1º Aula 2010

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BIOLOGIA CELULAR
Profa. Dra. Analía del Valle Garnero
http://analiagarnero.googlepages.com (site antigo)
BIOLOGIA CELULAR
CARGA HORÁRIA: 60 h (T: 2 – P: 2)
EMENTA
Organização Celular, Componentes químicos da Célula, 
Métodos de estudo em Biologia Celular, Estudo da 
Superfície Celular, Sistema de endomembranas, Organelas 
transdutoras de energia, Citoesqueleto, Núcleo celular, 
Matriz extracelular e adesão celular.
OBJETIVOS – ao término da disciplina o aluno deverá
ser capaz de: Identificar a organização estrutural e 
funcional das células procariotas, eucariotas e vírus, bem 
como conhecer e utilizar os principais métodos de estudos 
empregados na área.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
UNIDADE 1 - ORGANIZAÇÃO CELULAR
1.1 - Histórico da biologia celular e molecular.
1.2 - Organização geral das células procariontes.
1.3 - Micoplasma, vírus e viróides.
1.4 - Organização geral das células eucariontes.
1.5 - Origem da vida e evolução celular.
UNIDADE 2 – COMPONENTES QUÍMICOS DA CÉLULA
2.1 – Componentes orgânicos e inorgânicos
2.2 – Água e minerais
2.3 – Ácidos nucléicos, Hidratos de Carbono, Lipídios, Proteínas.
UNIDADE 3 - MÉTODOS DE ESTUDO EM BIOLOGIA CELULAR
3.1 - Microscopia óptica e eletrônica.
3.2 - Cultura celular.
3.3 - Fracionamento celular.
3.4 - Eletroforese e cromatografia.
UNIDADE 4 - ESTUDO DA SUPERFÍCIE CELULAR
4.1 - Membrana plasmática.
4.1.1 - Modelo mosaico-fluido.
4.1.2 - Mecanismo de transporte de pequenas moléculas.
4.1.3 - Transporte de massa.
4.2 - Paredes celulares. 1º Avaliação
UNIDADE 5 - SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
5.1 - Retículo endoplasmático.
5.2 - Complexo de Golgi.
5.3 - Lisossomos.
5.4 - Peroxissomos.
UNIDADE 6 - ORGANELAS TRANSDUTORAS DE ENERGIA
6.1 - Cloroplasto.
6.2 - Mitocôndria.
UNIDADE 7 - CITOESQUELETO
7.1 - Microfilamentos.
7.2 - Microtúbulos.
7.3 - Filamentos Intermediários.
UNIDADE 8 - NÚCLEO CELULAR
8.1 - Ciclo celular.
8.2 – Mitose e Meiose. 
UNIDADE 9 - MATRIZ EXTRACELULAR E ADESÃO CELULAR
9.1 - Matriz extracelular.
9.2 - Moléculas células adesivas.
2º Avaliação
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
ALBERTS B, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K E WALTER P. 
Biologia Molecular da Célula - 4.ed. Artmed. 2004.
ROBERTIS de, E.M.F. & HIB J. Bases da biologia celular e molecular. 4. ed. 
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.
JUNQUEIRA, L.C. & CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 8. ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
COOPER, G.M & HAUSMAN R.E. A célula. 3.ed. Artmed. 2007.
LODISH, H. Biologia Molecular da Célula - 5.ed. Artmed. 1054 p. 2005.
LORETO, E.L.S. & SEPEL, L.M.N. Atividades experimentais e didáticas de 
biologia molecular e celular. São Paulo: Editora da Sociedade Brasileira de 
Genética, 2003, v. 1. 82p.
12 unidades
23 unidades
9 unidades
6 unidades
Aulas teóricas
Terças feiras de 8:30 - 10:30 h
Aulas Práticas
Terças feiras de 13:30 - 17:30 h  Ciências Biológicas 
Quartas feiras de 13:30 - 17:30 h  Biotecnologia
Atividades no laboratório ou discussão de seminários
Serão realizadas duas avaliações teóricas que 
representam 70% da nota. 
O 30% restante corresponde ao desempenho na aula 
prática e apresentação de seminários. 
Estará aprovado o educando que atingir nota média 6 
(seis), quem não atingir a mencionada nota tem a 
possibilidade de realizar uma avaliação final na qual 
será cobrado o conteúdo programático acima 
descrito. 
Com a nota desta avaliação será refeita uma nova 
média. 
Histórico da 
Biologia Celular e Molecular
A cA céélula:lula:
““Unidades estruturais e funcionais dos Unidades estruturais e funcionais dos 
organismos vivosorganismos vivos””
A evolução da disciplina 
esteve sempre unida ao 
descobrimento e 
melhorias de novos 
aparelhos e técnicas de 
microscopia.
Os primeiros dados sobre a 
estrutura fina dos 
organismos foram obtidos a 
partir de material não 
tratado, mediante 
observação direta com 
ajuda de aparelhos de 
ampliação.
O crédito pela invenção do 
microscópio é dado ao holandês 
Zacharias Jansen (e “Hans”), por 
volta do ano 1595. 
No início, o instrumento era 
considerado um brinquedo, que 
possibilitava a observação de 
pequenos objetos. Zacharias Jansen e um 
microscópio que, acredita-se, 
tenha sido fabricado por ele. 
O modelo foi encontrado na 
Holanda, no século XVII 
Descobrimento do microscópio 
composto: Galileo Galilei (1564-
1642).
A Ciência e o Microscópio
O século XVII foi um período de grande 
interesse pelos microscópios. 
Contudo, ainda havia dúvidas sobre a 
importância do instrumento para a 
ciência. 
A magnificação dos objetos obtida, em 
torno de nove vezes, não permitia 
observar coisas realmente novas. 
Ainda não se suspeitava que uma 
estrutura presente em todos os tecidos 
vivos logo estaria ao alcance dos nossos 
olhos, com a ajuda dos microscópios: a 
célula. 
Modelo de microscópio 
italiano, possivelmente 
utilizado por volta do ano 
1600. Os modelos 
italianos eram simples e 
pequenos
Jan Van Helmont (1648)
" ...As criaturas como os piolhos, carrapatos, pulgas e 
vermes são nossos miseráveis hospedes e vizinhos, 
mas nascem de nossas entranhas e excrementos. 
Porque si colocamos roupa interior suada com trigo 
num vidro de boca larga, depois de 21 dias o cheiro 
muda, e o fermento, surgindo da roupa interior e 
penetrando a través das cascaras de trigo, cambia o 
trigo em camundongos. 
Mas o que é mais notável é que se formam 
camundongos de ambos sexos, e que estes podem-
se cruzar com camundongo que tenham nascido de 
maneira normal.... mas o que é verdadeiramente 
incrível é que os camundongo que tenham surgido do 
trigo e a roupa íntima suada não são pequenos, nem 
deformes nem defeituosos, são adultos perfeitos ..." 
As "células" de Hooke
Em 1663, o cientista inglês 
Robert Hooke dedicou-se à
observação da estrutura da 
cortiça, para tentar descobrir o 
que fazia dela um material tão 
leve e flutuante. 
Então, teve a idéia de cortá-la em 
fatias finas o bastante para que 
pudessem ser observadas ao 
microscópio. 
Através das lentes de aumento, 
ele constatou que a cortiça era 
formada por um grande número 
de cavidades preenchidas com 
ar.
O microscópio utilizado por 
Robert Hooke em suas 
pesquisas sobre a cortiça foi 
construído pelo microscopista 
inglês Christopher Cock
As "células" de Hooke
Dois anos depois, Hooke
publicou a obra 
Micrographia, onde 
denominou as estruturas 
ocas de "células". 
Nada disso foi levado em conta por Robert 
Hooke, que interpretou de um modo muito 
diferente os poros que observou na cortiça. 
Contudo, deve-se a ele o pioneirismo da 
observação e a criação do termo célula. 
Descobrindo as células
As pesquisas sobre a estrutura dos vegetais avançaram 
tanto que, a partir da segunda década do século XVIII, já
havia um consenso de que as plantas eram formadas por 
espaços microscópicos. 
Durante muito tempo houve polêmica: seriam os vegetais 
formados por células, ou por um tecido no qual as células 
não passavam de meras cavidades? Somente em 1805 foi 
possível isolar as células, confirmando-se sua 
individualidade e resolvendo a questão. 
Francisco Redi (1668)
Refutação da geração 
espontânea
Experimento com carne em 
vidros abertos, tampados e 
cobertos por um delgado tecido.
1° Utilização de testemunhas
Microscópios de uma lente
Ainda no final do século XVII, o 
cientista alemão Antoni Van 
Leeuwenhoek fez descobertas 
significativas, usando simples 
microscópios com apenas uma 
lente. 
Leeuwenhoek produziu 
instrumentos com magnificação
entre 50 e 200 vezes. Com o 
grande sucesso, os microscópios 
simples conquistaram um lugar ao 
lado dos modelos compostos de 
várias lentes.
Microscópio de uma lente datado de 
1700. Esse tipo de instrumento foi 
popularizado por Leeuwenhoek no 
final do século XVII 
As células animais
Em 1673, o microscopista 
Leeuwenhoeck observou as primeiras 
células animais: os glóbulos vermelhos 
de sangue. 
Por serem as células animais muito 
menores, pensava-se na época que 
apenas o sangue era formadopor 
estruturas microscópicas. 
Inicialmente, os glóbulos não foram 
considerados células, pois os cientistas 
não esperavam encontrar estruturas 
básicas em comum para animais e 
vegetais. 
O microscopista alemão 
Antoni van Leeuwenhoek
construiu seu próprio 
microscópio para observar 
protozoários, bactérias e 
células animais 
« No ano de 1675, em meados de Setembro... descobri 
criaturas vivas na água da chuva que ficara estagnada 
por alguns dias num novo barril... Isso encorajou-me a 
investigar essa água mais atentamente, já que esses 
[animais] me pareciam aos olhos mais de dez mil vezes 
menores do que o [animal]... de nome pulga-d'água, que 
se pode ver em movimento na água à vista desarmada».
«Vieram várias damas a minha casa ansiosas para ver as 
pequenas enguias no vinagre, mas algumas ficavam tão 
enojadas com o espetáculo que juravam nunca mais usar 
vinagre. E se alguém contasse a essas pessoas, no futuro, 
que há mais dessas criaturas nos resíduos dos dentes da 
boca de um homem do que o total de homens de todo um 
reino? Especialmente naqueles que nunca limpam os 
dentes». 
Melhorias do século XVIII
Por volta do ano de 1742, os 
microscópios que projetavam 
imagens fizeram grande 
sucesso. 
Uma das diversões da época 
era visitar os espetáculos de 
projeção microscópica. 
Esquema retratando a forma de 
utilização do microscópio de projeção 
solar e um espetáculo de projeção 
microscópica 
1771 Bichat propõe o termo tecido para 
designar estruturas constituintes dos 
organismos.
George E. Stahl
René Descartes
1707
Os organismos vivos são 
"especiais" no sentido que não 
obedecem as leis físicas mas sim 
leis de um caráter distinto 
Discussão sobre a geração 
espontânea
Aqueceu caldo de carneiro e 
tampo com uma rolha, observando 
que após uns dias o caldo estava 
cheio de microorganismos. 
Atribuía a presencia de 
microorganismos nos caldos à
presencia de uma "força vital". 
John Needham 1748
Lázaro Spallanzani 1768
Seres vivos obedecem as leis da física e da química.
Os vitalicistas classificavam às reações em duas 
categorias: "químicas" e "vitais". Os mecanicistas ou 
reducionista acreditavam que a reações complexas dos 
seres vivos podiam resumisse a outras mais simples.
Transformo uma substancia "inorgânica", o cianeto de 
amônio, em uma substancia presente nos seres vivos: a 
uréia. 
Friedrich Wöhler 1828
Robert Brown 1831
Aperfeiçoamento do estudo da célula
Melhoraram os microscópio.
Invenção do Micrótomo.
Desenvolvimento de técnica de coloração.
Presença de um corpúsculo no interior da célula 
(núcleo)
1838
Matthias Schleiden
Theodor Schwann
Os organismo estão formados 
por células
Animais e vegetais tinham a 
mesma estrutura elementar
Toda célula procede de outra célula
Como um animal surge somente de 
um animal e uma planta de outra 
planta
Robert Remarck
Rudolph Virchow
1855
Teoria Celular
Louis Pasteur
1864
Refutação da geração 
espontânea
Refutação da geração 
espontânea
No experimento, Pasteur adicionou um caldo nutritivo a 
um balão de vidro com gargalo alongado. Em seguida 
aqueceu o gargalo, imprimindo a esse um formato de 
tubo curvo (pescoço de cisne). Após a modelagem 
prosseguiu com a fervura do caldo, submetendo-o a 
uma temperatura até o estado estéril (ausência de 
microorganismo), porém permitindo que o caldo tivesse 
contato com o ar. 
Depois da fervura, deixando o balão em repouso por 
muito tempo, percebeu que o líquido permanecia estéril. 
Depois de alguns dias, ao verificar a não contaminação, 
Pasteur quebrou o gargalo, expondo o caldo inerte aos 
microorganismos suspensos no ar, favorecendo 
condições adequadas para a proliferação de germes. 
- a técnica de pasteurização, autoclave, esterilização, 
fermentação, vacinas, entre elas, a anti-rábica . 
Microscópios no século XIX
No século XIX, os fabricantes de 
microscópios desenvolveram novas 
técnicas para fabricação de lentes. 
Passaram, também, a utilizar 
espelhos curvos para melhorar a 
capacidade de foco desses 
instrumentos. 
Em 1840, os Estados Unidos 
passaram a fabricar microscópios, 
uma atividade até então restrita 
basicamente à Inglaterra. 
Finalmente, por volta de 1880, os 
chamados microscópios ópticos 
atingiram a resolução de 0,2 
micrômetros, limite que permanece 
até os dias de hoje. 
Microscópio com espelhos e conjunto 
de acessórios. Modelo construído pelo 
italiano Giovan Battista em 1813 
Microscópio óptico
Edward Buchner
1897
As enzimas
Mostrou que uma substancia extraída 
das leveduras podia produzir 
fermentação fora da célula viva.
Demonstrou que uma reação “vital”
não era mais que uma reação 
química
Origem extraterrestre para 
a vida na Terra
Svante A. Arrhenius 1908
Evolução química gradual e inevitável
A atmosfera primitiva era muito diferente da 
atual; entre outras coisas, a energia 
abundava no jovem planeta. Propuseram que 
a aparição da vida foi precedida por um longo 
período do que denominaram "evolução 
química". Coacervados
Alexandr I. Oparin
John B.S. Haldane
1922
1900 o trabalho de Mendel (1865) é redescoberto por 
De Vries,Correns e Tschermak.
1903 Sutton propõe que os genes estão nos 
cromossomos.
1905 Bateson introduz o termo genética para descrever 
o estudo da hereditariedade.
1909 Johannsen propõe que os fatores de Mendel 
sejam chamados de genes.
1910-11 Morgan e Sturtevant  Drosophila
1927 Muller descobre que o raios X induzem alterações 
nos genes.
O microscópio eletrônico foi 
inventado no início dos anos 
30, pelo alemão Ernest Ruska. 
Esses instrumentos utilizam 
feixes de elétrons e lentes 
eletromagnéticas, no lugar da 
luz e das lentes de vidro, 
permitindo ampliações de até
um milhão de vezes. Há 3 tipos 
básicos de microscópio 
eletrônico: transmissão (para 
observação de cortes 
ultrafinos), varredura (para 
observação de superfícies) e 
tunelamento (para visualização 
de átomos). 
Microscópio eletrônico de 
varredura 
Stanley Miller
1953
Origem espontâneo
Qualquer fonte de energia 
(eletricidade, radiação ultravioleta 
ou cinza vulcânica quente) 
poderia converter as moléculas 
que estavam presentes sobre a 
superfície terrestre em uma 
variedade de compostos 
orgânicos complexos 
Sidney Fox 1958 Microesferas proteinoides
Lynn Margulis 1973 Teoria da endosimbiose
Francis Crick
A. Cairns-Smith
1973
Panspermia dirigida (molibdênio)
Polimerização dos primeiros compostos 
químicos, hoje próprios dos seres vivos, 
aconteceu na superfície da argila. 
Thomas Cech
Sidney Altman
1989
RNA com atividade enzimática
Atividade catalítica numa molécula não 
proteína
Porter (1945), Palade (1952), Sjöstrand (1953), 
e Dalton (1955) - tetróxido de osmio. 
Porter y Blum (1953) – ultramicrotomo.
Etc. etc...
Harrison (1907) – culturas in vitro.
1970 DNA recombinante
1987 Ian Wilmut clona a Dolly
Etc. etc...
2003 Maria de Fátima Leite, Mateus Tavares 
Guerra. Wihelma Echeverria, Warren Zipzel e 
Michael H. Nathanson, pesquisadores 
brasileiros e americanos (UFMG e Yale) 
descobriram uma nova organela, intranuclear, o 
retículo nucleoplasmático.
A evolução dos métodos de pesquisa, e os 
resultados obtidos têm mudado a forma de 
entender os constituintes dos seres vivos. 
A Biologia Celular teve sua origem como uma 
ciência descritiva que enumerava os 
caracteres estruturais sem entender suas 
bases moleculares e sua significação 
biológica. 
Hoje, entendemos que se não entendemos as 
moléculas constituintes, não podemos 
entender a célula. Mas, os mecanismos 
bioquímicos são peças sem sentido se 
perdemos a integração celular.