secretoras, onde é necessária a presença do muco, é o caso das células foliculares dos ovários, da traquéia, glicocálix), Organização do acrossomo nos espermatozóides, e o armazenamento de proteínas. O complexo de golgi é completa as modificações pós-tradução, empacota e coloca endereço nas moléculas sintetizadas pela célula, principalmente as do retículo endoplasmático.
Lisossomos – São vesículas desprendidas do complexo de golgi, repletas enzimas digestivas, que através da endocitose, fazem a digestão celular. Estão diretamente relacionados com o processo de autofagia, que é quando uma organela envelhecida ou inativa é digerida pela própria célula. Isso ocorre com a glândula mamária no fim da lactação.
Peroxissomos – São vesículas repletas de enzimas diversas, como a catalase, capazes de decompor o peróxido de hidrogênio (H2O2 ou água oxigenada) em água e oxigênio.
Mitocôndrias – Apresentam ácidos nucléicos e ribossomos. Fazem a respiração celular, e como conseqüência produzem energia (ATP). Dessa forma, quanto maior a atividade metabólica desempenhada pela célula, maior será o número de mitocôndrias presentes.
Ribossomos - pequenos grânulos. Quando encontram-se na forma livre, são responsáveis pela síntese de proteínas destinadas ao citossol ou ao núcleo, mitocôndria, cloroplastos ou peroxissomos. Quando unidos atuam no RNAm e quando ligados à membrana do RE são responsáveis pela síntese de proteínas destinadas ao próprio RE, Golgi, lisossomos ou membrana.
Citoesqueleto
O citoesqueleto é uma rede complexa de microtubulos, filamentos de actina, (microfilamentos) e filamentos intermediários. Essas proteínas estruturais influem na forma das células, junto com as proténas motoras, possibilitam os movimentos de organelas e vesículas citoplasmáticas. O citoesqueleto é também responsável pela contração celular, pela movimentação da célula inteira e pelo formato da célula.
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Microtúbulos – São estruturas encontradas no citoplasma, e também nos prolongamentos celulares como cílios e flagelos. Tem comprimento muito variável. São rígidos e desempenham papel muito significativo no desenvolvimento e na manutenção da forma das células, pois constituem o substrato para os movimentos intracelulares de organelas e vesículas. Esses movimentos guiados pelos microtubulos são impulsionados por proteínas motoras, que utilizam a energia de ATP. Compõem estruturas como os centríolos, responsáveis pelo processo de divisão celular, e também estão presentes em cílios e flagelos.
Obs: Algumas síndromes como a síndrome dos cílios imóveis, o que leva a infertilidade masculina (devido à imobilidade do flagelo nos espermatozóides) e infecções crônicas das vias respiratórias, como a sinusite, tanto no homem quanto na mulher, devido à ausência da atividade limpadora dos cílios das vias respiratórias, tem uma relação ínfima com a presença e formação dos microtúbulos.
Filamentos de Actina (Microfilamentos) - filamentos flexíveis associados em feixes ou pacotes. Nos músculos constituem uma estrutura paracristalina em associação com filamentos de miosina, com importante atividade de contração. No citoplasma da maioria das células, esses filamentos constituem uma rede no citoplasma, participando de diversas atividades, como endocitose, exocitose, e migração das células. Também se encontram filamentos de actina associados a organelas, vesículas e grânulos citoplasmáticos. No final da divisão celular, filamentos de actina encontram-se associados à miosina formando uma cinta cuja contrição resulta na divisão em duas células-filhas. Os filamentos de actina são bastante instáveis. 
Filamentos Intermediários - formam uma rede que comunica a membrana celular ao envoltório nuclear formando uma malha contínua. Estes estão envolvidos com a manutenção da forma celular e no estabelecimento das posições das organelas dentro da célula. Esses filamentos são constituídos por diversas proteínas como:
Queratinas: São codificadas por uma família de genes e têm diferenças químicas e imunitárias. As queratinas são encontradas nas células dos tecidos epiteliais. São encontradas também em estruturas extracelulares.
Vimentina: Proteína que constitui, principalmente, os filamentos intermediários das células originadas do mesênquima (um tecido embrionário). A vimentina é uma proteína única que pode copolimerizar com outras proteínas e originar filamentos intermediários mistos.
Desmina: encontrada nos filamentos intermediários do tecido muscular liso e em algumas linhas do músculos esqueléticos e cardíaco.
Proteína Fibrilar ácida da glia: ou GFAP, característica dos filamentos intermediários dos astrócitos (tecido nervoso).
Proteínas dos neurofilamentos: encontrados nos filamentos intermediários das células nervosas.
Obs: A presença de filamentos intermediários específicos em células cancerosas pode sugerir o tecido de origem do tumor.
Morte Celular
As células morrem em conseqüência de Agressões ou do Programa interno.
A morte celular programada ocorre quando entra em ação um programa genético – Relógio genético.
Ex.: é evidente na regressão da cauda de girino, na regressão do útero pós-parto, regressão da mama após a lactação entre outros.
No organismo adulto, a morte celular ocorre para remodelar tecidos ou remover células desnecessárias, danificadas, envelhecidas, etc.
A morte celular pode ser:
Fisiológica (programada) – apoptose.
 
Acidental - necrose.
Necrose - Ocorre quando a célula está danificada por substâncias tóxicas ou então privada de nutrientes essenciais. 
O que ocorre?
Essas células normalmente incham e se rompem 
Liberam seu conteúdo no meio extracelular 
Resultando em inflamação. 
Ex.: A casca que se forma ao redor de um ferimento é um exemplo familiar de tecido necrosado. 
Apoptose - é uma série de eventos programados que se constituem na morte celular. 
é um tipo de "autodestruição celular" 
Requer energia e síntese protéica para a sua execução. 
Está relacionado com a homeostase na regulação fisiológica do tamanho dos tecidos, exercendo um papel oposto ao da mitose. 
A apoptose pode ser induzida por agentes estressores como radiação, drogas, choque térmico, metais pesados.
As células também podem morrer se não receberem os sinais de manutenção de vida ou se receberem a sinalização de morte. 
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Qual a importância do citoesqueleto?
Fale sobre a estrutura dos filamentos intermediários?
Como se organizam os microtúbulos? 
Qual é a função do peroxissomo na célula?
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Qual é a morfologia do peroxissomo?
O microtúbulo participa da formação de vários processos celulares, comente sobre eles:
Quais os tipos de junções celulares? Comente sobre cada uma delas.
Qual a importância das junções celulares para a célula?
O que é centrossoma?
	
A capacidade que as células eucarióticas têm de organizar interiormente seus componentes, de adotar uma variedade de formas e de realizar movimentos coordenados depende de qual estrutura? 
Quais são os três filamentos do citoesqueleto? 
Cite uma função básica dos elementos do citoesqueleto.
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Filopódios e lamelipódios são estruturas formadas por qual tipo de filamento? 
Quais as funções do complexo de Golgi?
O que acontece no processo de autofagia e qual a função deste acontecimento?
Cite diferenças entre as duas faces presentes no aparato de golgi?
De que forma o citosol fica protegido da ação de enzimas digestivas do lisossoma?
O que são endossomos e qual a sua função?
Que são lisossomos e qual a sua função?
Qual a importância da glicosilação?
Qual a função do núcleo?
Quais são os constituintes dos poros nucleares e qual a sua função?
Conceitue:DNA, cromatina, genes, cromossomos, eucromatina, e heterocromatina.
Comente sobre a morfologia e os constituintes dos nucléolos.
Diferencie apoptose de necrose.
Esquematize a origem das células.
Conceitue vírus. Quais são suas características principais?
Quais são as funções do capsídeo dos vírus?
Diferenças entre procariontes e eucariontes:
Quais as características que distinguem as células vegetais das células animais?
Composição química das células.
 Quais os principais sais minerais na célula e suas funções?
 Quais as funções dos lipídios e quais os mais importantes?
 São 4 as maneiras de organização estrutural das proteínas. Comente:
 Funções das proteínas.
Diferencie Citoplasma x Citosol.
 Principais funções da membrana plasmática.
Fosfolipídio possui bicamada lipídica. Sendo a cabeça...................(polar/apolar) e a cauda ..............................(polar/apolar). Qual é a importância desta organização?
 Quais são os movimentos que os fosfolipídeos realizam?
As proteínas de membrana organizam-se de duas formas, quais? Diferencie-as.
 As membranas celulares são:
( )impermeáveis ( )semi-permeáveis ( )permeáveis
Diferencie os tipos de soluções.
 Especifique transporte passivo e transporte ativo.
Referências Bibliográficas
JUNQUEIRA, Luis Carlos Uchoa; CARNEIRO, José. Histologia Básica. 11ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008.
PAULINO, Wilson Roberto. Biologia. 9 ed. São Paulo: Ática, 2006.
GUYTON, Arthur C. Fisiologia Humana. 6 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008.